理工類高校數(shù)控教學(xué)研究

龍哲 毛志陽

（長春工業(yè)大學(xué)工程訓(xùn)練中心 吉林長春 130012）

理工類高校數(shù)控教學(xué)研究

龍哲 毛志陽

（長春工業(yè)大學(xué)工程訓(xùn)練中心 吉林長春 130012）

本文從理工類高等院校的數(shù)控車教學(xué)的教學(xué)實踐出發(fā)，說明了符合理工類教學(xué)特點和要求的數(shù)控車教學(xué)過程，并結(jié)合實際教學(xué)突出的一些問題和注意內(nèi)容，從設(shè)備的認識、程序編輯的過程和實際的操作等幾個環(huán)節(jié)做了詳細的描述和講解，并加入了自己的教學(xué)心得，相信能為廣大從事數(shù)控教學(xué)的同行們提供一點幫助，也希望能夠給涉足數(shù)控事業(yè)的相關(guān)人員得到一些啟發(fā)。

數(shù)控 教學(xué) 加工 程序編輯

引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機械行業(yè)的生產(chǎn)和制作水平不斷提高，機械加工方法和手段也日新月異。而數(shù)控加工作為先進制造技術(shù)的代表愈來愈受到機械制造行業(yè)的重視，也逐漸進入到我們的實際生產(chǎn)當(dāng)中，被大家所熟悉。數(shù)控車教學(xué)也逐漸成為了理工專業(yè)學(xué)生必修的一門實訓(xùn)課程。在從事數(shù)控車教學(xué)的過程中，發(fā)現(xiàn)了一些比較突出的問題，并提出了一些自己的方法，以供從事相關(guān)教學(xué)的老師及實訓(xùn)教學(xué)的教師借鑒。在教學(xué)中，感覺數(shù)控加工技術(shù)應(yīng)該愈來愈成為理工類專業(yè)的學(xué)生的實訓(xùn)教學(xué)的重點，所以把實訓(xùn)過程中發(fā)現(xiàn)的這些問題結(jié)合自己的一些教學(xué)想法記敘下來，也希望能夠得到誠懇的批評和指教，從而提高自己在以后教學(xué)中的能力和效果。

在數(shù)控教學(xué)過程中，為了提高數(shù)控車的實訓(xùn)效果，我們應(yīng)從以下幾個方面入手：

一、改變學(xué)生對機械加工方法的認識，實現(xiàn)從傳統(tǒng)加工方法到先進制造技術(shù)的轉(zhuǎn)變

在所指導(dǎo)的理工科學(xué)生中，進入到數(shù)控車學(xué)習(xí)課程中，常常是剛剛接觸到機械加工或者是根本沒有接觸過機械加的學(xué)生，對數(shù)控加工更是沒有接觸過，甚至根本沒見過數(shù)控加工設(shè)備，所以要樹立機械加工觀念，首先從以下幾個方面入手：

1.數(shù)控系統(tǒng)的認識和了解

數(shù)控系統(tǒng)和電腦操作系統(tǒng)有很多相類似的地方：在教學(xué)過程中可以結(jié)合電腦的操作系統(tǒng)來加深對數(shù)控系統(tǒng)的認識和理解。二者均屬于軟件的范疇；都作為人機交換的中間手段；在功能上都具備不斷改善和升級性質(zhì)等等。從以上方面讓學(xué)生能夠把數(shù)控系統(tǒng)同所熟悉的事物相比較，有一個感觀上的認識。在數(shù)控系統(tǒng)的分類上能夠更深層次的使學(xué)生對數(shù)控系統(tǒng)認識和了解。如把開環(huán)控制系統(tǒng)、半閉環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)從控制過程，加工效果和設(shè)備成本等幾個方面進行講解和說明，使學(xué)生對控制系統(tǒng)有了一個相對較深入的學(xué)習(xí)。最后把數(shù)控系統(tǒng)同數(shù)控設(shè)備的關(guān)系進行說明，它是構(gòu)成數(shù)控設(shè)備除機械結(jié)構(gòu)以外的另一的組成部分。這樣學(xué)生對數(shù)控系統(tǒng)的性質(zhì)和作用都有了一個初步的認識和了解，對接下來的學(xué)習(xí)就更容易理解。

