《数控机床编程与操作》实践教学研究

童勋 周蔚宇 何周亮

摘要：针对《数控机床编程与操作》课程实践教学中存在的问题，从实践教学内容的整合、实践教学项目的确定、实践教学考核的改革等方面进行了研究，提出了一系列对策。

关键词：数控机床编程与操作；实践教学；高职教育《数控机床编程与操作》是数控类专业的主干课程，这门课程，既是学生了解数控加工的专业理论，又是学生掌握数控制造技术的中级乃至高级操作工应具有的技能，因此教学中存在着很大的综合性、跨越性和艰巨性[1]。所以，在专业学习中，该课程具有很重要的地位。

由于本课程涉及内容多，覆盖面广等原因，使得学生在学习过程中理解和掌握比较困难，在一定程度上挫伤了原本基础并不厚实的高职学生学习积极性，教学效果不理想[2]。开展与课程配套的实践教学，可以帮助学生理解和记忆课程基本内容，掌握和熟练数控机床编程与操作，促进和提高课程学习效果，是课程教学的重要组成部分，是教学活动过程的关键性环节。

一、目前《数控机床编程与操作》实践教学中存在的问题

我院自2001年机电专业招生开始，新增的数控专业、模具专业、机制专业均开设了《数控机床编程与操作》课程，在课程教学和实践教学中，存在以下问题。

（一）课程内容多，但计划学时有限

《数控机床编程与操作》课程包括“数控编程技术”及“数控机床操作技能”两大部分的内容。随着近年来高职教学改革，以及专业人才培养方案的调整，在《数控机床编程与操作》教学中，要完成使学生由对数控知识一无所知到熟知，从对数控机床完全陌生到熟练操作的渐进过程，必须使训练达到一定的量，才能取得质的飞跃，单凭计划学时是难以完成的[1]。

由于教学内容多而计划学时少，导致存在教学内容与实践项目是否协调一致，实践教学能否围绕课程标准开展，能否确保实践教学效果的问题。

（二）教学经费紧张

教学经费投入的不足，一方面导致我院数控实验和实训设备及数控应用软件的投入和更新明显不足，从而使我院受客观因素的影响，数控机床有限，在计划学时之内无法保证每个学生都能同时上机床训练，使学生的训练时间大打折扣，技能训练受到影响[1]。另一方面导致教师实践教学工作量计算不够合理，劳动报酬不高，同时，也致使引进教师的数量跟不上教学实际需要的速度，使得现有老师教学任务繁重，教师学习、进修的时间和条件有限，在一定程序上限制了实践教学质量的提高。

（三）训练高消耗

在《数控机床编程与操作》开课以前，由于学生对数控技术一无所知，对数控机床非常陌生，甚至有些恐惧感。因此，熟悉机床的惟一方法就是操作机床。掌握数控操作与编程技能的惟一方法就是实际加工。这种“大车小，小车了”的纯消耗，使有限的资金难以承受任务要求[1]。

（四）教学方式陈旧落后

传统的教学方式是学生先学习技术理论和操作规程，再到生产现场，进行技能培训。这种方式的主要缺点是学生动手机会少，使得学生掌握操作技能的时间较长，增加了课时，也使教学内容不连续[3]。

（五）考核标准难确定，致使实践教学考核困难

由于《数控机床编程与操作》课实践教学缺乏详尽的考核标准．致使对实践教学的考核常常无章可循、无法可依，具有很大的随意性和盲目性。这也极大地影响了《数控机床编程与操作》课实践教学考核的效果，不利于实践教学的深化。

二、改革《数控机床编程与操作》课实践教学的对策

（一）整合实践教学内容。

1．优选数控工艺实训内容[4]。工艺实训能正确引导学生在编程前关注工件的装夹、刀具的准备和装夹、工件的加工工艺和加工路线，从而使学生能够根据零件图编制数控加工程序，加工出合格的工件，达到《数控机床编程与操作》课实践教学的教学目标。（1）工件的装夹。数控加工用于多品种小批量生产，数控机床采用的夹具主要是通用夹具，例如三爪自定心卡盘，平口钳和工艺压板。多次装夹的工件需要找正来保证装夹精度。学生在选择工件装夹方式时要注意数控机床工件装夹的这些特点。（2）刀具的准备。尽可能选用新型刀具材料来提高切削用量。数控车床精加工是连续加工，要检查刀具副后刀面与工件已加工表面是否干涉；数控铣床和立式加工中心加工平面和凸轮廓面要尽可能选用大直径铣刀，加工凹轮廓面和型腔时要注意刀具的半径和端刃圆角与工件相适应。(3)加工顺序与走刀路线。数控机床工件的加工顺序要遵守“基准先行、先粗后精、先主后次、先面后孔”的基本原则，然后进一步制订工件的工艺路线和工艺过程。数控加工人员需要确定刀具的走刀路线。进刀和退刀要遵守最短路线原则。一般来说，数控车床加工轴类零件，轴向走刀，径向进刀，循环切除余量；数控车床加工轮盘类零件，径向走刀，轴向进刀，循环切除余量。数控铣床和立式加工中心要选择正确的铣削方式，不要在工件轮廓处停刀以免留下刀痕。学生在编程前需要根据上述原则确定编程轨迹。(4)切削用量。学生编程，由于缺乏数控加工经验，无法确定切削用量。在教学中，可以采用两种方法，一是让学生使用普通机床实习时使用的切削用量经验数据；二是查相关工艺手册来确定。

