數(shù)控基本技能教學(xué)方法探討

陳永川

（黔南民族職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程系，貴州 都勻 558022）

數(shù)控基本技能教學(xué)方法探討

陳永川

（黔南民族職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程系，貴州 都勻 558022）

隨著科技的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床普及率的提高，近年高校、高職和中職都加大了培養(yǎng)數(shù)控人才的力度。筆者根據(jù)自己在數(shù)控實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的體會(huì)，淺談數(shù)控教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生循序漸進(jìn)學(xué)習(xí)數(shù)控機(jī)床操作與編程基本技能的方法。

數(shù)控；實(shí)訓(xùn)；教學(xué)過(guò)程；操作；編程

隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床在行業(yè)中的普及，企業(yè)對(duì)數(shù)控機(jī)床的操作與編程人員日趨增長(zhǎng)，許多院校都已經(jīng)開(kāi)設(shè)了數(shù)控技術(shù)專(zhuān)業(yè)以滿(mǎn)足社會(huì)生產(chǎn)的需求。但是，職業(yè)院校的在校生從入學(xué)到成為一名合格的數(shù)控專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生，需要一個(gè)合理有序的教學(xué)過(guò)程來(lái)培養(yǎng)。對(duì)剛剛接觸數(shù)控機(jī)床的學(xué)生，如果能夠在本專(zhuān)業(yè)課程的前期能夠順利掌握數(shù)控機(jī)床的基本操作技能，牢固學(xué)習(xí)數(shù)控機(jī)床編程基礎(chǔ)知識(shí)，就能夠極大地提高學(xué)生學(xué)習(xí)的信心，為后續(xù)數(shù)控專(zhuān)業(yè)課程打下牢固基礎(chǔ)。

筆者在多年數(shù)控實(shí)訓(xùn)教學(xué)過(guò)程中，對(duì)學(xué)生的情況進(jìn)行分析，逐漸歸納出學(xué)生在初次接觸數(shù)控機(jī)床時(shí)的學(xué)習(xí)難點(diǎn)，并設(shè)定合理的教學(xué)內(nèi)容有針對(duì)性地進(jìn)行教學(xué)輔導(dǎo)，幫助學(xué)生順利踏入數(shù)控技術(shù)的大門(mén)。

1 當(dāng)前數(shù)控基本技能教學(xué)當(dāng)中存在的問(wèn)題

存在的問(wèn)題：①因?yàn)槭菍W(xué)習(xí)初期，學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)不夠；②學(xué)生對(duì)數(shù)控機(jī)床的特征不了解，操作過(guò)程中容易撞壞刀具；③對(duì)數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系了解不足，待到講解數(shù)控編程的時(shí)候無(wú)法理解數(shù)控編程的運(yùn)行環(huán)境。④學(xué)生對(duì)數(shù)控機(jī)床的編程知識(shí)一片空白，需要合理的引導(dǎo)方法進(jìn)行入門(mén)學(xué)習(xí)。

2 教學(xué)方法要點(diǎn)

為了實(shí)現(xiàn)良好的教學(xué)效果，克服上述出現(xiàn)的教學(xué)難點(diǎn)，以數(shù)控車(chē)床為主要教學(xué)載體，教學(xué)學(xué)時(shí)數(shù)30學(xué)時(shí)為例，淺談數(shù)控基本技能分步驟的教學(xué)方法要點(diǎn)：

（1）項(xiàng)目一：數(shù)控機(jī)床操控面板認(rèn)識(shí)和機(jī)床基本操作。學(xué)生在剛開(kāi)始學(xué)習(xí)數(shù)控機(jī)床操作的時(shí)候，由于以前很少接觸過(guò)數(shù)控機(jī)床，因此在教學(xué)項(xiàng)目一，應(yīng)進(jìn)行數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)操作教學(xué)，教學(xué)內(nèi)容依次為：①數(shù)控車(chē)床回參考點(diǎn)操作。②切換到手動(dòng)手輪模式將刀架從參考點(diǎn)移動(dòng)到數(shù)控車(chē)床導(dǎo)軌中部。③MDI指令驅(qū)動(dòng)車(chē)床主軸正轉(zhuǎn)。④MDI指令驅(qū)動(dòng)車(chē)床刀架換刀。⑤手動(dòng)狀態(tài)下，按動(dòng)“主軸正轉(zhuǎn)”鍵驅(qū)動(dòng)主軸正轉(zhuǎn)。以上操作對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單，能夠快速練習(xí)和掌握。進(jìn)行這些基礎(chǔ)操作技能教學(xué)的時(shí)候，重點(diǎn)是要規(guī)范好學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)。比如：操作機(jī)床要穿著正裝，衣服扣好。女同學(xué)必須把頭發(fā)盤(pán)進(jìn)工作帽內(nèi)。學(xué)生操作機(jī)床時(shí)不能留長(zhǎng)指甲，不能用左手操作機(jī)床控制面板和手輪。操作機(jī)床時(shí)候左手自然下垂不宜插在衣褲兜里。拆卸測(cè)量機(jī)床工件和刀具時(shí)，量具工具必須放在指定工具箱之上。

