數(shù)控系統(tǒng)綜合實踐實驗室建設

馮淑敏　吳雁

【摘要】數(shù)控系統(tǒng)綜合實踐是機械制造及自動化專業(yè)重要的實踐環(huán)節(jié)，與課程配套的實驗室建設為實施課程教學提供了必要的支撐平臺。本次實驗室建設從實踐教學內(nèi)容、實踐教學軟硬件建設、教學方法研究、師資隊伍建設等方面進行全方位的改革與探索，為復合型、應用型高層次數(shù)控人才的培養(yǎng)和教師從事科研提供了良好的平臺和契機。近兩年的實踐證明，學生的實踐能力和創(chuàng)新能力等綜合技能以及就業(yè)競爭力得到顯著的提升。

【關鍵詞】數(shù)控系統(tǒng) 實驗室建設 應用型人才 數(shù)控維修仿真

【Abstract】CNC system comprehensive practice are important practical aspects of Mechanical Manufacture and Automation major， and the laboratory construction to support the curriculum provides the necessary support platform for the implementation of the teaching. Reform and exploration are proceeded in a full range， from the content of practice teaching， teaching software and hardware development， teaching methods， construction of teaching staff， a good platform and opportunity are provided for the cultivating of compound， applied high？鄄level CNC talents and for teachers engaging in scientific research. Practice has proved that in the past two years， the students competitiveness of practical ability， creative ability skills， employability are significantly improved.

【Keywords】CNC system； laboratory construction； applied talents； CNC maintenance simulation

【基金項目】本文得到上海市教委高水平特色項目“數(shù)控設備故障診斷及高端技術(shù)維護應用型人才培養(yǎng)基地建設”的資助。

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）01-0215-02

1.實驗室建設的背景

數(shù)控技術(shù)是制造業(yè)實現(xiàn)自動化、柔性化、集成化生產(chǎn)的關鍵技術(shù)，而運用數(shù)控技術(shù)的數(shù)控機床是制造業(yè)的重要戰(zhàn)略裝備，是體現(xiàn)國家綜合國力及水平的重要標志。

國內(nèi)大多數(shù)企業(yè)都先后引進、購置了大量的數(shù)控設備，這些企業(yè)需要既精通數(shù)控加工工藝、數(shù)控編程，又能熟練操作數(shù)控機床，同時對數(shù)控機床關鍵功能部件、伺服驅(qū)動系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)的維護、維修有一定基礎的復合型的高層次數(shù)控人才。而目前此類人才相當緊缺，培養(yǎng)數(shù)控技術(shù)的應用型人才已成為當務之急。

數(shù)控綜合實訓、專業(yè)綜合實踐等課程分別是我校機械制造及自動化專業(yè)數(shù)控和機制方向的重要實踐環(huán)節(jié)，由于我校數(shù)控實訓中心實驗設備所限，目前這些實踐環(huán)節(jié)的課程很多實驗項目僅側(cè)重于數(shù)控編程及加工操作，而對于數(shù)控原理、伺服驅(qū)動及電機調(diào)速的原理、PLC編程、主要功能部件的結(jié)構(gòu)及工作原理方面的實驗項目欠缺，這樣培養(yǎng)出來的學生只能從事簡單的編程與操作，技能單一，對數(shù)控設備的調(diào)試及日常的維護乃至故障診斷根本無從談起，學生缺乏參與實驗的主動性。以上種種問題已極大地制約著我校應用型、復合型數(shù)控技術(shù)人才的培養(yǎng)。

2.實驗室建設的內(nèi)容

數(shù)控系統(tǒng)綜合實踐實驗室建設的定位：明確一條主線——面向生產(chǎn)的數(shù)控技術(shù)應用型高級人才培養(yǎng)，強化三種培養(yǎng)——數(shù)控基本技能培養(yǎng)、數(shù)控綜合應用能力培養(yǎng)和數(shù)控創(chuàng)新能力培養(yǎng)，這是基于“能力與創(chuàng)新培養(yǎng)的教育”。

