時間：2022-12-06 15:46:58
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關鍵詞：數控；改革；教學
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A
文章編號：1009-0118（2012）08-0109-01
一、數控教學改革的目標
隨著制造業的飛速發展，數控設備以其先進的技術優勢正在逐步取代傳統的機械加工設備，社會迫切需要一大批能面向生產第一線的高素質技能型數控人才。我們學院數控技術專業為了適應市場要求，以就業為導向，對數控專業的教學進行改革，投入人力物力購買數控機床，重點培養學生數控加工編程與操作、數控加工工藝編制、CAD/CAM操作、數控機床故障診斷與維護的能力，以培養高級數控操作工、數控編程人員、數控機床維修人員等為目標。
二、數控教學改革措施
（一）教學內容改革
數控專業普遍存在的一個問題，就是課程設置與課程內容不能滿足企業的需要，教學與實際工作需要脫離。為了改變這種局面，我們在課程體系中提高實踐教學比例，對傳統的基礎課、專業基礎課與專業課的教學內容按照“夠用”的原則進行綜合化的整合，將理論與實踐滲透融合，強調知識間的聯系。
數控是一門實踐性非常強的課程，不僅在課堂上為學生灌輸專業知識，更應該為學生提供良好的實踐教學環境。在此理念的驅動下，教委及學校投資興建數控技能實訓中心，購進數控車床、銑床、加工中心等，為學生提供了良好的實訓基地。通過課程體系改革，將實踐課程的比例提高至40%，將理論教學過程中的某些教學環節也放到實訓室進行，在理論學習的同時，學生可以看到實物和實際操作，加深對知識的理解。
為了使學生在一開始就對自己所學專業及今后就業有所了解，在第一學年增設一周認知實訓，帶領學生去工廠各個生產車間參觀，對每個車間所需掌握的專業知識進行介紹，提高學生今后專業知識學習的積極性。
（二）教材改革
1、教材中所講解的內容要盡量和學校所配備的設備相符合。比如，當前市場上關于高職高專的數控加工及編程的教材有很多，內容也是圍繞數控機床編程和操作兩個方面來講解的，但講解時所采用的數控系統是各不相同的，如FANUC數控系統、SINUMERIK數控系統、華中數控系統、廣州數控系統等。不同數控系統在編程指令的使用和機床操作上會有些區別。如果教材和學校所配備的數控系統不吻合，可能會使學生混淆不清，嚴重的將會導致理論教學和實踐教學脫節，學生不能適應，達不到教學目標。
2、教材的內容要能滿足實際應用需要，難易程度適中。數控專業實踐性較強，而且是針對高職高專開設的，內容的難易程度要適中，較強的理論性內容不宜較多。例如，數控原理、數控插補計算等理論性強的知識不宜過多。
（三）教學方法的改革
1、項目教學法。在數控專業中一些課程采用師生共同完成一個項目的教學方式。進行的過程可分為項目設定、項目分析、項目實施、項目測評四個過程。首先由教師提出一個項目，將針對學生的實際水平教學內容與教學目標都包含在任務中，由學生獨立完成，教師在必需時進行監督和指導，最后進行項目的展示與交流，有教師、學生、項目組共同對項目進行評價，教師對整個項目活動進行總結。
采用項目教學法，如何合理的選擇教材，如何在設計項目時將職業技能鑒定標準融合進項目，都是在今后的教學過程中需要進一步探討及研究的內容。
2、案例教學法。采用案例教學法能提高學生的學習興趣，是在教師的指導下，學生按照教師的安排與講授去得到一個結果，最終得到的這個結果后能進行展示及自我評價。這種教學方法中，教師將不再是教學的主導者，而是引導者。這種教學方法一般在數控操作實訓過程中使用。
3、其他教學法。采用計算機輔助教學法，可給學生產生強烈的視覺感官效果，達到吸引學生注意力的目的。而實物模型教學法則是將學生帶到實物前進行講授，比如在講抽象的數控傳動結構、機床典型部件等，就將授課地點置于實訓室。
（四）考核方式的改革
傳統的書面考核方式不能完全反映學生的實際操作與創新能力，在本專業中，采用課業考試為主，多種考核方式并存的方法，以此來全面衡量學生的學業情況。針對不同的課程采用不用的考核方式，比如，對于數控加工編程與操作，我們采用“操作+上機編程+試卷”的考核方式，而CAD/CAM技術則采用“技能測試+作品分析”的考核方式。
（五）融入職業技能改革，實現“雙證”教育
在課程結構、教學內容、教學進度安排和教學質量評價等方面為學生獲得職業資格證書提供可靠的保障，突出職業能力培養，實施“雙證制”教育。在相關課程結束后，組織學生參加國家職業資格考證，以此來提高學生今后的就業競爭力。
三、總結
數控專業應該實踐與理論并重，在教學過程中，理論與實踐應穿行，避免時間間隔過長，出現學生對知識的遺忘的現象。通過不斷的教學實踐，總計經驗，不斷探索，將經驗用于教學，使教學內容與企業需求相聯系，為社會培養適合的人才。
參考文獻：
［1］張福榮.高職高專數控人才培養方案探討［J］.現代企業文化,2009,(2).
［2］付桂環.談數控專業以工作為導向的教學改革［J］.遼寧高職學報,2009,(4).
