数控电加工技术训练的改革与创新

魏国玲 李鑫祥 廉爱东

山东大学工程训练中心 250002

数控电加工技术训练的改革与创新

魏国玲 李鑫祥 廉爱东

山东大学工程训练中心 250002

本文介绍了我中心数控电加工技术训练项目的开设情况，以及近几年来对此项目进行改革创新的种种举措，以及学生进行此项训练收到的效果。主要内容有CAI课件制作及应用、CAD/CAM编程、局域网络条件下的数控线切割二维创新设计与制作等。工程训练作为一门理论与实践相结合的基础课之一，应积极利用计算机信息和先进制造技术促进自身的发展，为国家培养具有高素质的、复合型的、创新型的人才而努力。

数控电加工技术训练；CAI；CAD；CAM；数控设备；局域网络

为适应当今社会高新技术发展的需要，传统的工程训练教学模式也发生了根本性的转变，计算机辅助教学是现代教育中不可缺少的部分，多媒体计算机技术与工程训练有机的结合是非常必要的，而且将会起到越来越重要的作用。运用现代科技手段，多层面地进行工程训练，培养学生的综合实践能力和创新能力，提高教学质量，完善科研成果，是现代教育的发展方向。数控电加工技术训练项目是我中心根据工程训练的发展开设的，经过近几年不断的改革与创新，已经取得了令人可喜的成果。

1 建设、完善、改革、创新

数控电加工技术训练刚成立时，引进的数控线切割设备有：DK7725D两台、DK7740E一台（采用微机控制的CNC-10编程系统）， 还有一台利用原有设备改造的DK7716A。由于中心刚刚成立，当时条件还很差，训练场地小，普通教室黑板授课，手工编程，手工输入程序，耗费时间长，劳动强度大，还容易出错，学生多，设备少，常常是加班加点，还不能满足学生的要求。随着中心进一步的发展，扩建了训练场地，新建了多媒体教室、编程室，聘请了专业老师集中培训了了指导教师，主要课程有：《数控技术》、《计算机应用基础》、《多媒体课件的制作及应用、》《计算机绘图软件的应用》、多媒体设备的应用等等，使各位指导老师的整体素质有了很大的提高。同时购进了一批清华同方电脑（硬盘30G，内存128M）作为学生用机，一台方正电脑（硬盘80G，内存256M）为教师用机也作为服务器使用，使数控线切割机床与微机连接，组成了局域网络条件下的数控线切割二维创新设计与制作训练室。

学生机与教师机（服务器）通过集线器连接，学生在自己的微机上通过CAD软件设计自己的作品，设计完成后通过网络传至教师机，经教师检查正确后再经过转换器分别输送到各线切割机床控制器，由学生自己动手进行切割加工。这样不仅大大节省了时间，还提高了学生对先进制造技术训练的积极性，激发了他们的创作灵感，同时也提高了设备的利用率，延长了机床的寿命。2004年2月，我中心又引进了一台三轴数控电火花成型机床RNC-40，机床的工作台为固定式可承载大型工件，能保持高精密度，可快速自动寻边、寻中心、寻基准，可自动多段加工（粗—中粗—中细—细—极细）；可进行电极移位加工、侧面加工、摇动加工、传统单点加工以及无限多点加工等等，设备还配备了自动侦测灭火装置，实现了数控化和无人化。操作者可以事先输入加工资料和加工条件，在工件定位后，便可24小时不停地加工，既节省时间、精力，又提高了加工效率和精度，并提供了更多现代化的功能。为学生们开出训练项目后，使学生们的视野得到更进一步的开阔，激发了他们的创新意识，取得了良好的训练效果。我中心目前正在引进电火花高速小孔机、超声加工机、超声清洗机、激光加工机等多种特种加工设备，将会使我中心的特种加工技术训练手段与内容更加丰富和完善。

