數(shù)控技術(shù)教學(xué)方法改革研究與實(shí)踐

摘 要：為解決數(shù)控編程教學(xué)過(guò)程中學(xué)生對(duì)編程的興趣不高。知識(shí)點(diǎn)掌握不牢的問題，提出了借助仿真軟件教學(xué)，用仿真軟件做作業(yè)并網(wǎng)絡(luò)提交的方法，通過(guò)該方法的實(shí)施，學(xué)生既掌握了數(shù)控編程知識(shí)又提高了對(duì)數(shù)控技術(shù)的學(xué)習(xí)興趣。

關(guān)鍵詞：數(shù)控編程 仿真 教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）02（c）-0190-02

《數(shù)控技術(shù)》是鄭州科技學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的一門專業(yè)必修課，數(shù)控編程是本課程的難點(diǎn)，該課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)之一是學(xué)生通過(guò)該門課程學(xué)習(xí)達(dá)到掌握手工編程與自動(dòng)編程的能力。按照傳統(tǒng)的教學(xué)模式進(jìn)行授課，很多學(xué)生覺得枯燥無(wú)味而且很難掌握，讓學(xué)生對(duì)編程產(chǎn)生興趣，掌握編程知識(shí)，適應(yīng)社會(huì)對(duì)機(jī)械制造類專業(yè)人才的需求，數(shù)控編程教學(xué)方式改革勢(shì)在必行[1]。

1 數(shù)控編程教學(xué)現(xiàn)狀

目前，學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的數(shù)控技術(shù)教學(xué)是在第六學(xué)期進(jìn)行，總學(xué)時(shí)48學(xué)時(shí)，理論教學(xué)44學(xué)時(shí)，實(shí)踐教學(xué)4學(xué)時(shí)，授課學(xué)生數(shù)近500人，采用多媒體教學(xué)實(shí)行大班授課，每班學(xué)生120名左右。面對(duì)100多人的大班上課，讓每位學(xué)生在短短的45 min掌握所講知識(shí)，達(dá)到理想的教學(xué)效果是非常困難的。4學(xué)時(shí)的數(shù)控仿真實(shí)踐教學(xué)也很難讓學(xué)生達(dá)到熟練掌握數(shù)控車、銑軟件操作及其各種編程指令的練習(xí)，為此，提出了借助數(shù)控仿真軟件讓學(xué)生練習(xí)的方法，以達(dá)到掌握編程指令的目的。

2 教學(xué)實(shí)施

為使學(xué)生能更好地學(xué)習(xí)數(shù)控編程知識(shí)，達(dá)到學(xué)習(xí)要求，提出了借助仿真軟件實(shí)現(xiàn)“課堂教學(xué)”、“互聯(lián)網(wǎng)+作業(yè)”、“實(shí)驗(yàn)室加工”三步循序遞進(jìn)的教學(xué)方式。

2.1 課堂教學(xué)

課堂教學(xué)采用多媒體授課，在應(yīng)用多媒體課件授課時(shí)，避免板書內(nèi)容的直接轉(zhuǎn)移和教學(xué)內(nèi)容的簡(jiǎn)單堆砌，重點(diǎn)放在傳統(tǒng)教學(xué)模式無(wú)法形象化的知識(shí)點(diǎn)上[2]。授課過(guò)程中先用10～15 min時(shí)間把指令詳解清楚，然后結(jié)合仿真軟件進(jìn)行指令練習(xí)操作。程序加載到軟件后加工軌跡能清晰顯示出來(lái)，在運(yùn)行程序時(shí)，選擇單段運(yùn)行，講解一段運(yùn)行一段，學(xué)生可以很直觀的了解加工過(guò)程以及程序指令的用法。其中，數(shù)控車床指令中，G02/G03圓弧指令，G71/G72粗車復(fù)合循環(huán)指令以及G94固定循環(huán)指令，數(shù)控銑床中，G02/G03圓弧指令，縮放、旋轉(zhuǎn)、鏡像指令，學(xué)生不易理解，應(yīng)多結(jié)合例題細(xì)講，另外，操作過(guò)程中把軟件使用講解清楚。

結(jié)合軟件講解指令用法一般需要15～20 min，最后剩余10～15 min讓學(xué)生做一道相關(guān)練習(xí)題，了解學(xué)生掌握情況。在學(xué)生做習(xí)題期間，老師可以走下講臺(tái)，查看學(xué)生做題情況以及輔導(dǎo)個(gè)別沒完全掌握指令的同學(xué)。老師通過(guò)走下講臺(tái)能及時(shí)了解學(xué)生哪些部分掌握了，哪些部分沒掌握，回到講臺(tái)及時(shí)講解，及時(shí)糾正，提高授課效果。

2.2 互聯(lián)網(wǎng)+作業(yè)

