数控技术与加工实践教学改革探索

雷福祥 王伟 弋晓康 许晓东 王杰 涂鹏飞

摘 要：《数控技术》是高校机械类专业的必修课，数控技术实践性强，应用面广，是当代制造业不可或缺的一门技术。高校学生在学习数控技术时，理解能力强，基础理论扎实，但是实践动手能力方面与技工院校学生比有很大的差距。该文从我校《数控技术》实践教学的现状出发，提出了数控仿真技术与数控机床相配合，在实践教学增加数控机床模块化实验以及实践教学与企业生产相结合的模式。使学生能够掌握零件制造工艺编制以及加工程序编写，系统掌握数控机床机械与电气部件功能与原理，培养出理论与实践相结合的高素质人才。

关键词：数控技术 实践教学 数控机床 数控仿真

中图分类号：TH16 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）08（a）-0143-03

Numerical Control Technology and Machining Experiment Teaching Reform

LEI Fuxiang WANG wei YI xiaokang XU xiaodong

（The Mechanical Engineering College， Tarim University， Alar， Xinjiang，843300，China）

Abstract：《 numerical control technology》 is a compulsory course for college of mechanical engineering， numerical control technology， strong practicality application is wide， is an integral part of modern manufacturing technology.College students in learning the numerical control technology， understanding ability is strong， solid basic theory， but the students practical ability and the mechanic colleges than there is a big gap.This article from the present situation of the 《nc technology》 practice teaching in our school， puts forward the numerical simulation technology to match the nc machine tools， nc machine tools in the practice teaching modular experimental and practice teaching model combining with enterprise production.Enable students to master parts manufacturing and processing program code， system control， function and principle of nc machine tool mechanical and electrical produce the combination of theory and practice of high-quality talent.

Key Words：Numerical control technology；Practical teaching；Nc machine tool；Nc simulation

數控技术是一个国家工业水平的标志，国家在大力发展制造业，数控机床在工业制造中地位非常重要。《数控技术》是高校机械类专业的必修课，是一门实用性、综合性非常高的专业课程。目前的教学大纲还是侧重于《数控》理论学习，实践操作投入较少，已经不能适应新形势下高素质人才的培养，必须调整教学大纲，加大实践设备的投入。多数技工学校在实践教学方面优势明显，高校可以借鉴其经验。该文主要针对高校《数控技术》这门课程存在的问题，提出了课程教改方案与研究重点。

1 《数控技术》在教学中存在的问题

高校学生在学习《数控技术》这门课时，理解能力强，基础理论扎实，但是实践动手能力方面与技工院校学生比有很大的差距。我校有《机械设计制造及其自动化》、《机械电子工程》两个本科专业和《机电一体化》专科专业开设《数控技术》这门课。教学模式由理论教学与实践教学组成，学生在完成理论课时学习后，进行三周的数控机床操作加工。目前大多数高校机械类专业《数控技术》课程教学大纲的编写只注重学生零件图程序编写及工艺编制，而在实训方面，如机床维修与维护、机床各部件功能原理、数控机床改造设计方面投入的教学经费及设备经费很少。这种情况我们培养的大学生只会进行编程操作，而对数控机床的核心内容没有掌握。并且在实训中与企业生产实际脱节，学生只是完成了零件的加工，而零件形位公差是否合格往往忽略，不能适应创新性高校人才培养。造成这种情况原因是多方面的：

（1） 实验课时数少，目前《数控技术》以理论课为主，实验课时占到理论课时五分之一，基本授课教师兼任实验课教学。实验课以演示性为主，创新性实验很少。

（2） 实验设备有限，在实验中5、6个人共用一台1机床。这样在有限的学时内，学生动手操作时间少，而且多个学生聚在一个狭小的空间操作机床，增加了危险因数。

（3） 数控方面师资力量短缺，讲授《数控技术》课程老师理论基础扎实，但是在实验及实训中，缺乏有技术、经验丰富、实践能力强的实验系列及工程系列实训教师。

所以提高《数控技术》教学质量，必须转变重视课堂，轻视实践的教学观念。老师在实训实验中要不仅要负责操作讲解，而且要全面掌握机床维修维护，才能使学生在实验实习中得到质的飞跃。

2 加强数控仿真教学及相关课程学习

（1）由于大多数高校数控设备有限，所以我们可以采取模拟仿真与实际操作相结合的方式。可以利用Mastcam、宇龙数控仿真软件先进行车、铣、线切割等数控机床仿真操作，学生在确认工艺程序无误后，进行实际加工操作。这样不仅可以锻炼学生编程能力，而且防止不经过程序校验直接操作机床，发生打刀、主轴转速设定不合理、超程等故障。Mastcam提供了设计零件外形所需的理想环境，其强大功能可以对曲线、曲面零件进行编程。具有较强的曲面粗加工及的曲面精加工的功能，曲面精加工有多种选择方式，可以满足复杂零件的曲面加工要求，同时具备多轴加工功能。所以学生学习Mastcam软件可以大大提高数控机床在线加工能力，符合计算机辅助设计与制造技术发展趋势。

