數(shù)控加工中的模塊化教學(xué)

李 雪

（安陽市高級技工學(xué)校 河南 安陽 455000）

從1952年第一臺數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生至今，在這60年的發(fā)展中，數(shù)控機(jī)床在機(jī)械制造、機(jī)械加工行業(yè)中早已取代普通機(jī)床成為生產(chǎn)加工的主力軍。數(shù)控加工技術(shù)將逐步引航現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展。那么，培養(yǎng)數(shù)控技術(shù)人才無疑成為職業(yè)院校適應(yīng)市場發(fā)展的需要和必然選擇。培養(yǎng)高技能技術(shù)人才成了職業(yè)院校的主要發(fā)展方向。如何培養(yǎng)高技能數(shù)控技術(shù)人才盡快實(shí)現(xiàn)教學(xué)和企業(yè)生產(chǎn)需要接軌成為主要問題。職業(yè)院校作為生產(chǎn)一線技術(shù)人才的培養(yǎng)基地,應(yīng)針對數(shù)控技術(shù)的發(fā)展方向,面對新技術(shù)、新工藝的不斷出現(xiàn),以及課時的不斷壓縮,及時合理地調(diào)整教學(xué)計劃,快速高效地為現(xiàn)代社會培養(yǎng)出高質(zhì)量的技術(shù)人才。數(shù)控加工專業(yè)人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)與定位《數(shù)控加工專業(yè)》的培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)是：培養(yǎng)德、智、體、美、勞全面發(fā)展,具有高尚的職業(yè)道德,掌握數(shù)控加工的基本理論和實(shí)踐技能,能熟練操作數(shù)控機(jī)床進(jìn)行現(xiàn)場操作和加工的高技能人才。

同時?；虒W(xué)是我國職業(yè)教育目前普遍認(rèn)可的教育模式,也是我國職業(yè)教育的成功經(jīng)驗(yàn)。我校十分重視數(shù)控技術(shù)專業(yè)的發(fā)展，并成立專門的課題研究組，進(jìn)行了專門研究。課題組通過廣泛地調(diào)查研究，按照基于就業(yè)崗位，剖析崗位任務(wù)與技能，遵循以職業(yè)技能培養(yǎng)為目標(biāo)，以理論夠用為度，采取厚基礎(chǔ)與實(shí)際操作能力相結(jié)合的原則，按照模塊機(jī)制，開發(fā)形成了不同的教學(xué)模塊。每個模塊都有明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)、要求和教學(xué)大綱。每項(xiàng)技能都包括特定技能訓(xùn)練目的、技能培養(yǎng)的詳細(xì)工作步驟。模塊教學(xué)特別強(qiáng)調(diào)學(xué)以致用，具有較強(qiáng)的教學(xué)靈活性。模塊教學(xué)的實(shí)施，取得了良好的教學(xué)效果。根據(jù)我在數(shù)控教學(xué)方面的經(jīng)驗(yàn)，對數(shù)控機(jī)床加工的教學(xué)方法和學(xué)習(xí)方法分成了3個模塊。

1 數(shù)控基礎(chǔ)知識和編程等理論知識學(xué)習(xí)

數(shù)控基礎(chǔ)知識主要體現(xiàn)在機(jī)械制圖、數(shù)控加工工藝、數(shù)控原理、機(jī)床數(shù)字控制技術(shù)、數(shù)控編程與加工等幾個方面。

1.1 機(jī)械制圖等機(jī)械制造專業(yè)相關(guān)理論基礎(chǔ)

機(jī)械制圖的主要內(nèi)容有制圖的基本知識和技能、正投影作圖基礎(chǔ)、立體表面交線的投影作圖、軸測圖、組合體、機(jī)械圖樣的基本表示方法、零件圖、裝配圖等等，機(jī)械制圖是數(shù)控專業(yè)學(xué)生最基本的技能。除此之外還要學(xué)習(xí)機(jī)械基礎(chǔ)、機(jī)械材料等相關(guān)理論知識，為以后學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。

