網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控教學(xué)系統(tǒng)的研究和開發(fā)

徐建

南陽市高級技工學(xué)校

網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控教學(xué)系統(tǒng)的研究和開發(fā)

徐建

南陽市高級技工學(xué)校

隨著計算機技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷深入發(fā)展與應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)控機床成為現(xiàn)代數(shù)控機床的發(fā)展趨勢，然而我國相應(yīng)的機制、機電等專業(yè)人才培訓(xùn)相對滯后。在我國的傳統(tǒng)教學(xué)中，數(shù)控操作與編程序操作都需進行實際操作，這需要學(xué)校加大設(shè)備的投入。而現(xiàn)階段數(shù)控教學(xué)一般采用單機教學(xué)，教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計不能滿足數(shù)控機床系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展需求。作者就網(wǎng)絡(luò)時代數(shù)控教學(xué)過程中存在的問題進行分析，如何建立網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)系統(tǒng)提出自己的見解，以供參考。

網(wǎng)絡(luò)化；數(shù)控教學(xué)系統(tǒng)；研究開發(fā)

1 前言

計算機與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，引起世界經(jīng)濟的轉(zhuǎn)型，新的網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟加速了全球經(jīng)濟一體化的發(fā)展進程。網(wǎng)絡(luò)化已在各行各業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，在這樣的大環(huán)境下，制造、加工企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展成為企業(yè)發(fā)展的新方向。而數(shù)控的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展主要是實現(xiàn)數(shù)控代碼的遠(yuǎn)程上傳與下送。遠(yuǎn)程計算機可能生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的任意一臺計算機，通過網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器，協(xié)調(diào)機床的加工，同時保存數(shù)控代碼，在遠(yuǎn)程計算機的協(xié)助下進行產(chǎn)品生產(chǎn)，生產(chǎn)環(huán)節(jié)中人員、資源、設(shè)備與生產(chǎn)活動分布于網(wǎng)絡(luò)的各個環(huán)節(jié)。如何才能實現(xiàn)遠(yuǎn)程操作，需要大批的網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控操作技術(shù)人員，這是現(xiàn)階段網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控教學(xué)發(fā)展的重中之重。

2 數(shù)控教學(xué)存在的問題分析

隨著制造業(yè)網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的不斷深入，制造業(yè)數(shù)控數(shù)量、數(shù)控化率成為國家現(xiàn)代工業(yè)化的重要標(biāo)志。對機電、機制等專業(yè)人才的需求，給我國高校機電、機制等人才培養(yǎng)帶來新的發(fā)展機遇與挑戰(zhàn)，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控教學(xué)面臨許多亟待解決的問題。

2.1 學(xué)校硬件設(shè)施投入嚴(yán)重不足。在數(shù)控教學(xué)設(shè)備的投入上與實際教學(xué)需要還存在很大的差距，數(shù)控加工技術(shù)的培養(yǎng)，需要將理論與實踐相結(jié)合，但現(xiàn)在在我國的各高校，對于數(shù)控機床的購買投入嚴(yán)重不足，設(shè)備落后，不能滿足培養(yǎng)人才之需要。

2.2 師資力量薄弱，教師的綜合素質(zhì)有待提高。數(shù)控機床設(shè)備不但價格昂貴，而且技術(shù)要求高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能繁多，對于教師與維護人員都要求有較高的技術(shù)水平，傳統(tǒng)的教學(xué)方式，不能很好的將理論與實踐相結(jié)合，教師理論知識豐富，缺乏實踐經(jīng)驗，學(xué)生很難在短時間內(nèi)掌握數(shù)控技術(shù)。由于學(xué)校硬件設(shè)施的缺乏，學(xué)生親自操作，實踐的機會少。同時，教師對理論知識熟悉，也缺乏實踐操作經(jīng)驗，在教學(xué)的過程中存在安全隱患。

3 網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控教學(xué)體系的構(gòu)建

現(xiàn)代化的數(shù)控機床設(shè)備，需要工作人員既有豐富的數(shù)控技術(shù)知識，又能熟練的操作技能。網(wǎng)絡(luò)一體化的數(shù)控教學(xué)體系，是把教學(xué)、培訓(xùn)有機的結(jié)合，實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容、老師與設(shè)備之間形成三位一體的新型網(wǎng)絡(luò)數(shù)控教學(xué)體系。