將職業(yè)素養(yǎng)要求作為項(xiàng)目一考核的扣分指標(biāo)，對(duì)學(xué)生數(shù)控車(chē)床基礎(chǔ)操作技能進(jìn)行單元考核。在項(xiàng)目一考核中，大多數(shù)學(xué)生都能順利完成以上基礎(chǔ)操作技能。但是由于平時(shí)隨意的生活習(xí)慣往往在職業(yè)素養(yǎng)項(xiàng)目上被扣分。教學(xué)項(xiàng)目一給出一個(gè)容易學(xué)習(xí)的考核項(xiàng)目給學(xué)生進(jìn)行入門(mén)教學(xué)，而在職業(yè)素養(yǎng)方面嚴(yán)格要求，使學(xué)生感覺(jué)數(shù)控車(chē)床不難學(xué)習(xí)樹(shù)立了學(xué)習(xí)信心，同時(shí)也讓學(xué)生建立良好的實(shí)訓(xùn)習(xí)慣，提高了職業(yè)素養(yǎng)。

（2）項(xiàng)目二：手動(dòng)切削毛坯表面。數(shù)控車(chē)床不同于普通車(chē)床，相比普通車(chē)床的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)方面的感知信息，數(shù)控車(chē)床的刀架運(yùn)動(dòng)完全基于電機(jī)帶動(dòng)，無(wú)論刀具吃刀量的大小，甚至于撞壞刀具，操作人員無(wú)法感知刀架運(yùn)行過(guò)程中受到的阻力，因此數(shù)控車(chē)床的操作過(guò)程中觸覺(jué)方面是沒(méi)有反饋感知信息的，這也是學(xué)生在操作數(shù)控車(chē)床初期容易撞壞刀具的重要原因。

教學(xué)項(xiàng)目二是用手動(dòng)手輪的方式切削45號(hào)圓鋼外圓，每名學(xué)生至少切削兩次，吃刀量分別是1mm和2mm的直徑值。在教學(xué)項(xiàng)目二，要給學(xué)生強(qiáng)調(diào)數(shù)控車(chē)床在感知信息方面的缺失，告知學(xué)生加強(qiáng)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)方面的注意力，觀察刀具切削工作情況，估算刀具切削零件過(guò)程中刀具的承受能力。通過(guò)教學(xué)項(xiàng)目二讓學(xué)生進(jìn)行初步的切削加工，掌控好刀具的吃刀量和進(jìn)給速度，熟悉數(shù)控機(jī)床的手輪操作，使學(xué)生能夠應(yīng)用手輪對(duì)零件表面進(jìn)行試切削，通過(guò)屏幕上的坐標(biāo)對(duì)切削數(shù)值進(jìn)行精確的進(jìn)給，為教學(xué)項(xiàng)目三做好準(zhǔn)備。

（3）項(xiàng)目三：對(duì)刀建立工件坐標(biāo)系。教學(xué)項(xiàng)目三內(nèi)容是進(jìn)行數(shù)控車(chē)床的對(duì)刀教學(xué)。從學(xué)生初學(xué)者的角度考慮，數(shù)控車(chē)床的工件坐標(biāo)系比刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償更容易理解，所以要求學(xué)生將對(duì)刀值記錄在工件坐標(biāo)系當(dāng)中。在學(xué)生完成對(duì)刀操作之后，還要將對(duì)刀操作的正確性進(jìn)行檢驗(yàn)。在教學(xué)中以空走刀的形式進(jìn)行坐標(biāo)系檢驗(yàn)既快捷又安全，但是檢驗(yàn)的精度比較低，如果需要進(jìn)一步檢查坐標(biāo)系的精度需要在項(xiàng)目四當(dāng)中進(jìn)行。該檢測(cè)方法對(duì)于還沒(méi)有學(xué)習(xí)數(shù)控加工編程的學(xué)生來(lái)說(shuō)優(yōu)點(diǎn)是直觀不抽象，很容易理解。檢驗(yàn)方式如下：①在MDI界面下輸入程序：G54；M03 S400；G00 X__Z150.0；程序當(dāng)中X坐標(biāo)之后的數(shù)據(jù)按照零件被試切圓柱面直徑加0.5mm來(lái)填寫(xiě)。車(chē)刀與零件保持較遠(yuǎn)距離，快速移動(dòng)倍率調(diào)到15%左右，然后運(yùn)行程序。②待到程序運(yùn)行結(jié)束后，切換到手動(dòng)手輪狀態(tài)的工件坐標(biāo)系界面下，沿著Z軸負(fù)向移動(dòng)車(chē)刀。當(dāng)車(chē)刀刀尖與零件右端面對(duì)齊時(shí)候，Z坐標(biāo)趨近于零，可以驗(yàn)證Z軸對(duì)刀沒(méi)有明顯誤差。如果觀察發(fā)現(xiàn)刀尖不會(huì)切削到零件圓柱面，就可以把車(chē)刀繼續(xù)向Z軸負(fù)向移動(dòng)，理論上車(chē)刀刀尖與零件圓柱面之間有0.25mm間隙，通俗說(shuō)就是3張紙厚度。然后觀察刀尖與零件的實(shí)際間隙是否合理，如果目測(cè)間隙合理就可以驗(yàn)證X軸方向?qū)Φ稕](méi)有明顯誤差。

