數(shù)控實(shí)訓(xùn)教學(xué)方法的探索

　　我國(guó)是制造業(yè)大國(guó)，制造業(yè)是我國(guó)入世后為數(shù)不多的有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的行業(yè)之一。當(dāng)前世界上正在進(jìn)行著新一輪的產(chǎn)業(yè)調(diào)整，一些產(chǎn)品的制造逐漸向發(fā)展中國(guó)家轉(zhuǎn)移，中國(guó)已經(jīng)成為許多跨國(guó)公司的首選之地。為了能培養(yǎng)出適應(yīng)當(dāng)代國(guó)情的制造業(yè)人才，結(jié)合我校的辦學(xué)特點(diǎn)，我校數(shù)控專(zhuān)業(yè)制定出了培養(yǎng)技能型人才的培訓(xùn)目標(biāo)。通過(guò)系統(tǒng)學(xué)習(xí)現(xiàn)代機(jī)械制造中有關(guān)基礎(chǔ)課程，同時(shí)更多地突出中等職業(yè)教育的特點(diǎn)，注重培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，使學(xué)生系統(tǒng)掌握數(shù)控機(jī)床的操作方法，以適應(yīng)國(guó)家大趨勢(shì)的需要。由于數(shù)控實(shí)訓(xùn)教學(xué)是一門(mén)實(shí)踐性較強(qiáng)的技術(shù)，因此，在教學(xué)中常采用的是理論和實(shí)踐緊密結(jié)合的方法。下面是我在教學(xué)中的一些探索和體會(huì)。
　　一、理論教學(xué)環(huán)節(jié)
　　1.建立坐標(biāo)系的概念，它是數(shù)控機(jī)床自動(dòng)加工工件的靈魂。機(jī)床坐標(biāo)系、工件坐標(biāo)系和加工工件坐標(biāo)系的建立，以及它們之間的關(guān)系，很容易讓初次接觸這門(mén)課程又沒(méi)有看到實(shí)物的學(xué)生概念混淆。所以，在講解這個(gè)問(wèn)題時(shí)，帶學(xué)生到車(chē)間，讓他們初步認(rèn)識(shí)車(chē)床、銑床等，在機(jī)床上再一次提出坐標(biāo)系的概念，學(xué)生較容易理解。
　　2.引出編制程序的基本功能指令，它是數(shù)控機(jī)床自動(dòng)加工工件的基礎(chǔ)。首先，講授數(shù)控機(jī)床的五大功能指令（M功能、G功能、F功能、S功能、T功能）的作用。其次，介紹每個(gè)指令中常用命令的含義，并要求學(xué)生能背出它們。
　　3.介紹編制加工程序的格式。目前，常用的加工系統(tǒng)有FANUC系統(tǒng)和SIEMENS系統(tǒng)，這兩種系統(tǒng)程序的格式框架基本相同，但也有一些區(qū)別。針對(duì)我校的實(shí)際機(jī)床系統(tǒng)，我們僅要求學(xué)生熟練掌握SIEMENS系統(tǒng)的程序格式。
　　4.通過(guò)大量的編制程序的練習(xí)，達(dá)到熟悉編程的方法和過(guò)程，提高編制程序的準(zhǔn)確率。
　　在進(jìn)行了理論課程的學(xué)習(xí)后，如果直接通過(guò)實(shí)際操作來(lái)驗(yàn)證程序的實(shí)用性，由于學(xué)生沒(méi)有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)該說(shuō)是非常冒險(xiǎn)的。因?yàn)椋瑢W(xué)生雖然在實(shí)習(xí)老師的指導(dǎo)下操作機(jī)床，但因缺乏經(jīng)驗(yàn)，熟練程度欠佳，一定會(huì)有許多不合理的操作，造成刀具和機(jī)床損壞。因此，我們?cè)趯?shí)習(xí)環(huán)節(jié)之前介入了數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和練習(xí)。這對(duì)更好地掌握這門(mén)技術(shù)非常必要。