關鍵詞：數控模擬軟件；機床加工；課堂教學
數控模擬軟件也會給數控教學帶來了一些意想不到的困難。我總結如下：
一、合理安排課堂知識
一般課堂教學分為三部分：（1）基礎部分，主要講解模擬軟件的操作及使用，這一部分是教授的基礎，也是教學的重點；（2）提高部分，主要講解數控系統的編程與輸入，進一步幫助學生加強在不同數控系統下編程方法的理解和在不同數控機床的應用；（3）拓展部分，主要講授國外嵌入式數控系統中的SIEMENS系統和FANUC系統中的數控車床的編程與操作方法，擴大學生的知識面，提高學生的動手操作能力。
二、恰當的授課時間
機床加工模擬教學，一般是在二年級的下學期，在已講授完各個專業基礎理論課，并且在普通機床上實習一段時間后，在進行模擬軟件的講授，這時學生上機則利用數控加工模擬軟件來解決實訓中遇到的困難，如，刀具的安裝、毛坯的裝夾、機床調試等，這就要求每次在上課前，教師都要利用教師機結合課堂上的投影儀進行演示，并在學生上機過程中進行詳細指點，學生要在計算機上利用數控加工模擬軟件獨立進行程序的錄入和修改、刀具的選取、工件的調試和安裝等操作。
三、討論如何選擇軟件
《數控技術》是全日制普通工科高校機電專業必修的一門專業課程，其教學內容包括數控機床的組成和工作原理，數控編程和加工，數控機床的故障診斷和維修等。數控技術是利用數字信息對機床設備空間運動坐標實現控制，其集機械、電子、自動控制、計算機技術為一體，使得數控技術課程在教學中較為抽象、復雜，從實用和操作的角度看，其教學實施也必然對課程實驗（實踐）環節提出較高要求，使該課程具有鮮明的實踐性特點[1]。在目前我國作為世界制造基地的背景下，數控類技術人才大量需求，包括數控機床制造，數控加工等行業。目前，數控技術人才培養有兩個層次，一個高職類院校，主要培養實用型的數控加工人才；一個為普通高校數控技術方向，培養更高層次數控技術人才。受教學培養計劃限制，我校數控技術課程教學采用理論教學和課內實驗的教學模式，其中課內實驗 6 個學時，課時偏少，實驗設備偏少，導致學生實踐教學效果不好，對數控技術理解不透徹，動手能力不強的問題。因此，如何解決數控技術實踐工程動手能力，更好學習理解數控技術這門應用型較強的課程，是需要解決的問題。結合我校的教學改革計劃和存在問題，近年來在機電專業數控技術課程改革中，注重對實踐教學環節進行了較大幅度的改革，加大實踐教學課時，采用分層設置實踐教學環節，通過采用課內實驗，綜合實訓和開放選修三個層次實踐教學環節結合，全面培養學生的實踐動手能力，解決問題的能力和團隊協作能力。
2．實踐教學體系改革實施
在我校機電專業教學計劃中，數控技術課程為《數控技術》（32 學時）以及課內實驗等實踐性環節，它們在該專業系列課程中占有重要的位置，也是培養學生程素質和創新能力的一個重要載體。因此，在本課程教學改革中，遵循 “注重基礎知識，以培養實踐能力、綜合應用知識能力、創造能、在實踐中主動獲取知識的能力為主要目的”的指導思想[3，4]，在數控技術實踐教學改革中體現了分層次、循序漸進的特點，涉及到課內實驗、綜合實訓、開放選修實驗等多個階段。
2.1 課內實驗項目設置在該層次的實踐教學環節項目設置中，主要目的是增加學生的感性認識，以直觀認知為主，不強調學生的動手能力。因此，設置了《數控機床認知實驗》《數控車床編程實驗》和《數控插補實驗》等三個課內是項目，共 6 個學時。《數控機床認知實驗》利用本校機械工程實驗中心已有的數控車床、數控銑床、數控加工中心等數控機床，以教師結合實物講解為主，使學生了解數控機床的各個組成部分，工作原理等基本知識?！稊悼剀嚧簿幊虒嶒灐芬越處熤v解演示為主，使學生了解數控編程加工的基本知識?！稊悼夭逖a實驗》以專門開發的插補實驗軟件演示為主，使學生了解數控插補原理。課內實驗結合理論課程教學進度，分組進行，實驗類型有演示實驗和驗證實驗，注重基礎性知識的實踐訓練。
2.2 綜合實訓項目設置在該層次的實踐教學環節項目設置中，主要目的是鍛煉學生的實踐動手能力，利用所學理論知識運用到實踐中的能力，鞏固和拓展課程知識，培養學生綜合分析問題的能力以及動手能力。因此，數控技術實訓內容按模塊化劃分，強調循序漸進，相關訓練針對性強，應用性強，設置《數控加工仿真實訓》《數控加工實訓》《數控安裝調試實訓》三個實訓項目，共計 3 周。在《數控加工仿真實訓》項目設置中，考慮到由于高校的持續擴招學生人數大增，而實驗設備-數控機床屬于高技術、高附加值產品，其機床本體和控制系統品類繁多，價格高昂，一般數控車或銑床單價約十萬到二三十萬，加工中心則動輒幾十萬甚至數百萬。如果數控課程的實驗、實訓環節完全依賴數控機床，則需大量數控機床，投入巨大、消耗多、成本貴、實驗風險高，學校將無力組織實踐教學[2]。