《數(shù)控車床》實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)探討

黃文軍

（榆林學(xué)院 能源工程學(xué)院工程訓(xùn)練中心，陜西 榆林 719000）

0 引言

數(shù)控技術(shù)也叫計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)（Computerized Numerical Control簡稱：CNC），它是采用計(jì)算機(jī)替代原先用硬件邏輯電路組成的數(shù)控裝置，使輸入數(shù)據(jù)的存貯、處理、運(yùn)算、邏輯判斷等各種控制機(jī)能的實(shí)現(xiàn)，均可以通過計(jì)算機(jī)軟件來完成機(jī)械加工的一門技術(shù)。數(shù)控車床，是一種高精度、高效率的自動化機(jī)床。它具有廣泛的加工藝性能，可加工直線圓柱、斜線圓柱、圓弧和各種螺紋。具有直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)各種補(bǔ)償功能，并在復(fù)雜零件的批量生產(chǎn)中發(fā)揮了良好的經(jīng)濟(jì)效果。與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床具有很多優(yōu)點(diǎn)：高柔性，適合單件、小批量生產(chǎn)，適合新產(chǎn)品的開發(fā)；加工精度高、加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠、生產(chǎn)率高，數(shù)控機(jī)床的加工自動化，免除了普通機(jī)床上工人的疲勞、粗心、估計(jì)等人為誤差，提高了產(chǎn)品的一致性；并且數(shù)控機(jī)床對操作工人的要求降低，一個普通機(jī)床的高級技工，不是短時間內(nèi)可以培養(yǎng)的，而相對來說數(shù)控機(jī)床操作工人培養(yǎng)時間極短（如數(shù)控車工需要一周即可，還會編寫簡單的加工程序）。隨著數(shù)控機(jī)床在工廠的普及，它已經(jīng)直接影響到一個國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和綜合國力，關(guān)系到一個國家的戰(zhàn)略地位。因此，世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國家均采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)[1]。

1 《數(shù)控車床》實(shí)訓(xùn)課程性質(zhì)和特點(diǎn)

《數(shù)控車床》 課程是我校機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動化和機(jī)電一體化專業(yè)的專業(yè)必修實(shí)驗(yàn)課。通過本課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生建立現(xiàn)代機(jī)械制造的全新概念，掌握數(shù)控車床的基本知識、基本理論和基本技術(shù)。該課程具有如下特點(diǎn)：

1.1 知識密集

《數(shù)控車床》 是以數(shù)控車床設(shè)備為主要研究對象講授計(jì)算機(jī)數(shù)控的基本原理、基礎(chǔ)理論和方法。數(shù)控車床集合了多學(xué)科，具有集機(jī)、電、液于一身，技術(shù)密集和知識密的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)、使用數(shù)控車床必須具備機(jī)械制造、微電子、自動控制和計(jì)算機(jī)等多方面知識。

1.2 理論性與應(yīng)用性均要求較高

《數(shù)控車床》 課程既包含了開發(fā)設(shè)計(jì)數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床所需要的深奧的理論知識，又包含了使用數(shù)控機(jī)床所需要的應(yīng)用方面的知識。

1.3 知識更新快

隨著微電子技術(shù)計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)也在不斷地發(fā)展。數(shù)控技術(shù)從創(chuàng)造到現(xiàn)在雖然只有50 多年的歷史但已經(jīng)經(jīng)歷了五個發(fā)展階段，相應(yīng)的數(shù)控車床也經(jīng)歷了五次更新?lián)Q代，專業(yè)知識的更新速度非常快。

2 《數(shù)控車床》實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)中存在的問題的探討

《數(shù)控車床》實(shí)訓(xùn)課程具有以上的特點(diǎn)，給教學(xué)帶來一定的難度，在教學(xué)過程中，授課老師經(jīng)常有如下困惑：授課的重點(diǎn)在哪里、如何掌握講授課程的深淺、如何收到好的教學(xué)效果等。筆者通過《數(shù)控車床》實(shí)訓(xùn)課程實(shí)踐中獲得的一些認(rèn)識和體會歸納如下：