（2）《数控技术》是一门涵盖了《机械制造》、《单片机原理与技术》、《机电传动与控制》等多学科的一门课程。学生在学习这门课时要全方位复习基础课知识，要学习数控原理如：直线插补、圆弧插补、位置精度检测等，不能只是学会一些简单的编程代码，就完成了数控学习。指导实验实训的老师应该在实验实训开始前几周让同学们复习专业基础课，这样实验效果会更好，我们培养出的大学生才会是全方面、多学科交叉的应用型人才。指导老师必须具有数控综合素质，要掌握编程基本技能，更要掌握数控机床如伺服电机、伺服驱动模块、PLC控制、机床电路维修等技能。这样在实习实验中，如果机床发生故障，指导老师能够及时排除故障，保证教学有序进行。当然，指导老师要经过相应培训，取得维修与维护资格。

3 加强数控机床模块化实验教学及师资队伍建设

（1） 随着数控技术的广泛应用，学校越来越注重培养生产、技术服务等岗位需求的实用型、技能型专门人才，由于高校实验经费的有限，如果投入大量资金用于数控机床购买，必然要占用其他实验经费，实际效果也不一定非常理想，所以我们可以购置一些数控车床、铣床电控系统原理及调试维修实验台实习装置，可以大大提高学生的动手能力和分析解决问题的能力，全面学习掌握数控系统的控制原理、数控编程、电气设计方法及安装调试与维修、元器件的选择、铣削加工中心电气安装及调试、故障诊断维修、零件程序编制及图形模拟加工过程等多项实验内容，达到工业生产现场实习效果。

目前大多数技工学校投入大量资金用于数控实习装置购买，学生在企业中得到了认同。而且这种装置采用开放式结构、模块化设计，既可用于教学、也可用于课程设计、毕业设计和实训，有利于提高学生设计数控机床电气控制系统、诊断数控设备故障的能力，使学生最大限度地适应和满足市场需求。这种实训设备也可以帮助指导老师进一步了解数控机床结构，同时也为实验系列、工程系列技术人员进行数控机床的二次开发提供了必要条件。

（2） 高校讲授《数控》课程老师由教师系列、实验系列、工程技术系列老师组成，其中教师系列老师主要负责理论课讲解以及实验课讲授。实验系列和工程技术系列负责实训操作与机床维护与维修。各个系列要相互结合、合理分布。讲授《数控技术》老师必须深入到制造企业及数控机床企业学习，必须了解企业一线工作流程，掌握数控机床核心原理。学校应加大《数控技术》师资培训力度。这样才能更好的完成教学任务，培养出综合性、具有创造力的高校學生。

4 《数控技术》实践教学要与生产实际相结合

（1）高校可以建设校内模拟工厂，加强实践教学，数控实践内容应与当前工业主流技术相衔接。我们对学生的培养可以按照工厂实际生产的模式进行。当然高校是教学单位，不能按照企业以盈利为目的进行教学。对各种工程生产技术进行精选，采用现代教学技术建立起来一个实际工程环境。学生从中通过直接动手实践获得：对工业生产各个环节的实际认识，对各种加工方法的初步训练，对组织管理能力初步锻炼，完成从知识积累向能力初步转化。

目前我校《数控技术》实训如车床采用尼龙棒为原料，由于本身材料原因，无法按照《机械制造手册》进行刀具选取及切削用量选择，这样达不到生产实际效果。数控铣床加工材料采用尼龙板，也是没有实际加工效果。大多数高校处于安全因数考虑，不采用钢料，这样不可能锻炼出学生动手能力。所以在实训中，布置给学生几个零件图加工任务，并进行装配要求，指导老师负责实习工艺及程序指导，学生自己动手利用钢料加工出零件，进行装配。指导老师可以根据图纸技术要求，对零件公差进行考核。通过与企业实际生产结合，可以使学生对工业生产有初步认识，全方位激发学生创新意识。

（2） 高校数控实验室在完成基本教学任务下，可以让学生参与到科研工作中，课题的样机研制，设备的研发都需要数控机床。学生不仅在科研中得到锻炼，还能通过实际生产制造熟练掌握数控机床。数控实验室应根据师资力量合理安排开放时间，鼓励大学生创新项目的研发。高校也可以与企业进行对接，为企业提供人才技术上支持，企业在生产制造中遇到的难题，我们实训指导老师可以带领学生共同完成。高校数控实验室应向工程训练的方向发展建设，以高层次、急需紧缺专业技术人才和创新型人才为重点，在高学校建设一批工程创新训练中心，打造高素质专业技术人才队伍。

在学生实验实训考核方面要与企业生产实际挂钩，严格执行按时上下班制度。各个工种要按照学生所加工产品严格打分，比较同一个产品的优缺点，帮助学生找到造成产品不否和技术要求的原因，这样避免了为了应付实习而实习。我们也可以招聘一些有想法、爱动手的学生充实到数控实验室日常维护中，保证机器处于最大的开机率。总之要把数控实训实验室打造成以培养综合工程实践能力为目标的实践教学中心、将创新创业连接起来的学生学生工程创新实践中心、校企协同合作的技术与装备研发中心。

5 结语

该文从数控仿真、模块化实验教学、实际生产和师资培训等几个方面提出了当前高校《数控技术》实践教学改革思路。数控技术是未来振兴中国制造业的必然选择，工科高校学生肩负着国家工业改革创新的艰巨使命。作为高校数控技术指导老师，我们更应该有创新精神，不能照搬书本知识，必须理论与实践相结合，必须扎实掌握各学科知识，在数控教学中有自己独到的想法，这样我们才能培养出具有系统的工程技术理论知识和实践能力、良好的职业素养和创新意识、初步的市场感的当代大学生。

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