《數(shù)控機(jī)床編程與操作》實(shí)踐教學(xué)研究

童勛 周蔚宇 何周亮

摘要：針對《數(shù)控機(jī)床編程與操作》課程實(shí)踐教學(xué)中存在的問題，從實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的整合、實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目的確定、實(shí)踐教學(xué)考核的改革等方面進(jìn)行了研究，提出了一系列對策。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床編程與操作；實(shí)踐教學(xué)；高職教育《數(shù)控機(jī)床編程與操作》是數(shù)控類專業(yè)的主干課程，這門課程，既是學(xué)生了解數(shù)控加工的專業(yè)理論，又是學(xué)生掌握數(shù)控制造技術(shù)的中級乃至高級操作工應(yīng)具有的技能，因此教學(xué)中存在著很大的綜合性、跨越性和艱巨性[1]。所以，在專業(yè)學(xué)習(xí)中，該課程具有很重要的地位。

由于本課程涉及內(nèi)容多，覆蓋面廣等原因，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中理解和掌握比較困難，在一定程度上挫傷了原本基礎(chǔ)并不厚實(shí)的高職學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，教學(xué)效果不理想[2]。開展與課程配套的實(shí)踐教學(xué)，可以幫助學(xué)生理解和記憶課程基本內(nèi)容，掌握和熟練數(shù)控機(jī)床編程與操作，促進(jìn)和提高課程學(xué)習(xí)效果，是課程教學(xué)的重要組成部分，是教學(xué)活動過程的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)。

一、目前《數(shù)控機(jī)床編程與操作》實(shí)踐教學(xué)中存在的問題

我院自2001年機(jī)電專業(yè)招生開始，新增的數(shù)控專業(yè)、模具專業(yè)、機(jī)制專業(yè)均開設(shè)了《數(shù)控機(jī)床編程與操作》課程，在課程教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)中，存在以下問題。

（一）課程內(nèi)容多，但計(jì)劃學(xué)時(shí)有限

《數(shù)控機(jī)床編程與操作》課程包括“數(shù)控編程技術(shù)”及“數(shù)控機(jī)床操作技能”兩大部分的內(nèi)容。隨著近年來高職教學(xué)改革，以及專業(yè)人才培養(yǎng)方案的調(diào)整，在《數(shù)控機(jī)床編程與操作》教學(xué)中，要完成使學(xué)生由對數(shù)控知識一無所知到熟知，從對數(shù)控機(jī)床完全陌生到熟練操作的漸進(jìn)過程，必須使訓(xùn)練達(dá)到一定的量，才能取得質(zhì)的飛躍，單憑計(jì)劃學(xué)時(shí)是難以完成的[1]。

由于教學(xué)內(nèi)容多而計(jì)劃學(xué)時(shí)少，導(dǎo)致存在教學(xué)內(nèi)容與實(shí)踐項(xiàng)目是否協(xié)調(diào)一致，實(shí)踐教學(xué)能否圍繞課程標(biāo)準(zhǔn)開展，能否確保實(shí)踐教學(xué)效果的問題。

（二）教學(xué)經(jīng)費(fèi)緊張

教學(xué)經(jīng)費(fèi)投入的不足，一方面導(dǎo)致我院數(shù)控實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)設(shè)備及數(shù)控應(yīng)用軟件的投入和更新明顯不足，從而使我院受客觀因素的影響，數(shù)控機(jī)床有限，在計(jì)劃學(xué)時(shí)之內(nèi)無法保證每個學(xué)生都能同時(shí)上機(jī)床訓(xùn)練，使學(xué)生的訓(xùn)練時(shí)間大打折扣，技能訓(xùn)練受到影響[1]。另一方面導(dǎo)致教師實(shí)踐教學(xué)工作量計(jì)算不夠合理，勞動報(bào)酬不高，同時(shí)，也致使引進(jìn)教師的數(shù)量跟不上教學(xué)實(shí)際需要的速度，使得現(xiàn)有老師教學(xué)任務(wù)繁重，教師學(xué)習(xí)、進(jìn)修的時(shí)間和條件有限，在一定程序上限制了實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量的提高。

（三）訓(xùn)練高消耗

在《數(shù)控機(jī)床編程與操作》開課以前，由于學(xué)生對數(shù)控技術(shù)一無所知，對數(shù)控機(jī)床非常陌生，甚至有些恐懼感。因此，熟悉機(jī)床的惟一方法就是操作機(jī)床。掌握數(shù)控操作與編程技能的惟一方法就是實(shí)際加工。這種“大車小，小車了”的純消耗，使有限的資金難以承受任務(wù)要求[1]。

