《數(shù)控車削加工工藝與編程》教學(xué)分析

馬培勇+劉文靜

【摘 要】本文針對(duì)數(shù)控專業(yè)課程教學(xué)方法的不足，通過(guò)實(shí)踐舉例講解難理解、借助仿真軟件進(jìn)行程序的講解、演示，使教學(xué)效果更加理想，采用項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)法，提高學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】專業(yè)課程；仿真軟件；項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)法；教學(xué)方法

《數(shù)控車削加工工藝與編程》是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)課程，它的每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)都必須有相應(yīng)實(shí)習(xí)教學(xué)來(lái)加深理論教學(xué)效果。學(xué)生也只有通過(guò)實(shí)踐，才能切實(shí)提高自己的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力及分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力。下面我從以下幾個(gè)方面進(jìn)行教學(xué)分析，以茲和同行們商榷。

1 學(xué)情及用人單位需求分析

1）高職院校的學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)相對(duì)差，對(duì)于專業(yè)課的學(xué)習(xí)更感到抽象，教師在授課時(shí)有些費(fèi)力，因此，利用先進(jìn)的教學(xué)方法、教學(xué)手段來(lái)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣顯得尤為重要。開(kāi)課前，應(yīng)結(jié)合學(xué)科特點(diǎn)，介紹數(shù)控編程知識(shí)的實(shí)用價(jià)值，有意識(shí)地讓學(xué)生了解數(shù)控編程與今后工作的密切關(guān)系，了解所學(xué)專業(yè)和數(shù)控編程及操作的聯(lián)系。從學(xué)生的好奇中挖掘能激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)興趣的問(wèn)題和實(shí)際工作典型實(shí)例，充分展現(xiàn)數(shù)控編程及操作的價(jià)值，使更多的學(xué)生對(duì)數(shù)控編程產(chǎn)生濃厚的興趣。

2）我國(guó)加入世貿(mào)組織后，中國(guó)正在逐步變成“世界制造中心”，制造業(yè)已成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)的主要增長(zhǎng)點(diǎn)，這也促使數(shù)控技術(shù)的廣泛應(yīng)用，數(shù)控人才的嚴(yán)重短缺引起了社會(huì)普遍關(guān)注。

在人才使用方面，企業(yè)需要專業(yè)知識(shí)扎實(shí)、實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和動(dòng)手能力強(qiáng)的學(xué)生，工作實(shí)習(xí)期后，能夠從事研發(fā)、創(chuàng)新、技術(shù)管理等工作。高職教育在教學(xué)機(jī)制、辦學(xué)理念、課程設(shè)置、就業(yè)指導(dǎo)、實(shí)踐教學(xué)模式、教材建設(shè)等方面應(yīng)該與企業(yè)溝通、合作，按企業(yè)的需求培養(yǎng)人才。

2 專業(yè)課及重難點(diǎn)分析

《數(shù)控車削加工工藝與編程》是一門不需要任何學(xué)科基礎(chǔ)的專業(yè)課程，相關(guān)專業(yè)課程也一樣。

如圖1所示軸類零件數(shù)控車加工的大體過(guò)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(dòng)）。通過(guò)上述加工過(guò)程分析，需要用到的專業(yè)課有《機(jī)械制圖與計(jì)算機(jī)繪圖》、《公差配合與測(cè)量》、《機(jī)械制造技術(shù)》、《數(shù)控車削加工工藝與編程》、《CAXA數(shù)控車》、《數(shù)控加工仿真系統(tǒng)》。只要同學(xué)們認(rèn)真學(xué)習(xí)，都易掌握。

對(duì)于沒(méi)有加工經(jīng)驗(yàn)的初學(xué)者而言，學(xué)習(xí)的重難點(diǎn)主要有：程序編制的合理性、對(duì)刀的理解、切削三要素的合理確定、加工精度、坐標(biāo)點(diǎn)的求出、加工工藝的確定、宏程序的編制等。

通過(guò)上述專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，這些重難點(diǎn)都能解決。如圖1所示，1）手工編程必須先求出坐標(biāo)點(diǎn)，R10、R8、15o斜線之間相切的坐標(biāo)點(diǎn)的求出是個(gè)難點(diǎn)，需用到三角函數(shù)、相似三角形、勾股定理等幾何知識(shí)，部分同學(xué)已忘了，可以用計(jì)算機(jī)繪圖軟件，把圖形繪制出來(lái)，進(jìn)行標(biāo)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(xué)掌握不了，可以用CAXA數(shù)控車進(jìn)行自動(dòng)生動(dòng)程序來(lái)解決（比手工編制的程序加工起來(lái)效率低）。其它重難點(diǎn)需要同學(xué)們多練習(xí)、多實(shí)踐便可解決。