2.對程序的概念和理解

來參加數(shù)控實訓(xùn)的理工科學(xué)生，根據(jù)教學(xué)總體安排，一般是剛剛步入大學(xué)（大一下學(xué)期或大二上學(xué)期）的學(xué)生，學(xué)習(xí)了一些機械方面的基礎(chǔ)知識，并且已經(jīng)完成了機械制圖的學(xué)習(xí)。但是，對程序很多學(xué)生也只停留在“聽說過”的階段，根本沒有實際接觸過。所以要讓學(xué)生了解數(shù)控加工的程序控制與普通機床手動加工的根本區(qū)別，也就是讓學(xué)生知道數(shù)控加工實際上是通過一些程序語言對機械的運動進行控制，不同于普通機械加工是通過直接的手動去控制機床。

3.對數(shù)控加工工藝觀念的轉(zhuǎn)變

來實訓(xùn)的學(xué)生已經(jīng)在普通車床參加了一周左右的學(xué)習(xí)，普通車床的加工過程已經(jīng)在他們的頭腦里打下了鉻印，在學(xué)習(xí)數(shù)控車加工的過程中，必須實現(xiàn)工藝觀念上的轉(zhuǎn)變。例如在外圓加工上，普通車床是從大圓臺向小圓臺逐步切屑；而數(shù)控車床則是通過外圓粗、精加工循環(huán)或者是成型切屑循環(huán)來完成，是直接按照零件一外輪廓軌跡走刀的，兩種設(shè)備的走刀路徑和加工工藝過截然不同。可以通過實際加工演示來進行說明，以完成對二者的工藝區(qū)分。

二、通過對控制功能鍵的學(xué)習(xí)，消除學(xué)生對數(shù)控加工的神秘感

1.手搖、手動和自動幾個功能鍵的區(qū)分和使用

通過手搖方式控制X、Z向移動來了解手搖功能，并且通過手搖倍率的變化讓學(xué)生感受到數(shù)控加工控制精度的先進性。

在手動狀態(tài)下進行X、Z向的移動，同時通過快移功能來感受進給倍率變化對加工速度的影響。在該狀態(tài)下使用轉(zhuǎn)塔功能，會激起學(xué)生的興趣，從而切身感受到與普通加工控制過程的不同。

進入自動狀態(tài)，讓學(xué)生觀察手搖和快移的失靈，從而知道自動狀態(tài)只能執(zhí)行程序控制。

2.編輯鍵和MDI狀態(tài)的區(qū)別

可以在MDI狀態(tài)下進行連續(xù)的程序輸入，寫到一定程度時，會出現(xiàn)程序不能繼續(xù)寫入的情況，說明在該狀態(tài)下，不能翻頁，也就是MDI的無儲存功能的體現(xiàn)；同時在MDI狀態(tài)下寫入一些簡單的指令，如主軸旋轉(zhuǎn)指令、刀具調(diào)用指令等作為演示，提醒學(xué)生注意，每當(dāng)指令執(zhí)行完畢，屏幕會自動清除，從而更深入體會到它的無儲存功能。而進入編輯狀態(tài)后，可以調(diào)用大量以前輸入的程序，并且可以執(zhí)行其中任一個作以演示，讓學(xué)生知道編輯狀態(tài)寫入的內(nèi)容永久性的儲存在設(shè)備中。

3.回零功能的講解和說明

讓學(xué)生知道所有數(shù)控設(shè)備均具備回零功能，并說明回零功能的意義。可以從數(shù)控設(shè)備所特有的兩個坐標系的性質(zhì)和回零過程中坐標的變化來了解坐標系概念。在此基礎(chǔ)上更深入了解機械坐標、絕對坐標和相對坐標的區(qū)別。通過進行坐標的定位來明確各種坐標的意義。

4.簡單說明跳步、選擇停、冷卻、卡盤、運屑等功能，避免功能鍵認識上的盲區(qū)

5.著重強調(diào)機床鎖的功能，并要求學(xué)生初期操作時必須在機床鎖定狀態(tài)下編程

三、詳細說明程序編輯的方法和常用編輯鍵的使用

1.首先了解程序名的建立和意義

學(xué)生對程序的認識還不夠充分，因此應(yīng)先向他們灌輸程序名的建立、調(diào)用和執(zhí)行。使學(xué)生們知道編輯程序首先要確定程序名，然后再輸入程序內(nèi)容；而調(diào)用程序時，是通過程序名來調(diào)取的；執(zhí)行程序時必須是在調(diào)取后才能操作。