（四）教學(xué)方式陳舊落后

傳統(tǒng)的教學(xué)方式是學(xué)生先學(xué)習(xí)技術(shù)理論和操作規(guī)程，再到生產(chǎn)現(xiàn)場，進(jìn)行技能培訓(xùn)。這種方式的主要缺點(diǎn)是學(xué)生動手機(jī)會少，使得學(xué)生掌握操作技能的時(shí)間較長，增加了課時(shí)，也使教學(xué)內(nèi)容不連續(xù)[3]。

（五）考核標(biāo)準(zhǔn)難確定，致使實(shí)踐教學(xué)考核困難

由于《數(shù)控機(jī)床編程與操作》課實(shí)踐教學(xué)缺乏詳盡的考核標(biāo)準(zhǔn)．致使對實(shí)踐教學(xué)的考核常常無章可循、無法可依，具有很大的隨意性和盲目性。這也極大地影響了《數(shù)控機(jī)床編程與操作》課實(shí)踐教學(xué)考核的效果，不利于實(shí)踐教學(xué)的深化。

二、改革《數(shù)控機(jī)床編程與操作》課實(shí)踐教學(xué)的對策

（一）整合實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容。

1．優(yōu)選數(shù)控工藝實(shí)訓(xùn)內(nèi)容[4]。工藝實(shí)訓(xùn)能正確引導(dǎo)學(xué)生在編程前關(guān)注工件的裝夾、刀具的準(zhǔn)備和裝夾、工件的加工工藝和加工路線，從而使學(xué)生能夠根據(jù)零件圖編制數(shù)控加工程序，加工出合格的工件，達(dá)到《數(shù)控機(jī)床編程與操作》課實(shí)踐教學(xué)的教學(xué)目標(biāo)。（1）工件的裝夾。數(shù)控加工用于多品種小批量生產(chǎn)，數(shù)控機(jī)床采用的夾具主要是通用夾具，例如三爪自定心卡盤，平口鉗和工藝壓板。多次裝夾的工件需要找正來保證裝夾精度。學(xué)生在選擇工件裝夾方式時(shí)要注意數(shù)控機(jī)床工件裝夾的這些特點(diǎn)。（2）刀具的準(zhǔn)備。盡可能選用新型刀具材料來提高切削用量。數(shù)控車床精加工是連續(xù)加工，要檢查刀具副后刀面與工件已加工表面是否干涉；數(shù)控銑床和立式加工中心加工平面和凸輪廓面要盡可能選用大直徑銑刀，加工凹輪廓面和型腔時(shí)要注意刀具的半徑和端刃圓角與工件相適應(yīng)。(3)加工順序與走刀路線。數(shù)控機(jī)床工件的加工順序要遵守“基準(zhǔn)先行、先粗后精、先主后次、先面后孔”的基本原則，然后進(jìn)一步制訂工件的工藝路線和工藝過程。數(shù)控加工人員需要確定刀具的走刀路線。進(jìn)刀和退刀要遵守最短路線原則。一般來說，數(shù)控車床加工軸類零件，軸向走刀，徑向進(jìn)刀，循環(huán)切除余量；數(shù)控車床加工輪盤類零件，徑向走刀，軸向進(jìn)刀，循環(huán)切除余量。數(shù)控銑床和立式加工中心要選擇正確的銑削方式，不要在工件輪廓處停刀以免留下刀痕。學(xué)生在編程前需要根據(jù)上述原則確定編程軌跡。(4)切削用量。學(xué)生編程，由于缺乏數(shù)控加工經(jīng)驗(yàn)，無法確定切削用量。在教學(xué)中，可以采用兩種方法，一是讓學(xué)生使用普通機(jī)床實(shí)習(xí)時(shí)使用的切削用量經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)；二是查相關(guān)工藝手冊來確定。

2．巧選數(shù)控仿真實(shí)訓(xùn)內(nèi)容[3]。數(shù)控加工仿真系統(tǒng)是結(jié)合機(jī)床廠家實(shí)際加工制造經(jīng)驗(yàn)與學(xué)校教學(xué)訓(xùn)練一體所開發(fā)的一種機(jī)床控制虛擬仿真系統(tǒng)軟件，可以滿足大批量學(xué)生教學(xué)需求。數(shù)控仿真系統(tǒng)軟件可以在微機(jī)平臺上運(yùn)行，為學(xué)校節(jié)省大量設(shè)備購置經(jīng)費(fèi)，是一種很好的教學(xué)輔助工具，它可以實(shí)現(xiàn)對數(shù)控銑床、數(shù)控加工中心和數(shù)控車床加工零件全過程的仿真，數(shù)控加工仿真系統(tǒng)還具有多系統(tǒng)、多機(jī)床、多零件的加工仿真模擬功能，學(xué)生通過在PC機(jī)上操作該軟件，在很短時(shí)間內(nèi)就能掌握數(shù)控車、數(shù)控銑及加工中心的編程方法與基本操作。教師通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，監(jiān)看窗口滾動控制，可隨時(shí)獲得學(xué)生信息，在教學(xué)中還具有多媒體教學(xué)的特點(diǎn)。通過軟件可以使學(xué)生達(dá)到實(shí)物操作訓(xùn)練的目的，并且安全可靠，動態(tài)的仿真操作使教學(xué)過程易教易學(xué)、教學(xué)效果顯著提高。

