在數控實訓教學中如何提高質量和降低成本

摘要：由于數控機床的價格昂貴、更新換代速度快，很多學校因為受資金的限制，很難大量購置。這樣，在數控實訓教學中，就出現了多個學生使用一臺機床的情況。學生的實際操作機會少，教學質量很難得到提高。筆者在此闡述幾點在數控實訓教學中如何提高質量和降低成本的看法。

關鍵詞：數控機床 實訓教學 質量 成本

一、數控實訓教學現狀

數控機床屬于機電一體化的高科技產品，品種多、價格高。對于經濟型的數控機床，一臺數控車床或數控銑床需要一二十萬，一臺數控加工中心少則幾十萬多則上百萬，而且還在不斷地更新換代。這使得數控教學需要投入大量的資金。但各學校由于受資金限制，所購置的數控機床很難滿足教學的安排要求，在數控實訓教學中總是學生多設備少，而且設備的先進性和品種也不夠。學生操作數控機床的機會少，操作數控機床的種類少，實際操作技能很難得到提高，自然很難適應企業先進的數控機床。

在長期的數控實訓教學中我們發現，學生在剛接觸數控機床時，都比較膽怯，再加上不熟練，很容易產生一些誤操作，造成機床的非正常損耗很大，同時也存在一些安全隱患，給老師造成很大的心理壓力。在介紹數控機床的操作過程時，由于數控機床的操作面板大小的限制，需要每臺機床逐一進行講解，而且學生不一定都能聽懂并學會做，還需要反復地講解，使老師的工作量很大。在做工件時，需要用較長的時間熟悉機床的操作、程序的輸入和程序正確性的檢驗，同時，學生對于程序的錯誤和一些誤操作都無法自己解決，需要老師的不斷指導，也使老師的工作量加大。在做工件時，由于學生都不是熟練的編程員和操作工，會生產很多廢品，不僅浪費了大量的材料、刀具和機床的正確使用時間，而且學生的學習效果也不理想。

二、數控加工仿真系統對提高實訓教學質量的作用

隨著計算機技術的不斷發展，數控加工仿真系統不斷成熟，可以在數控實訓中發揮非常重要的作用。計算機技術可以實現多媒體教學，使上課內容更具體、更直觀。數控加工仿真系統可以實現模擬真實CNC機床的控制面板和屏幕顯現，在虛擬環境下對NC代碼的切削狀態進行檢驗，可以看到真實的三維加工仿真過程，可以仔細檢查加工后的工件，同時具有FANUC、SIEMENS等眾多數控系統功能和數控車、數控銑及加工中心等眾多數控機床。

數控加工仿真系統依據計算機強大的顯示功能和全中文的結構設計，并配以豐富多彩、自然友好的界面顯示，使學生在使用時被深深地吸引，從而能夠激發學生學習的興趣和動力。模擬演示功能更為真實可靠，圖形大小、顏色、觀察視角以及刀具的形狀等都可由操作者自行設計以滿足不同監控要求。其中程序語法診斷和模擬示教功能可以使學生進行人機交互式學習。即由學生輸入NC程序，在模擬運行過程中，系統能及時提供錯誤信息顯示、刀具相對移動軌跡以及最終加工的立體效果，學生經過簡單判斷就能發現和修改NC程序的錯誤。當程序執行時，程序段、坐標值、出錯信息以及工件與刀具的相對移動的切削過程同時顯示在同一窗口內，使操作者能夠一目了然，隨時監控機床運行的狀態，體驗真實的加工過程。該系統具有機床規格大小設置功能，可定義刀具形狀、切削用量，如數控銑床上鉆頭、鏜刀、球頭刀、圓角刀，數控車床上的外圓刀、鏜刀、切刀、螺紋刀；可以實時監控刀具加工軌跡及圖形縮放控制；可顯示機床外形并具有關門保護、零件加工后的測量和保存視窗作業的功能。

在使用計算機技術和數控加工仿真系統時，可以通過投影儀把數控機床的操作過程同時展現給所有的學生，學生可以跟著老師一起做，減少了老師的重復勞動，增加了學生的練習機會，同時防止一些誤操作造成機床的非正常損耗，避免一些安全隱患。學生通過數控加工仿真系統輸入加工程序，并檢測加工方法和程序的正確性，減少了工件加工時輔助操作的時間，也減少了材料和刀具的非正常損耗。

三、數控實訓教學的具體方法

技能是通過不斷的實踐總結出來的，學生只有不斷做出合格的工件，才能提高數控加工技能。數控機床、計算機技術和數控加工仿真需要合理的配合，才能提高數控實訓的教學質量，同時降低數控實訓教學的成本，又可以提高老師的教學水平和減少老師的勞動強度。

首先以一個45人的班為例來配置教學設備。根據大量的觀察，當學生拿到新的加工圖紙后，從識圖、分析加工方法、編輯加工程序，到數控加工仿真系統上加工出合格的工件為止，所需要的人均時間是四個小時。當加工方法和程序正確后，做一個合格的工件的人均時間在三十分鐘左右。由此得出配置一個工種所需要的設備是數控機床六臺、學生用的計算機45臺、老師用的計算機1臺、投影儀1臺、數控加工仿真系統46個點和一些網絡設備。這個配置的總價遠遠小于10臺數控機床的總價，而且45人除以10臺數控機床是4.5人/臺，每臺機床的人數較多。

其次是場地的安排，6臺數控機床和一個多媒體教室必須安排在一起，教室里是投影儀和計算機，45臺學生用的計算機與教師用的計算機進行聯網，教師用的計算機與6臺數控機床進行聯網，這樣教師可以通過教師用的計算機來監控學生用的計算機，學生的程序可通過學生用的計算機傳給教師用的計算機，再通過教師用的計算機傳入到數控機床的數控系統里。

最后是教學安排，由于多媒體教室和6臺數控機床相鄰，可以將數控加工工藝與數控實訓合在一起，成為數控加工的一體化教學，數控加工的原理可以通過課件和數控仿真軟件完美地展現出來，讓學生更容易理解。數控機床的操作可通過多媒體教室和數控加工仿真系統詳細地講解和演示，學生通過計算機和數控加工仿真系統反復地進行操作。而且操作失誤有提示，也不會因為誤操作造成數控機床非正常的損耗。當有的學生先在數控加工仿真系統上能完成正確的操作過程，就可以先上數控機床操作，而且熟悉數控機床操作的速度也很快。在做工件時，先在數控加工仿真系統上加工出合格的工件，然后再通過網絡傳入到數控機床的數控系統里，裝好刀具和工件，對刀，加工出合格的工件。可以避免輸程序、檢測程序和一些操作方法不熟練等占用使用機床的時間，使每個學生實際做工件的時間增多，同時提高了學生做出合格工件的能力，加強了學生分析數控機床加工方法的能力和編程的能力。

通過將計算機技術和數控加工仿真系統融入到數控實訓教學中，可以使我們的教學質量有一個質的飛躍，同時可以減少設備投入的資金，減少生產實習中機床的非正常損耗，減少材料和刀具的使用量，減少教師的勞動強度，提高了學生操作機床的安全系數。

（作者單位：廣東省工商高級技工學校）