1.2 數(shù)字控制技術(shù)和數(shù)控編程

機(jī)床控制技術(shù)就是以數(shù)字化的信息實(shí)現(xiàn)機(jī)床控制的一門技術(shù)，采用數(shù)字信息控制的機(jī)床稱為數(shù)字控制機(jī)床，簡稱數(shù)控機(jī)床。具體地說，凡是用代碼化的數(shù)字信息將刀具移動軌跡的信息記錄在程序介質(zhì)上，然后輸入數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)過譯碼、運(yùn)算，控制機(jī)床的刀具與工件的相對運(yùn)動，加工出所需工件的機(jī)床即為數(shù)控機(jī)床。

最初的數(shù)字控制系統(tǒng)是由數(shù)字邏輯電路構(gòu)成的，因而稱之為硬件數(shù)控系統(tǒng)。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，硬件數(shù)控系統(tǒng)已逐漸被淘汰，取而代之的是計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)CNC（Computer Numerial Contro1）。CNC的控制精度在很大程度上取決于硬件，而CNC的功能則主要取決于軟件。CNC的邏輯控制、幾何數(shù)據(jù)處理以及執(zhí)行零件切削等均由CPU統(tǒng)一控制。CNC的控制軟件主要完成如下基本任務(wù)：系統(tǒng)管理；操作指令的處理；零件程序的輸入與編輯；零件程序的解釋與執(zhí)行；系統(tǒng)狀態(tài)顯示；手動數(shù)據(jù)輸入MDI；故障報警和診斷。

在理論編程教學(xué)上，數(shù)控加工經(jīng)常會用到的系統(tǒng)有德國西門子，日本法那科及我國華中數(shù)控系統(tǒng)，教學(xué)上我們要介紹各個系統(tǒng)的編程格式、代碼意義、編程方法、系統(tǒng)特性，能夠?qū)Σ惶l(fā)雜零件熟練進(jìn)行手工編程。

2 計算機(jī)輔助設(shè)計和計算機(jī)輔助制造

計算機(jī)輔助設(shè)計CAD(Computer Aided Design)能設(shè)計制作出既滿足設(shè)計使用要求又適合CAM加工的零件模型。CAD系統(tǒng)是一個高效的設(shè)計工具，具有參數(shù)化設(shè)計功能，三維實(shí)體模型與二維工程圖形應(yīng)能相互轉(zhuǎn)化并關(guān)聯(lián)，CAD可分為自動設(shè)計和交互設(shè)計兩類。 實(shí)際上，幾乎沒有純粹的自動設(shè)計或純粹的交互設(shè)計軟件，好的軟件能根據(jù)產(chǎn)品對象恰當(dāng)?shù)靥幚碜詣釉O(shè)計和交互設(shè)計的配合。另外，開放型的結(jié)構(gòu)不僅便于用戶進(jìn)行二次開發(fā)，同時也使軟件系統(tǒng)本身能夠不斷地擴(kuò)充與完善。一個好的CAD/CAM軟件與其它CAD/CAM軟件的兼容性是非常重要的，軟件所帶的圖形文件接口，要能支持多種圖形文件轉(zhuǎn)換，能從其它系統(tǒng)讀取圖形文件，或?qū)⒈鞠到y(tǒng)的圖形文件傳送到其它系統(tǒng)。

計算機(jī)輔助制造CAM(Computer Aided Manufacturing)是指應(yīng)用計算機(jī)來進(jìn)行產(chǎn)品制造的統(tǒng)稱，即利用計算機(jī)輔助完成從原料到產(chǎn)品的全部制造過程，在制造過程中的某些環(huán)節(jié)應(yīng)用計算機(jī)，包括直接制造過程和間接制造過程，主要包括計算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計和計算機(jī)輔助加工兩部分。

CAM能提供一種交互式編程并產(chǎn)生加工軌跡的方法，它包括加工規(guī)劃、刀具設(shè)定、工藝參數(shù)設(shè)置等內(nèi)容。CAM軟件應(yīng)有以下幾方面功能：

