數(shù)控基本技能教學(xué)方法探討

陳永川

（黔南民族職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程系，貴州 都勻 558022）

數(shù)控基本技能教學(xué)方法探討

陳永川

（黔南民族職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程系，貴州 都勻 558022）

隨著科技的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床普及率的提高，近年高校、高職和中職都加大了培養(yǎng)數(shù)控人才的力度。筆者根據(jù)自己在數(shù)控實訓(xùn)教學(xué)中的體會，淺談數(shù)控教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生循序漸進(jìn)學(xué)習(xí)數(shù)控機(jī)床操作與編程基本技能的方法。

數(shù)控；實訓(xùn)；教學(xué)過程；操作；編程

隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床在行業(yè)中的普及，企業(yè)對數(shù)控機(jī)床的操作與編程人員日趨增長，許多院校都已經(jīng)開設(shè)了數(shù)控技術(shù)專業(yè)以滿足社會生產(chǎn)的需求。但是，職業(yè)院校的在校生從入學(xué)到成為一名合格的數(shù)控專業(yè)畢業(yè)生，需要一個合理有序的教學(xué)過程來培養(yǎng)。對剛剛接觸數(shù)控機(jī)床的學(xué)生，如果能夠在本專業(yè)課程的前期能夠順利掌握數(shù)控機(jī)床的基本操作技能，牢固學(xué)習(xí)數(shù)控機(jī)床編程基礎(chǔ)知識，就能夠極大地提高學(xué)生學(xué)習(xí)的信心，為后續(xù)數(shù)控專業(yè)課程打下牢固基礎(chǔ)。

筆者在多年數(shù)控實訓(xùn)教學(xué)過程中，對學(xué)生的情況進(jìn)行分析，逐漸歸納出學(xué)生在初次接觸數(shù)控機(jī)床時的學(xué)習(xí)難點，并設(shè)定合理的教學(xué)內(nèi)容有針對性地進(jìn)行教學(xué)輔導(dǎo)，幫助學(xué)生順利踏入數(shù)控技術(shù)的大門。

1 當(dāng)前數(shù)控基本技能教學(xué)當(dāng)中存在的問題

存在的問題：①因為是學(xué)習(xí)初期，學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)不夠；②學(xué)生對數(shù)控機(jī)床的特征不了解，操作過程中容易撞壞刀具；③對數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系了解不足，待到講解數(shù)控編程的時候無法理解數(shù)控編程的運行環(huán)境。④學(xué)生對數(shù)控機(jī)床的編程知識一片空白，需要合理的引導(dǎo)方法進(jìn)行入門學(xué)習(xí)。

2 教學(xué)方法要點

為了實現(xiàn)良好的教學(xué)效果，克服上述出現(xiàn)的教學(xué)難點，以數(shù)控車床為主要教學(xué)載體，教學(xué)學(xué)時數(shù)30學(xué)時為例，淺談數(shù)控基本技能分步驟的教學(xué)方法要點：

（1）項目一：數(shù)控機(jī)床操控面板認(rèn)識和機(jī)床基本操作。學(xué)生在剛開始學(xué)習(xí)數(shù)控機(jī)床操作的時候，由于以前很少接觸過數(shù)控機(jī)床，因此在教學(xué)項目一，應(yīng)進(jìn)行數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)操作教學(xué)，教學(xué)內(nèi)容依次為：①數(shù)控車床回參考點操作。②切換到手動手輪模式將刀架從參考點移動到數(shù)控車床導(dǎo)軌中部。③MDI指令驅(qū)動車床主軸正轉(zhuǎn)。④MDI指令驅(qū)動車床刀架換刀。⑤手動狀態(tài)下，按動“主軸正轉(zhuǎn)”鍵驅(qū)動主軸正轉(zhuǎn)。以上操作對于學(xué)生來說比較簡單，能夠快速練習(xí)和掌握。進(jìn)行這些基礎(chǔ)操作技能教學(xué)的時候，重點是要規(guī)范好學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)。比如：操作機(jī)床要穿著正裝，衣服扣好。女同學(xué)必須把頭發(fā)盤進(jìn)工作帽內(nèi)。學(xué)生操作機(jī)床時不能留長指甲，不能用左手操作機(jī)床控制面板和手輪。操作機(jī)床時候左手自然下垂不宜插在衣褲兜里。拆卸測量機(jī)床工件和刀具時，量具工具必須放在指定工具箱之上。