充分運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，改變傳統(tǒng)的紙質(zhì)版上交作業(yè)，采用網(wǎng)絡(luò)提交。學(xué)生根據(jù)布置的作業(yè)可以去圖書館或者自己宿舍進(jìn)行做題，在計(jì)算機(jī)上用仿真軟件自己編寫程序，調(diào)試程序，虛擬仿真，將整個(gè)過(guò)程按要求截圖，放入Word文檔中，以學(xué)號(hào)名字形式命名保存，提交到指定的郵箱里。學(xué)生在虛擬仿真過(guò)程中，如果遇到問題，可以截圖通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與老師溝通。

學(xué)生作業(yè)分為兩部分，必做+選做，必做題強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)練習(xí)，每個(gè)學(xué)生都要提交，選做題是針對(duì)那些課余時(shí)間多，對(duì)數(shù)控編程感興趣的學(xué)生選做的，對(duì)于選做題得分，也量化到平時(shí)成績(jī)中，用以激勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)。

學(xué)生作業(yè)題無(wú)論必做還是選做，既要考慮指令運(yùn)用，又要考慮激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，像數(shù)控車床指令，用G71粗車復(fù)合循環(huán)指令加工一個(gè)毛坯直徑Φ45mm葫蘆，學(xué)生對(duì)于葫蘆加工自然非常感興趣，并且改變程序中的一個(gè)數(shù)值，葫蘆的形狀就可以改變，又加深了對(duì)指令的理解。

數(shù)控銑床指令中G00/G01指令讓學(xué)生根據(jù)自己的名字或者名字的拼音在一個(gè)毛坯件上虛擬仿真出來(lái)，這種獨(dú)一無(wú)二的作業(yè)學(xué)生自然非常感興趣，會(huì)很認(rèn)真去做，G02/G03圓弧指令可以給學(xué)生發(fā)一些電子圖案，學(xué)生打印出來(lái)或者用CAD描繪出來(lái)，建立坐標(biāo)系，找坐標(biāo)，編寫程序仿真，圖案非常吸引學(xué)生，學(xué)生很愿意去做。

2.3 實(shí)驗(yàn)室加工

學(xué)院建立有數(shù)控實(shí)驗(yàn)室，感興趣的學(xué)生可以申請(qǐng)進(jìn)行零件加工，學(xué)生根據(jù)零件圖編寫程序，虛擬仿真，經(jīng)老師審核修改后，就可以聯(lián)系實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)備毛坯料，為延長(zhǎng)機(jī)床刀具壽命，也讓更多的學(xué)生便于練習(xí)，毛坯料選用塑料件，車床毛坯料直徑有30 mm，40 mm，50 mm圓棒料，銑床有200×200×40 mm毛坯料，學(xué)生通過(guò)零件加工，既能掌握編程能力又能達(dá)到操作機(jī)床的能力。

3 成立數(shù)控學(xué)習(xí)興趣小組

在教學(xué)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)對(duì)數(shù)控編程感興趣的同學(xué)，根據(jù)他們的特點(diǎn)進(jìn)行分組，組成學(xué)習(xí)興趣小組，鼓勵(lì)他們課余時(shí)間學(xué)習(xí)UG、PRO/E三維軟件，以及數(shù)控自動(dòng)編程。激發(fā)他們的想象力，用三維軟件進(jìn)行創(chuàng)意設(shè)計(jì)、數(shù)控自動(dòng)編程，再申請(qǐng)?jiān)谠簩?shí)習(xí)工廠加工出來(lái)。

4 銑床編程實(shí)例

以銑床指令G02/G03編程作業(yè)為例，作業(yè)形式：發(fā)給學(xué)生每人一份圖片，如圖1，自己找坐標(biāo)編寫程序進(jìn)行仿真，做題步驟如下：

（1）將圖片以一定比例插入到CAD中，用直線，圓弧命令描繪。

（2）建立坐標(biāo)系，找出圖形中的所需的坐標(biāo)。

（3）進(jìn)行編程，并加載到仿真軟件中，進(jìn)行虛擬加工[3]。

（4）將word以學(xué)號(hào)、名字命名提交到指定郵箱。

5 結(jié)語(yǔ)

分析了數(shù)控教學(xué)的現(xiàn)狀，提出了借助仿真軟件授課，網(wǎng)絡(luò)提交作業(yè)的教學(xué)方式，授課過(guò)程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣比往屆要高，課堂氣氛更好，學(xué)生積極回答問題的人數(shù)普遍增加；作業(yè)的質(zhì)量非常高，作業(yè)的靈活性，既激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣也防止了作業(yè)的抄襲；學(xué)習(xí)興趣小組的成立，既鍛煉了學(xué)生零件的編程能力，又使學(xué)生掌握了操作數(shù)控機(jī)床的能力。

參考文獻(xiàn)

[1] 孫芹.論數(shù)控機(jī)床編程課程的教學(xué)改革[J].教育與職業(yè)，2013（18）：127-128.

[2] 韓振宇，富宏亞，等.“數(shù)控技術(shù)”課程教學(xué)改革的探討與實(shí)踐[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2012（7）：41-42.

[3] 韓彥勇，于惠力，等.應(yīng)用型本科數(shù)控課程實(shí)踐教學(xué)的研究與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2013（4）：119-123.