依托硬件和軟件資源改善數(shù)控系列教學(xué)環(huán)節(jié)質(zhì)量

李英平，于 淼，馬世強(qiáng)

(長(zhǎng)春大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，長(zhǎng)春 130022)

依托硬件和軟件資源改善數(shù)控系列教學(xué)環(huán)節(jié)質(zhì)量

李英平，于 淼，馬世強(qiáng)

(長(zhǎng)春大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，長(zhǎng)春 130022)

本文介紹了依托硬件和軟件資源改善數(shù)控系列教學(xué)環(huán)節(jié)質(zhì)量的方法。文章首先介紹了數(shù)控教學(xué)模塊的設(shè)置，并從理論教學(xué)環(huán)節(jié)和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)兩方面介紹了如何依托硬件和軟件資源改善教學(xué)質(zhì)量的方法及其成效。

硬件和軟件資源;改善;數(shù)控系列;教學(xué)質(zhì)量

長(zhǎng)春大學(xué)是一所綜合性省屬普通本科教學(xué)型大學(xué)，以立足地方、服務(wù)吉林、面向全國(guó)，突出為地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展服務(wù)，培養(yǎng)生產(chǎn)一線的具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的應(yīng)用型高級(jí)人才為主要任務(wù)。其機(jī)械工程及自動(dòng)化專業(yè)是國(guó)家高等學(xué)校特色專業(yè)建設(shè)點(diǎn)，面向經(jīng)濟(jì)建設(shè)與社會(huì)發(fā)展對(duì)機(jī)械工程人才的需求，注重為地方制造業(yè)服務(wù)與合作，以學(xué)生為本、質(zhì)量至上，遵循“寬口徑、重基礎(chǔ)、多方向、強(qiáng)應(yīng)用”的指導(dǎo)思想，鞏固發(fā)展專業(yè)特色，培養(yǎng)德、智、體、美全面發(fā)展，基礎(chǔ)扎實(shí)、知識(shí)面寬、能力強(qiáng)。較系統(tǒng)地掌握本學(xué)科專業(yè)必需的基礎(chǔ)理論、基本技能、方法和相關(guān)知識(shí)，具備工程師基本素質(zhì)，能在工業(yè)生產(chǎn)第一線從事機(jī)械工程及自動(dòng)化領(lǐng)域的設(shè)計(jì)制造、技術(shù)開(kāi)發(fā)、應(yīng)用研究、運(yùn)行管理等方面具有創(chuàng)新意識(shí)的高級(jí)應(yīng)用型人才。在人才的實(shí)踐能力培養(yǎng)和應(yīng)用型人才培養(yǎng)方面有其自己的特色。按機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)、機(jī)械制造必需的基礎(chǔ)理論、基本知識(shí)、基本方法、基本技能，構(gòu)建應(yīng)用型人才的知識(shí)、能力、素質(zhì)結(jié)構(gòu)。知識(shí)方面強(qiáng)調(diào)應(yīng)用性，方法方面強(qiáng)調(diào)綜合性，能力方面強(qiáng)調(diào)基本技能及運(yùn)用，業(yè)務(wù)素質(zhì)方面強(qiáng)調(diào)工程意識(shí)。知識(shí)、能力、素質(zhì)結(jié)構(gòu)框架為:一條主線——工程應(yīng)用;兩個(gè)支撐——機(jī)、電;三個(gè)模塊——設(shè)計(jì)、制造、數(shù)控;四塊基石——數(shù)學(xué)和物理、人文社科、計(jì)算機(jī)、外語(yǔ);五種素質(zhì)——道德、技術(shù)、工程、人文、交際。

