數控加工中的模塊化教學

李 雪

（安陽市高級技工學校 河南 安陽 455000）

從1952年第一臺數控機床的產生至今，在這60年的發展中，數控機床在機械制造、機械加工行業中早已取代普通機床成為生產加工的主力軍。數控加工技術將逐步引航現代機械制造業的發展。那么，培養數控技術人才無疑成為職業院校適應市場發展的需要和必然選擇。培養高技能技術人才成了職業院校的主要發展方向。如何培養高技能數控技術人才盡快實現教學和企業生產需要接軌成為主要問題。職業院校作為生產一線技術人才的培養基地,應針對數控技術的發展方向,面對新技術、新工藝的不斷出現,以及課時的不斷壓縮,及時合理地調整教學計劃,快速高效地為現代社會培養出高質量的技術人才。數控加工專業人才培養標準與定位《數控加工專業》的培養標準是：培養德、智、體、美、勞全面發展,具有高尚的職業道德,掌握數控加工的基本理論和實踐技能,能熟練操作數控機床進行現場操作和加工的高技能人才。

同時模化教學是我國職業教育目前普遍認可的教育模式,也是我國職業教育的成功經驗。我校十分重視數控技術專業的發展，并成立專門的課題研究組，進行了專門研究。課題組通過廣泛地調查研究，按照基于就業崗位，剖析崗位任務與技能，遵循以職業技能培養為目標，以理論夠用為度，采取厚基礎與實際操作能力相結合的原則，按照模塊機制，開發形成了不同的教學模塊。每個模塊都有明確的學習目標、要求和教學大綱。每項技能都包括特定技能訓練目的、技能培養的詳細工作步驟。模塊教學特別強調學以致用，具有較強的教學靈活性。模塊教學的實施，取得了良好的教學效果。根據我在數控教學方面的經驗，對數控機床加工的教學方法和學習方法分成了3個模塊。

1 數控基礎知識和編程等理論知識學習

數控基礎知識主要體現在機械制圖、數控加工工藝、數控原理、機床數字控制技術、數控編程與加工等幾個方面。

1.1 機械制圖等機械制造專業相關理論基礎

機械制圖的主要內容有制圖的基本知識和技能、正投影作圖基礎、立體表面交線的投影作圖、軸測圖、組合體、機械圖樣的基本表示方法、零件圖、裝配圖等等，機械制圖是數控專業學生最基本的技能。除此之外還要學習機械基礎、機械材料等相關理論知識，為以后學習打好基礎。

1.2 數字控制技術和數控編程

機床控制技術就是以數字化的信息實現機床控制的一門技術，采用數字信息控制的機床稱為數字控制機床，簡稱數控機床。具體地說，凡是用代碼化的數字信息將刀具移動軌跡的信息記錄在程序介質上，然后輸入數控系統經過譯碼、運算，控制機床的刀具與工件的相對運動，加工出所需工件的機床即為數控機床。

最初的數字控制系統是由數字邏輯電路構成的，因而稱之為硬件數控系統。隨著計算機技術的發展，硬件數控系統已逐漸被淘汰，取而代之的是計算機數控系統CNC（Computer Numerial Contro1）。CNC的控制精度在很大程度上取決于硬件，而CNC的功能則主要取決于軟件。CNC的邏輯控制、幾何數據處理以及執行零件切削等均由CPU統一控制。CNC的控制軟件主要完成如下基本任務：系統管理；操作指令的處理；零件程序的輸入與編輯；零件程序的解釋與執行；系統狀態顯示；手動數據輸入MDI；故障報警和診斷。

在理論編程教學上，數控加工經常會用到的系統有德國西門子，日本法那科及我國華中數控系統，教學上我們要介紹各個系統的編程格式、代碼意義、編程方法、系統特性，能夠對不太發雜零件熟練進行手工編程。

