數(shù)控技術(shù)在工程訓(xùn)練中的應(yīng)用探討
2018-6-6 來(lái)源：云南農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 作者： 楊麗祥 張艷誠(chéng) 李貴榮 羅新文
摘要：近年來(lái)，數(shù)控技術(shù)實(shí)訓(xùn)已成為高校工程實(shí)訓(xùn)中的重要環(huán)節(jié)。在高校工程實(shí)訓(xùn)中，如何充分利用有限的時(shí)間和數(shù)控設(shè)備，來(lái)提高大學(xué)生對(duì)數(shù)控技術(shù)的掌握和對(duì)數(shù)控技術(shù)的學(xué)習(xí)興趣，是我們面臨的問(wèn)題。要滿足現(xiàn)代制造業(yè)對(duì)數(shù)控人才的要求，提高實(shí)訓(xùn)的教學(xué)效果，就要充分利用學(xué)?，F(xiàn)有資源，尋求行之有效的教學(xué)方法和手段，培養(yǎng)學(xué)生具備分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力和創(chuàng)新意識(shí)，增強(qiáng)他們對(duì)社會(huì)的適應(yīng)能力，盡快的服務(wù)于社會(huì)。
關(guān)鍵詞: 數(shù)控技術(shù)；工程實(shí)訓(xùn)；實(shí)訓(xùn)教學(xué)
隨著制造技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代加工業(yè)中的數(shù)控技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越普遍，社會(huì)對(duì)高校機(jī)電類專業(yè)在校大學(xué)生在數(shù)控加工技術(shù)應(yīng)用和操作能力上提出了較高的要求，培養(yǎng)數(shù)控專業(yè)人員也成為高校機(jī)電類專業(yè)培養(yǎng)適應(yīng)市場(chǎng)需要的高技術(shù)應(yīng)用型人才的重要目標(biāo)。本文結(jié)合我校工程實(shí)訓(xùn)過(guò)程中的情況，就如何對(duì)學(xué)生進(jìn)行數(shù)控實(shí)訓(xùn)教學(xué)進(jìn)行了探討。
一、充分利用多媒體教學(xué)開展數(shù)控加工仿真訓(xùn)練
在工程實(shí)訓(xùn)過(guò)程中，數(shù)控實(shí)訓(xùn)教學(xué)的主要目的是讓學(xué)生對(duì)理論教學(xué)中的數(shù)控加工原理進(jìn)行驗(yàn)證，對(duì)數(shù)控設(shè)備的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了解和掌握數(shù)控加工的過(guò)程；熟悉常用數(shù)控系統(tǒng)的編程方法，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析零件加工工藝并編制程序的初步技能以及獨(dú)立操作典型數(shù)控機(jī)床的能力。但在我校實(shí)訓(xùn)中心數(shù)控設(shè)備有限，且設(shè)備價(jià)格又高的情況下，讓學(xué)生直接進(jìn)行數(shù)控實(shí)作，容易因誤操作損壞設(shè)備。所以在實(shí)作前，我們運(yùn)用多媒體數(shù)控加工仿真系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)訓(xùn)教學(xué)，讓學(xué)生充分掌握數(shù)控加工的基本概念、基本指令，并能根據(jù)所加工零件的工藝要求，進(jìn)行相應(yīng)數(shù)控加工編程。這樣既可以提高數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)的教學(xué)效果，又能提高數(shù)控機(jī)床的利用率，減少了機(jī)床的損耗。
在實(shí)作前我們利用 Auto CAD、Visual C＋＋以及 Ac－tion Script 等軟件來(lái)完成初學(xué)者對(duì)數(shù)控機(jī)床操作的培訓(xùn)和教師對(duì)學(xué)生的指導(dǎo)，這樣學(xué)生可以達(dá)到每人操作一臺(tái)“機(jī)床”，為學(xué)生提供了充分動(dòng)手的機(jī)會(huì)；同時(shí)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化的仿真軟件，指導(dǎo)教師能夠和學(xué)生進(jìn)行“互動(dòng)”，通過(guò)服務(wù)器能夠清楚的看清學(xué)生的每一步操作，并能及時(shí)指出學(xué)生的失誤操作和解決學(xué)生提出的問(wèn)題。
