數(shù)控技術(shù)與加工實(shí)踐教學(xué)改革探索

雷福祥，王 偉，弋曉康，許曉東

（塔里木大學(xué)機(jī)電學(xué)院，新疆 阿拉爾 843300）

數(shù)控技術(shù)與加工實(shí)踐教學(xué)改革探索

雷福祥，王 偉※，弋曉康，許曉東

（塔里木大學(xué)機(jī)電學(xué)院，新疆 阿拉爾 843300）

《數(shù)控技術(shù)》是高校機(jī)械類專業(yè)的必修課，數(shù)控技術(shù)實(shí)踐性強(qiáng)，應(yīng)用面廣，是當(dāng)代制造業(yè)不可或缺的一門技術(shù)。高校學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)控技術(shù)時(shí)，理解能力強(qiáng)，基礎(chǔ)理論扎實(shí)，但是在實(shí)踐動(dòng)手能力方面與技工院校學(xué)生比有很大的差距。文中從《數(shù)控技術(shù)》實(shí)踐教學(xué)的現(xiàn)狀出發(fā)，提出了數(shù)控仿真技術(shù)與數(shù)控機(jī)床相配合，在實(shí)踐教學(xué)中增加數(shù)控機(jī)床模塊化試驗(yàn)以及實(shí)踐教學(xué)與企業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合的模式。使學(xué)生能夠掌握零件制造工藝編制以及加工程序編寫，系統(tǒng)掌握數(shù)控機(jī)床機(jī)械與電氣部件功能與原理，培養(yǎng)出理論與實(shí)踐相結(jié)合的高素質(zhì)人才。

數(shù)控技術(shù)；實(shí)踐教學(xué)；數(shù)控機(jī)床；數(shù)控仿真

1 《數(shù)控技術(shù)》教學(xué)中存在的問題

高校學(xué)生在學(xué)習(xí)《數(shù)控技術(shù)》這門課時(shí)，理解能力強(qiáng)，基礎(chǔ)理論扎實(shí)，但是在實(shí)踐動(dòng)手能力方面與技工院校學(xué)生相比有很大的差距。我校有機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化、機(jī)械電子工程兩個(gè)本科專業(yè)和機(jī)電一體化專科專業(yè)，開設(shè)了《數(shù)控技術(shù)》這門課。教學(xué)模式由理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)組成，學(xué)生在完成理論課時(shí)學(xué)習(xí)后，進(jìn)行三周的數(shù)控機(jī)床操作加工。目前大多數(shù)高校機(jī)械類專業(yè)《數(shù)控技術(shù)》課程教學(xué)大綱的編寫只注重學(xué)生零件圖程序編寫及工藝編制，而在實(shí)訓(xùn)方面，如機(jī)床維修與維護(hù)、機(jī)床各部件功能原理、數(shù)控機(jī)床改造設(shè)計(jì)方面投入的教學(xué)經(jīng)費(fèi)及設(shè)備經(jīng)費(fèi)很少。在此環(huán)境下培養(yǎng)的大學(xué)生擅長(zhǎng)編程操作，而缺乏數(shù)控機(jī)床的操作能力，并且在實(shí)訓(xùn)中與企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際脫節(jié)，，不能適應(yīng)創(chuàng)新性高校人才培養(yǎng)。造成這種情況有以下多方面的原因：

（1）實(shí)驗(yàn)課時(shí)數(shù)少。目前《數(shù)控技術(shù)》以理論課為主，實(shí)驗(yàn)課時(shí)占到理論課時(shí)的五分之一，基本授課教師兼任實(shí)驗(yàn)課教學(xué)。實(shí)驗(yàn)課以演示性為主，創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)很少。

（2）實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限。在實(shí)驗(yàn)中5、6個(gè)人共用一臺(tái)機(jī)床，這導(dǎo)致在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)，學(xué)生動(dòng)手操作時(shí)間少，而且多個(gè)學(xué)生聚在一個(gè)狹小的空間操作機(jī)床，增加了危險(xiǎn)系數(shù)。