3 理論與實(shí)踐相結(jié)合分析

實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。在授課過(guò)程中，我發(fā)現(xiàn)部分理論問(wèn)題用實(shí)踐更容易講清楚、弄明白。如：

1）圓弧的順、逆判斷。理論課講，對(duì)圓弧順逆方向的判斷按右手坐標(biāo)系確定：沿圓弧所在平面（XOZ平面）的垂直坐標(biāo)軸的負(fù)方向（-Y）看去，順時(shí)針?lè)较驗(yàn)镚02，逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)镚03；實(shí)踐得出，凹弧用G02，凸弧用G03。

2）左、右補(bǔ)償。理論課講，順著刀具運(yùn)動(dòng)方向看，零件在刀具的左邊稱左補(bǔ)償用G41，零件在刀具的右邊稱右補(bǔ)償用G42；實(shí)踐得出，外圓右補(bǔ)償（G42），內(nèi)孔左補(bǔ)償（G41）。

4）對(duì)刀。數(shù)控機(jī)床是如何按照編程者的程序加工零件，理論課講，機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系的關(guān)系，很難理解；實(shí)踐課中，借助仿真軟件進(jìn)行對(duì)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(guò)實(shí)踐舉例講解更清楚、合理。（如：用循環(huán)指令加工時(shí)，循環(huán)點(diǎn)的選定、過(guò)多的空行程、程序段中多余的重復(fù)、切削用量的確定等）

4 仿真軟件在教學(xué)中所起作用分析

數(shù)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(jìn)行程序的講解、演示，就無(wú)法驗(yàn)證所編的程序是否合理與對(duì)錯(cuò)，教學(xué)效果不理想。

1）改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

2）方便了教師授課

3）學(xué)生易掌握理論知識(shí)，教學(xué)效果好

4）便于學(xué)生操作，為實(shí)際操作打下基礎(chǔ)

5 項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)法分析

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

1）根據(jù)實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)條件，有針對(duì)性地進(jìn)行理論知識(shí)授課

在教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)學(xué)生將來(lái)實(shí)習(xí)所用設(shè)備、系統(tǒng)，選擇對(duì)應(yīng)的課本，并對(duì)課本內(nèi)容做好增刪處理，授課內(nèi)容的難易程度要根據(jù)學(xué)情，多聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)例，進(jìn)行理論與實(shí)踐相結(jié)合的講解、練習(xí)。

2）根據(jù)實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)條件，編寫(xiě)實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)教材

現(xiàn)代的數(shù)控車床種類繁多，結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)以及主要性能都不一樣，特別是不同的車床、不同的系統(tǒng)，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(yīng)根據(jù)理論知識(shí)所講內(nèi)容，有針對(duì)性的編寫(xiě)實(shí)訓(xùn)教材，通過(guò)實(shí)訓(xùn)練習(xí)，掌握所學(xué)理論知識(shí)。

3）采用項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)法，提高動(dòng)手能力和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)

項(xiàng)目教學(xué)本質(zhì)上就是任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)，是指將傳統(tǒng)的學(xué)科體系中的知識(shí)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為若干個(gè)教學(xué)項(xiàng)目，圍繞著項(xiàng)目組織和展開(kāi)教學(xué)，使學(xué)生直接參與項(xiàng)目全過(guò)程的一種教學(xué)方法。下面我僅以圖4所示車削一組合件為案例做簡(jiǎn)單加工工藝分析。

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

1）應(yīng)根據(jù)形狀、尺寸確定加工順序。如：件1，應(yīng)先加工左端。

2）應(yīng)根據(jù)組合情況，確定零件的加工順序。如：圖4，應(yīng)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(jìn)行件2左端的加工）。

3）應(yīng)根據(jù)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(nèi)螺紋加工完，不好拆卸，先進(jìn)行件1與件2的內(nèi)外螺紋配合，看能否配合，如果尺寸過(guò)小，再進(jìn)行加工。

4）應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)，確定加工方案。如件2，應(yīng)先加工外圓，再加工內(nèi)孔，反之，如果尺寸不合理，容易產(chǎn)生變形。

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[責(zé)任編輯：田吉捷]