3.1 數(shù)控教學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析。數(shù)控教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計主要是使學(xué)生學(xué)習(xí)到數(shù)控技術(shù)應(yīng)用，在構(gòu)建數(shù)控教學(xué)系統(tǒng)的過程中，需要有數(shù)控實訓(xùn)基地，讓學(xué)生真實的體驗數(shù)控生產(chǎn)氛圍。由于數(shù)控教學(xué)設(shè)備配置嚴(yán)重不足，學(xué)生實訓(xùn)體驗的機會較少，并且存在不安全因素，現(xiàn)階段我國高校主要利用數(shù)控仿真系統(tǒng)，有效的解決教學(xué)難題。同時，在數(shù)控機床進行操作的過程中，操作者隨時需要在線幫助，就需要一個教學(xué)輔助系統(tǒng)幫助完成教學(xué)。另外，還需要對數(shù)控技術(shù)的理論知識與教學(xué)結(jié)果進行檢驗，完成師生互動、教學(xué)效果評價等。因而完整的數(shù)控教學(xué)體系主要由數(shù)控仿真、教學(xué)輔助、教學(xué)交互和考試系統(tǒng)組成

3.2 數(shù)控仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析。數(shù)控仿真系統(tǒng)是模擬真實的生產(chǎn)環(huán)境，在相對安全、優(yōu)越的條件下，對真實機床進行模擬操作。模擬仿真的主要形式有三維動畫仿真和三維實體幾何仿真。系統(tǒng)設(shè)計要遵從準(zhǔn)確性、有效性、實用性和可擴展性的原則。設(shè)計一個數(shù)控加工過程仿真的總體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，表達數(shù)控加工過程和數(shù)控加工系統(tǒng)，依照制造業(yè)對數(shù)控加工過程的功能需求進行構(gòu)建。仿真系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)包括幾何建模、運動模型、數(shù)控程序翻譯、碰撞干預(yù)檢查、材料切除、加工動畫、加工過程仿真的結(jié)果輸出七個模塊組成。數(shù)控加工仿真系統(tǒng)技術(shù)關(guān)鍵包括系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計、加工設(shè)備的建模技術(shù)、刀具（定義、管理與加載）、CNC程序的優(yōu)化與檢查、加工過程中碰撞檢測技術(shù)及CNC仿真技術(shù)。

3.3 教學(xué)輔助系統(tǒng)。教學(xué)輔助系統(tǒng)包括數(shù)控機床操作內(nèi)容和數(shù)控技術(shù)理論知識，把文字與動態(tài)演示相結(jié)合，在學(xué)生進行實際操作的過程中，學(xué)習(xí)更多的理論知識，有效的解決了數(shù)控理論與實踐相結(jié)的問題。數(shù)控教學(xué)輔助系統(tǒng)主要包括：數(shù)控技術(shù)基礎(chǔ)（包括數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)、加工工藝、數(shù)控相關(guān)知識鏈等）、數(shù)控編程（指令系統(tǒng)、指令代碼及相關(guān)知識鏈接等）和數(shù)控機床操作（開機、操作面板、主功能、相關(guān)知識鏈接等）三個部分，

3.4 教學(xué)交互和考試系統(tǒng)。教學(xué)交互與考試系統(tǒng)是對數(shù)控機床仿真教學(xué)軟件進行拓展，根據(jù)數(shù)控機床仿真教學(xué)實際需要而構(gòu)建，利用網(wǎng)絡(luò)、多媒體技術(shù)和DELPHE開發(fā)純軟件的教學(xué)方式與考試系統(tǒng)，進而為仿真軟件教學(xué)、考試提供良好的教學(xué)環(huán)境。根據(jù)數(shù)控仿真系統(tǒng)的邏輯需要，可把教學(xué)交互與考試系統(tǒng)分為教學(xué)、考試及控制三個部分。教學(xué)部分主要具有廣播教學(xué)、分組教學(xué)、電子舉手及學(xué)生示范等功能；考試部分可分成編輯試卷、考試組織、評閱以查詢成績等功能；控制部分主要是對學(xué)生學(xué)習(xí)屏幕、學(xué)習(xí)機進行監(jiān)控。通過教學(xué)交互與考試系統(tǒng)可以更直觀的了解學(xué)生學(xué)習(xí)過程中存在問題及學(xué)生學(xué)習(xí)的效率，根根監(jiān)測結(jié)果，制定有效的教學(xué)方案，才能在教學(xué)中做到有的放矢。

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