實驗室建設基于以下原則進行：

（1）應用性原則

堅持應用性人才培養(yǎng)目標的定位，實踐教學以應用為目的，以掌握基本概念、強化應用為教學重點，加強數(shù)控實踐能力、創(chuàng)新能力和工程素質(zhì)的培養(yǎng)。

（2）崗位群需求的原則

通過對數(shù)控技術(shù)的崗位群需求分析，在實驗內(nèi)容上需包括：數(shù)控機床基本結(jié)構(gòu)認識（工藝員及工裝技術(shù)員）-數(shù)控編程（編程員）-數(shù)控原理綜合實驗（技術(shù)開發(fā)人員）-數(shù)控機床故障診斷與維護（技術(shù)維修員）等。

（3）先進性原則

數(shù)控技術(shù)日新月異，實驗室設備要能跟蹤先進技術(shù)發(fā)展的趨勢，實驗內(nèi)容也應隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展而不斷更新。

在實驗室建設的基礎上，進行課程建設，構(gòu)建融合“數(shù)控原理-數(shù)控加工工藝-數(shù)控編程-機床結(jié)構(gòu)-數(shù)控機床故障診斷與維修”于一體的“數(shù)控綜合實驗”實踐教學體系，吸收數(shù)控領域的新理論、新技術(shù)。

根據(jù)上述原則，數(shù)控綜合實踐教學應精簡不必要的驗證性實驗，并增加因原有設備所限無法開出的新實驗項目，使綜合性、設計性、創(chuàng)新性的實驗占到實驗總量的70%以上。

2.1 實驗室軟硬件建設

我校現(xiàn)代制造中心現(xiàn)已擁有各類數(shù)控機床、加工中心、三坐標測量機、電火花加工機床等先進設備，但設備數(shù)量不多，僅僅滿足學生數(shù)控編程方面的實驗。由于設備緊缺所帶來的實踐教學壓力大，很難保證實訓教學的效果，再加上因設備昂貴，不可能將設備拆開探究其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理，更不可能在精密數(shù)控機床上設置故障進行檢測及排故，因此實驗室購置了40套數(shù)控維修仿真軟件輔助教學，數(shù)控維修仿真軟件只需在計算機上運行，對數(shù)控機床依賴程度不大，也適合在課余時間推廣，形式靈活，節(jié)省了大量購買數(shù)控設備的資金。

購買的設備有數(shù)控車削實訓臺和數(shù)控銑削（加工中心）實訓臺各一套，以及數(shù)控機床功能部件：伺服驅(qū)動系統(tǒng)調(diào)試實訓臺、斗笠式刀庫實訓臺、鏈式刀庫實訓臺、數(shù)控齒牙盤分度實訓臺等，后期五軸鏜銑立式加工中心也已經(jīng)到位。

2.2 實驗項目開發(fā)

實驗項目的開發(fā)是本次實驗室建設的重點和核心。通過建設，使實驗內(nèi)容涵蓋“數(shù)控機床基本結(jié)構(gòu)認識-數(shù)控編程-數(shù)控原理綜合實驗-數(shù)控機床故障診斷與維護”四大模塊。

通過數(shù)控綜合實驗實踐環(huán)節(jié)，使學生熟悉數(shù)控機床的總體結(jié)構(gòu)及主要功能部件，掌握數(shù)控系統(tǒng)的工作原理及伺服系統(tǒng)的控制原理，使學生能夠進行數(shù)控機床的基本編程與操作，能夠進行數(shù)控機床的調(diào)試及系統(tǒng)常見故障的診斷及排除。

（1）新增特色實驗項目

此次新增實驗項目主要是基于新引進的先進實驗設備和“數(shù)控維修仿真實訓系統(tǒng)”等計算機模擬軟件，開發(fā)出許多新的實驗項目。

新增模塊包括數(shù)控機床主要功能部件結(jié)構(gòu)原理及排故、FANUC數(shù)控系統(tǒng)的硬件配置和連接、FANUC系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整、數(shù)控機床PMC編程、FANUC數(shù)控系統(tǒng)常見故障及排除、五軸數(shù)控加工中心加工葉輪等復雜空間曲面，這些新增實驗內(nèi)容是本次實驗室建設的重點和難點內(nèi)容，也是亮點所在。