2.1 充分利用計(jì)算機(jī)輔助軟件

由于數(shù)控技術(shù)教學(xué)和培訓(xùn)都離不開數(shù)控機(jī)床，而數(shù)控機(jī)床本身價(jià)格比較昂貴，同時訓(xùn)練過程不可避免地存在誤操作過程，這對機(jī)床安全是一個巨大的隱患，同時數(shù)控機(jī)床的數(shù)量有限，難以滿足大量學(xué)生實(shí)踐訓(xùn)練的需求。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及，數(shù)控機(jī)床加工仿真技術(shù)得到了迅速發(fā)展，很好地解決了這些矛盾。數(shù)控加工仿真是一種先進(jìn)的計(jì)算機(jī)人機(jī)交互技術(shù)，具有生動的界面和強(qiáng)大的顯示功能，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(shè)計(jì)以滿足不同的監(jiān)控與學(xué)習(xí)要求；仿真系統(tǒng)的通用性較強(qiáng)，其語法診斷功能可以幫助學(xué)生學(xué)習(xí)編程。在模擬過程中，系統(tǒng)能及時提供錯誤信息以及刀具相對移動軌跡的顯示以及最終加工的立體效果，很容易發(fā)現(xiàn)和修改編寫程序的錯誤，高仿真界面及動態(tài)的模擬仿真系統(tǒng)可有效地顯示代替機(jī)床實(shí)際運(yùn)行狀況并且還能夠提示操作信息，使數(shù)控機(jī)床的編程操作易于課堂化教學(xué)，從而既節(jié)省了機(jī)床設(shè)備和實(shí)習(xí)消耗，降低了實(shí)做危險(xiǎn)，又大大提高了教學(xué)效率，規(guī)避了實(shí)習(xí)人員的操作風(fēng)險(xiǎn)。仿真系統(tǒng)在模擬中出現(xiàn)人為的編程或操作失誤也不會危及學(xué)生和機(jī)床安全，學(xué)生反而還可以從中吸取大量的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，所以說它是初學(xué)者理想的實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐工具[2]。

2.2 理論和實(shí)踐相結(jié)合

剛剛開始接觸數(shù)控車床，首先要掌握常用的指令G、M 指令，例如快速進(jìn)刀指令G00、直線插補(bǔ)指令G01、圓弧指令G02 和G03、主軸正轉(zhuǎn)M03 等相關(guān)的指令。要求學(xué)生在最短的時間中熟記他們，對于不明白的概念暫時不要理會，在實(shí)訓(xùn)中，通過實(shí)際的實(shí)踐操作就會慢慢的理解明白。簡單的指令對于學(xué)生的基礎(chǔ)知識要求不高，學(xué)生學(xué)習(xí)起來容易。脫離課本上大的知識框架直接從常見指令學(xué)期起，學(xué)生容易上手，又有成就感，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[3]。

3 展望

推進(jìn)高校數(shù)控人才的規(guī)模化培養(yǎng)，有利于壯大中國數(shù)控人才隊(duì)伍，對中國傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型有著重大意義，同時還可向創(chuàng)業(yè)人才隊(duì)伍輸送人才資源。改變傳統(tǒng)數(shù)控人才的自底向上的知識串聯(lián)培養(yǎng)模式，建構(gòu)以項(xiàng)目為核心、自頂向下目標(biāo)型的數(shù)控教學(xué)知識體系，優(yōu)化實(shí)訓(xùn)軟硬件環(huán)境，改善數(shù)控實(shí)訓(xùn)的權(quán)重，降低高校卓越數(shù)控人才規(guī)模化培養(yǎng)成本，結(jié)合創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)實(shí)踐，不斷拓展卓越數(shù)控人才培養(yǎng)的知識活化面積，提升其核心競爭力，促進(jìn)越工程人才規(guī)模化培養(yǎng)模式的可持續(xù)發(fā)展。該目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)需要多重?cái)?shù)控實(shí)訓(xùn)教育資源的進(jìn)一步優(yōu)化整合，有待深入探討，協(xié)同完成。

［1］張三.數(shù)控技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展途徑[J].電工論壇，2013-04-11.

［2］張偉.《數(shù)控技術(shù)》課程教學(xué)探討[J].教法研究，2013，3：84-85.

［3］黃衛(wèi).數(shù)控技術(shù)與數(shù)編程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.