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数控技术在工程训练中的应用探讨
2018-6-6  来源:云南农业大学机电工程学院  作者: 杨丽祥 张艳诚 李贵荣 罗新文

        摘要:近年来,数控技术实训已成为高校工程实训中的重要环节。在高校工程实训中,如何充分利用有限的时间和数控设备,来提高大学生对数控技术的掌握和对数控技术的学习兴趣,是我们面临的问题。要满足现代制造业对数控人才的要求,提高实训的教学效果,就要充分利用学校现有资源,寻求行之有效的教学方法和手段,培养学生具备分析问题、解决问题的能力和创新意识,增强他们对社会的适应能力,尽快的服务于社会。

        关键词: 数控技术;工程实训;实训教学

        随着制造技术的飞速发展,现代加工业中的数控技术应用越来越普遍,社会对高校机电类专业在校大学生在数控加工技术应用和操作能力上提出了较高的要求,培养数控专业人员也成为高校机电类专业培养适应市场需要的高技术应用型人才的重要目标。本文结合我校工程实训过程中的情况,就如何对学生进行数控实训教学进行了探讨。

        一、充分利用多媒体教学开展数控加工仿真训练

        在工程实训过程中,数控实训教学的主要目的是让学生对理论教学中的数控加工原理进行验证,对数控设备的结构进行了解和掌握数控加工的过程;熟悉常用数控系统的编程方法,培养学生独立分析零件加工工艺并编制程序的初步技能以及独立操作典型数控机床的能力。但在我校实训中心数控设备有限,且设备价格又高的情况下,让学生直接进行数控实作,容易因误操作损坏设备。所以在实作前,我们运用多媒体数控加工仿真系统进行实训教学,让学生充分掌握数控加工的基本概念、基本指令,并能根据所加工零件的工艺要求,进行相应数控加工编程。这样既可以提高数控加工实训的教学效果,又能提高数控机床的利用率,减少了机床的损耗。

        在实作前我们利用 Auto CAD、Visual C++以及 Ac-tion Script 等软件来完成初学者对数控机床操作的培训和教师对学生的指导,这样学生可以达到每人操作一台“机床”,为学生提供了充分动手的机会;同时,通过网络化的仿真软件,指导教师能够和学生进行“互动”,通过服务器能够清楚的看清学生的每一步操作,并能及时指出学生的失误操作和解决学生提出的问题。

        数控仿真软件具有较强的交互性能,提供了实际生产中没有的特殊功能,这样使学生在仿真实训过程中能够发挥主动性;数控仿真软件可以设定各种事故和极限运动状态,提高学生的分析、解决问题的能力和在复杂情况下的决策能力;虚拟仿真软件让学生变成学习的主体,学生可以根据自己的情况进行有选择的学习;虚拟仿真软件很大程度上降低了学生的危险性和机床的故障率。同时基于网络的虚拟数控仿真加工软件应用到数控实训中,极大地解决了设备不足的矛盾。

        二、数控实训项目的设置和实施

        根据人才培养方案,确立数控实训项目。实训项目由相关的理论课程、单项基本技能操作训练、综合技能训练、综合技术应用能力训练等部分组成。整个训练遵循由易到难、由简单到复杂、由单项到综合的原则,充分调动了学生的学习主动性和积极性,在实训过程中强调理论教学与实训教学相结合,重视在实训教学过程中培养学生的实践能力与创新能力,并体现专业特点。数控实训项目的设置和实施着重突出以下几方面的问题。

        (一)传统加工工艺与数控加工工艺的结合

        数控加工本身具有自身的特点,它在传统加工的基础上,更具精准性和智能化。在进行了传统金工实习的基础上,进行数控理论教学,再进行数控实训,使学生能够更好的理解和掌握数控加工工艺。

        (二)理论与实践的融合

        数控实训含有的理论知识点较多,学生可以根据具体内容和要求进行理论分析,提出多种方案,通过对比、筛选和优化来解决实际问题,达到灵活掌握,实现“理实”一体化的实训效果。

        (三)实训项目体现数控加工的新技术和发展方向

        由于数控实训包含了金工实习、CAD / CAM、先进制造加工、安装等方面的知识,所以我们主要以 solidwords和 UG 为核心,围绕现有设备进行实训教学,把机械设备的加工制造与计算机程序设计完美结合,使学生进一步认识到数控技术在机械加工中的重要性和机械设备制造数字化的发展趋势。

        (四)加强“双师型”教师队伍建设

        由于我校目前新近教师都是从学校到学校,缺乏工程实践经历,课堂教学缺乏生动性、实践性,这样必然影响教学质量。通过青年教师指导数控实训,迫使他们走入企业,在实践中掌握技术要领,提升专业技能,取得职业资格证书,成为既有教师资格证书又有职业资格证书的“双师型”人才。

        (五)获取职业证书,提高就业率

        我们学院是“全国计算机辅助技术应用工程师认证考试”的考点,通过实训,可让学生取得相应的职业证书,给自己多充一点电,为求职增加第二块“敲门砖”。2015 年 6 月中旬我院大学生就业率就到达了 84%。

        总之,在数控实训中,让学生完成一个零部件的完整加工,要涵盖多门课程的知识,从原材料到成品,从零件图形到加工程序的设计制造,从材料的价格到这个产品成本核算,锻炼了学生的工程实践能力,培养了其工程素质,真正实现了理论教学与实训操作的结合。每个项目努力做到典型“案例教学”,在生产上实用,实际上可行,内容难易适中;教学应采用“多媒体教学”,“现场教学与实际操作”等教学方法。

        我们自主开发的基于 Action Script 脚本语言的数控车仿真系统软件,实现了一般数控系统中的直线插补、圆弧插补和快速定位等功能。同时实现毛坯的修改和安装等操作,与实际机床的操作完全一致。界面如图 1 所示。
 
  
图 1 数控车仿真系统软件界面

        通过原型系统的开发,提高了受训学生对各种插补功能的算法及实现原理的认识,为实际操作和遇到问题时自主解决问题做了充分的准备。

        在编写数控车仿真系统的基础上,进一步编写了数控铣床仿真系统,界面如图 2 所示,具备上述数控铣床的基本功能。通过以上系统开发实践,受训学生对数控机床的插补功能实现,数控机床的辅助功能有了明确的理解。
 
  
图 2 数控铣仿真系统软件界面

        三、加强实践教学,培养创新能力

        实践环节是机械工程专业教学中的一个重要教学环节,在培养学生的创新能力方面有着不可替代的作用。工程实践教学是培养高等技术应用型人才的重要途径和保障,也是一个重要的教学环节,在专业培养方案中占有重要的地位。单靠理论教学是不能把知识内化成学生创新能力的,为使学生对已有知识做到融会贯通,在掌握数控机床基本操作方法的基础上学习加工稍微复杂的零件的方法,同时留出一部分时间给学生自主创新。因为对于工科学生而言,数控实训不仅仅是掌握编程和操作,而要将所学的专业基础课和专业课加以运用并进行创新,形成自己的思维、想法和观点。同时将科研活动引入教学,加强工程实训和学生课外科技创新活动,使学生知识来源渠道多样化,能力培养多元化。通过数控实训,鼓励学生个性发展,提高他们的创新兴趣,使数控实训融知识、能力和素质教育为一体,从而提高学生的实践能力和创新精神。

        四、结束语

        总之,要满足现代制造业对数控人才的要求,提高实训的教学效果,就要充分利用学校现有资源,寻求行之有效的教学方法和手段,培养学生具备分析问题、解决问题的能力和创新意识,增强他们对社会的适应能力,尽快的服务于社会。
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