基于數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)后教學(xué)特點(diǎn)的研究實(shí)踐

何群英　胡偉心

摘 要 先進(jìn)加工制造業(yè)要想持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，就必須要有適應(yīng)需求的技術(shù)技能型人才，源源不斷地向企業(yè)及時(shí)輸送。總結(jié)高職院校在數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)后教學(xué)和管理方面的特點(diǎn)，做出實(shí)際探索的有益嘗試。

關(guān)鍵詞 數(shù)控機(jī)床；聯(lián)網(wǎng)管理；教學(xué)特點(diǎn)

中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：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(jìn)的加工制造中，把獨(dú)立的數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)管理運(yùn)行，已經(jīng)是一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，它有很多優(yōu)勢(shì)，在企業(yè)里已經(jīng)開始應(yīng)用。然而到目前為止，為企業(yè)培養(yǎng)技術(shù)技能型人才的高職院校，在數(shù)控機(jī)床的教學(xué)（尤其是實(shí)踐教學(xué)）環(huán)節(jié)，總體上明顯滯后于行業(yè)的發(fā)展。這一現(xiàn)狀既不利于學(xué)院自身的發(fā)展，也必然會(huì)給企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展帶來隱患，因此，加快這方面教學(xué)的步伐很有必要。

2 機(jī)床不聯(lián)網(wǎng)管理的缺陷

傳統(tǒng)的數(shù)控加工實(shí)驗(yàn)室或者說數(shù)控車間，它的機(jī)床相互之間是完全獨(dú)立沒有聯(lián)系的。浙江同濟(jì)科技職業(yè)學(xué)院的數(shù)控實(shí)訓(xùn)室，在2012年經(jīng)過中央財(cái)政支持以后，基本狀況見表1。機(jī)床和控制系統(tǒng)都比較雜，給教學(xué)帶來很大的不方便，缺陷主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

程序輸入效率低、易出錯(cuò) 聯(lián)網(wǎng)前一些程序量較少的數(shù)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(shí)長且易出錯(cuò)，輸入程序的時(shí)間占數(shù)控實(shí)習(xí)機(jī)床開機(jī)時(shí)間一半以上，影響機(jī)床的使用效能。相對(duì)程序輸入量較大的數(shù)控加工，也是通過RS232接口進(jìn)行一對(duì)一專機(jī)傳輸，效率并不比手工輸入快多少。圖1、圖2是兩個(gè)學(xué)生加工練習(xí)件，表2是根據(jù)實(shí)際得出的手工輸入時(shí)間與出錯(cuò)的關(guān)系。很明顯，時(shí)間越長，錯(cuò)誤越多。

程序檢查耗時(shí)多 學(xué)生編好的程序需要教師逐一檢查，而不同的學(xué)生對(duì)同一個(gè)零件的加工工藝和方法又不盡相同。這樣一來，指導(dǎo)教師在檢查程序這個(gè)環(huán)節(jié)會(huì)相當(dāng)費(fèi)時(shí)。當(dāng)程序不完全一致時(shí)，容易給初學(xué)的學(xué)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(duì)應(yīng)，但這對(duì)于獨(dú)立的機(jī)床，管理起來并不容易。機(jī)床本身都是分散的，不同機(jī)床上不同的學(xué)生往往很難做到程序名一致。還有程序到機(jī)床以后，要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)試并做修改，而改好以后真正運(yùn)行的程序又不在電腦里，同樣也造成不能對(duì)應(yīng)?？雌饋硪粋€(gè)小問題，卻真的會(huì)給教學(xué)管理帶來麻煩，影響教學(xué)質(zhì)量。

3 機(jī)床聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)