　　二、仿真系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和練習(xí)環(huán)節(jié)
　　數(shù)控加工仿真系統(tǒng)是在上世紀(jì)90年代源自美國(guó)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，是一種富有價(jià)值的工具，通過(guò)對(duì)數(shù)控車(chē)、銑等加工全過(guò)程的仿真，包括毛坯定義與夾具，刀具定義與選用，零件基準(zhǔn)測(cè)量和設(shè)置，數(shù)控程序輸入、編輯和組成，加工仿真，以及各種錯(cuò)誤檢測(cè)功能的學(xué)習(xí)和操作，提高學(xué)生的熟練操作程度，減少機(jī)床損壞幾率，保證程序在真實(shí)操作狀態(tài)下的準(zhǔn)確性，更好地掌握這門(mén)技能。
　　我校所配置的數(shù)控加工仿真系統(tǒng)是南京宇航軟件工程有限公司為數(shù)控機(jī)床操作課程專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的仿真軟件，它配有FANUC、SIEMENS等系統(tǒng)的數(shù)控車(chē)床、銑床。我們重點(diǎn)讓學(xué)生掌握SIEMENS系統(tǒng)。首先，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)仿真系統(tǒng)的控制面板上每一個(gè)鍵的功能和操作方法，使學(xué)生能正確使用它們進(jìn)行程序的驗(yàn)證。
　　在進(jìn)入數(shù)控加工仿真步驟工作，首先強(qiáng)調(diào)有三步工作：第一，輸入工件坐標(biāo)系位置數(shù)據(jù)，設(shè)置刀具補(bǔ)償參數(shù)。第二，輸入數(shù)控程序。第三，自動(dòng)加工零件。圍繞這三步，在教學(xué)中，我采用了以下幾步。
　　1.介紹系統(tǒng)面板
　　SIEMENS系統(tǒng)的界面有操作面板和控制面板兩塊，其上有許多功能鍵，只有熟悉它們，才能很好地應(yīng)用。學(xué)生在初次接觸它時(shí)，一下子記不住那么多鍵的作用，為幫助他們記憶，我專(zhuān)門(mén)將這些鍵的名稱(chēng)和作用匯總出來(lái)，并將操作步驟一一列出，使學(xué)生能盡快掌握這個(gè)驗(yàn)證工具。
　　2.演示整個(gè)操作步驟
　　（1）確定工件坐標(biāo)系位置數(shù)據(jù)，設(shè)置刀具補(bǔ)償參數(shù)。
　　①通過(guò)機(jī)床在界面選取機(jī)床后進(jìn)入該系統(tǒng)的界面。如：點(diǎn)擊“機(jī)床”，在出現(xiàn)的界面中分別選取系統(tǒng)和機(jī)床類(lèi)型，確定后，在屏幕上出現(xiàn)所選的機(jī)床，通過(guò)選擇不同的視圖來(lái)確定觀察方向，以求最佳位置。
　　②進(jìn)行模擬選取毛坯并安裝在機(jī)床上，定義并安裝刀具，確定工件坐標(biāo)系。
　　如：在工件裝卡方式確定后，工件坐標(biāo)系的X、Y、Z各軸對(duì)應(yīng)于零件的相應(yīng)方向，以及零點(diǎn)位置也就確定了。加工程序中的各運(yùn)動(dòng)軸代碼控制刀具作相對(duì)位移。例如：G90 G00 X100 Z20，是指在絕對(duì)尺寸下，刀具相對(duì)位移到X=100mm，Z=20mm處。究竟刀具的什么部位相對(duì)位移到上述位置呢？這個(gè)部位稱(chēng)為控制部位，它選擇得是否合理，直接影響加工工件精度的高低。確定了工件坐標(biāo)系位置數(shù)據(jù)，在設(shè)置刀具補(bǔ)償參數(shù)界面中輸入各參數(shù)。