近年來，市場上出現了基于虛擬現實技術開發的數控加工仿真系統，實驗者可在此計算機系統平臺上實現演示、分析數控加工從零件設計圖到加工程序調試直至動態切削演示的全過程，包括毛坯定義、夾具刀具定義與選用，零件基準測量和設置，數控程序輸入、編輯和調試等，甚至具有工件的三維測量功能；能夠仿真 Fanuc 、Siemens 、PA 8000、三菱、大森數控、華中數控和廣州數控等主流系統，提供數控車床、數控銑床、加工中心等各種機床面板；面向數控加工技術初學者，具有強大的數控知識呈現功能，具有用于輔助教學的各種模塊設置。學生通過軟件模擬仿真基本上可解決學生熟悉機床控制面板及數控系統操作等問題，具有使用成本低廉、安全性高、方便輔助授課等特點。因此，根據學校實際情況，設置了《數控加工仿真實訓》實訓項目，實訓時間 1 周，為此采購了宇龍數控加工仿真系統。通過仿真實訓，可使每一個學生單獨使用一臺計算機進行數控編程、操作和加工全過程的模擬訓練?！稊悼丶庸嵱枴讽椖浚瑢嵱枙r間 1 周，實訓內容包括數控車床和數控銑床兩種數控機床的編程加工。安排在學生完成《數控加工仿真實訓》項目之后，此時，學生在進行《數控加工仿真實訓》項目時已經把要加工的零件程序編程完成，并在在加工仿真系統中仿真運行，檢驗了程序的正確性。這樣，在實際的機床上完成典型零件的編程加工操作時，可以節約大量占用機床時間，解決了設備不足的問題。《數控安裝調試實訓》項目，實訓時間 1 周，實訓內容包括數控系統的連接、調試（包括參數保護、回參考點、絲杠螺距誤差補償、伺服驅動單元調試、PLC 編程）和故障診斷（包括機床故障模擬與診斷、主軸變頻單元的故障診斷）等實訓內容。通過該項目實訓，使學生能掌握數控機床安裝調試方面和數控故障診斷方面的能力。為了開展這個實訓內容，已有設備不能滿足要求，為此采購了南京日上自動化設備有限公司開發的數控實訓設備，來完成這些實訓內容。在本層次的實踐教學項目設置中，根據學校實際情況，通過軟件仿真實訓和實際機床操作實訓結合的方式，用有限的資金，解決了設備不足的問題，使每個學生在這個環節能得到充分的動手鍛煉的機會。通過學生單獨使用軟件仿真加工，鍛煉獨立操作的能力；同時，通過數控加工實訓和安裝調試實訓的分組操作，培養學生團隊合作完成任務和解決問題的能力。
2.3 開放選修實驗項目設置
在該層次的實踐教學環節項目設置中，主要目的是培養學生的在數控機床設計開發方面的創新能力。目前，開發式數控系統的出現，為數控機床（數控系統）的設計開發提供了一種方便的途徑。因此，在這本環節設計了《開放式數控系統開發》的開發選修實驗，利用固高公司開發的基于運動控制卡的二維開放式數控平臺，學生可以在上面定制自己的數控系統。本環節時數 32 學時，運行模式為開發選修實驗，針對部分對數控技術有興趣的學生選擇?？稍诖嘶A上組織學生參與大學生科技創新計劃項目。
3．總結
一、直觀法
所謂直觀法，就是利用感覺器官注意發生故障時的各種現象，如故障發生時有無火花、亮光產生，有無異常響聲，何處異常發熱及是否有焦糊味等。這是處理數控系統故障的第一步，往往也是最直接、最行之有效的方法。對于一般情況下的簡單故障，通過這種直接觀察，就能解決問題，這在CNC裝置故障診斷中就常常用到。直觀法一是問，問開機情況是否正常，走刀是否正常，切削用量是多少，常用的輪滑油是什么，以便核實保養。二是看，看保險絲有無燒斷，空氣開關有無跳閘，元件有無損壞，線路有無灰塵，插座、接頭有無接觸不良等。三是聽，聽各種異常的聲音。如電源變壓器、阻抗變換器與電杭器等因為鐵心松動、銹蝕等原因引起的鐵片振動的吱吱聲；繼電器、接觸器等的磁回路間隙過大，短路環斷裂，動靜鐵心或鑲鐵軸線偏差，線圈欠壓運行等原因引起的電磺嗡嗡聲或者觸點接觸不良的嗡嗡聲，以及元器件因為過磨或過壓運行失常引起的擊穿爆裂聲。還有主軸轉動異常時的摩擦聲、振動聲等等。四是觸，如輕輕敲打CNC系統的各線路板之間焊接點的可疑部位，檢查虛焊、接觸不良等。直觀法在解決簡單的“硬傷”故障時簡單、有效，常應用在故障診斷的第一步。
二、利用CNC系統的自診斷功能
數控系統已具備了較強的自診斷功能，并能隨時監視數控系統的硬件和軟件的工作狀態。利用CNC系統的自診斷功能就是依靠CNC系統快速處理數據的能力，對出錯部位進行多路、快速的型號采集和處理，然后由診斷程序進行邏輯分析判斷，以確定系統是否存在故障，并及時對故障進行定位。