1 數(shù)控模塊教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)置

數(shù)控技術(shù)和裝備是制造工業(yè)現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)，世界各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家均采取重大措施來(lái)發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其裝備，數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展向智能化、開(kāi)放化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，使得數(shù)控技術(shù)有了廣泛應(yīng)用，并對(duì)數(shù)控技術(shù)及制造業(yè)人才的智能結(jié)構(gòu)提出了新的要求。數(shù)控模塊教學(xué)環(huán)節(jié)正是為了要適應(yīng)這一新要求而設(shè)置的。一方面培養(yǎng)能從事數(shù)控產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)、數(shù)控制造加工、數(shù)控設(shè)備運(yùn)行維護(hù)、數(shù)控產(chǎn)品試驗(yàn)等專業(yè)技術(shù)人才，另一方面培養(yǎng)能從事數(shù)控產(chǎn)品營(yíng)銷、生產(chǎn)管理、咨詢等與專業(yè)相關(guān)的技術(shù)人才。

在數(shù)控理論教學(xué)環(huán)節(jié)主要設(shè)置了數(shù)控技術(shù)、機(jī)電一體化設(shè)計(jì)等必修課及Mastercam、數(shù)控編程與操作、數(shù)控編程與工藝等選修課。這些課程中都包含一定比例的實(shí)驗(yàn)課。數(shù)控技術(shù)課程主要講述數(shù)控加工程序的編制、計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置、數(shù)控機(jī)床的驅(qū)動(dòng)與位置控制及數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)等內(nèi)容。機(jī)電一體化設(shè)計(jì)課程主要講述機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)中機(jī)械部件的選擇與設(shè)計(jì)、執(zhí)行元件的選擇與設(shè)計(jì)、微機(jī)控制系統(tǒng)的選擇與設(shè)計(jì)及機(jī)電一體化系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合的分析與設(shè)計(jì)。等內(nèi)容Mastercam課程主要講述二維加工與曲面三維加工方法。數(shù)控編程與操作課程主要講述數(shù)控車床、數(shù)控銑床及加工中心的編程與操作以及自動(dòng)編程的方法。數(shù)控編程與工藝課程主要講述數(shù)控車床、數(shù)控銑床及加工中心的編程與工藝設(shè)計(jì)。

數(shù)控實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)主要有金工實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、數(shù)控課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)。金工實(shí)習(xí)中的數(shù)控方面內(nèi)容，主要是讓學(xué)生對(duì)數(shù)控機(jī)床、數(shù)控加工及數(shù)控編程有一個(gè)感性認(rèn)識(shí)。生產(chǎn)實(shí)習(xí)中的數(shù)控實(shí)習(xí)的一部分是讓學(xué)生自己動(dòng)手感受數(shù)控加工的整個(gè)過(guò)程;另一方面進(jìn)行數(shù)控系統(tǒng)的硬件原理與組成方面的實(shí)習(xí)，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)機(jī)電一體化設(shè)計(jì)、數(shù)控技術(shù)等課程打下基礎(chǔ)。數(shù)控課程設(shè)計(jì)主要進(jìn)行X、Y數(shù)控工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)中亦有相當(dāng)數(shù)量的題目是機(jī)電一體化相結(jié)合的題目，主要用數(shù)字控制技術(shù)對(duì)所設(shè)計(jì)機(jī)械進(jìn)行控制，從理論到實(shí)踐上形成了數(shù)控教學(xué)模塊的銜接與整合。

