《數(shù)控車床》仿真軟件實(shí)驗(yàn)的教學(xué)探索

黃文軍

【摘 要】數(shù)控機(jī)床以高效率、高精度、高的自動化在機(jī)械加工中廣泛使用?！稊?shù)控車床》作為一門以實(shí)踐為核心，理論與實(shí)踐相結(jié)合的專業(yè)課，運(yùn)用數(shù)控仿真軟件，針對本?！稊?shù)控車床》實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)特點(diǎn)以及存在的問題，通過機(jī)電一體化的教學(xué)改革，實(shí)現(xiàn)“一人一機(jī)”教學(xué)模式，取得了明顯的教學(xué)成果。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控；教改；仿真

0 前言

數(shù)控技術(shù)也叫計算機(jī)數(shù)控技術(shù)（Computerized Numerical Control 簡稱：CNC），它是用計算機(jī)按事先存貯的控制程序來實(shí)現(xiàn)對機(jī)械零件自動化。隨著我國經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以及《中國制造2025》和工業(yè)4.0標(biāo)準(zhǔn)的制定，我國機(jī)械制造業(yè)正逐步由加工組裝基地向加工自動化蛻變。數(shù)控加工技術(shù)以及高效、可靠、高速、高精度以及自動化等特點(diǎn)，備受制造業(yè)企業(yè)的親睞[1]。

《數(shù)控車床》是本科院校機(jī)械類專業(yè)的一門專業(yè)必修實(shí)訓(xùn)課程，它把理論知識與實(shí)踐應(yīng)用相結(jié)合，涉及到金屬工藝學(xué)、機(jī)械制造、機(jī)械制圖、AutoCAD等多學(xué)科專業(yè)知識，以培養(yǎng)學(xué)生動手能力為目標(biāo)，致力于培養(yǎng)滿足市場需求的數(shù)控應(yīng)用型、技能型人才[2]。

本文結(jié)合機(jī)械類專業(yè)學(xué)生《數(shù)控車床》實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)經(jīng)驗(yàn)以及企業(yè)用人的實(shí)際情況，對《數(shù)控車床》實(shí)訓(xùn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析和探討，總結(jié)了《數(shù)控車床》實(shí)訓(xùn)課程的特點(diǎn)，提出了相應(yīng)措施和解決方案，從而使學(xué)生能夠扎實(shí)掌握數(shù)控車床操作技能，滿足企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際需求。

1 數(shù)控加工課程的體系定位

當(dāng)前，我國本科院校機(jī)械類專業(yè)的基本培養(yǎng)目標(biāo)是面向科學(xué)技術(shù)發(fā)展及社會主義現(xiàn)代化建設(shè)需要，培養(yǎng)具備信息技術(shù)、自動化技術(shù)方面的基礎(chǔ)理論、應(yīng)用方法與專業(yè)技能，在設(shè)計制造行業(yè)的生產(chǎn)和研究一線從事機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計制造、機(jī)電系統(tǒng)研究開發(fā)、技術(shù)運(yùn)用與改造、運(yùn)行管理和經(jīng)營銷售的高級工程研究型及工程應(yīng)用型人才。這就要求機(jī)械類專業(yè)的畢業(yè)生不但具有有較高文化素養(yǎng)、創(chuàng)新意識以及職業(yè)道德，而且具有全面的專業(yè)知識、扎實(shí)的基本功與實(shí)踐操作能力。《數(shù)控車床》實(shí)訓(xùn)教學(xué)大綱要求學(xué)生能熟練掌握數(shù)控加工編程與數(shù)控加工工藝，熟練操作設(shè)備。企業(yè)要求數(shù)控專業(yè)人才更應(yīng)具備零件與圖紙的辨識與設(shè)計能力，能書寫復(fù)雜的各類復(fù)雜的數(shù)控加工文件。同時，應(yīng)具有較強(qiáng)的實(shí)踐操作能力，會合理利用新型刀、夾具、量具并結(jié)合CAD/CAM技術(shù)進(jìn)行一般零件的制造，能獨(dú)自操作機(jī)床，掌握數(shù)控機(jī)床的維修與養(yǎng)護(hù)。另外，作為現(xiàn)代化人才，應(yīng)實(shí)時跟進(jìn)數(shù)控加工技術(shù)發(fā)展，終身學(xué)習(xí)以適應(yīng)職業(yè)發(fā)展的要求。

2 數(shù)控仿真軟件的概括

計算機(jī)數(shù)控仿真是應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)對數(shù)控加工操作過程進(jìn)行模擬仿真的一門新技術(shù)。該技術(shù)面向?qū)嶋H生產(chǎn)過程的機(jī)床仿真操作，加工過程三維動態(tài)的逼真再現(xiàn)，能使每一個學(xué)生，對數(shù)控加工建立感性認(rèn)識，可以反復(fù)動手進(jìn)行數(shù)控加工操作，有效解決了因數(shù)控設(shè)備昂貴和有一定危險性，很難做到每位學(xué)生“一人一機(jī)”的問題，在培養(yǎng)全面熟練掌握數(shù)控加工技術(shù)的實(shí)用型技能人才方面發(fā)揮不可替代作用。當(dāng)前國內(nèi)較為流行的仿真軟件有北京斐克VNUC、南京宇航Y(jié)hcnc、上海宇龍等數(shù)控加工仿真軟件。這些軟件一般都具有數(shù)控加工過程的三維顯示和模擬真實(shí)機(jī)床的仿真操作[3]。