CNC子診斷一般有三種：開機自診斷、運行自診斷、離線診斷。開機自診斷是指CNC系統從開始通電到進入正常運行的準備狀態，由其內部診斷程序自動執行的系統診斷，目的是檢查整個系統是否具備正常工作的條件。如系統控制軟件和系統參數的EPROM自檢、RAM的自檢、光電編碼器接線的診斷等。當系統自檢的各個項目都確認無誤后，系統進入正常的初始化或運行準備狀態，進入下一個工作階段。運行自診斷是CNC系統在運行過程中，對系統的各硬件模塊、伺服驅動單元、運行狀態、運行環境等進行的實時自動監測和診斷，一旦發現故障,即刻發出報警信號并實施相應的保護措施，它是數控系統故障自診斷功能的最主要部分。常用的基本方法有參數保護法和硬件監視法。離線診斷是指當系統出現故障要判定系統是否真有故障時，將數控系統與被控設備脫離作檢查的方法，這是早期常用的故障診斷方法，對維修人員要求較高。隨著數控技術的發展，離線診斷的技術已不再單獨使用，逐步成為CNC系統中開機自診斷和運行自診斷的一部分，使維護診斷更為方便。數控技術的不斷發展，出現了很多高新診斷技術,如專家診斷技術、通訊診斷技術等，大大提高了CNC系統的故障診斷能力。
三、根據報警信號進行故障診斷
數控機床的報警功能是指數控機床利用自診斷功能，在診斷出故障后將診斷到的故障或錯誤以報警信號或錯誤代碼的形式顯示在CRT上。報警信號一般包括以下故障(或錯誤)信息：程序編制錯誤或操作錯誤報警，急停報警，可編程控制器故障報警，伺服系統故障報警，行程開關(或接近開關)狀態不正確報警，溫度、壓力、液位等不正常報警等。如：機床一直處于急停狀態，不能復位報警。原因可能有以下幾個：一是急?；芈窋嗦?，或限位開關損壞，或急停按鈕損壞；二是系統參數設置錯誤，使系統信號不能正常輸入輸出或復位條件不能滿足；三是PLC中規定的系統復位所需要完成的信息未滿足要求；四是PLC程序編寫錯誤。利用報警信號進行故障診斷是數控機床故障診斷的主要方法之一，教學中就可以根據所指出的現象進行分析，縮小檢查的范圍，有目的地進行某個方面的檢查。
四、利用PLC的狀態信息診斷故障
PLC檢測故障就是通過運行機床制造商為特定機床編制的PLC程序，根據各種輸入、輸出狀態進行邏輯分析判斷，發現問題、報警并在屏幕上產生報警信息。很多數控系統都有PLC輸入、輸出狀態顯示功能，利用這些功能，可以直接觀察PLC輸入和輸出的瞬時狀態。這些狀態的檢測對診斷數控機床的很多故障是非常有用的。
PLC狀態診斷法常用的有：接口信號狀態檢查，PLC在線監控。
1.接口信號狀態檢查
PLC的診斷功能可以顯示多種接口信號狀態，主要有以下幾種：機床外部開關信號、機床控制面板信號、報警處理信號、驅動控制使能信號、定時器、計數器、NCK與PLC數據接口信號等。
2.PLC在線監控
通過查看控制動作順序是否與實際情況相符，診斷故障點；根據報警信息查看報警信號的通斷，進而確定故障；根據在線監控邏輯關系的執行結果，找出故障原因。PLC狀態信息可以幫助我們方便快捷地鎖定有關的故障點，省時又省力。
五、培養良好的工作習慣
數控機床故障診斷除了這些常用的方法外，在實際的教學過程中還要注意培養學生良好的工作習慣，在診斷前進行故障現象了解，在故障排除后做好記錄。故障現象了解就是了解故障在什么情況下發生。當故障發生時，為了更快地恢復機床，首先應正確地把握故障情況，進行妥善處理。因此應根據下列內容確認故障情況：什么時候發生的故障？進行了什么操作后發生的故障？發生的故障現象是什么？數控機床的每次故障都可能不同，維修人員在解決了某故障以后，應對維修過程及處理方法進行及時總結、歸納，形成書面記錄，以供今后同類故障維修參考。特別是對那些自己一時難以解決，最終由同行技術人員或專家維修解決的問題，尤其應該細心觀察、認真記錄，以便于提高。如此日積月累，以達到提高自身水平與素質的目的。
一般來說，在教學中遇到的疑難問題及故障都會請專業人員或廠家來解決，在教學中對于數控機床的修理，重要的是發現問題，以及發現問題的方法，即常用的故障診斷法。
關鍵詞：數控加工；數控仿真軟件
數控仿真軟件是一款在計算機設備內完成數控操作加工仿真的現代化專業性軟件，能同時展開刀具軌跡與機床運動的仿真。數控仿真軟件通過三維顯示與虛擬現實技術，使數控加工整個流程的模擬達到相當逼真的程度，進而檢驗加工環節里可能存在的不足。利用微型計算機的數控加工實驗教學系統，可為學生知識的學習提供更真實的數控機床操作編程加工環境，可降低實際上機操作時因誤操作而帶來的機床與工件毀壞幾率，進而提升課堂教學質量與學生實際工作能力。
一、數控仿真軟件在數控加工技術教學中的作用
第一，通過數控仿真軟件能夠彌補設備與師資缺乏，增強學生動手實踐能力，對學生技能操作熟練程度的提升更有利。利用仿真軟件展開模擬操作，可為學生提供更多的實習機會，縮短新授知識轉變為技能的周期。如一個班級中約有30個人，3臺機床，平均每臺機床約10個人，每次實習時間約3小時，而每個人的實際操作時間僅有18分鐘，在如此短暫時間內，很難達到預期的效果。若我們利用每所學校均有的微機室，將3小時換作與實際機床基本相同的仿真操作的話，可保證所有學生均有足夠時間來動手，提升操作熟練程度，為下一步實際操作做足準備。第二，提供了多類機床與多類系統?，F今數控機床的種類與系統廠家相當多，教學時可結合需要選擇對應機床與系統完成對學生的授課，增強了學生對不同數控系統與不同數控機床的適應能力。第三，通過數控仿真軟件可更好結合理論學習，實現同步教學。若通過仿真軟件一邊演示一邊教學，借助車刀與工件運動來顯示指令軌跡，學生更易理解，還可親手操作以加深認識，理論與實踐相互融合，增強了教學質量。