（3）數(shù)控方面師資力量短缺。講授《數(shù)控技術(shù)》課程的教師理論基礎(chǔ)扎實(shí)，但是在實(shí)驗(yàn)及實(shí)訓(xùn)中缺乏有技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)豐富、實(shí)踐能力強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)系列及工程系列實(shí)訓(xùn)教師。因此要提高《數(shù)控技術(shù)》教學(xué)質(zhì)量，就必須轉(zhuǎn)變重視課堂，輕視實(shí)踐的教學(xué)觀念。教師

在實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)中要不僅要負(fù)責(zé)操作講解，而且要全面掌握機(jī)床維修維護(hù)知識(shí)，這樣才能使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)中得到質(zhì)的飛躍。

2 改革措施

2.1 加強(qiáng)數(shù)控仿真教學(xué)及相關(guān)課程學(xué)習(xí)

（1）由于大多數(shù)高校數(shù)控設(shè)備有限，因此可以采取模擬仿真與實(shí)際操作相結(jié)合的方式。可以利用Mastcam、宇龍數(shù)控仿真軟件先進(jìn)行車、銑、線切割等數(shù)控機(jī)床仿真操作，學(xué)生在確認(rèn)工藝程序無(wú)誤后，進(jìn)行實(shí)際加工操作。這樣不僅可以鍛煉學(xué)生編程能力，而且可以避免不經(jīng)過程序校驗(yàn)直接操作機(jī)床，發(fā)生打刀、主軸轉(zhuǎn)速設(shè)定不合理、超程等故障。Mastcam提供了設(shè)計(jì)零件外形所需的理想環(huán)境，其強(qiáng)大功能可以對(duì)曲線、曲面零件進(jìn)行編程，具有較強(qiáng)的曲面粗加工及精加工的功能。曲面精加工有多種選擇方式，可以滿足復(fù)雜零件的曲面加工要求，同時(shí)具備多軸加工功能。所以學(xué)生學(xué)習(xí)Mastcam軟件可以大大提高數(shù)控機(jī)床在線加工能力，符合計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。

（2）《數(shù)控技術(shù)》是一門涵蓋了《機(jī)械制造》、《單片機(jī)原理與技術(shù)》、《機(jī)電傳動(dòng)與控制》等多學(xué)科的一門課程，學(xué)生在學(xué)習(xí)這門課時(shí)要全方位復(fù)習(xí)基礎(chǔ)課知識(shí)，學(xué)習(xí)數(shù)控原理如直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、位置精度檢測(cè)等。指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)的老師應(yīng)該在實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)開始前幾周讓同學(xué)復(fù)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)課，以優(yōu)化實(shí)驗(yàn)效果，這樣才能培養(yǎng)出全方面、多學(xué)科交叉的應(yīng)用型人才。

2.2 加強(qiáng)數(shù)控機(jī)床模塊化實(shí)驗(yàn)教學(xué)及師資隊(duì)伍建設(shè)

（1）由于高校實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)有限，如果投入大量資金用于數(shù)控機(jī)床購(gòu)買，必然要占用其他實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)，實(shí)際效果也不一定非常理想，因此可以購(gòu)置一些數(shù)控車床、銑床電控系統(tǒng)原理及調(diào)試維修實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)習(xí)裝置，這樣可以大大提高學(xué)生的動(dòng)手能力和分析解決問題的能力，全面學(xué)習(xí)掌握數(shù)控系統(tǒng)的控制原理、數(shù)控編程、電氣設(shè)計(jì)方法及安裝調(diào)試與維修、元器件的選擇、銑削加工中心電氣安裝及調(diào)試、故障診斷維修、零件程序編制及圖形模擬加工過程等多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)效果。

