基于數控機床聯網后教學特點的研究實踐

何群英　胡偉心

摘 要 先進加工制造業要想持續穩定發展，就必須要有適應需求的技術技能型人才，源源不斷地向企業及時輸送。總結高職院校在數控機床聯網后教學和管理方面的特點，做出實際探索的有益嘗試。

關鍵詞 數控機床；聯網管理；教學特點

中圖分類號：G712 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2015）10-0042-03

Abstract To achieve sustained and stable development for advanced mechanic manufacturing industry， it must have the technical skilled personnel which can be continuously supplied to the enterprise to meet their needs. The article summarizes the teaching and management features of vocational colleges after the CNC machine networking. And it also makes a useful attempt for actual explore.

Key words CNC machine； network management； teaching feature

1 前言

在先進的加工制造中，把獨立的數控機床聯網管理運行，已經是一個發展趨勢，它有很多優勢，在企業里已經開始應用。然而到目前為止，為企業培養技術技能型人才的高職院校，在數控機床的教學（尤其是實踐教學）環節，總體上明顯滯后于行業的發展。這一現狀既不利于學院自身的發展，也必然會給企業的可持續發展帶來隱患，因此，加快這方面教學的步伐很有必要。

2 機床不聯網管理的缺陷

傳統的數控加工實驗室或者說數控車間，它的機床相互之間是完全獨立沒有聯系的。浙江同濟科技職業學院的數控實訓室，在2012年經過中央財政支持以后，基本狀況見表1。機床和控制系統都比較雜，給教學帶來很大的不方便，缺陷主要表現在以下幾個方面。

程序輸入效率低、易出錯 聯網前一些程序量較少的數控加工，都是采用最基本的手工輸入。這種方式顯然是效率低、耗時長且易出錯，輸入程序的時間占數控實習機床開機時間一半以上，影響機床的使用效能。相對程序輸入量較大的數控加工，也是通過RS232接口進行一對一專機傳輸，效率并不比手工輸入快多少。圖1、圖2是兩個學生加工練習件，表2是根據實際得出的手工輸入時間與出錯的關系。很明顯，時間越長，錯誤越多。

程序檢查耗時多 學生編好的程序需要教師逐一檢查，而不同的學生對同一個零件的加工工藝和方法又不盡相同。這樣一來，指導教師在檢查程序這個環節會相當費時。當程序不完全一致時，容易給初學的學生帶來理解上的偏差。

程序文件管理混亂 被加工零件和加工程序要相對應，但這對于獨立的機床，管理起來并不容易。機床本身都是分散的，不同機床上不同的學生往往很難做到程序名一致。還有程序到機床以后，要根據實際情況進行調試并做修改，而改好以后真正運行的程序又不在電腦里，同樣也造成不能對應。看起來一個小問題，卻真的會給教學管理帶來麻煩，影響教學質量。

3 機床聯網的優點

為了適應數控加工行業的發展，提高教學質量和效率，對數控實訓室進行升級改造，將所有機床聯網。采用CAXA網絡DNC系統，以服務器/客戶端的形式，所有被管理機床的全部數據均置于服務器數據庫中。機床作為客戶端，通過智能終端轉換器將RS232串口方式改為以太網絡的RJ45方式，進行網絡化管理。其核心內容主要是兩大模塊：通信模塊和管理模塊。通信模塊負責跟相關機床數據內容的設置，實現機床和計算機網絡的通訊；管理模塊負責代碼及其相關文檔的管理，它以產品結構為核心，組織和管理數控加工過程中，與加工有關的各類設計、工藝、代碼文檔，解決文檔的共享、查詢、安全控制及版本管理問題。改進以后的實訓室具有明顯的優點。

教學效率明顯提高 機床聯網以后，加工程序是從服務器下載的，改變了每個學生都要手工輸入的狀況，大大縮短了程序錄入的時間；教師也可以從服務器上更及時地了解情況，從而指導變得更有序；程序修改更容易，加工程序一旦在現場進行了修改，立即可以上傳存儲以供下次調用。幾個細節上都可以加快速度，學生操作機床的實際時間自然增加了，提高了綜合效率。圖3為用戶應用流程圖。

