淺析技工學校數控專業一體化教學

摘 要：數控技術是利用數字化信息對機械運動及加工過程進行控制的一種方法。數控機床的先進程度和操作者技術水平的高低對我國工業現代化進程有著舉足輕重的影響作用。本文主要介紹了理工類技工學校數控專業的一體化教學過程和教學方法，探討如何高質高效地培養優秀的數控專業高技能人才。

關鍵詞：數控技術 加工工藝 一體化教學

現代數控技術覆蓋了自動控制技術、計算機技術、傳感檢測技術、液壓氣動技術、精密機械技術和網絡通信技術等。我國數控技術及產業盡管在改革開放后取得了顯著的成就，開發出了具有自主知識產權的數控平臺及基本系統，也研制成功了并聯運動機床等新技術與新產品，但是我國的數控技術及產業與發達國家比仍然有較大的差距。原因是多方面的，但是最重要的是數控人才的匱乏。為了進一步培養這方面的技能人才，技工學校也紛紛設立數控專業，并不斷地添置數控設備。硬件跟上了，教研團隊也必須跟上。如何做好教學工作，如何高效教學，下面簡要介紹一下筆者的一些粗淺認識。

數控專業需要教授的知識主要有兩大塊：第一是專業理論知識的教學；第二是數控編程技術的教學，數控編程技術可分為數控手工編程技術和數控自動編程技術，其中第二塊必須多動手操作練習，才能靈活掌握。

一、數控專業理論課教學

數控專業的專業理論課程有機械制圖、金屬材料與熱處理、機械基礎、極限配合與技術測量基礎、數控加工工藝學等。這些學科關聯性強，學好這些課程是學好專業技能的基石，不容忽視。想要教好專業理論知識，傳統的“滿堂灌”顯然枯燥無味，效果不明顯，也很難激發學生的學習興趣。現在大多數學校硬件條件大大改善，廣泛應用多媒體教學，有圖片展示、動畫教學、視頻播放等。在教學過程中，適當應用可以起到事半功倍的效果。比如：在教數控機床的組成和工作過程這一知識點時，最好先讓學生身臨其境，在實習車間或工廠面對真實的數控機床，邊演示邊講解。如果不方便去實習場所演示教學，可以結合實體圖形，加上必要的動畫演示。經過這樣一個過程，學生必然印象深刻，他們就會對數控機床的結構、工作過程充分理解，為以后教學的順利展開打好基礎。

二、數控編程技術的教學

對于數控手工編程技術的學習，是整個教學環節的重中之重，必須進行一體化教學，理論與實踐相結合。通常多數學校在教學時，首先要求學生實習操作普通機床，結合機械加工工藝的專業理論，通過技能訓練及實踐，使學生掌握中級工操作技能，在這個基礎上再講授和實踐數控和手工編程技術。數控手工編程技術具體可分為兩個階段進行：

1.準備階段

（1）讀圖與繪圖。通過機械制圖理論課的學習，學生掌握零件的測繪，看裝配圖和由裝配圖拆畫零件圖。這就需要運用教具、模具來講解和練習。現在手工繪制圖形，時間長、易出錯，所以必須要求學生掌握電腦繪圖軟件的應用。這些必須在計算機機房演示教學并練習，才能取得良好的效果。現在開設的課程主要有CAXA電子圖板和CAD制圖。

（2）加工工藝的制定。加工工藝的制定首先要明確加工對象、軸類工件、孔套類零件選用數控車床；平面類零件、變斜角類零件和曲面零件一般選用數控銑床；既有平面又有孔系的零件、結構形狀復雜、普通機床難加工的零件、外形不規則的異形零件和加工精度較高的中小批量零件一般選用加工中心。確定選用什么樣的數控機床之后，再根據零件結構工藝性的特點具體分析運用什么樣的加工方法，制定工藝路線，劃分工序、工步，安排合理高效的加工順序，并且需要注意數控加工工序與普通加工工序的有效銜接。

（3）零件定位與裝夾。通過理論課的講授，學生掌握工件定位的基本原理，定位基準的選擇原則，熟悉各類夾具，在實踐操作時要注意：夾緊機構或其他元件不得影響進給，工件的加工工步位要敞開；必須保證最小的夾緊變形。

（4）刀具選擇。結合實物讓學生能夠選用組合工具，能夠根據難加工材料的特點，選擇刀具的材料、結構和幾何參數。

2.數控編程階段

（1）手工編程。眾所周知，普通機床機械加工由操作者按照工藝規程通過手動操作來完成零件的加工。機床操作者的操作技能和水平決定著普通機床的加工質量和機床的效率。而數控機床與普通機床在機械加工中的根本區別是：數控機床是按照事先編制好的加工程序由計算機自動完成對零件的加工，理想的數控加工程序不僅應保證加工出符合圖樣要求的合格工件，同時應能使數控機床的功能得到合理的應用和充分的發揮，以便數控機床安全可靠及高效地工作。

在編制前應讓學生詳細了解所用數控機床的規格、性能、CNC系統所具備的功能及編程指令格式等。程序編制時，需先對圖樣規定的技術特性、零件的幾何形狀、尺寸及工藝要求進行分析，確定加工方法和加工路線，再進行數值的計算，獲得刀位數據。然后，按數控機床規定采用的代碼和程序格式將工件的尺寸、刀具的運動軌跡、位移量、切削參數（主軸轉速、刀具進給量、切削深度等）以及輔助功能（換刀，主軸正轉、反轉，冷卻液開、關等）編制成加工程序。

通過講授讓學生掌握編程的數值計算方法，輔助計算方法，尤其是曲線節點的計算，學生能夠編制輪廓加工程序，能夠靈活應用固定循環、子程序進行編制程序，能夠應用變量編程。手工編程適用于點位加工或幾何形狀不太復雜的零件，即二維或不太復雜的三維加工，程序編制坐標計算較為簡單，程序段不多，程序編制易于實現的場合。

（2）計算機輔助編程。在現代機械加工中會遇到大量復雜的零件，單靠手工編程已不能滿足現代制造業的需求，必須應用計算機輔助編程。

在教學中要求學生掌握CAD/CAM軟件的應用，具體應能掌握實體造型、生成刀具軌跡、進行刀具參數設定、加工參數設置、確定刀具的切入切出位置與軌跡、編輯刀具軌跡，最后能夠根據不同的數控系統生成G代碼。

（3）數控加工仿真。為了減少教學成本，提高教學效率，仿真軟件模擬教學被廣泛應用。這里要求學生能夠利用數控加工仿真軟件實施加工過程仿真，加工代碼檢查與干涉檢查。

（4）數控機床的操作和零件的加工。通過教師演示教學，學生掌握機床程序調試與運行能夠靈活操作數控機床，在加工零件時能夠依據零件特點，設置相關參數進行加工，輸入程序，并調試確定無誤方可加工練習。

不同的學校，硬件設備不同，系統軟件不同，師資力量不同，教學重點和教學方法都不盡相同，但是要想成為一名優秀教師，必須合理高效利用學校的現有資源，精心講授、耐心輔導，才能培養出優秀的能熟練操作數控設備的應用型高級技術人才

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（作者單位：邯鄲工程高級技工學校）