將職業(yè)素養(yǎng)要求作為項目一考核的扣分指標(biāo)，對學(xué)生數(shù)控車床基礎(chǔ)操作技能進(jìn)行單元考核。在項目一考核中，大多數(shù)學(xué)生都能順利完成以上基礎(chǔ)操作技能。但是由于平時隨意的生活習(xí)慣往往在職業(yè)素養(yǎng)項目上被扣分。教學(xué)項目一給出一個容易學(xué)習(xí)的考核項目給學(xué)生進(jìn)行入門教學(xué)，而在職業(yè)素養(yǎng)方面嚴(yán)格要求，使學(xué)生感覺數(shù)控車床不難學(xué)習(xí)樹立了學(xué)習(xí)信心，同時也讓學(xué)生建立良好的實訓(xùn)習(xí)慣，提高了職業(yè)素養(yǎng)。

（2）項目二：手動切削毛坯表面。數(shù)控車床不同于普通車床，相比普通車床的視覺、聽覺、觸覺方面的感知信息，數(shù)控車床的刀架運動完全基于電機(jī)帶動，無論刀具吃刀量的大小，甚至于撞壞刀具，操作人員無法感知刀架運行過程中受到的阻力，因此數(shù)控車床的操作過程中觸覺方面是沒有反饋感知信息的，這也是學(xué)生在操作數(shù)控車床初期容易撞壞刀具的重要原因。

教學(xué)項目二是用手動手輪的方式切削45號圓鋼外圓，每名學(xué)生至少切削兩次，吃刀量分別是1mm和2mm的直徑值。在教學(xué)項目二，要給學(xué)生強調(diào)數(shù)控車床在感知信息方面的缺失，告知學(xué)生加強視覺、聽覺方面的注意力，觀察刀具切削工作情況，估算刀具切削零件過程中刀具的承受能力。通過教學(xué)項目二讓學(xué)生進(jìn)行初步的切削加工，掌控好刀具的吃刀量和進(jìn)給速度，熟悉數(shù)控機(jī)床的手輪操作，使學(xué)生能夠應(yīng)用手輪對零件表面進(jìn)行試切削，通過屏幕上的坐標(biāo)對切削數(shù)值進(jìn)行精確的進(jìn)給，為教學(xué)項目三做好準(zhǔn)備。

（3）項目三：對刀建立工件坐標(biāo)系。教學(xué)項目三內(nèi)容是進(jìn)行數(shù)控車床的對刀教學(xué)。從學(xué)生初學(xué)者的角度考慮，數(shù)控車床的工件坐標(biāo)系比刀具長度補償更容易理解，所以要求學(xué)生將對刀值記錄在工件坐標(biāo)系當(dāng)中。在學(xué)生完成對刀操作之后，還要將對刀操作的正確性進(jìn)行檢驗。在教學(xué)中以空走刀的形式進(jìn)行坐標(biāo)系檢驗既快捷又安全，但是檢驗的精度比較低，如果需要進(jìn)一步檢查坐標(biāo)系的精度需要在項目四當(dāng)中進(jìn)行。該檢測方法對于還沒有學(xué)習(xí)數(shù)控加工編程的學(xué)生來說優(yōu)點是直觀不抽象，很容易理解。檢驗方式如下：①在MDI界面下輸入程序：G54；M03 S400；G00 X__Z150.0；程序當(dāng)中X坐標(biāo)之后的數(shù)據(jù)按照零件被試切圓柱面直徑加0.5mm來填寫。車刀與零件保持較遠(yuǎn)距離，快速移動倍率調(diào)到15%左右，然后運行程序。②待到程序運行結(jié)束后，切換到手動手輪狀態(tài)的工件坐標(biāo)系界面下，沿著Z軸負(fù)向移動車刀。當(dāng)車刀刀尖與零件右端面對齊時候，Z坐標(biāo)趨近于零，可以驗證Z軸對刀沒有明顯誤差。如果觀察發(fā)現(xiàn)刀尖不會切削到零件圓柱面，就可以把車刀繼續(xù)向Z軸負(fù)向移動，理論上車刀刀尖與零件圓柱面之間有0.25mm間隙，通俗說就是3張紙厚度。然后觀察刀尖與零件的實際間隙是否合理，如果目測間隙合理就可以驗證X軸方向?qū)Φ稕]有明顯誤差。