二、數控加工技術課程的數控仿真軟件教學要點
1.引導學生正確選用數控加工仿真系統，提高教學質量
數控仿真軟件可通過計算機把所編制程序，在二維圖或三維圖的基礎上通過動態方式把整個數控加工過程更生動地展現出來?，F今有影響力、有代表性的數控仿真軟件包括上海宇龍、斯沃仿真、南京宇航等。但具體選擇哪種仿真軟件，還應綜合分析仿真系統里操作面與實訓教學機床的匹配性，保證仿真系統里所用到的數控系統應與教材教學選擇的數控系統或機床相符，并考慮數控仿真系統功能是否滿足教學要求與仿真軟件及CAD/CAM軟件配套性，如通過CAD/CAM軟件后置處理所生成的程序可否調入仿真系統進件虛擬加工，在仿真軟件運行驗證符合要求的程序可否在真實機床里加工等。筆者學校在實際操作中選用了上海宇龍數控仿真軟件，軟件基本可兼容目前國內已有的大部分數控系統，如FANUC、SIEMENS、廣州數控等。仿真軟件完全模擬真實的數控機床操作，能清晰仿真整個數控加工環節。學生在學習過程中能夠更快速地了解數控機床編程與操作技能。
2.科學應用仿真軟件，增強學生學習興趣
過去在黑板上講授不同按鍵名稱、作用與操作方法，實質上是一件費力不討好的事，學習者感覺枯燥，教師也乏味。但若將數控仿真軟件用于數控加工技術課程中，學生所編程序能夠直接在計算機數控加工仿真軟件中進行模擬加工演示。由于機床操作面板的使用及零件加工過程均與實際加工情況類似，學生可從任意角度了解、掌握數控機床加工過程，毛坯加工變作成品的過程真實形象，更利于知識點的掌握。利用數控仿真軟件，基于學生學習中遇到的各種困難及問題給予講解、引導、示范操作，可以克服所有的學習困難，解決問題，增強學生學習興趣。此外，數控仿真軟件再先進，終究不是真實的，數控系統種類多，統一數控系統應用于不同廠家生產的數控機床上，實際操作中也存在諸多差異，研發人員無法全面掌握這些具體細節，仿真軟件產品會出現一些與真實機床不同的感覺。教師還應為學生清楚講述軟件與實際機床不符之處，并結合機床真實情況為學生展開針對性教學，以免讓學生出現誤解，不利于將來機床編程與實操。
3.合理安排教學內容，循序漸進掌握數控知識
數控加工技術課程教學中應合理安排教學內容，在教學前將知識點給予有效安排，大致分作三個模塊，即基礎模式、提高模塊與拓展模塊。首先，基礎模塊重點講述訓練中常用到的FANUC數控系統相關數控車床、數控加工中心編程方法、操作及應用知識，該模塊屬于教學基礎，也屬于教學的重點，要求學生務必熟練掌握，并能做到知識的靈活運用；其次，提高模塊重點講述并訓練SIEMENS數控系統相關三種機床編程與操作，增強學生在不同數控系統下進行不同數控機床編程的操作能力與理解能力；最后，拓展模塊重點講述國產數控系統里的華中數控系統與廣州數控系統里的數控車床編程及操作技巧，拓寬學生知識面，增強學生對不同操作系統、不同操作面板的編程及實踐操作能力。唯有如此，學生方可更牢固地掌握各種數控加工知識，步入社會后能盡快適應崗位工作要求，提高工作能力。
4.仿真軟件學習與機床實際操作訓練同時進行
數控仿真軟件不僅可用于數控加工技術課程教學中，還可作為數控操作技能訓練輔助工具。教師應擺正數控仿真系統在教學中的位置，不可讓學生養成一味依賴數控仿真軟件的習慣，而忽視了機床實際操作練習的重要性。教師需結合課程總共的學習時間，科學分配仿真軟件學習與機床實際操作訓練二者的時間比例，充分認識到數控仿真軟件的應用優勢主要體現在入門基礎訓練上，而學生實踐操作技能的提升關鍵還是要通過大量的機床實際操作訓練。學校需合理制訂教學計劃，在數控仿真軟件課程學習前，就先組織學生到附近工廠實習，讓學生對各類加工方法有更深的感性認識。同時，數控機床課程與數控加工工藝課程也應安排在數控仿真軟件學習訓練前，讓學生掌握更多機床操作方法、加工方法與切削用量選擇方法，更利于學生理解與掌握數控仿真各環節要點，進而讓數控仿真軟件真正在數控加工技術課程中發揮作用，達到“砍柴不誤磨刀功”之效?？傊?，數控仿真軟件將逐漸變成我國數控教學中的主要手段，不但能夠解決占用過多實驗設備時間的問題，還可提升學生對數控加工的認識，還可為學生提供檢驗自行編寫程序正確性的有效手段。不過，把數控仿真軟件應用于數控加工教學里也有諸多不足，在應用過程中還應不斷改進與完善，使其更好為數控教學服務，提高教學質量，為社會培育出一批批實踐能力強的新型數控人才。
參考文獻：
[1]叢娟,叢樹林.基于數控仿真軟件的數控加工工藝與編程課程改革[J].遼寧高職學報,2011(3).