所有實驗項目均可以利用數(shù)控維修仿真實訓系統(tǒng)在計算機上模擬進行，模擬成功后在設備上最終實際操作完成。

（2）建立實驗案例庫

可以設計難易程度不等的多種實驗項目，為學生提供多種實驗方案，建立數(shù)控綜合實驗案例庫，以滿足不同層次學生的需求。

2.3開放性實驗室的建設

把數(shù)控實驗教學環(huán)節(jié)，由單一的課內(nèi)驗證性實驗，改革建設成既有認知、驗證性實驗，還包含綜合性、提高和創(chuàng)新性實驗；既有緊密圍繞理論課程內(nèi)容的必做實驗，也有延伸理論課程內(nèi)容的課外選做實驗；既有培養(yǎng)專業(yè)興趣、開拓知識面的觀摩性實驗，也有自行設計、操作的研究創(chuàng)造性實驗，爭取建立面向?qū)W生全天、全方位開放的數(shù)控技術(shù)綜合實踐中心。

鼓勵學生自行設計各自的數(shù)控實驗方案，通過課內(nèi)實驗、課程設計、考證、數(shù)控競賽、科技創(chuàng)新活動等形式，以培養(yǎng)學生的數(shù)控創(chuàng)新能力。引導學生積極參加校級、省級以至國家級的數(shù)控技能比賽，促進學生個性發(fā)展，同時實施“雙證制”教育。

2.4探索實踐教學考核新模式

實踐教學環(huán)節(jié)的考核、評估是檢驗學生實踐及創(chuàng)新能力的重要手段，考核起著監(jiān)督和積極引導作用，同時也是實習的重要管理手段。實踐教學考核應注重過程培養(yǎng)，注重學生工程思維方式的培養(yǎng)，注重學生實驗方案設計及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，注重實驗結(jié)果分析及歸納能力的培養(yǎng)。

應盡量減少筆試，增加現(xiàn)場操作的考試。建立網(wǎng)絡化的試題庫，盡量做到考試題目不重復。比如通過網(wǎng)絡可方便地隨機設置數(shù)控故障、隨機發(fā)送不同零件供學生加工編程所用，可做到學生一人一機一題，讓更多的學生發(fā)揮出個人的潛能。充分調(diào)動學生積極性。

另外，把實訓考核與職業(yè)資格考核結(jié)合起來，和上海市職業(yè)培訓指導中心合作，積極引導、組織學生參加數(shù)控維修技能鑒定，部分優(yōu)秀學生經(jīng)過前期的校內(nèi)培訓，在上海市職業(yè)指導中心進行技能考核，已順利獲得了數(shù)控維修中級技能證書，下一步將進一步引導學生獲得數(shù)控維修高級證書，為學生今后從事相關領域的工作打下堅實的基礎。

為適應數(shù)控技術(shù)新發(fā)展和新時期人才培養(yǎng)的目標，通過“數(shù)控系統(tǒng)綜合實踐”實驗室的建設，推動我校機械設計制造及其自動化專業(yè)實踐課程整體建設，促進教學方式與教學手段改革，提高教學質(zhì)量，進一步激發(fā)學生自主學習、勇于創(chuàng)新的積極性，培養(yǎng)學生動手能力、專業(yè)知識運用能力、工程思維方法等，最終提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

構(gòu)建以數(shù)控加工設備故障診斷、維修及多軸加工工藝與測試為特色的教育基地，體現(xiàn)了我校培養(yǎng)“一線工程師”的人才培養(yǎng)的定位。

通過“數(shù)控系統(tǒng)綜合實踐”實驗室的建設，通過師資力量、實踐課程的體系建設、實驗設備的二次開發(fā)等諸多環(huán)節(jié)的建設使廣大教師的教學、科研等綜合能力上了一個新臺階。

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作者簡介：

馮淑敏（1971年-），女，山東濟寧人，研究生，講師，主要研究方向為：CAD/CAM技術(shù)和機電一體化技術(shù)。