①能建立二維和三維刀具路徑的；

②加工方法的多樣性；

③刀具路徑易于編輯和修改；

④有刀具和材料數(shù)據(jù)庫，使系統(tǒng)能自動生成進(jìn)給速度和主軸轉(zhuǎn)速；

⑤有內(nèi)置的防碰撞和防過切功能；

⑥能手動超調(diào)任何機(jī)加工缺省值(如進(jìn)給速度，主軸轉(zhuǎn)速等)；

⑦能對加工過程進(jìn)行模擬和估算加工時間。

3 數(shù)控機(jī)床實(shí)踐教學(xué)

實(shí)習(xí)教學(xué)是數(shù)控專業(yè)的一個重要環(huán)節(jié)，由于數(shù)控加工牽涉到機(jī)床、夾具、刀具、工藝路線、切削參數(shù)及編程方面的知識，由于數(shù)控設(shè)備少，我們可先在普通設(shè)備上培訓(xùn)有關(guān)知識，避免一開始就就讓大批學(xué)生涌向數(shù)量不多的數(shù)控機(jī)床,等到相關(guān)知識準(zhǔn)備好了,需要進(jìn)行程序運(yùn)行時才上數(shù)控機(jī)床，這就大大減少了數(shù)控機(jī)床的工作量，從而緩解了設(shè)備不足的壓力。因此，我建議實(shí)習(xí)應(yīng)按普通機(jī)床加工(如普車、普銑)→仿真模擬訓(xùn)練→數(shù)控機(jī)床操作三步進(jìn)行。

其中，普車普銑旨在讓學(xué)生掌握主要的機(jī)械加工工藝與裝夾方法。訓(xùn)練其對不同材料，不同零件，采用何種工藝路線，及在不同的工藝路線、不同的主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度及切削深度條件對工件的形位精度產(chǎn)生的影響，培養(yǎng)學(xué)生對切削加工參數(shù)和工藝路線制定的感性認(rèn)識。仿真模擬訓(xùn)練主要是培養(yǎng)學(xué)生對編程指令和機(jī)床面板的熟練程度，為在數(shù)控機(jī)床上的操作打下堅實(shí)的基礎(chǔ)，避免因指令不熟而損壞數(shù)控設(shè)備。數(shù)控中常用的軟件有聯(lián)高VNUC、南京宇航（CAXA）、浙大辰光等數(shù)控仿真軟件，這些軟件能夠形象而全面地模擬數(shù)控仿真的加工過程，包括機(jī)床的選擇和設(shè)定、毛坯選擇、刀具選擇、加工基準(zhǔn)、G代碼處理、機(jī)床面板操作等。數(shù)控機(jī)床實(shí)際操作是檢驗(yàn)學(xué)生理論學(xué)習(xí)的成果，真正掌握數(shù)控機(jī)床的加工方法，在實(shí)際操作中會產(chǎn)生各種各樣的問題，也是檢驗(yàn)學(xué)生面對問題的解決能力，實(shí)操能夠跟企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際接軌，避免了只會理論不能實(shí)踐的教育弊端。

經(jīng)過這樣的模塊化教學(xué)，為學(xué)生提供了更加有效的學(xué)習(xí)環(huán)境，在整個教學(xué)過程中既發(fā)揮了教師的主要作用，又體現(xiàn)學(xué)生的主體作用。使課堂教學(xué)的質(zhì)量和效益得到更大幅度的提高，培養(yǎng)出來的學(xué)生才能夠適應(yīng)社會的需要。

［1］韓鴻鸞.數(shù)控加工工藝學(xué)[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2011，7.

［2］李志國.Auto CAD 2011中文版基礎(chǔ)教程[M].北京：清華大學(xué)出版社 ，2011.1

［3］朱登潔.CAD/CAM概述——Mastercam應(yīng)用實(shí)訓(xùn)[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2006，6.

［4］葉伯生.數(shù)控原理及系統(tǒng) [M].北京：中國勞動社會保障出版社，2004，4.