數(shù)控仿真軟件具有較強(qiáng)的交互性能，提供了實(shí)際生產(chǎn)中沒(méi)有的特殊功能，這樣使學(xué)生在仿真實(shí)訓(xùn)過(guò)程中能夠發(fā)揮主動(dòng)性；數(shù)控仿真軟件可以設(shè)定各種事故和極限運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，提高學(xué)生的分析、解決問(wèn)題的能力和在復(fù)雜情況下的決策能力；虛擬仿真軟件讓學(xué)生變成學(xué)習(xí)的主體，學(xué)生可以根據(jù)自己的情況進(jìn)行有選擇的學(xué)習(xí)；虛擬仿真軟件很大程度上降低了學(xué)生的危險(xiǎn)性和機(jī)床的故障率。同時(shí)基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬數(shù)控仿真加工軟件應(yīng)用到數(shù)控實(shí)訓(xùn)中，極大地解決了設(shè)備不足的矛盾。
二、數(shù)控實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的設(shè)置和實(shí)施
根據(jù)人才培養(yǎng)方案，確立數(shù)控實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目由相關(guān)的理論課程、單項(xiàng)基本技能操作訓(xùn)練、綜合技能訓(xùn)練、綜合技術(shù)應(yīng)用能力訓(xùn)練等部分組成。整個(gè)訓(xùn)練遵循由易到難、由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、由單項(xiàng)到綜合的原則，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中強(qiáng)調(diào)理論教學(xué)與實(shí)訓(xùn)教學(xué)相結(jié)合，重視在實(shí)訓(xùn)教學(xué)過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力，并體現(xiàn)專業(yè)特點(diǎn)。數(shù)控實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的設(shè)置和實(shí)施著重突出以下幾方面的問(wèn)題。
（一）傳統(tǒng)加工工藝與數(shù)控加工工藝的結(jié)合
數(shù)控加工本身具有自身的特點(diǎn)，它在傳統(tǒng)加工的基礎(chǔ)上，更具精準(zhǔn)性和智能化。在進(jìn)行了傳統(tǒng)金工實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行數(shù)控理論教學(xué)，再進(jìn)行數(shù)控實(shí)訓(xùn)，使學(xué)生能夠更好的理解和掌握數(shù)控加工工藝。
（二）理論與實(shí)踐的融合
數(shù)控實(shí)訓(xùn)含有的理論知識(shí)點(diǎn)較多，學(xué)生可以根據(jù)具體內(nèi)容和要求進(jìn)行理論分析，提出多種方案，通過(guò)對(duì)比、篩選和優(yōu)化來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題，達(dá)到靈活掌握，實(shí)現(xiàn)“理實(shí)”一體化的實(shí)訓(xùn)效果。
（三）實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目體現(xiàn)數(shù)控加工的新技術(shù)和發(fā)展方向
由于數(shù)控實(shí)訓(xùn)包含了金工實(shí)習(xí)、CAD ／ CAM、先進(jìn)制造加工、安裝等方面的知識(shí)，所以我們主要以 solidwords和 UG 為核心，圍繞現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行實(shí)訓(xùn)教學(xué)，把機(jī)械設(shè)備的加工制造與計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)完美結(jié)合，使學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工中的重要性和機(jī)械設(shè)備制造數(shù)字化的發(fā)展趨勢(shì)。
（四）加強(qiáng)“雙師型”教師隊(duì)伍建設(shè)
由于我校目前新近教師都是從學(xué)校到學(xué)校，缺乏工程實(shí)踐經(jīng)歷，課堂教學(xué)缺乏生動(dòng)性、實(shí)踐性，這樣必然影響教學(xué)質(zhì)量。通過(guò)青年教師指導(dǎo)數(shù)控實(shí)訓(xùn)，迫使他們走入企業(yè)，在實(shí)踐中掌握技術(shù)要領(lǐng)，提升專業(yè)技能，取得職業(yè)資格證書，成為既有教師資格證書又有職業(yè)資格證書的“雙師型”人才。
（五）獲取職業(yè)證書，提高就業(yè)率
我們學(xué)院是“全國(guó)計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)應(yīng)用工程師認(rèn)證考試”的考點(diǎn)，通過(guò)實(shí)訓(xùn)，可讓學(xué)生取得相應(yīng)的職業(yè)證書，給自己多充一點(diǎn)電，為求職增加第二塊“敲門磚”。2015 年 6 月中旬我院大學(xué)生就業(yè)率就到達(dá)了 84％。