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關鍵詞：數控加工 數控仿真軟件
數控仿真軟件是一款在計算機設備內完成數控操作加工仿真的現代化專業性軟件，能同時展開刀具軌跡與機床運動的仿真。數控仿真軟件通過三維顯示與虛擬現實技術，使數控加工整個流程的模擬達到相當逼真的程度，進而檢驗加工環節里可能存在的不足。利用微型計算機的數控加工實驗教學系統，可為學生知識的學習提供更真實的數控機床操作編程加工環境，可降低實際上機操作時因誤操作而帶來的機床與工件毀壞幾率，進而提升課堂教學質量與學生實際工作能力。
一、數控仿真軟件在數控加工技術教學中的作用
第一，通過數控仿真軟件能夠彌補設備與師資缺乏，增強學生動手實踐能力，對學生技能操作熟練程度的提升更有利。利用仿真軟件展開模擬操作，可為學生提供更多的實習機會，縮短新授知識轉變為技能的周期。如一個班級中約有30個人，3臺機床，平均每臺機床約10個人，每次實習時間約3小時，而每個人的實際操作時間僅有18分鐘，在如此短暫時間內，很難達到預期的效果。若我們利用每所學校均有的微機室，將3小時換作與實際機床基本相同的仿真操作的話，可保證所有學生均有足夠時間來動手，提升操作熟練程度，為下一步實際操作做足準備。
第二，提供了多類機床與多類系統?，F今數控機床的種類與系統廠家相當多，教學時可結合需要選擇對應機床與系統完成對學生的授課，增強了學生對不同數控系統與不同數控機床的適應能力。
第三，通過數控仿真軟件可更好結合理論學習，實現同步教學。若通過仿真軟件一邊演示一邊教學，借助車刀與工件運動來顯示指令軌跡，學生更易理解，還可親手操作以加深認識，理論與實踐相互融合，增強了教學質量。
二、數控加工技術課程的數控仿真軟件教學要點
1.引導學生正確選用數控加工仿真系統，提高教學質量
數控仿真軟件可通過計算機把所編制程序，在二維圖或三維圖的基礎上通過動態方式把整個數控加工過程更生動地展現出來?，F今有影響力、有代表性的數控仿真軟件包括上海宇龍、斯沃仿真、南京宇航等。但具體選擇哪種仿真軟件，還應綜合分析仿真系統里操作面與實訓教學機床的匹配性，保證仿真系統里所用到的數控系統應與教材教學選擇的數控系統或機床相符，并考慮數控仿真系統功能是否滿足教學要求與仿真軟件及CAD/CAM軟件配套性，如通過CAD/CAM軟件后置處理所生成的程序可否調入仿真系統進件虛擬加工，在仿真軟件運行驗證符合要求的程序可否在真實機床里加工等。筆者學校在實際操作中選用了上海宇龍數控仿真軟件，軟件基本可兼容目前國內已有的大部分數控系統，如FANUC、SIEMENS、廣州數控等。仿真軟件完全模擬真實的數控機床操作，能清晰仿真整個數控加工環節。學生在學習過程中能夠更快速地了解數控機床編程與操作技能。
2.科學應用仿真軟件，增強學生學習興趣
過去在黑板上講授不同按鍵名稱、作用與操作方法，實質上是一件費力不討好的事，學習者感覺枯燥，教師也乏味。但若將數控仿真軟件用于數控加工技術課程中，學生所編程序能夠直接在計算機數控加工仿真軟件中進行模擬加工演示。由于機床操作面板的使用及零件加工過程均與實際加工情況類似，學生可從任意角度了解、掌握數控機床加工過程，毛坯加工變作成品的過程真實形象，更利于知識點的掌握。利用數控仿真軟件，基于學生學習中遇到的各種困難及問題給予講解、引導、示范操作，可以克服所有的學習困難，解決問題，增強學生學習興趣。此外，數控仿真軟件再先進，終究不是真實的，數控系統種類多，統一數控系統應用于不同廠家生產的數控機床上，實際操作中也存在諸多差異，研發人員無法全面掌握這些具體細節，仿真軟件產品會出現一些與真實機床不同的感覺。教師還應為學生清楚講述軟件與實際機床不符之處，并結合機床真實情況為學生展開針對性教學，以免讓學生出現誤解，不利于將來機床編程與實操。
3.合理安排教學內容，循序漸進掌握數控知識
數控加工技術課程教學中應合理安排教學內容，在教學前將知識點給予有效安排，大致分作三個模塊，即基礎模式、提高模塊與拓展模塊。首先，基礎模塊重點講述訓練中常用到的FANUC數控系統相關數控車床、數控加工中心編程方法、操作及應用知識，該模塊屬于教學基礎，也屬于教學的重點，要求學生務必熟練掌握，并能做到知識的靈活運用;其次，提高模塊重點講述并訓練SIEMENS數控系統相關三種機床編程與操作，增強學生在不同數控系統下進行不同數控機床編程的操作能力與理解能力;最后，拓展模塊重點講述國產數控系統里的華中數控系統與廣州數控系統里的數控車床編程及操作技巧，拓寬學生知識面，增強學生對不同操作系統、不同操作面板的編程及實踐操作能力。唯有如此，學生方可更牢固地掌握各種數控加工知識，步入社會后能盡快適應崗位工作要求，提高工作能力。