　　（2）輸入數(shù)控程序。
　　在編制和輸入程序時(shí)，要求學(xué)生對(duì)編制程序的一些工藝指令，如以G為首的準(zhǔn)備功能指令，以M為首的輔助功能指令和其他的功能指令如F指令、S指令、T指令等的功用和格式有明確的了解，并能熟記一些常用指令，這樣可以提高編程的速度及準(zhǔn)確率。
　　（3）自動(dòng)加工零件。
　　可通過(guò)選擇軌跡顯示或在機(jī)床上觀察到程序執(zhí)行情況，并可任意調(diào)整加工速度，加、減切削等，以增加加工的直觀性和仿真性。
　　在仿真系統(tǒng)中還有一個(gè)檢測(cè)功能，這是檢測(cè)程序在指導(dǎo)加工時(shí)的準(zhǔn)確性，教會(huì)學(xué)生使用這一功能，通過(guò)分析了解零件加工的準(zhǔn)確性。
　　三、實(shí)際操作環(huán)節(jié)
　　有了前兩個(gè)環(huán)節(jié)，使學(xué)生較好地掌握了編程方法，并通過(guò)仿真驗(yàn)證了程序的準(zhǔn)確性，接下來(lái)的實(shí)踐環(huán)節(jié)就是通過(guò)學(xué)生在實(shí)習(xí)教師的指導(dǎo)下，認(rèn)真練習(xí)實(shí)踐操作規(guī)程，做到膽大、心細(xì)。主要分為三個(gè)方面。
　　1.對(duì)刀
　　對(duì)刀是數(shù)控實(shí)踐操作的重要環(huán)節(jié)，前面的程序通過(guò)仿真正確后也不一定能加工出正確的零件，只有保證程序、對(duì)刀都正確了才能最終加工出正確的零件。
　　2.自動(dòng)加工
　　程序正確無(wú)誤，對(duì)刀也完全正確，自動(dòng)加工無(wú)非是按一下循環(huán)啟動(dòng)按鈕就可以了。程序在學(xué)生用手工的方式輸入到機(jī)床時(shí)，因?yàn)槿藶橐蛩兀赡軙?huì)少一些地址符或數(shù)字之類(lèi)，程序如果有一點(diǎn)點(diǎn)小錯(cuò)就會(huì)導(dǎo)致加工中出現(xiàn)大事故，好在我們可以通過(guò)機(jī)床本身自帶的仿真再來(lái)檢查一遍，但如果對(duì)刀因?yàn)槿藶榈囊蛩爻鲥e(cuò)了，也會(huì)發(fā)生重大事故，造成機(jī)床和人員的損傷。這時(shí)我們就必須在自動(dòng)加工時(shí)邊加工邊檢查對(duì)刀是否正確，一般可采用單步運(yùn)行的方式慢慢讓刀移動(dòng)，看看刀到達(dá)的目的地是否與預(yù)期的一致，一致則說(shuō)明對(duì)刀正確，可放心運(yùn)行，反之則必須停止運(yùn)行，重新對(duì)刀。
　　3.零件檢測(cè)與刀補(bǔ)修改
　　自動(dòng)加工后零件的尺寸基本上都達(dá)不到圖紙上的要求（對(duì)刀時(shí)必然會(huì)產(chǎn)生誤差），此時(shí)就必須對(duì)刀補(bǔ)作適應(yīng)調(diào)整才能加工出符合圖紙要求的產(chǎn)品。
　　經(jīng)過(guò)這一系列系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，讓每位學(xué)生獨(dú)立動(dòng)手，讓小組成員團(tuán)結(jié)協(xié)作、互相幫助，大多數(shù)學(xué)生都能獲得較好的成績(jī)，如愿拿到了等級(jí)證書(shū)。
　　總之，我校作為培養(yǎng)基地，一要堅(jiān)持培養(yǎng)目標(biāo)，二要為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)不斷了解學(xué)生的反饋信息，以此來(lái)不斷完善教學(xué)方法，以更好地適應(yīng)國(guó)家現(xiàn)代化發(fā)展的需求，培養(yǎng)出更多的具有較強(qiáng)的實(shí)際動(dòng)手能力的操作性人才。