3 當(dāng)前數(shù)控加工課程的現(xiàn)狀

《數(shù)控車床》實(shí)訓(xùn)課程以數(shù)控車床為研究對象，內(nèi)容包括數(shù)控技術(shù)的理論基礎(chǔ)、實(shí)踐操作等方面?！稊?shù)控車床》集多學(xué)科技術(shù)于一身，包括機(jī)、電、液、控制、自動化等多個領(lǐng)域，在機(jī)械制造、自動控制、微電子技術(shù)以及計算機(jī)等方面應(yīng)用非常廣泛。

3.1 課程實(shí)踐性強(qiáng)

《數(shù)控車床》實(shí)訓(xùn)課程與生產(chǎn)實(shí)際緊密聯(lián)系，以培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力為主要目標(biāo)，學(xué)生首先要系統(tǒng)、全面地掌握相關(guān)理論知識，然后經(jīng)過實(shí)際動手訓(xùn)練，才能具備一定的實(shí)踐操作能力。在教學(xué)過程中，實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)教師要不斷對教學(xué)理論、教學(xué)方法進(jìn)行研究，不斷改進(jìn)和優(yōu)化教學(xué)中存在的問題，實(shí)訓(xùn)才能取理想的效果

3.2 數(shù)控車床數(shù)量不足

隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，學(xué)習(xí)先進(jìn)制造設(shè)備的學(xué)生越來越多，本校現(xiàn)有數(shù)控車床4臺，然而購買一臺數(shù)控車床設(shè)備要花幾萬、十幾萬、甚至幾十萬，現(xiàn)有儀器設(shè)備無法同時保證《數(shù)控車床》實(shí)訓(xùn)課程的正常秩序。

3.3 危險性大

《數(shù)控車床》實(shí)訓(xùn)課程對于沒有受過專業(yè)技能培訓(xùn)的初學(xué)者來說，從理論學(xué)習(xí)到實(shí)際操作，學(xué)生要經(jīng)歷從心理到肢體的適應(yīng)階段，無形當(dāng)中在學(xué)生的心理壓力。另外，由于車床結(jié)構(gòu)及操作的復(fù)雜性給學(xué)生熟練操作數(shù)控機(jī)床增加了難度，加之機(jī)床高速旋轉(zhuǎn)零件多等因素，有很大的危險性。

4 運(yùn)用數(shù)控仿真軟件的教學(xué)成果

4.1 降低設(shè)備成本，實(shí)現(xiàn)“一人一機(jī)”教學(xué)模式。

數(shù)控仿真軟件是一種以計算機(jī)為中心的模擬數(shù)控機(jī)床操作的軟件。隨著計算機(jī)的普及，價格也越來越便宜，一臺數(shù)控車床價格可以購買多臺計算機(jī)，有效的降低了設(shè)備成本。數(shù)控仿真軟件是屬于一次性投入的教學(xué)設(shè)備，沒有類似于數(shù)控機(jī)床設(shè)備的后期維修、保養(yǎng)等費(fèi)用，有效的減少了學(xué)校教育成本的后期投入。在傳統(tǒng)的數(shù)控教學(xué)方式中由于數(shù)控設(shè)備有限，通常是一臺數(shù)控機(jī)床由幾名學(xué)生一起操作。這種教學(xué)方式不利于學(xué)生對知識的理解及掌握。采用數(shù)控仿真軟件教學(xué)后，每一位學(xué)生操作一臺計算機(jī)，有助于學(xué)生獨(dú)立的思考問題、解決問題，提高了學(xué)生動手、動腦的能力。

4.2 降低耗材損耗，有效“節(jié)能減排”

《數(shù)控車床》是一門實(shí)踐操作性強(qiáng)的實(shí)訓(xùn)課，要求學(xué)生有較強(qiáng)的實(shí)踐動手能力，因此學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中必然消耗大量的實(shí)驗(yàn)耗材。剛開始學(xué)習(xí)，由于學(xué)生對知識掌握不牢靠、經(jīng)驗(yàn)不足等原因，增加了消耗實(shí)踐耗材量，更有可能出現(xiàn)撞刀，對機(jī)床也造成了一定的損壞，并且相應(yīng)的也增加了老師的工作量和學(xué)生的學(xué)習(xí)時間。采用數(shù)控仿真軟件教學(xué)后，學(xué)生可以利用軟件進(jìn)行編程、對刀、模擬、仿真等操作。在實(shí)習(xí)操作前預(yù)先進(jìn)行模擬操作，有效的減小錯誤、防止失誤，減少實(shí)踐耗材的消耗，同時也增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的自信心。

5 總結(jié)

數(shù)控仿真軟件學(xué)習(xí)是依靠計算機(jī)普及發(fā)展而誕生的新思路，是理論與實(shí)踐相結(jié)合的一種教學(xué)模式，是對傳統(tǒng)教學(xué)模式的改革。教師在教學(xué)過程中，應(yīng)當(dāng)注意切勿脫離實(shí)際教學(xué)，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中應(yīng)當(dāng)注重實(shí)踐。將數(shù)控仿真軟件融入到數(shù)控教學(xué)中，降低教學(xué)成本，提高了辦學(xué)質(zhì)量，適應(yīng)了新時代的發(fā)展，增強(qiáng)學(xué)校的綜合競爭力。

【參考文獻(xiàn)】

[1]盛雪華，張玲，盛君.《數(shù)控加工編程》課程知識結(jié)構(gòu)分析[J].職業(yè)教育研究，2012（7）：85-86.

[2]張紅英.數(shù)控仿真系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用[J].交通職業(yè)教育，2006.

[3]蒲志新，熊永超，李霞，李贏.數(shù)控實(shí)驗(yàn)教學(xué)仿真軟件的開發(fā)[J].制造業(yè)自動化，2003（03）.

[責(zé)任編輯：王楠]