数控雕刻在工程实践教学中的应用

傅颖俊

（浙江大学 工程训练中心，浙江 杭州 310058）

数控雕刻在工程实践教学中的应用

傅颖俊

（浙江大学 工程训练中心，浙江 杭州 310058）

为跟上社会发展步伐，各高等院校工程训练经历教学改革，从传统金工中心向现代化工程训练中心转换，从常规实习训练向工程实践教学转换，从普通机床设备向先进数控机床设备转换，数控机床亦逐步取代普通机床。该文以研究浙江大学工程训练中心开设的雕铣加强实训（浮雕制作）为目的，根据数控雕刻在工程实践教学的课程安排、操作流程等手段，结合数控雕刻的特点，阐述数控雕刻在工程实践教学中的具体应用。

教学改革；工程实践；数控机床；数控雕刻；浮雕

工程实践教学是高等工科各专业进行工程教育的第一步，是引导学生进入工程殿堂的基础，是促使学生了解工程科学、探知工程奥秘的原动力。工程实践教育的目的是培养学生的工程意识、工程素质和工程创新能力，其充分体现了基础性、实践性和制造性的特点［1］。为此，高等工科院校建立工程训练中心，引进各种传统的和先进的加工设备，开设工程实践课程，对学生理解、巩固、深化和应用所学理论，对学生分析问题和解决问题能力的培养，对学生工程观念、劳动观点和群众观点的树立，以及对生产知识、管理知识的获得都起着重要的作用［2］。

随着社会经济发展迅速，传统设备跟不上时代潮流，即将面临淘汰。比如雕刻，传统雕刻是手工业的一个分支，从学徒到师傅需要很长一段时间，而且很多高超的技能只能在今后的实践中不断地摸索和领悟，所以传统雕刻发展缓慢。各类CNC数控设备发展的崛起，取代了传统设备的地位，而CNC数控雕刻技术就是将传统雕刻技术和现代数控技术结合的产物，它根据零件图纸和加工路线计算出机床控制装置所需输入数据［3］，成为一种先进的雕刻技术，同时它秉承了传统雕刻精细轻巧、灵活自如的操作特点，顺应了时代发展需求。

浙江大学工程训练中心根据以培养学生综合能力和创新能力为主线的课程安排要求，结合CNC数控雕刻的特点，开设了雕铣工程实训课程。

1 雕铣实训教学课程安排

中心工程实训课程主要分常规实训和加强实训两大类。1）常规实训作为工程实训的基础必修课，让学生熟悉整个工艺流程，制定该零件的机械加工工艺规程，再根据工艺规程进行加工准备［4］，工科类的学生都必须参加；2）加强实训作为工程实训的综合训练课，让学生产生综合设计及制造的创新性思维，机械类的学生都要求参加。常规实训分车、铣／齿、钳、数车、数铣、CAD／CAM、焊、铸、热、雕铣、逆、特、电／柔13个课程；加强实训分车削加强、数车加强、铸造加强、热处理加强、焊接创新制作、线切割二维创新、摩托车拆装、减速器制作、电路板制作、浮雕制作、CAD／CAM曲面造型、逆向工程12个课程。

雕铣常规实训安排了4个课时，要求学生进行平面图形设计、2D刀路生成、程序传输、机床操作，最后完成图形加工；雕铣加强实训（浮雕制作）安排了16个课时，要求学生进行浮雕作品设计、3D刀路生成、程序传输（粗、精加工程序分开或根据刀具类型程序分开）、机床操作，最后完成浮雕作品加工。