2 依托硬件和軟件資源改善數(shù)控理論教學(xué)環(huán)節(jié)質(zhì)量

數(shù)控技術(shù)課程主要教學(xué)內(nèi)容之一是數(shù)控加工程序的編制，在這部分內(nèi)容的教學(xué)中我們依托斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件、CAXA制造工程師軟件進(jìn)行輔助教學(xué)，使編程―安裝工件－選擇刀具與卡具―對(duì)刀－運(yùn)行加工融為一體，增加了教學(xué)的趣味性和實(shí)踐性，使理論與實(shí)踐密切結(jié)合;數(shù)控技術(shù)課程另一主要教學(xué)內(nèi)容是計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置和數(shù)控機(jī)床的驅(qū)動(dòng)與位置控制，在這部分內(nèi)容的教學(xué)中我們依托斯沃?jǐn)?shù)控機(jī)床(維修)仿真軟件教學(xué)，不再只是單純地用框圖的形式讓使學(xué)生認(rèn)識(shí)和了解數(shù)控系統(tǒng)，而是讓學(xué)生真切地、立體地看到了數(shù)控系統(tǒng)的組成，并進(jìn)一步的通過(guò)軟件的相關(guān)功能了解數(shù)控系統(tǒng)各組成部分的連線、參數(shù)設(shè)置及調(diào)整過(guò)程，并進(jìn)一步的通過(guò)設(shè)置故障功能，了解數(shù)控機(jī)床排除故障的過(guò)程。實(shí)驗(yàn)方面我們依托數(shù)控車床CK6140、XKA714數(shù)控銑床進(jìn)行編程加工實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生數(shù)控加工的基本技能得到訓(xùn)練;依托斯沃?jǐn)?shù)控機(jī)床(維修)仿真軟件進(jìn)行數(shù)控系統(tǒng)的連接與調(diào)試及數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置與調(diào)整實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生在控制系統(tǒng)方面得到了訓(xùn)練，具有了初步的安裝、調(diào)試、維修能力。

機(jī)電一體化設(shè)計(jì)課程的改善主要表現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)方面。依托HED-21S數(shù)控實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行X－Y工作臺(tái)的拆裝實(shí)驗(yàn)、交流伺服系統(tǒng)的構(gòu)成、調(diào)整及使用實(shí)驗(yàn)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)調(diào)試及使用實(shí)驗(yàn)。通過(guò)拆裝工作臺(tái)使學(xué)生對(duì)其結(jié)構(gòu)組成、工作原理及精度要求有了認(rèn)識(shí);通過(guò)交流伺服系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生對(duì)系統(tǒng)的構(gòu)成及伺服電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器、數(shù)控系統(tǒng)的互連有了認(rèn)識(shí)，掌握了伺服電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器的控制特性，了解了交流伺服系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性及其參數(shù)調(diào)整方法;通過(guò)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，熟悉了步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行原理及其與控制系統(tǒng)的連接，掌握了步進(jìn)電機(jī)的性能特性及其與驅(qū)動(dòng)器的關(guān)系，了解了步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的加減速特性。

Mastercam、數(shù)控編程與操作、數(shù)控編程與工藝課程依托MastercamX2軟件、斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件、數(shù)控車床、數(shù)控銑床進(jìn)行教學(xué)與實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生學(xué)會(huì)了編程的同時(shí)也掌握了操作加工技能。

通過(guò)幾年的教學(xué)實(shí)踐，使我們的數(shù)控系列理論教學(xué)質(zhì)量有了明顯的改善和提高。使理論與實(shí)踐緊密的結(jié)合起來(lái)，使學(xué)生學(xué)會(huì)了理論也知道了如何應(yīng)用理論進(jìn)行實(shí)踐，既培養(yǎng)了動(dòng)手能力又掌握了基本技能。

3 依托硬件和軟件資源改善數(shù)控實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)質(zhì)量

金工實(shí)習(xí)是重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。是數(shù)控模塊教學(xué)涉及到的第一個(gè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。學(xué)生對(duì)現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)數(shù)控加工還沒(méi)有認(rèn)識(shí)，我們依托數(shù)控車床CK6140、XKA714B/A數(shù)控銑床及加工中心等設(shè)備讓學(xué)生對(duì)數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理、數(shù)控加工過(guò)程有一個(gè)感性認(rèn)識(shí)，并通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單零件講解數(shù)控編程的步驟，再依托斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件使學(xué)生對(duì)數(shù)控加工中的對(duì)刀、數(shù)控加工程序的編輯、運(yùn)行加工有一個(gè)感性認(rèn)識(shí)。