2．巧选数控仿真实训内容[3]。数控加工仿真系统是结合机床厂家实际加工制造经验与学校教学训练一体所开发的一种机床控制虚拟仿真系统软件，可以满足大批量学生教学需求。数控仿真系统软件可以在微机平台上运行，为学校节省大量设备购置经费，是一种很好的教学辅助工具，它可以实现对数控铣床、数控加工中心和数控车床加工零件全过程的仿真，数控加工仿真系统还具有多系统、多机床、多零件的加工仿真模拟功能，学生通过在PC机上操作该软件，在很短时间内就能掌握数控车、数控铣及加工中心的编程方法与基本操作。教师通过网络教学，监看窗口滚动控制，可随时获得学生信息，在教学中还具有多媒体教学的特点。通过软件可以使学生达到实物操作训练的目的，并且安全可靠，动态的仿真操作使教学过程易教易学、教学效果显著提高。

3．精选数控加工实训内容[5]。我院数控实训中心，目前拥有数控设备9台，包括数控车床(2种规格)3台，数控铣床2台，数控加工中心2台、特种加工机床2台。在数控设备选型上避免了设备教学模型化．所有的机床都可以直接用于生产，与企业里的机床没有任何的区别；学生在实践中完全和企业生产过程相似，能使学生工作后能很快的融人到企业的生产实践中。

（二）确定实践教学项目

1．实践教学项目选题措施。将教师单一指定题目方法变成由学生自己选择题目。学生可以根据自己学习的水平，结合自己的兴趣和想法，选择实践教学题目来实施。这体现了学生的学习主动性和可选择性。

2．实践教学项目实施方法。加工类实践教学项目实施步骤分编程和实物加工两步走。学生根据自己的选题，按题目要求分析图纸，查阅技术资料，进行程序编制和输入，装夹工件和刀具，对刀，换刀，实际零件数控加工等。从而对学生进行数控车床、数控铣床和加工中心实际操作训练，使学生掌握数控机床、加工中心的程序输入、刀具参数设置、机床调整、机床维护知识，使学生能够操作数控机床加工零件，培养学生操作机床基本技能。加工类实践教学是综合实践训练，学生自己选择中等复杂程度的零件，分析零件结构、制订工艺过程、工艺路线，选择数控机床、刀具、夹具等，编制加工程序，自己动手操作加工出零件，这样来培养学生综合运用所学理论知识解决实际问题的能力[6]。

（三）改革实践教学考核

成绩评定由实训期间表现、笔试、口试、操作考试和综合考试五部分构成，分别占总成绩的20％、30％、20％、10％和20%。学生在实践课程中，对本课程基本理论知识掌握情况、运用基本理论知识解决实际问题的能力、操作数控机床的基本技能、独立加工一个零件的综合能力、参与程度、出勤率、方案的合理性、产品制作的质量、调试演示的结果、答辩时对问题的解答情况、实训报告的撰写质量，都将全面准确地反映学生在实践环节的努力和成绩。

三、总结

在我院数控类高职各班进行了《数控机床编程与操作》实践教学改革，通过整合实践教学内容、确定实践教学项目、改革实践教学考核，使实践性教学各环节的内容设置上具有连贯性、阶递渐近性；实践教学中，以学生为主体，发挥学生的主动性、积极性；实践教学注重科学、合理的多元化管理方法，形成完善的课程实践教学规范体系。

通过实践证明，改革后的《数控机床编程与操作》课程实践教学，增强了实践课程的学习效果，提高了学生的数控编程能力和数控机床操作能力，并将理论与实际结合起来，提高了学生的分析问题与解决问题的能力，进一步培养学生技术应用能力及严谨的工程技术态度，为今后更好地服务社会打下坚实的基础。

参考文献：

[1] 秦曼华.《数控机床编程与操作》实训课程的教学研究与实践[J].高等职业教育,2004,13(4):21-22.

[2] 朱立达，张小丽.数控加工技术教学研究与实践[J].科技咨询导报,2009,(35):2.

[3] 张海军.工学结合模式下《数控编程与操作》教学研究[J].南方农机,2008,(2):42-43.

[4] 杨世成，安宏宇. 《数控机床编程》课程的教学研究[J].职业圈,2007,(4):97-98.

[5] 冯澍.高校工科类学生数控实践教学研究[J]. 广东技术师范学院学报,2007,(7):131-133.

[6] 王雪. 高职“数控加工工艺与编程”课程教学研究与改革[J]. 扬州教育学院学报,2010,(03):68-70.