4.仿真軟件學習與機床實際操作訓練同時進行
數控仿真軟件不僅可用于數控加工技術課程教學中，還可作為數控操作技能訓練輔助工具。教師應擺正數控仿真系統在教學中的位置，不可讓學生養成一味依賴數控仿真軟件的習慣，而忽視了機床實際操作練習的重要性。教師需結合課程總共的學習時間，科學分配仿真軟件學習與機床實際操作訓練二者的時間比例，充分認識到數控仿真軟件的應用優勢主要體現在入門基礎訓練上，而學生實踐操作技能的提升關鍵還是要通過大量的機床實際操作訓練。學校需合理制訂教學計劃，在數控仿真軟件課程學習前，就先組織學生到附近工廠實習，讓學生對各類加工方法有更深的感性認識。同時，數控機床課程與數控加工工藝課程也應安排在數控仿真軟件學習訓練前，讓學生掌握更多機床操作方法、加工方法與切削用量選擇方法，更利于學生理解與掌握數控仿真各環節要點，進而讓數控仿真軟件真正在數控加工技術課程中發揮作用，達到“砍柴不誤磨刀功”之效。
總之，數控仿真軟件將逐漸變成我國數控教學中的主要手段，不但能夠解決占用過多實驗設備時間的問題，還可提升學生對數控加工的認識，還可為學生提供檢驗自行編寫程序正確性的有效手段。不過，把數控仿真軟件應用于數控加工教學里也有諸多不足，在應用過程中還應不斷改進與完善，使其更好為數控教學服務，提高教學質量，為社會培育出一批批實踐能力強的新型數控人才。
參考文獻：
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關鍵詞：PC數控系統；高速雕銑機；可靠性
數控系統發展至今，已可以由PC和軟件配合運動控制板完成對數控機床的控制。在WINDOWS界面下可實現多窗口操作，編程與加工互不影響，使用過程更加方便、快捷、高效，已經具有明顯優勢，但要大面積推廣，需要其在實際生產中具備一定的可靠性。
用數字信息控制零件和刀具位移的機械加工方法，稱為數控加工，具體說就是在數控機床上進行零件自動加工的一種工藝方法。在傳統的手動機械加工中，整個過程都需要經過人工操縱機械來實現，很難滿足復雜零件對加工的要求，數控機床則可以選定復雜型面作為加工對象，可以解決普通加工方法難以解決的問題。是解決零件品種多變、批量小、形狀復雜、精度高等問題和實現高效化和自動化加工的有效途徑。
1 數控機床發展現狀
與傳統機床加工相比，數控機床一般帶有可以自動換刀的刀架、刀庫，換刀過程由程序控制自動進行，因此，工序比較集中[1]。工序集中帶來巨大的經濟效益，既減少機床占地面積、節約廠房，又減少甚至減少了中間環節，省時省力。數控機床加工時，不需人工控制刀具，帶來的好處也較為明顯。由于自動化程度較高，對操作工人的要求降低。數控工人在加工過程中，大部分時間被排斥在加工過程之外，非常省力，在一定程度上降低了工人的勞動強度。所制造生產的產品質量穩定，加工自動化，免除了普通機床上工人的疲勞、粗心、估計等人為誤差，提高了產品的一致性。自動換刀等使加工過程緊湊，提高了勞動生產率。機床能精確加工各種輪廓，而有些輪廓在普通機床上無法加工。數控機床能力強，特別適合不許報廢的零件、新品研制、急需件的加工。
傳統的通用機床，柔性好但效率低下，而傳統的專用機床，雖然效率很高但對零件的適應性很差。使用數控機床就不會涉及到這些問題，只要改變程序，就可以加工新的零件，且又能自動化操作，柔性好，效率高，可以更好的適應市場競爭。
得益于這樣的優勢，歐、美、日等工業化國家已先后完成了數控機床產業化進程，而中國也正處于發展階段。數控機床如今已是制造業的加工母機和國民經濟的重要基礎。它為國民經濟各個部門提供裝備和手段，具有無限放大的經濟與社會效應。
2 PC數控系統
數控系統即是數控機床的重要組成部分，也是數控機床的核心，相當于數控機床的大腦。它主要由輸入、處理和輸出三個基本部分構成。所有工作都由計算機的系統程序進行合理地組織，使整個系統協調地進行工作。根據輸入的數據，把被加工的機械零件的要求，如形狀、尺寸等信息經過計算處理，插補出理想的運動軌跡，然后輸出到執行部件加工出所需要的零件。
截至到目前，從硬件結構上講數控系統到目前為止可分為兩個階段共六代，第一階段為數值邏輯控制階段，其特征是不具有CPU，依靠數值邏輯實現數控所需的數值計算和邏輯控制，包括第一代是電子管數控系統，第二代是晶體管數控系統，第三代是集成電路數控系統；第二個階段為計算機控制階段，其特征是直接引入計算機控制，依靠軟件計算完成數控的主要功能，包括第四代是小型計算機數控系統，第五代是微型計算機數控系統，第六代則是PC數控系統。
