工程训练平台下数控实践教学改革探索

许晓东，雷福祥，廖结安，周 岭

（塔里木大学机电学院，新疆 阿拉尔市 843300）

关 键 字：工程训练；数控加工；数控教学

1 工训平台下目前数控实践教学现状

（1）工程训练中心是高校实践教育的重要教学机构，是培养学生创新能力、实践能力的重要的教学平台。工程训练中心不仅包括传统教学内容，如金工实习中，普通车工、普通铣工、刨床、磨床、钻床的教学实习，而且应包含现代实践教学内容，如数控实习、计算机教学实习、电子电工教学实习等。各院校工训中心数控实训基地设备一般都配备数控车床、数控铣床、数控线切割、激光切割机、激光内雕机等数控设备、3D打印机等设备。

2015年塔里木大学工程训练中心建设开始起步，依托机械电气化工程学院“金工实训基地”和“数控加工实训基地”首批500万资金用于实训设备购置，2016年购置设备到位，可用于工程训练实训设备资产超过1 000万元，2016年塔里木大学“十三五”发展规划将工程训练中心建设纳入重点建设项目，工程训练中心场地建设项目为14 000 m2的厂房和6 000 m2的3层楼工程训练中心大楼；2017年工程建设开始。

（2）目前我校学生在学习《数控技术》这门课时，理解能力强，基础理论扎实，但是在实践动手能力方面与技工院校学生相比有很大的差距。学生在完成理论课时学习后，进行3周的数控机床操作加工，加工内容较为陈旧，与生产实践脱节。如何利用工程训练中心建设为发展契机，提高数控实践教学水平，适应新疆经济社会发展，培养高层次数控技能人才，本文提出了一些建议。

2 改革措施

2.1 提高学生数控程序编制及工艺分析能力

（1）数控机床具有加工精度高、加工集成度高、柔性程度高等特点，能够根据市场环境的变化快速调整加工策略、加工方法。数控机床极大提高了制造业发展水平，如5轴机床可以实现复杂零件的加工、是国家工业发展的重要支撑。目前大型加工企业大多实行无人化管理，工业机器人、工业机械手大量应用到工业生产中，数控机床与工业机械手组成了全新的生产线。

（2）在数控加工编程实习中，我校数控实习将数控程序编制作为考核重要内容。目前，自动加工软件应用非常广泛，如Mastercam、UG软件，这些软件通过导入三维模型，通过分析自动生成数控程序，已经成为了一种趋势。但是手工编程作为学习数控知识的基础，不仅不能弱化，反而要得到加强。通过手工编程，可以使学生真正掌握数控机床工作原理、插补计算方法、切削工艺方法等。

编制数控程序前，首先确定工艺路线，这是难点也是重点，根据零件的几何尺寸确定加工方法和制定加工计划。第一，首先确定采用哪类机床进行加工，机床夹具如何选择，是否需要专用夹具。第二，根据加工精度和表面粗糙度要求确定刀具类型。第三，确定加工路线，选择正确对刀点、建立工件坐标系、确定毛胚大小、精加工余量。第四，确定切削参数，如切削深度和宽度、进给速度、主轴转速等。

在完成数控程序编制准备工作后，即可编制数控程序。学生根据使用机床系统，选择对应的数控指令，特别要注意广州数控与华中数控在指令格式上有很大的差别，一定要查检查清楚，如G92在广数系统是车削螺纹，而在华中数控系统是设置工件零点。学生应按照编制程序规范要求，逐段编制，不清楚指令代码，必须查阅资料，不能尝试性编写。

程序检验：将编制好的程序输入到数控系统中，不能进行直接自动加工，必须经过程序检验，目前大多数数控机床都可以模拟空运行时加工轨迹。一方面，将空运行、机床锁、辅助锁打开，点击自动加工，可以观察加工时轨迹路线，如果加工路线与机床夹具发生干涉，要及时修改加工工艺。另一方面，如果程序报错，可以找到错误位置，进行修改。对于加工铝料、金属材料及特殊材料可以采用试切法，检查加工试件，判断切削参数，加工精度是否满足要求，如果发现试切效果不满足要求时，可及时修改加工工艺及参数。

2.2 加强数控仿真加工教学

数控仿真是利用计算机技术模拟数控加工过程，将加工过程中所有数据通过图像直观反映，加工过程中的三维动态直观展示在计算机上，可以使学生快速、扎实掌握加工方法。由于我校工训平台正在建设阶段，不可能做到“一人一机”，数控仿真教学发挥着巨大的优势，仿真软件完全可以模拟数控机床的加工过程，学生可以通过软件校验程序及工艺是否正确，从而降低了在实际机床上进行尝试性操作的危险性，尤其是我校地处祖国边陲，数控机床的维护维修非常困难，加大数控仿真的教学所占比重，可以有效提高实践效果。

目前国内高校普遍采用的仿真软件有VNUC、上海宇龙等。这些软件完全具备模拟数控加工过程及加工工程三维图形显示。

数控仿真软件与数控加工软件相配合使用可以极大程度提高数控实训实践效果。目前我校主要利用mastercam软件进行实体加工。计划增设基于UG三维实体制造选修课。通过学习UG三维制造加工软件，学生一方面可通过三维绘图软件完成产品设计、装配。另一方面，通过三维软件计算出零件加工的代码程序，并利用相应仿真软件进行加工过程仿真。自动编程方法的学习与应用更进一步加深了学生对数控技术的理解，极大提高学生学习数控技术的热情。

目前我校使用三维设计软件Solidwork，据调查目前常用的设计、仿真、加工、分析软件为UG，UG软件实用性非常强，是数控二维、三维、多轴加工的重要软件。目前我校没有开设UG软件的教学，只是作为学生爱好，跟着老师学习，通过学习发现UG设计加工，可以大大加快产品设计周期，零件加工精度显著提高。Mastercam软件是教学中数控加工软件，但是目前教学中，该软件使用深度还不够，大部分学生停留在二维加工层次应用，仿真加工提升空间非常大。

2.3 科学研究应与工程训练平台相结合

随着国家经济的迅速发展，国家对高校投入了大量的科研经费，其中工科的科研项目必须有机械加工产品作为支撑。科学研究的过程就是提出设计方案、设计原理、实验检测、样机试制不断改进，理论与实践相联的过程。科研项目在进行过程中必然会遇到样机不断改进、调试。如果单纯靠科研人员来进行样机生产，不仅会浪费大量的精力，而且样机制作也可能不如专业技能人员。科研团队中缺少具有机械加工能力的专业技能人才，把全部加工任务都交给加工企业完成，不仅加工成本高，而且锻炼不了自己的科研团队。而高校工训中心在加工能力上有优势，科研团队可以组织研究生、本科团队参与到实际加工中，利用工训中心数控涉笔加工不仅可以锻炼学生的动手能力，培养学生分析问题能力，而且可以极大程度提高数控机床的设备利用率。工训中心老师可以参与到科研团队，负责对老师和学生设备操作的培训，提高团队机械加工的能力，不仅可以发现设计上有哪些不足，采用哪种改进方法，积累加工经验，有利于设备后期改进和参数优化。学生参与到科研项目中，提高积极性，培养自信心，扩大知识面。

3 总结

本文从数控程序编制、数控仿真、科研项目与工训平台结合几个方面提出了当前高校《数控技术》在工训平台下实践教学改革思路。作为从事高校工程训练指导老师，要不断探索创新，努力研究先进制造技术，不断提高自身实际加工能力，服务于师生。作为实验教师，要参与到科研项目，将科研项目与自己的工训能力有机结合，创造最大的价值。