2.程序編寫時主要注意一些經(jīng)常會造成報警的錯誤指令格式

如格式中缺少分號；循環(huán)序號混亂；外圓粗加工循環(huán)第一條不能有Z向坐標等常見的一些問題。

3.加強學(xué)生對功能鍵簡單操作的使用

如：ALTER鍵、CAN鍵、DLETE鍵的區(qū)別，ALTER鍵是用輸入的內(nèi)容替換光標所在位置中的內(nèi)容，CAN鍵是刪除正在輸入（未儲存）的內(nèi)容，DLETE鍵是刪除光標所在的（已儲存的）內(nèi)容，通過這些功能鍵的深入理解感受它們使用當(dāng)中對編輯速度的影響。

4.進行實際程序的編輯和仿真加工，以提高學(xué)生對程序執(zhí)行的認識，從而增強對數(shù)控加工的興趣

可以在機床鎖定狀態(tài)下，對編輯后的程序進行模擬仿真，從模擬圖形上對程序進行初步檢查，也從中對指令格式、加工工藝（走刀路徑）、功能鍵的使用等環(huán)節(jié)有更深入的了解。

5.對程序編寫過程進行總結(jié)

使學(xué)生認識到編程是數(shù)控車加工中的一個主要工作任務(wù)，也是數(shù)控加工的精髓。說明編程對整個加工過程的影響，并在生疏的情況下提醒學(xué)生嘗試用單段加工完成。

四、進行獨立的實際加工，消除學(xué)生數(shù)控加工的恐懼心理，增強對自己數(shù)控加工能力的信心

1.實際加工必須在完全領(lǐng)會對刀操作的基礎(chǔ)上進行

要在獨立實際加工前進行對刀的講解和操作，并讓學(xué)生了解對刀準確程度對加工過程和加工精度的影響。

2.在加工過程中，提醒學(xué)生應(yīng)注意顯示屏上一些參數(shù)的變化過程，并結(jié)合主軸倍率、進給倍率等旋紐變化來理解這些鍵的作用，同時加深對數(shù)控加工工藝、數(shù)控加工的工作效率的認識

3.嚴格按照數(shù)控加工操作過程執(zhí)行，在加工過程中提高學(xué)生對數(shù)控加工的安全意識。也提醒學(xué)生在以后的實操過程中要嚴格按照步驟執(zhí)行，否則會造成零件、設(shè)備甚至人員的傷害

4.在數(shù)控加工出成品后進行講解和分析，提出數(shù)控加工在簡單形狀少量加工中相對普通車床的劣勢，并與普通車床加工過程進行比較，說明數(shù)控加工的先進性和優(yōu)越性。相信會使學(xué)生對數(shù)控加工的了解和興趣得到進一步的提高

結(jié)論

以上是本人在針對理工專業(yè)學(xué)生數(shù)控車實訓(xùn)教學(xué)中發(fā)現(xiàn)的一些問題和自己的一些心得，從中看出著重強調(diào)了教學(xué)中的全面和細致，提供給各位同仁進行交流和指正，也希望為大家在相關(guān)的教學(xué)中提供一些幫助。

［1］毛志陽機械工程實訓(xùn)北京清華大學(xué)出版社2009.9

［2］周虹數(shù)控車床編程與操作實訓(xùn)教程第二版北京清華大學(xué)出版社2008.9

本文作者為長春工業(yè)大學(xué)數(shù)控教研室主任，吉林大學(xué)機械學(xué)院在讀博士，07年碩士研究生畢業(yè)以來一直從事數(shù)控車的實訓(xùn)教學(xué)指導(dǎo)工作。多次參加吉林省和長春市數(shù)控職業(yè)技能培訓(xùn)的指導(dǎo)工作和各類數(shù)控大賽的監(jiān)考。

Research For Science&Engineering Student's Teaching Of CNC

LONG ZHE，MAO ZHI YANG
（CHANG CHUN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY，Engineering Training Center，CHANG CHUN ZIP：130012）

This text according to the practical teaching of science&engineering student's CNC teaching.Combin with some common questions of actual teaching and the contents，explaining the CNC teaching process that correspond the characteristics and requirement of science&engineering students.According to the equipment's cognition，program editing and practical operation to detaile description and explanation.Another，joined myself experience of teaching process.I believe that can provide some help for practice teaching and hope to prived some advice for just to learn CNC lathe machining students.

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