通過以上兩步操作，可以目測檢查學(xué)生對刀是否存在1mm以上誤差，這兩步操作教師給學(xué)生演示多次以后，就可以由學(xué)生來自己進(jìn)行操作。學(xué)生在自我檢驗工件坐標(biāo)系的過程中能夠體會到建立工件坐標(biāo)系的意義。學(xué)生會發(fā)現(xiàn)工件右端面Z坐標(biāo)總是為零，程序當(dāng)中的X坐標(biāo)值輸入多少，刀尖后，教師再畫圖進(jìn)一步講解建立工件坐標(biāo)系的必要性，工件坐標(biāo)系原點的位置，學(xué)生通過前期學(xué)習(xí)中使用MDI指令對工件坐標(biāo)系的反復(fù)應(yīng)用已經(jīng)有了操作方面的深刻印象，加上教師的理論講解，就容易認(rèn)識工件坐標(biāo)系的概念。當(dāng)然，項目三中遺留了一個問題，就是用目測的方法檢測坐標(biāo)系，只能進(jìn)行粗糙的檢測，保證坐標(biāo)系的誤差不會導(dǎo)致嚴(yán)重的刀具損壞。如果坐標(biāo)系誤差低于0.3mm，目測方法檢測坐標(biāo)系無效。

（4）項目四：數(shù)控基本編程指令教學(xué)。通過實例給學(xué)生講解簡單的數(shù)控車床編程指令。在講解編程初期，可以直接將以上MDI程序進(jìn)行解讀，由于學(xué)生已經(jīng)反復(fù)使用過該程序，對程序運行時刀具的行走方式很熟悉，所以學(xué)生比較容易理解。在此基礎(chǔ)之上，進(jìn)行一個簡單的外圓切削加工編程的實例操作，加工結(jié)束后用千分尺測量零件被加工外圓直徑，通過讀取零件直徑與理論值的差異，進(jìn)一步評價工件坐標(biāo)系的準(zhǔn)確性。因為以上程序是對教學(xué)項目三關(guān)于校驗工件坐標(biāo)系的進(jìn)一步提高，解答了項目三中遺留下來的問題，所以教學(xué)項目四的學(xué)習(xí)情景明確，是為了解答問題而編程，不是簡單機(jī)械的繼續(xù)講解新的程序指令。通過教學(xué)項目四，學(xué)生學(xué)習(xí)了G00 G01等基本指令，順便也學(xué)習(xí)了G90簡單循環(huán)指令，掌握了基本編程技能后，就可以安排項目四的考核內(nèi)容“階梯軸加工”。

總之，在教學(xué)中要根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，從學(xué)生感受出發(fā)，尋找學(xué)生最容易上手的教學(xué)內(nèi)容，循循善誘引導(dǎo)他們，使他們能夠更快、更好地掌握新的知識點，培養(yǎng)更多能夠自我思考、自我總結(jié)的操作性人才。

Discussion on Teaching Methods of Numerical Control Basic Skills

CHEN Yong-chuan

（Department of Mechanical and Electrical Engineering，Career Technical College，Duyun，Guizhou 558022，China）

With the development of science and technology，the popularity of CNC machine tools，in recent years，higher vocational colleges and vocational schools have increased the training of CNC talents.According to the author's experience in the teaching of numerical control practice，this paper discusses how to guide students to learn the basic skills of NC machine tool operation and programming step by step.

numerical control；training；teaching process；operation；programming

G712

A

2095-980X（2017）01-0196-01

2016-12-07

陳永川，主要研究方向：數(shù)控教學(xué)。