為了適應(yīng)數(shù)控加工行業(yè)的發(fā)展，提高教學(xué)質(zhì)量和效率，對(duì)數(shù)控實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行升級(jí)改造，將所有機(jī)床聯(lián)網(wǎng)。采用CAXA網(wǎng)絡(luò)DNC系統(tǒng)，以服務(wù)器/客戶端的形式，所有被管理機(jī)床的全部數(shù)據(jù)均置于服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中。機(jī)床作為客戶端，通過智能終端轉(zhuǎn)換器將RS232串口方式改為以太網(wǎng)絡(luò)的RJ45方式，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化管理。其核心內(nèi)容主要是兩大模塊：通信模塊和管理模塊。通信模塊負(fù)責(zé)跟相關(guān)機(jī)床數(shù)據(jù)內(nèi)容的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)機(jī)床和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的通訊；管理模塊負(fù)責(zé)代碼及其相關(guān)文檔的管理，它以產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為核心，組織和管理數(shù)控加工過程中，與加工有關(guān)的各類設(shè)計(jì)、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(jìn)以后的實(shí)訓(xùn)室具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。

教學(xué)效率明顯提高 機(jī)床聯(lián)網(wǎng)以后，加工程序是從服務(wù)器下載的，改變了每個(gè)學(xué)生都要手工輸入的狀況，大大縮短了程序錄入的時(shí)間；教師也可以從服務(wù)器上更及時(shí)地了解情況，從而指導(dǎo)變得更有序；程序修改更容易，加工程序一旦在現(xiàn)場進(jìn)行了修改，立即可以上傳存儲(chǔ)以供下次調(diào)用。幾個(gè)細(xì)節(jié)上都可以加快速度，學(xué)生操作機(jī)床的實(shí)際時(shí)間自然增加了，提高了綜合效率。圖3為用戶應(yīng)用流程圖。

實(shí)現(xiàn)更大程度上的資源共享 聯(lián)網(wǎng)以后，全部程序均儲(chǔ)存在服務(wù)器上，每臺(tái)機(jī)床都可以查看本機(jī)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(jī)床幾乎可以騰出所有的儲(chǔ)存量，這種資源共享不僅帶來實(shí)際操作上的便利，同時(shí)也使得設(shè)備的利用率會(huì)大大增加。

形成設(shè)備檔案庫規(guī)范管理 服務(wù)器儲(chǔ)存了所有機(jī)床的控制系統(tǒng)的全部參數(shù)，除此之外，每臺(tái)機(jī)床的所有數(shù)據(jù)，包括最高轉(zhuǎn)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(tǒng)一錄入形成完整的技術(shù)檔案。同時(shí)，加工程序?qū)崿F(xiàn)統(tǒng)一化，機(jī)床的調(diào)用、儲(chǔ)存都有自動(dòng)記錄，所有內(nèi)容非常清晰，真正做到規(guī)范管理。

4 用于教學(xué)的作用與特點(diǎn)

可以避免學(xué)生初學(xué)時(shí)容易出的錯(cuò)誤 對(duì)于學(xué)習(xí)數(shù)控機(jī)床操作的學(xué)生，盡管前期已經(jīng)經(jīng)過了仿真練習(xí)，但在真正的機(jī)床上操作，畢竟難免會(huì)有一些小問題。比如對(duì)刀操作，在量取并錄入數(shù)據(jù)、刀號(hào)對(duì)應(yīng)、磨耗的位置等環(huán)節(jié)；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(fā)生錯(cuò)誤。而正是這些小問題，在機(jī)床獨(dú)立的情況下，需要教師每一臺(tái)機(jī)床從頭到尾的現(xiàn)場指導(dǎo)，一旦顧及不到，就會(huì)造成意想不到的事故。當(dāng)實(shí)訓(xùn)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化管理以后，徹底改變了這種狀況，教師只需要在服務(wù)器前逐一檢查核對(duì)，在同樣避免事故的前提下，增加了學(xué)生操作機(jī)床的有效時(shí)間，提高了機(jī)床利用率。