3．精選數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)內(nèi)容[5]。我院數(shù)控實(shí)訓(xùn)中心，目前擁有數(shù)控設(shè)備9臺，包括數(shù)控車床(2種規(guī)格)3臺，數(shù)控銑床2臺，數(shù)控加工中心2臺、特種加工機(jī)床2臺。在數(shù)控設(shè)備選型上避免了設(shè)備教學(xué)模型化．所有的機(jī)床都可以直接用于生產(chǎn)，與企業(yè)里的機(jī)床沒有任何的區(qū)別；學(xué)生在實(shí)踐中完全和企業(yè)生產(chǎn)過程相似，能使學(xué)生工作后能很快的融人到企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)踐中。

（二）確定實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目

1．實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目選題措施。將教師單一指定題目方法變成由學(xué)生自己選擇題目。學(xué)生可以根據(jù)自己學(xué)習(xí)的水平，結(jié)合自己的興趣和想法，選擇實(shí)踐教學(xué)題目來實(shí)施。這體現(xiàn)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和可選擇性。

2．實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目實(shí)施方法。加工類實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目實(shí)施步驟分編程和實(shí)物加工兩步走。學(xué)生根據(jù)自己的選題，按題目要求分析圖紙，查閱技術(shù)資料，進(jìn)行程序編制和輸入，裝夾工件和刀具，對刀，換刀，實(shí)際零件數(shù)控加工等。從而對學(xué)生進(jìn)行數(shù)控車床、數(shù)控銑床和加工中心實(shí)際操作訓(xùn)練，使學(xué)生掌握數(shù)控機(jī)床、加工中心的程序輸入、刀具參數(shù)設(shè)置、機(jī)床調(diào)整、機(jī)床維護(hù)知識，使學(xué)生能夠操作數(shù)控機(jī)床加工零件，培養(yǎng)學(xué)生操作機(jī)床基本技能。加工類實(shí)踐教學(xué)是綜合實(shí)踐訓(xùn)練，學(xué)生自己選擇中等復(fù)雜程度的零件，分析零件結(jié)構(gòu)、制訂工藝過程、工藝路線，選擇數(shù)控機(jī)床、刀具、夾具等，編制加工程序，自己動手操作加工出零件，這樣來培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識解決實(shí)際問題的能力[6]。

（三）改革實(shí)踐教學(xué)考核

成績評定由實(shí)訓(xùn)期間表現(xiàn)、筆試、口試、操作考試和綜合考試五部分構(gòu)成，分別占總成績的20％、30％、20％、10％和20%。學(xué)生在實(shí)踐課程中，對本課程基本理論知識掌握情況、運(yùn)用基本理論知識解決實(shí)際問題的能力、操作數(shù)控機(jī)床的基本技能、獨(dú)立加工一個零件的綜合能力、參與程度、出勤率、方案的合理性、產(chǎn)品制作的質(zhì)量、調(diào)試演示的結(jié)果、答辯時(shí)對問題的解答情況、實(shí)訓(xùn)報(bào)告的撰寫質(zhì)量，都將全面準(zhǔn)確地反映學(xué)生在實(shí)踐環(huán)節(jié)的努力和成績。

三、總結(jié)

在我院數(shù)控類高職各班進(jìn)行了《數(shù)控機(jī)床編程與操作》實(shí)踐教學(xué)改革，通過整合實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容、確定實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目、改革實(shí)踐教學(xué)考核，使實(shí)踐性教學(xué)各環(huán)節(jié)的內(nèi)容設(shè)置上具有連貫性、階遞漸近性；實(shí)踐教學(xué)中，以學(xué)生為主體，發(fā)揮學(xué)生的主動性、積極性；實(shí)踐教學(xué)注重科學(xué)、合理的多元化管理方法，形成完善的課程實(shí)踐教學(xué)規(guī)范體系。

通過實(shí)踐證明，改革后的《數(shù)控機(jī)床編程與操作》課程實(shí)踐教學(xué)，增強(qiáng)了實(shí)踐課程的學(xué)習(xí)效果，提高了學(xué)生的數(shù)控編程能力和數(shù)控機(jī)床操作能力，并將理論與實(shí)際結(jié)合起來，提高了學(xué)生的分析問題與解決問題的能力，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生技術(shù)應(yīng)用能力及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓こ碳夹g(shù)態(tài)度，為今后更好地服務(wù)社會打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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