總之，在數(shù)控實(shí)訓(xùn)中，讓學(xué)生完成一個(gè)零部件的完整加工，要涵蓋多門課程的知識(shí)，從原材料到成品，從零件圖形到加工程序的設(shè)計(jì)制造，從材料的價(jià)格到這個(gè)產(chǎn)品成本核算，鍛煉了學(xué)生的工程實(shí)踐能力，培養(yǎng)了其工程素質(zhì)，真正實(shí)現(xiàn)了理論教學(xué)與實(shí)訓(xùn)操作的結(jié)合。每個(gè)項(xiàng)目努力做到典型“案例教學(xué)”，在生產(chǎn)上實(shí)用，實(shí)際上可行，內(nèi)容難易適中；教學(xué)應(yīng)采用“多媒體教學(xué)”，“現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)與實(shí)際操作”等教學(xué)方法。
我們自主開發(fā)的基于 Action Script 腳本語(yǔ)言的數(shù)控車仿真系統(tǒng)軟件，實(shí)現(xiàn)了一般數(shù)控系統(tǒng)中的直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)和快速定位等功能。同時(shí)實(shí)現(xiàn)毛坯的修改和安裝等操作，與實(shí)際機(jī)床的操作完全一致。界面如圖 1 所示。
圖 1 數(shù)控車仿真系統(tǒng)軟件界面
通過(guò)原型系統(tǒng)的開發(fā)，提高了受訓(xùn)學(xué)生對(duì)各種插補(bǔ)功能的算法及實(shí)現(xiàn)原理的認(rèn)識(shí)，為實(shí)際操作和遇到問(wèn)題時(shí)自主解決問(wèn)題做了充分的準(zhǔn)備。
在編寫數(shù)控車仿真系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步編寫了數(shù)控銑床仿真系統(tǒng)，界面如圖 2 所示，具備上述數(shù)控銑床的基本功能。通過(guò)以上系統(tǒng)開發(fā)實(shí)踐，受訓(xùn)學(xué)生對(duì)數(shù)控機(jī)床的插補(bǔ)功能實(shí)現(xiàn)，數(shù)控機(jī)床的輔助功能有了明確的理解。
圖 2 數(shù)控銑仿真系統(tǒng)軟件界面
三、加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，培養(yǎng)創(chuàng)新能力
實(shí)踐環(huán)節(jié)是機(jī)械工程專業(yè)教學(xué)中的一個(gè)重要教學(xué)環(huán)節(jié)，在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力方面有著不可替代的作用。工程實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)高等技術(shù)應(yīng)用型人才的重要途徑和保障，也是一個(gè)重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，在專業(yè)培養(yǎng)方案中占有重要的地位。單靠理論教學(xué)是不能把知識(shí)內(nèi)化成學(xué)生創(chuàng)新能力的，為使學(xué)生對(duì)已有知識(shí)做到融會(huì)貫通，在掌握數(shù)控機(jī)床基本操作方法的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)加工稍微復(fù)雜的零件的方法，同時(shí)留出一部分時(shí)間給學(xué)生自主創(chuàng)新。因?yàn)閷?duì)于工科學(xué)生而言，數(shù)控實(shí)訓(xùn)不僅僅是掌握編程和操作，而要將所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課加以運(yùn)用并進(jìn)行創(chuàng)新，形成自己的思維、想法和觀點(diǎn)。同時(shí)將科研活動(dòng)引入教學(xué)，加強(qiáng)工程實(shí)訓(xùn)和學(xué)生課外科技創(chuàng)新活動(dòng)，使學(xué)生知識(shí)來(lái)源渠道多樣化，能力培養(yǎng)多元化。通過(guò)數(shù)控實(shí)訓(xùn)，鼓勵(lì)學(xué)生個(gè)性發(fā)展，提高他們的創(chuàng)新興趣，使數(shù)控實(shí)訓(xùn)融知識(shí)、能力和素質(zhì)教育為一體，從而提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。
四、結(jié)束語(yǔ)
總之，要滿足現(xiàn)代制造業(yè)對(duì)數(shù)控人才的要求，提高實(shí)訓(xùn)的教學(xué)效果，就要充分利用學(xué)?，F(xiàn)有資源，尋求行之有效的教學(xué)方法和手段，培養(yǎng)學(xué)生具備分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力和創(chuàng)新意識(shí)，增強(qiáng)他們對(duì)社會(huì)的適應(yīng)能力，盡快的服務(wù)于社會(huì)。
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