下面以雕铣加强实训（浮雕制作）安排为例，介绍CNC数控雕刻在工程实践教学中的应用。

1.1 实训目的

1）使学生了解CNC数控雕刻系统的组成，学会JDPaint软件（CNC数控雕刻系统的核心部分）的简单操作；

2）通过指导老师的演示操作，学生初步了解CNC数控雕刻机是如何工作的；

3）学生自行设计平面或浮雕作品，操作CNC数控雕刻机完成加工。

1.2 实训内容学时分配

表1 学时分配表

1.3 实训流程

1）根据指导老师提供的工件，借由一些实物模型的参考，明确自己要设计的作品（比如做一个U盘外壳）。

2）打开JDPaint软件，通过载入 jpg、 bmp等格式图片，对图片进行描图，借由U盘一些固定的尺寸要求（比如U盘插口的长、宽尺寸），完成平面图形设计。

3）通过JDPaint软件，对部分平面图形进行“堆料”—“去料”—“区域浮雕”—“颜色浮雕”等操作命令完成浮雕制作，完成整个作品设计。

4）根据作品的“平面”“曲面”和“浮雕”等元素加工要求不同，区分“平面雕刻”和“曲面雕刻”部分，通过“路径向导”中的“单线切割”“区域加工”“分层区域粗加工”和“曲面精加工”等加工方式而生成不同的刀具加工路径。

5）刀具路径生成后程序便可自动生成，借由传输软件，完成程序传输。

6）开启CNC数控雕刻机，通过对刀等一系列机床操作，最后作品加工结束。

7）对作品进行打磨，抛光等后续处理。

部分完成的作品展示如图4和图5所示。

图1 CNC雕刻系统图

图2 U盘浮雕外壳图

图3 实训操作流程图

图4 实物展示图1

图5 实物展示图2

2 结束语

CNC数控雕刻其实属于铣削加工，只不过它比普通的铣削加工涉及范围更广，其一是因为它的高转速主轴，再者是因为它的刀具直径可小至0.2 mm，所以它能够精细地加工出各种图案，再加上它的高效率、高精度，满足多品种、小批量的自动化生产，为单件、小批生产的精密复杂零件提供了自动化加工手段［5］，由此它替代了手工雕刻。CNC数控机床已是集现代机械制造技术、计算机技术、通信技术、控制技术、液压气动技术和光电技术为一体的机械自动化设备［6］，本中心根据由CNC数控雕刻开设的雕铣常规实习教学和雕铣加强实习教学（浮雕制作）的反馈，学生对工程实践课程充满了热情，充分调动了他们学习的积极性，激发了他们设计的灵感，培养了他们创新实践的能力，提高了他们工程素质的水平。

［1］蔡安江，李明贵.工程实践基础［M］.北京：兵器工业出版社，2003：1－5.

［2］张进生，王志.机械工程实习教程［M］.北京：机械工业出版社，2003：1－3.

［3］周德俭.数控技术［M］.重庆：重庆大学出版社，2001：34－36.

［4］张世昌，李旦，高航.机械制造技术基础［M］.北京：高等教育出版社，2001：169－170.

［5］刘书华.数控机床与编程［M］.北京：机械工业出版社，2001：1－3.

［6］潘晓弘，陈培里.工程训练指导［M］.杭州：浙江大学出版社，2008：194－195.

CNC Engraving Applications in Engineering Practice Teaching

FU Yingjun
（Engineering Training Center of Zhejiang University，Hangzhou 310058，China）

In order to keep up with the pace of social development，the reform of engineering training experience in colleges and universities，from the traditionalmetalworking center to themodernization of engineering training center conversion，from conventional practice training to engineering practice teaching conversion，from ordinarymachine equipment to advanced computer numerical control（CNC）machine tools，CNCmachine tools are also gradually replace the ordinarymachine.In this paper，based on the engraving and milling strengthening training（relief production）of Zhejiang University engineering training center，according to the curriculum ar rangementand operation process of CNC engraving in engineering practice teaching，combined with the characteristics of CNC carving，the specific application of CNC carving in engineering practice teaching was elaborated.

reform in education；engineering practice；CNC；CNC engraving；relief

TP29

A

10.3969／j．issn．1672－4550.2017.03.033

2015－11－02；修改日期：2017－04－21

傅颖俊（1983－），女，本科，助理工程师，主要从事数控教学工作。