通過(guò)以上兩步操作，可以目測(cè)檢查學(xué)生對(duì)刀是否存在1mm以上誤差，這兩步操作教師給學(xué)生演示多次以后，就可以由學(xué)生來(lái)自己進(jìn)行操作。學(xué)生在自我檢驗(yàn)工件坐標(biāo)系的過(guò)程中能夠體會(huì)到建立工件坐標(biāo)系的意義。學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)工件右端面Z坐標(biāo)總是為零，程序當(dāng)中的X坐標(biāo)值輸入多少，刀尖后，教師再畫(huà)圖進(jìn)一步講解建立工件坐標(biāo)系的必要性，工件坐標(biāo)系原點(diǎn)的位置，學(xué)生通過(guò)前期學(xué)習(xí)中使用MDI指令對(duì)工件坐標(biāo)系的反復(fù)應(yīng)用已經(jīng)有了操作方面的深刻印象，加上教師的理論講解，就容易認(rèn)識(shí)工件坐標(biāo)系的概念。當(dāng)然，項(xiàng)目三中遺留了一個(gè)問(wèn)題，就是用目測(cè)的方法檢測(cè)坐標(biāo)系，只能進(jìn)行粗糙的檢測(cè)，保證坐標(biāo)系的誤差不會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的刀具損壞。如果坐標(biāo)系誤差低于0.3mm，目測(cè)方法檢測(cè)坐標(biāo)系無(wú)效。

（4）項(xiàng)目四：數(shù)控基本編程指令教學(xué)。通過(guò)實(shí)例給學(xué)生講解簡(jiǎn)單的數(shù)控車(chē)床編程指令。在講解編程初期，可以直接將以上MDI程序進(jìn)行解讀，由于學(xué)生已經(jīng)反復(fù)使用過(guò)該程序，對(duì)程序運(yùn)行時(shí)刀具的行走方式很熟悉，所以學(xué)生比較容易理解。在此基礎(chǔ)之上，進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的外圓切削加工編程的實(shí)例操作，加工結(jié)束后用千分尺測(cè)量零件被加工外圓直徑，通過(guò)讀取零件直徑與理論值的差異，進(jìn)一步評(píng)價(jià)工件坐標(biāo)系的準(zhǔn)確性。因?yàn)橐陨铣绦蚴菍?duì)教學(xué)項(xiàng)目三關(guān)于校驗(yàn)工件坐標(biāo)系的進(jìn)一步提高，解答了項(xiàng)目三中遺留下來(lái)的問(wèn)題，所以教學(xué)項(xiàng)目四的學(xué)習(xí)情景明確，是為了解答問(wèn)題而編程，不是簡(jiǎn)單機(jī)械的繼續(xù)講解新的程序指令。通過(guò)教學(xué)項(xiàng)目四，學(xué)生學(xué)習(xí)了G00 G01等基本指令，順便也學(xué)習(xí)了G90簡(jiǎn)單循環(huán)指令，掌握了基本編程技能后，就可以安排項(xiàng)目四的考核內(nèi)容“階梯軸加工”。

總之，在教學(xué)中要根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，從學(xué)生感受出發(fā)，尋找學(xué)生最容易上手的教學(xué)內(nèi)容，循循善誘引導(dǎo)他們，使他們能夠更快、更好地掌握新的知識(shí)點(diǎn)，培養(yǎng)更多能夠自我思考、自我總結(jié)的操作性人才。

Discussion on Teaching Methods of Numerical Control Basic Skills

CHEN Yong-chuan

（Department of Mechanical and Electrical Engineering，Career Technical College，Duyun，Guizhou 558022，China）

With the development of science and technology，the popularity of CNC machine tools，in recent years，higher vocational colleges and vocational schools have increased the training of CNC talents.According to the author's experience in the teaching of numerical control practice，this paper discusses how to guide students to learn the basic skills of NC machine tool operation and programming step by step.

numerical control；training；teaching process；operation；programming

G712

A

2095-980X（2017）01-0196-01

2016-12-07

陳永川，主要研究方向：數(shù)控教學(xué)。