學(xué)生能夠比較容易地掌握兩個(gè)控制系統(tǒng) 按照教學(xué)規(guī)律，學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)控機(jī)床，一般先掌握一個(gè)控制系統(tǒng)，在這個(gè)基礎(chǔ)上，必要時(shí)再學(xué)習(xí)另外一個(gè)系統(tǒng)，以強(qiáng)化操作技能。但是這個(gè)環(huán)節(jié)學(xué)生往往學(xué)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(xì)節(jié)容易混淆。以典型的SINUMERIK 802Se和FANUC-0i為例，每分進(jìn)給和每轉(zhuǎn)進(jìn)給分別是G94、G95和G98、G99。

其次是在程序傳輸方式上，這兩個(gè)控制系統(tǒng)的加工程序傳輸方式差異很大，同樣也比較容易出錯(cuò)。不同的控制系統(tǒng)以及不同的版本之間，都會(huì)有一些操作上的區(qū)別，然而這些問題在機(jī)床網(wǎng)絡(luò)化管理以后就會(huì)變得簡單易學(xué)。教師在講解以后，把同一個(gè)加工程序傳到另一臺(tái)其他系統(tǒng)的機(jī)床上，讓學(xué)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(xué)管理既方便又規(guī)范 在數(shù)控機(jī)床操作的實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，學(xué)生的基本操作是否規(guī)范合理，是一個(gè)老生常談的問題，既關(guān)系到安全規(guī)則，也影響學(xué)生的職業(yè)習(xí)慣。實(shí)行機(jī)床網(wǎng)絡(luò)化管理以后，學(xué)生的操作行為，教師通過裝在機(jī)床內(nèi)部的攝像頭，在服務(wù)器視頻上實(shí)時(shí)觀察，對(duì)出現(xiàn)的錯(cuò)誤及時(shí)指導(dǎo)糾正；當(dāng)系統(tǒng)管理員設(shè)定自動(dòng)監(jiān)測(cè)后，系統(tǒng)將自動(dòng)監(jiān)測(cè)每臺(tái)機(jī)床發(fā)送來的各類請(qǐng)求文檔，可以由教師解讀后給予回應(yīng)，非常方便地做到安全操作、規(guī)范職業(yè)習(xí)慣以及正確處理各類文檔等教學(xué)管理。

簡單故障實(shí)時(shí)監(jiān)控 學(xué)生作為初學(xué)者，在數(shù)控機(jī)床操作實(shí)訓(xùn)期間，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些誤操作，機(jī)床一旦有報(bào)警，就需要教師及時(shí)處理。聯(lián)網(wǎng)管理以后，機(jī)床有報(bào)警時(shí)，服務(wù)器馬上可以知道是哪一臺(tái)機(jī)床報(bào)警，教師可以直接過去處理，整個(gè)過程明了有序，跟以前學(xué)生找教師的情形有明顯區(qū)別。

需要注意的幾個(gè)問題 機(jī)床網(wǎng)絡(luò)化管理以后，在很大程度上方便了學(xué)生的加工操作，提高了機(jī)床利用率，但是有幾個(gè)問題應(yīng)該說值得注意。

第一是不能因?yàn)榉奖愣雎粤藢W(xué)生的基本操作。諸如手工程序輸入、操作面板、程序校驗(yàn)等一些數(shù)控機(jī)床最基本的操作，雖然可以用得比較少了，但仍然應(yīng)該要求學(xué)生必須熟練掌握，因?yàn)檎莆樟嘶静僮?，才?huì)對(duì)數(shù)控加工有真正的理解。

第二是要求學(xué)生對(duì)加工過程仍然要仔細(xì)觀察，背吃刀量是否恰當(dāng)，進(jìn)給量是不是合適，冷卻液有沒有到位，等等，要全過程關(guān)注。

第三是要建立一個(gè)理念，那就是電腦以及一切機(jī)器設(shè)備都是有可能出錯(cuò)的。作為操作者，任何時(shí)候都不能松懈，決不允許離開工作崗位。

高職院校以培養(yǎng)技術(shù)技能型人才為目的，只有適應(yīng)行業(yè)發(fā)展需求，才能真正做到自身的可持續(xù)發(fā)展。

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