實現更大程度上的資源共享 聯網以后，全部程序均儲存在服務器上，每臺機床都可以查看本機床目錄和公共目錄下的所有NC程序，上傳下載極為方便。所有機床幾乎可以騰出所有的儲存量，這種資源共享不僅帶來實際操作上的便利，同時也使得設備的利用率會大大增加。

形成設備檔案庫規范管理 服務器儲存了所有機床的控制系統的全部參數，除此之外，每臺機床的所有數據，包括最高轉速、最大行程、傳輸速率、刀具管理、NC容量、最大功率、換刀氣壓等，都統一錄入形成完整的技術檔案。同時，加工程序實現統一化，機床的調用、儲存都有自動記錄，所有內容非常清晰，真正做到規范管理。

4 用于教學的作用與特點

可以避免學生初學時容易出的錯誤 對于學習數控機床操作的學生，盡管前期已經經過了仿真練習，但在真正的機床上操作，畢竟難免會有一些小問題。比如對刀操作，在量取并錄入數據、刀號對應、磨耗的位置等環節；又比如程序輸入；更有刀具選擇、切削用量選擇等方面，都很有可能發生錯誤。而正是這些小問題，在機床獨立的情況下，需要教師每一臺機床從頭到尾的現場指導，一旦顧及不到，就會造成意想不到的事故。當實訓設備網絡化管理以后，徹底改變了這種狀況，教師只需要在服務器前逐一檢查核對，在同樣避免事故的前提下，增加了學生操作機床的有效時間，提高了機床利用率。

學生能夠比較容易地掌握兩個控制系統 按照教學規律，學生學習數控機床，一般先掌握一個控制系統，在這個基礎上，必要時再學習另外一個系統，以強化操作技能。但是這個環節學生往往學起來問題比較多，主要是程序里面的代碼、書寫格式等編輯細節容易混淆。以典型的SINUMERIK 802Se和FANUC-0i為例，每分進給和每轉進給分別是G94、G95和G98、G99。

其次是在程序傳輸方式上，這兩個控制系統的加工程序傳輸方式差異很大，同樣也比較容易出錯。不同的控制系統以及不同的版本之間，都會有一些操作上的區別，然而這些問題在機床網絡化管理以后就會變得簡單易學。教師在講解以后，把同一個加工程序傳到另一臺其他系統的機床上，讓學生一邊慢慢比較，一邊就可以單步加工，以觀察刀具路徑，加深了解掌握。

教學管理既方便又規范 在數控機床操作的實訓教學中，學生的基本操作是否規范合理，是一個老生常談的問題，既關系到安全規則，也影響學生的職業習慣。實行機床網絡化管理以后，學生的操作行為，教師通過裝在機床內部的攝像頭，在服務器視頻上實時觀察，對出現的錯誤及時指導糾正；當系統管理員設定自動監測后，系統將自動監測每臺機床發送來的各類請求文檔，可以由教師解讀后給予回應，非常方便地做到安全操作、規范職業習慣以及正確處理各類文檔等教學管理。

簡單故障實時監控 學生作為初學者，在數控機床操作實訓期間，經常會出現一些誤操作，機床一旦有報警，就需要教師及時處理。聯網管理以后，機床有報警時，服務器馬上可以知道是哪一臺機床報警，教師可以直接過去處理，整個過程明了有序，跟以前學生找教師的情形有明顯區別。

需要注意的幾個問題 機床網絡化管理以后，在很大程度上方便了學生的加工操作，提高了機床利用率，但是有幾個問題應該說值得注意。

第一是不能因為方便而忽略了學生的基本操作。諸如手工程序輸入、操作面板、程序校驗等一些數控機床最基本的操作，雖然可以用得比較少了，但仍然應該要求學生必須熟練掌握，因為掌握了基本操作，才會對數控加工有真正的理解。

第二是要求學生對加工過程仍然要仔細觀察，背吃刀量是否恰當，進給量是不是合適，冷卻液有沒有到位，等等，要全過程關注。

第三是要建立一個理念，那就是電腦以及一切機器設備都是有可能出錯的。作為操作者，任何時候都不能松懈，決不允許離開工作崗位。

高職院校以培養技術技能型人才為目的，只有適應行業發展需求，才能真正做到自身的可持續發展。

參考文獻

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