目前大多數(shù)技工學(xué)校投入大量資金用于數(shù)控實(shí)習(xí)裝置購(gòu)買，學(xué)生在企業(yè)中得到了認(rèn)同。這種裝置采用開放式結(jié)構(gòu)、模塊化設(shè)計(jì)，既可用于教學(xué)、也可用于課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)和實(shí)訓(xùn)，有利于提高學(xué)生設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)、診斷數(shù)控設(shè)備故障的能力，使學(xué)生最大限度地適應(yīng)和滿足市場(chǎng)需求。這種實(shí)訓(xùn)設(shè)備也可以幫助指導(dǎo)老師進(jìn)一步了解數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)，同時(shí)也為實(shí)驗(yàn)系列、工程系列技術(shù)人員進(jìn)行數(shù)控機(jī)床的二次開發(fā)提供了必要條件。

（2）講授《數(shù)控》課程的老師由教師系列、實(shí)驗(yàn)系列、工程技術(shù)系列老師組成，其中教師系列老師主要負(fù)責(zé)理論課講解以及實(shí)驗(yàn)課講授。實(shí)驗(yàn)系列和工程技術(shù)系列負(fù)責(zé)實(shí)訓(xùn)操作與機(jī)床維護(hù)與維修。各個(gè)系列要相互結(jié)合、合理分布。講授《數(shù)控技術(shù)》的老師須深入到制造企業(yè)及數(shù)控機(jī)床企業(yè)學(xué)習(xí)，了解企業(yè)一線工作流程，掌握數(shù)控機(jī)床核心原理。指導(dǎo)老師必須具有數(shù)控綜合素質(zhì)，要掌握編程基本技能，更要掌握數(shù)控機(jī)床如伺服電機(jī)、伺服驅(qū)動(dòng)模塊、PLC控制、機(jī)床電路維修等技能。在實(shí)習(xí)實(shí)驗(yàn)中，如果機(jī)床發(fā)生故障，指導(dǎo)老師要能夠及時(shí)排除故障，保證教學(xué)有序進(jìn)行。同時(shí)，指導(dǎo)老師要經(jīng)過相應(yīng)培訓(xùn)，取得維修與維護(hù)資格。學(xué)校應(yīng)加大《數(shù)控技術(shù)》師資培訓(xùn)力度。

2.3 《數(shù)控技術(shù)》實(shí)踐教學(xué)要與實(shí)際生產(chǎn)相結(jié)合

（1）高校可以建設(shè)校內(nèi)模擬工廠，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，數(shù)控實(shí)踐內(nèi)容應(yīng)與當(dāng)前工業(yè)主流技術(shù)相銜接。對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)可以按照工廠實(shí)際生產(chǎn)的模式進(jìn)行。對(duì)各種工程生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行精選，采用現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)建立一個(gè)實(shí)際工程環(huán)境。學(xué)生通過實(shí)踐認(rèn)識(shí)工業(yè)生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)，積累各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，從而完成從知識(shí)積累向?qū)嶋H運(yùn)用的初步轉(zhuǎn)化。

出于安全考慮，大多數(shù)高校不采用鋼料，我校《數(shù)控技術(shù)》實(shí)訓(xùn)車床采用尼龍棒為原料，數(shù)控銑床加工材料采用尼龍板，這樣達(dá)不到鍛煉學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力的目的。因此在實(shí)訓(xùn)中應(yīng)給學(xué)生布置幾個(gè)零件圖加工任務(wù)，并要求裝配，指導(dǎo)老師負(fù)責(zé)實(shí)習(xí)工藝及程序指導(dǎo)，學(xué)生自己動(dòng)手利用鋼料加工出零件并裝配，同時(shí)，指導(dǎo)老師可以根據(jù)圖紙技術(shù)要求考核零件公差。通過與企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)結(jié)合，可以使學(xué)生對(duì)工業(yè)生產(chǎn)有初步認(rèn)識(shí)，全方位激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)。