生產(chǎn)實(shí)習(xí)是數(shù)控模塊教學(xué)涉及到的第二個(gè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。通過(guò)金工實(shí)習(xí)學(xué)生對(duì)數(shù)控技術(shù)及加工已有了一個(gè)感性認(rèn)識(shí)。我們首先依托一汽數(shù)控車間的數(shù)控設(shè)備及加工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)數(shù)控整個(gè)加工過(guò)程，包括加工工件的選擇－選擇刀具與卡具－工藝參數(shù)的確定－編程―安裝工件－刀具安裝―對(duì)刀－運(yùn)行加工等，有一個(gè)感性認(rèn)識(shí)。在學(xué)生學(xué)會(huì)基本的編程指令后，選擇簡(jiǎn)單工件編寫(xiě)其加工程序，然后依托斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件的數(shù)控車床、數(shù)控銑床，讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)際加工訓(xùn)練。再依托CAXA制造工程師軟件使學(xué)生對(duì)自動(dòng)編程有一個(gè)感性認(rèn)識(shí)。依托HED-21S數(shù)控實(shí)驗(yàn)臺(tái)和斯沃?jǐn)?shù)控機(jī)床(維修)仿真軟件使學(xué)生對(duì)不同數(shù)控系統(tǒng)的硬件組成與工作原理及常用電氣元件有一個(gè)進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。

數(shù)控課程設(shè)計(jì)是數(shù)控模塊教學(xué)涉及到的第三個(gè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，在這個(gè)階段數(shù)控理論教學(xué)環(huán)節(jié)已完成，學(xué)生已在理論上基本掌握數(shù)控技術(shù)的基本理論和基本技術(shù)，還缺乏實(shí)踐，還不能把理論應(yīng)用于實(shí)踐，數(shù)控課程設(shè)計(jì)就是要初步達(dá)到這樣一個(gè)目的。首先依托斯沃?jǐn)?shù)控機(jī)床(維修)仿真軟件讓學(xué)生對(duì)數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行組裝，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行X、Y數(shù)控工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);再依托HED-21S數(shù)控實(shí)驗(yàn)臺(tái)了解步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)、控制方式及接線圖，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行以單片機(jī)為主控器的X、Y數(shù)控工作臺(tái)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)教育的最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)的教學(xué)過(guò)程，把所學(xué)理論與實(shí)踐相結(jié)合。近幾年來(lái)我們相當(dāng)數(shù)量畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題都是機(jī)電一體化相結(jié)合的題目，這樣就可以依托前面所提到的硬件及軟件及其它相關(guān)硬件和軟件進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，從而完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。

通過(guò)幾年的教學(xué)實(shí)踐，使我們的數(shù)控系列實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量有了明顯的改善和提高。尤其是軟件資源的使用它對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力有很大的意義，它能做到人手一機(jī)，使每個(gè)學(xué)生都能有上手機(jī)會(huì)并得到鍛煉。并使我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)和課程設(shè)計(jì)提高了一個(gè)檔次。

4 結(jié)語(yǔ)

依托硬件和軟件資源改善數(shù)控系列教學(xué)環(huán)節(jié)質(zhì)量是我們近幾年來(lái)不斷探索、不斷改進(jìn)、不斷完善的工作，目的就是提高我們的教學(xué)質(zhì)量，使我們培養(yǎng)的學(xué)生在綜合素質(zhì)、實(shí)踐能力等諸多方面有所提高，能很快適應(yīng)社會(huì)、服務(wù)社會(huì)。

［1］ 陳吉紅，楊克沖編.數(shù)控機(jī)床實(shí)驗(yàn)指南［M］.武漢:華中科技大學(xué)出版社，2003.

Improvement of the Quality of CNC Teaching Based on Hardware and Software Resources

LI Ying-ping，YU Miao，MA Shi-qiang
(College of Mechanical Engineering，Changchun University，Changchun 130022，China)

This paper describes the methods of improving the quality of CNC teaching relying on hardware and software resources.It introduces the setting of NC teaching modules and describes the methods and effectiveness by relying on both hardware and software resources to improve teaching quality from aspects of theoretical teaching and practice teaching.

hardware and software resources;improvement;CNC series;teaching quality

G642

A

1009－3907(2011)12－0101－03

2011-06-21

吉林省教育廳項(xiàng)目(SJYB10-01)

李英平(1960-)，女，遼寧昌圖人，副教授，主要從事機(jī)械制定設(shè)備及自動(dòng)化方面研究。

責(zé)任編輯:劉 琳