《數控車削加工工藝與編程》教學分析

馬培勇+劉文靜

【摘 要】本文針對數控專業課程教學方法的不足，通過實踐舉例講解難理解、借助仿真軟件進行程序的講解、演示，使教學效果更加理想，采用項目實訓法，提高學生的動手能力和實踐經驗。

【關鍵詞】專業課程；仿真軟件；項目實訓法；教學方法

《數控車削加工工藝與編程》是一門實踐性很強的專業課程，它的每個教學環節都必須有相應實習教學來加深理論教學效果。學生也只有通過實踐，才能切實提高自己的動手能力、創新能力及分析問題解決問題的能力。下面我從以下幾個方面進行教學分析，以茲和同行們商榷。

1 學情及用人單位需求分析

1）高職院校的學生學習基礎相對差，對于專業課的學習更感到抽象，教師在授課時有些費力，因此，利用先進的教學方法、教學手段來提高學生的學習興趣顯得尤為重要。開課前，應結合學科特點，介紹數控編程知識的實用價值，有意識地讓學生了解數控編程與今后工作的密切關系，了解所學專業和數控編程及操作的聯系。從學生的好奇中挖掘能激發學習動機、學習熱情和學習興趣的問題和實際工作典型實例，充分展現數控編程及操作的價值，使更多的學生對數控編程產生濃厚的興趣。

2）我國加入世貿組織后，中國正在逐步變成“世界制造中心”，制造業已成為我國經濟的主要增長點，這也促使數控技術的廣泛應用，數控人才的嚴重短缺引起了社會普遍關注。

在人才使用方面，企業需要專業知識扎實、實際經驗和動手能力強的學生，工作實習期后，能夠從事研發、創新、技術管理等工作。高職教育在教學機制、辦學理念、課程設置、就業指導、實踐教學模式、教材建設等方面應該與企業溝通、合作，按企業的需求培養人才。

2 專業課及重難點分析

《數控車削加工工藝與編程》是一門不需要任何學科基礎的專業課程，相關專業課程也一樣。

如圖1所示軸類零件數控車加工的大體過程。首先要讀懂圖紙（形狀、尺寸），制定加工工藝流程，編制程序（手工或自動）。通過上述加工過程分析，需要用到的專業課有《機械制圖與計算機繪圖》、《公差配合與測量》、《機械制造技術》、《數控車削加工工藝與編程》、《CAXA數控車》、《數控加工仿真系統》。只要同學們認真學習，都易掌握。

對于沒有加工經驗的初學者而言，學習的重難點主要有：程序編制的合理性、對刀的理解、切削三要素的合理確定、加工精度、坐標點的求出、加工工藝的確定、宏程序的編制等。

通過上述專業課程的學習，這些重難點都能解決。如圖1所示，1）手工編程必須先求出坐標點，R10、R8、15o斜線之間相切的坐標點的求出是個難點，需用到三角函數、相似三角形、勾股定理等幾何知識，部分同學已忘了，可以用計算機繪圖軟件，把圖形繪制出來，進行標注便可解決。2）加工橢圓弧、拋物線（正弦和余弦曲線）的軸類零件，如圖2、圖3所示，需用到宏程序，大部分同學掌握不了，可以用CAXA數控車進行自動生動程序來解決（比手工編制的程序加工起來效率低）。其它重難點需要同學們多練習、多實踐便可解決。

3 理論與實踐相結合分析

實踐是檢驗真理的唯一標準。在授課過程中，我發現部分理論問題用實踐更容易講清楚、弄明白。如：

1）圓弧的順、逆判斷。理論課講，對圓弧順逆方向的判斷按右手坐標系確定：沿圓弧所在平面（XOZ平面）的垂直坐標軸的負方向（-Y）看去，順時針方向為G02，逆時針方向為G03；實踐得出，凹弧用G02，凸弧用G03。

2）左、右補償。理論課講，順著刀具運動方向看，零件在刀具的左邊稱左補償用G41，零件在刀具的右邊稱右補償用G42；實踐得出，外圓右補償（G42），內孔左補償（G41）。

4）對刀。數控機床是如何按照編程者的程序加工零件，理論課講，機床坐標系與工件坐標系的關系，很難理解；實踐課中，借助仿真軟件進行對刀講解，很清楚。

另外，課本中編的一些程序及指令的講解部分存在不合理，通過實踐舉例講解更清楚、合理。（如：用循環指令加工時，循環點的選定、過多的空行程、程序段中多余的重復、切削用量的確定等）

4 仿真軟件在教學中所起作用分析

數控車編程只在“紙上談兵”，太抽象、難理解，如果不借助仿真軟件進行程序的講解、演示，就無法驗證所編的程序是否合理與對錯，教學效果不理想。

1）改變傳統的教學模式，提高學生的學習興趣

2）方便了教師授課

3）學生易掌握理論知識，教學效果好

4）便于學生操作，為實際操作打下基礎

5 項目實訓法分析

目前數控車加工所用系統占市場份額最大的有FANUC（法那科）、SIEMENS（西門子）系統和華中系統。不同系統的指令格式、功用都有差異。

1）根據實訓實習條件，有針對性地進行理論知識授課

在教學過程中，應根據學生將來實習所用設備、系統，選擇對應的課本，并對課本內容做好增刪處理，授課內容的難易程度要根據學情，多聯系生產實例，進行理論與實踐相結合的講解、練習。

2）根據實訓實習條件，編寫實訓實習教材

現代的數控車床種類繁多，結構、操作系統以及主要性能都不一樣，特別是不同的車床、不同的系統，控制面板的操作、G代碼和輔助功能的M代碼的含義也不完全相同，甚至完全不同。應根據理論知識所講內容，有針對性的編寫實訓教材，通過實訓練習，掌握所學理論知識。

3）采用項目實訓法，提高動手能力和實踐經驗

項目教學本質上就是任務驅動教學，是指將傳統的學科體系中的知識內容轉化為若干個教學項目，圍繞著項目組織和展開教學，使學生直接參與項目全過程的一種教學方法。下面我僅以圖4所示車削一組合件為案例做簡單加工工藝分析。

組合件有三個零件裝配而成，既有外圓加工又有內孔加工，首先要確定每個零件的加工工序。

1）應根據形狀、尺寸確定加工順序。如：件1，應先加工左端。

2）應根據組合情況，確定零件的加工順序。如：圖4，應先加工件3，再加工件2（把件2的右端加工好，然后與件3裝配，再進行件2左端的加工）。

3）應根據裝配情況，確定裝卸順序。如：件1與件2的配合，先加工件1，再加工件2，件2的內螺紋加工完，不好拆卸，先進行件1與件2的內外螺紋配合，看能否配合，如果尺寸過小，再進行加工。

4）應根據結構，確定加工方案。如件2，應先加工外圓，再加工內孔，反之，如果尺寸不合理，容易產生變形。

【參考文獻】

[1]李新勇.數控加工實訓[M].機械工業出版社，2011，10.

[2]閆巧枝，彭新榮.數控機床編程與工藝[M].西北工業大學出版社，2011，3.

[3]袁清萍，張曉春.數控機床實訓教程[M].北京郵電大學出版社，2012，5.

[4]王衛兵，王金生.UG NX8.0數控編程學習情境教程[M].機械工業出版社，2014，1.

[5]王榮興.加工中心培訓教程[M].機械工業出版社，2014，10.

[6]洪美琴.數控加工技術[M].北京理工大學出版社，2015，7.

[責任編輯：田吉捷]