2 計算機輔助設計和計算機輔助制造

計算機輔助設計CAD(Computer Aided Design)能設計制作出既滿足設計使用要求又適合CAM加工的零件模型。CAD系統是一個高效的設計工具，具有參數化設計功能，三維實體模型與二維工程圖形應能相互轉化并關聯，CAD可分為自動設計和交互設計兩類。 實際上，幾乎沒有純粹的自動設計或純粹的交互設計軟件，好的軟件能根據產品對象恰當地處理自動設計和交互設計的配合。另外，開放型的結構不僅便于用戶進行二次開發，同時也使軟件系統本身能夠不斷地擴充與完善。一個好的CAD/CAM軟件與其它CAD/CAM軟件的兼容性是非常重要的，軟件所帶的圖形文件接口，要能支持多種圖形文件轉換，能從其它系統讀取圖形文件，或將本系統的圖形文件傳送到其它系統。

計算機輔助制造CAM(Computer Aided Manufacturing)是指應用計算機來進行產品制造的統稱，即利用計算機輔助完成從原料到產品的全部制造過程，在制造過程中的某些環節應用計算機，包括直接制造過程和間接制造過程，主要包括計算機輔助工藝過程設計和計算機輔助加工兩部分。

CAM能提供一種交互式編程并產生加工軌跡的方法，它包括加工規劃、刀具設定、工藝參數設置等內容。CAM軟件應有以下幾方面功能：

①能建立二維和三維刀具路徑的；

②加工方法的多樣性；

③刀具路徑易于編輯和修改；

④有刀具和材料數據庫，使系統能自動生成進給速度和主軸轉速；

⑤有內置的防碰撞和防過切功能；

⑥能手動超調任何機加工缺省值(如進給速度，主軸轉速等)；

⑦能對加工過程進行模擬和估算加工時間。

3 數控機床實踐教學

實習教學是數控專業的一個重要環節，由于數控加工牽涉到機床、夾具、刀具、工藝路線、切削參數及編程方面的知識，由于數控設備少，我們可先在普通設備上培訓有關知識，避免一開始就就讓大批學生涌向數量不多的數控機床,等到相關知識準備好了,需要進行程序運行時才上數控機床，這就大大減少了數控機床的工作量，從而緩解了設備不足的壓力。因此，我建議實習應按普通機床加工(如普車、普銑)→仿真模擬訓練→數控機床操作三步進行。

其中，普車普銑旨在讓學生掌握主要的機械加工工藝與裝夾方法。訓練其對不同材料，不同零件，采用何種工藝路線，及在不同的工藝路線、不同的主軸轉速、進給速度及切削深度條件對工件的形位精度產生的影響，培養學生對切削加工參數和工藝路線制定的感性認識。仿真模擬訓練主要是培養學生對編程指令和機床面板的熟練程度，為在數控機床上的操作打下堅實的基礎，避免因指令不熟而損壞數控設備。數控中常用的軟件有聯高VNUC、南京宇航（CAXA）、浙大辰光等數控仿真軟件，這些軟件能夠形象而全面地模擬數控仿真的加工過程，包括機床的選擇和設定、毛坯選擇、刀具選擇、加工基準、G代碼處理、機床面板操作等。數控機床實際操作是檢驗學生理論學習的成果，真正掌握數控機床的加工方法，在實際操作中會產生各種各樣的問題，也是檢驗學生面對問題的解決能力，實操能夠跟企業生產實際接軌，避免了只會理論不能實踐的教育弊端。

經過這樣的模塊化教學，為學生提供了更加有效的學習環境，在整個教學過程中既發揮了教師的主要作用，又體現學生的主體作用。使課堂教學的質量和效益得到更大幅度的提高，培養出來的學生才能夠適應社會的需要。

［1］韓鴻鸞.數控加工工藝學[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2011，7.

［2］李志國.Auto CAD 2011中文版基礎教程[M].北京：清華大學出版社 ，2011.1

［3］朱登潔.CAD/CAM概述——Mastercam應用實訓[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2006，6.

［4］葉伯生.數控原理及系統 [M].北京：中國勞動社會保障出版社，2004，4.