2 成效

2.1 CAI课件制作及应用

我们利用所学的计算机知识利用业余时间制作了电加工多媒体教学课件，内容有：电火花成型加工和电火花线切割加工技术（包括加工原理、加工条件、机床结构、分类、工作特点等）、数据处理与编程、CAD/CAM简介、CAXA软件的使用以及学生优秀作品展示等等。不仅将课本中的内容插到课件中，还将一些先进设备、先进加工方法通过音像资料的方式展示给学生。课件通过插入图形、图片、图表、声音、动画、影片等各种多媒体信息，向学生提供了形式多样、功能各异的感性材料和形象生动的画面，使课件的内容丰富多彩，在形象、生动、色彩缤纷的教学情境之中，使学生感官接受刺激，发展思维能力，加深对事物的理解，大大减轻了学生认识的难度，带给学生更广阔的视野、更广大的学习空间。新来的学生看到课件中穿插的以往学生的优秀作品，个个跃跃欲试，争取尽快设计出自己更好的作品。课件同时也减轻了指导老师的负担，使我们有更多的时间针对不同的学生实施个性化教学，教学效果可以得到及时的反馈，便于调整教学计划或相互间开展教学研究，进一步提高教学质量。

2.2 CAD/CAM

随着计算机在工业领域中的应用越来越广泛，CAD/CAM技术也越来越重要。

线切割机床的控制系统是按照人的“命令”去控制机床加工的。因此，必须事先把要切割的图形，用机器所能接受的“语言”编排好“命令”，这就是数控线切割的编程，它有两种手段，一种是手工编程，另一种是计算机编程，其中计算机编程是计算机辅助制造的主要内容。

手工编程由于计算刀具路径坐标值和键盘输入程序这两个步骤很繁琐，容易出错，并且需要大量时间去检查程序，对一些复杂零件的加工难以胜任。电加工创新训练建立初期学生将自己设计的图形画在坐标纸上，然后编程再到机床加工，有些同学设计的图形比较复杂，程序达几百条之多，编程很费时间，程序输入很是麻烦，实习时间不够用，效率低，机床面板的磨损也很快，更主要的是同学只接触手工编程，不但知识面太窄，而且设计的图形复杂时编程效果太差。

计算机编程操作简单，程序由计算机自动生成，并由计算机负责传输到数控机床上，省去了大量的编程计算时间和检查程序时间，大大提高了生产率，适用于各种零件的加工。CAXA线切割V2是集CAXA电子图板V2与线切割自动编程于一身的CAD/CAM集成软件，其主要功能分CAD部分和CAM部分两大块。CAD部分有强大的智能化图形绘制和编辑功能、支持实物扫描输入、丰富的数据接口、特征点的自动捕捉等功能。CAM部分有方便有效的后置处理设置、逼真的轨迹仿真功能、直观的代码反读功能、优越的程序传输方式。学生设计完成自己的作品后，由计算机自动生成程序，并进行模拟加工，发现错误及时纠正，通过指导教师的检查、修正、确认后，自己动手通过服务器、转换器传到线切割机床，然后再自己动手操作机床加工出自己的作品。学生的作品品种繁多、形态各异，别有一番意境。

3 结束语

将多媒体技术、CAD/CAM、网络技术应用于工程训练，学生学到的是从计算机辅助设计到程序生成、传输、机床加工的全过程，并且是创新设计制作，学生可以充分发挥自己的想象力来设计作品，不但提高了学生的动手能力，还培养了学生的创新思维能力。未来的工业发展趋势需要的是机械、电子、计算机、自动控制、环境科学等技术为一体的多学科综合与交叉的知识性人才，所以工程训练也要与时俱进，不断改革创新，采用先进的教学手段，提高工程训练的质量，为国家培养具有高素质的先进技术型复合人才而努力。

[1]高教研究与探索.山东大学实验技术创新研究专辑.2004.1.

[2]山东大学教务处实践教学工作研讨会论文集.2003

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.21.066