（2）在完成基本教學(xué)任務(wù)的前提下，可以讓學(xué)生參與到科研工作中。在科研工作中，學(xué)生不僅可以得到鍛煉，還能通過實(shí)際生產(chǎn)制造，熟練掌握數(shù)控機(jī)床操作技能。數(shù)控實(shí)驗(yàn)室應(yīng)根據(jù)師資力量合理安排開放時(shí)間，鼓勵(lì)大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目的研發(fā)，高校也可以與企業(yè)進(jìn)行對(duì)接，為企業(yè)提供人才技術(shù)支持。企業(yè)在生產(chǎn)制造中遇到難題，實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)老師可以帶領(lǐng)學(xué)生共同探討。高校數(shù)控實(shí)驗(yàn)室應(yīng)向工程訓(xùn)練的方向發(fā)展，以高層次、急需緊缺專業(yè)技術(shù)人才和創(chuàng)新型人才為培養(yǎng)重點(diǎn)，在高校建設(shè)一批工程創(chuàng)新訓(xùn)練中心，打造高素質(zhì)專業(yè)技術(shù)人才隊(duì)伍。

在學(xué)生實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)考核方面要與企業(yè)生產(chǎn)掛鉤，嚴(yán)格執(zhí)行按時(shí)上下班制度。各個(gè)工種要按照學(xué)生所加工的產(chǎn)品嚴(yán)格打分，比較同一個(gè)產(chǎn)品的優(yōu)缺點(diǎn)，找到造成產(chǎn)品不合格的原因，避免為了應(yīng)付實(shí)習(xí)而實(shí)習(xí)。同時(shí)還可以招聘一些有想法、愛動(dòng)手的學(xué)生參與到數(shù)控實(shí)驗(yàn)室日常維護(hù)中，保證機(jī)器最高的使用效率。

3 總結(jié)

本文從數(shù)控仿真、模塊化實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)際生產(chǎn)和師資培訓(xùn)等幾個(gè)方面提出了當(dāng)前高校《數(shù)控技術(shù)》實(shí)踐教學(xué)改革思路。高校數(shù)控技術(shù)的指導(dǎo)老師更應(yīng)該有創(chuàng)新精神，不能照搬書本知識(shí)，必須注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，在數(shù)控教學(xué)中有自己獨(dú)到的想法，這樣才能培養(yǎng)出具有系統(tǒng)的工程技術(shù)理論知識(shí)和實(shí)踐能力、良好的職業(yè)素養(yǎng)和創(chuàng)新意識(shí)的當(dāng)代大學(xué)生。

[1]伍一．應(yīng)用型本科實(shí)踐教學(xué)建設(shè)的探討[J]．高等理科教育，2006（1）：118～121．

[2]陳文革．關(guān)于建立開放式數(shù)控實(shí)驗(yàn)室的思考[J]．中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2005（2）：10～12．

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Numerical Control Technology and Mechanical Experiment Teaching Reform

LEI Fu-xiang,WANG Wei,YI Xiao-kang,XU Xiao-dong
（Mechanical Engineering College of Tarim University,Alar Xinjiang 843300,China,）

《numerical control technology》isa compulsory course for college of mechanical engineering,numerical control technology,strong practicality application iswide,isan integral part of modern manufacturing technology.College studentsin learning the numerical control technology,understanding ability is strong,solid basic theory,but the students practical ability and the mechanic colleges than there is a big gap.This article from the present situation of the《nc technology》practice teaching in our school,putsforward the numerical simulation technology to match the nc machine tools,nc machine toolsin the practice teaching modular experimental and practice teaching model combining with enterprise production.Enable students to master parts manufacturing and processing program code,system control,function and principle of nc machine tool mechanical and electrical produce the combination of theory and practice of high-quality talent.

Numerical control technology；Practical teaching；Nc machine tool；Nc simulation

10.13620/j.cnki.issn1007-7782.2015.05.015

G420

A

1007-7782（2015）05-0041-03

2015-09-18

塔里木大學(xué)校長(zhǎng)基金《大型羊場(chǎng)圈舍糞便清理機(jī)械開發(fā)與研究》（TDZKSS201411）

王 偉