数控加工中的模块化教学

李 雪

（安阳市高级技工学校 河南 安阳 455000）

从1952年第一台数控机床的产生至今，在这60年的发展中，数控机床在机械制造、机械加工行业中早已取代普通机床成为生产加工的主力军。数控加工技术将逐步引航现代机械制造业的发展。那么，培养数控技术人才无疑成为职业院校适应市场发展的需要和必然选择。培养高技能技术人才成了职业院校的主要发展方向。如何培养高技能数控技术人才尽快实现教学和企业生产需要接轨成为主要问题。职业院校作为生产一线技术人才的培养基地,应针对数控技术的发展方向,面对新技术、新工艺的不断出现,以及课时的不断压缩,及时合理地调整教学计划,快速高效地为现代社会培养出高质量的技术人才。数控加工专业人才培养标准与定位《数控加工专业》的培养标准是：培养德、智、体、美、劳全面发展,具有高尚的职业道德,掌握数控加工的基本理论和实践技能,能熟练操作数控机床进行现场操作和加工的高技能人才。

同时模化教学是我国职业教育目前普遍认可的教育模式,也是我国职业教育的成功经验。我校十分重视数控技术专业的发展，并成立专门的课题研究组，进行了专门研究。课题组通过广泛地调查研究，按照基于就业岗位，剖析岗位任务与技能，遵循以职业技能培养为目标，以理论够用为度，采取厚基础与实际操作能力相结合的原则，按照模块机制，开发形成了不同的教学模块。每个模块都有明确的学习目标、要求和教学大纲。每项技能都包括特定技能训练目的、技能培养的详细工作步骤。模块教学特别强调学以致用，具有较强的教学灵活性。模块教学的实施，取得了良好的教学效果。根据我在数控教学方面的经验，对数控机床加工的教学方法和学习方法分成了3个模块。

1 数控基础知识和编程等理论知识学习

数控基础知识主要体现在机械制图、数控加工工艺、数控原理、机床数字控制技术、数控编程与加工等几个方面。

1.1 机械制图等机械制造专业相关理论基础

机械制图的主要内容有制图的基本知识和技能、正投影作图基础、立体表面交线的投影作图、轴测图、组合体、机械图样的基本表示方法、零件图、装配图等等，机械制图是数控专业学生最基本的技能。除此之外还要学习机械基础、机械材料等相关理论知识，为以后学习打好基础。

1.2 数字控制技术和数控编程

机床控制技术就是以数字化的信息实现机床控制的一门技术，采用数字信息控制的机床称为数字控制机床，简称数控机床。具体地说，凡是用代码化的数字信息将刀具移动轨迹的信息记录在程序介质上，然后输入数控系统经过译码、运算，控制机床的刀具与工件的相对运动，加工出所需工件的机床即为数控机床。

最初的数字控制系统是由数字逻辑电路构成的，因而称之为硬件数控系统。随着计算机技术的发展，硬件数控系统已逐渐被淘汰，取而代之的是计算机数控系统CNC（Computer Numerial Contro1）。CNC的控制精度在很大程度上取决于硬件，而CNC的功能则主要取决于软件。CNC的逻辑控制、几何数据处理以及执行零件切削等均由CPU统一控制。CNC的控制软件主要完成如下基本任务：系统管理；操作指令的处理；零件程序的输入与编辑；零件程序的解释与执行；系统状态显示；手动数据输入MDI；故障报警和诊断。

在理论编程教学上，数控加工经常会用到的系统有德国西门子，日本法那科及我国华中数控系统，教学上我们要介绍各个系统的编程格式、代码意义、编程方法、系统特性，能够对不太发杂零件熟练进行手工编程。

2 计算机辅助设计和计算机辅助制造

计算机辅助设计CAD(Computer Aided Design)能设计制作出既满足设计使用要求又适合CAM加工的零件模型。CAD系统是一个高效的设计工具，具有参数化设计功能，三维实体模型与二维工程图形应能相互转化并关联，CAD可分为自动设计和交互设计两类。 实际上，几乎没有纯粹的自动设计或纯粹的交互设计软件，好的软件能根据产品对象恰当地处理自动设计和交互设计的配合。另外，开放型的结构不仅便于用户进行二次开发，同时也使软件系统本身能够不断地扩充与完善。一个好的CAD/CAM软件与其它CAD/CAM软件的兼容性是非常重要的，软件所带的图形文件接口，要能支持多种图形文件转换，能从其它系统读取图形文件，或将本系统的图形文件传送到其它系统。

计算机辅助制造CAM(Computer Aided Manufacturing)是指应用计算机来进行产品制造的统称，即利用计算机辅助完成从原料到产品的全部制造过程，在制造过程中的某些环节应用计算机，包括直接制造过程和间接制造过程，主要包括计算机辅助工艺过程设计和计算机辅助加工两部分。

CAM能提供一种交互式编程并产生加工轨迹的方法，它包括加工规划、刀具设定、工艺参数设置等内容。CAM软件应有以下几方面功能：

①能建立二维和三维刀具路径的；

②加工方法的多样性；

③刀具路径易于编辑和修改；

④有刀具和材料数据库，使系统能自动生成进给速度和主轴转速；

⑤有内置的防碰撞和防过切功能；

⑥能手动超调任何机加工缺省值(如进给速度，主轴转速等)；

⑦能对加工过程进行模拟和估算加工时间。

3 数控机床实践教学

实习教学是数控专业的一个重要环节，由于数控加工牵涉到机床、夹具、刀具、工艺路线、切削参数及编程方面的知识，由于数控设备少，我们可先在普通设备上培训有关知识，避免一开始就就让大批学生涌向数量不多的数控机床,等到相关知识准备好了,需要进行程序运行时才上数控机床，这就大大减少了数控机床的工作量，从而缓解了设备不足的压力。因此，我建议实习应按普通机床加工(如普车、普铣)→仿真模拟训练→数控机床操作三步进行。

其中，普车普铣旨在让学生掌握主要的机械加工工艺与装夹方法。训练其对不同材料，不同零件，采用何种工艺路线，及在不同的工艺路线、不同的主轴转速、进给速度及切削深度条件对工件的形位精度产生的影响，培养学生对切削加工参数和工艺路线制定的感性认识。仿真模拟训练主要是培养学生对编程指令和机床面板的熟练程度，为在数控机床上的操作打下坚实的基础，避免因指令不熟而损坏数控设备。数控中常用的软件有联高VNUC、南京宇航（CAXA）、浙大辰光等数控仿真软件，这些软件能够形象而全面地模拟数控仿真的加工过程，包括机床的选择和设定、毛坯选择、刀具选择、加工基准、G代码处理、机床面板操作等。数控机床实际操作是检验学生理论学习的成果，真正掌握数控机床的加工方法，在实际操作中会产生各种各样的问题，也是检验学生面对问题的解决能力，实操能够跟企业生产实际接轨，避免了只会理论不能实践的教育弊端。

经过这样的模块化教学，为学生提供了更加有效的学习环境，在整个教学过程中既发挥了教师的主要作用，又体现学生的主体作用。使课堂教学的质量和效益得到更大幅度的提高，培养出来的学生才能够适应社会的需要。

［1］韩鸿鸾.数控加工工艺学[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2011，7.

［2］李志国.Auto CAD 2011中文版基础教程[M].北京：清华大学出版社 ，2011.1

［3］朱登洁.CAD/CAM概述——Mastercam应用实训[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2006，6.

［4］叶伯生.数控原理及系统 [M].北京：中国劳动社会保障出版社，2004，4.