由于上世紀90年代開始，PC結構的計算機應用的普及推廣，PC構架下計算機CPU及存儲、顯示、通訊技術的高速進步，制造成本的大幅降低，導致PC構架數控系統日趨成為主流的數控系統結構體系[2-3]。PC數控系統的發展，形成了數字控制加個人電腦的過渡型結構，既保留傳統NC硬件結構，僅將PC作為交互界面。機床制造商可以在開放系統的平臺上增加一定的硬件和軟件構成自己的系統。當前在市場上開放系統基本上有兩種，一種是CNC加PC主板，即把一塊PC主板插入傳統的CNC機器中，PC板主要運行非實時控制，CNC主要運行以坐標軸運動為主的實時控制。另一種是PC加運動控制板，即把運動控制板插入PC機的標準插槽中作實時控制用，而PC機主要作非實時控制。第六代數控系統界面開放，越來越受到機床制造商的歡迎，成為NC技術的發展趨勢之一。
3 PC數控系統在實習中的可靠性
GH410高速雕銑機，是通過PC加運動控制板控制的機床，以DEC4T運動控制卡為控制系統，DEC4T是基于PC機，專門用于控制步進電機和數字伺服電機的運動控制器，最多可控制4軸4連動，進行直線和圓弧插補等運動，也可以多個控制器鏈接控制更多的運動軸[4]。配合Windows平臺下的EDITACS數控軟件一同使用，此軟件功能齊全，可以安裝在普通的PC上使用，它不僅是一個包含鉆床，銑床，鏜床，雕刻機和加工中心控制功能的理想數控軟件，也是一個高度開放的開發平臺，可以直接控制各種工業自動化設備。應用此軟件控制機床，可以使整個運動控制過程變得非常方便。此運動控制卡以及配套控制軟件，皆為德國MOVTEC公司產品，該公司一直以來從事專業運動控制產品的開發、生產和銷售。
購買此型號機床，主要用于工科學生實訓操作，希望可以讓學生把理論知識和實際集合在一起，培養學生的實踐動手能力，先進數控系統的引入也顯得尤為重要，得益于PC數控系統的種種優勢，工件的建模與編程變得更加快捷，操作機床也變得十分方便。但在使用過程中機床也頻繁的出現過一些匪夷所思的故障，具體表現為三種：（1）機床在工作時主軸在無任何征兆的前提下會不時的向Z軸負方向滑行，加工完成后工件尺寸難以得到保證，更為嚴重時會在EDITACS數控軟件控制端出現“X軸滑差”提示，使得機床干脆無法繼續工作。（2）機床在工作時不按指定的數控程序運行，出現亂走刀現象，也由此經常發生撞刀現象，對機床本身和操作人員的安全都構成了一定威脅，使整個加工過程難以完成。（3）機床常常在無任何預兆的情況下脫離控制，EDITACS數控軟件控制端一切正常，沒有任何問題提示，坐標數值變化與正常加工時無異，但在機床端沒有相應的運動現象產生，靜止不動。
為解決這幾種問題，雖然無從下手，但通過長期對異常現象的觀察和總結，也嘗試了很多方法，比如重新安裝電腦的操作系統和機床控制軟件、清理電腦內部和機床內部灰塵、把電控柜里的普通電線換成屏蔽線、強電和弱電分別走線、重新調試驅動器參數、更換新的驅動器和伺服電機，甚至是重新組裝機床本體，但問題都不見改善，至今依舊存在。但也在探索過程中發現一些可使問題有輕微緩解的方法，比如注重電控柜通風降溫、使用加床工作時間不要過長、控制機床加工過程中走刀速度略低于默認速度等。
4 結束語
由此分析，以PC加運動控制板來實現控制的第六代數控系統在數控加工中的優勢體現較為明顯，是今后數控系統的發展趨勢。但其對所控機床本體的結構要求比較嚴格，要求機床具備較強的抗干擾能力，以提高日常工作的穩定性，否則很難在實際加工生產中得到廣泛的應用。
參考文獻
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關鍵詞：數控車床；實訓教學；學習氛圍；安全教育；教學方法
數控技術廣泛應用在世界各國的制造業，能夠提高制造能力和水平，對于世界各國社會生產力的提高和社會的發展具有重要的促進作用。數控車床實訓，則是培養學生操作技能和積累技術經驗的重要途徑，中等職業學校數控車床實訓教學質量的高低，對于能否為社會輸送出優秀的數控技術人才，起著直接的作用。筆者作為一名數控技術的專業教師，對數控車床實訓教學進行了諸多探索和實踐，從中總結出了一些切之可行的方法，現結合自身經驗，對這些方法略談一二。
一、營造輕松、自由的學習氛圍，使學生對數控車床實訓產生學習的興趣
俗話說，興趣是最好的老師。的確，興趣是促使學生探索知識，積極參與教學活動的內在動力。有了興趣，學生才不會把學習當作一種負擔，而是產生積極愉悅的學習體驗。但是，傳統的數控車床實訓教學模式，基本上是以教師為主體的傳授式教學，機械性操作多，以學生為主體的自主性實踐少，課堂氣氛常常因此顯得壓抑沉悶，學生也沒有學習的興趣。鑒于此，我們在進行數控車床實訓教學時，應當致力于改變這種現狀，即要引導學生積極參與，讓學生以主體身份參與教學全過程，營造一種輕松、自由的學習氛圍，使學生對數控車床實訓產生學習的興趣。
比如，我們在對數控車床的面板操作進行講解時，傳統的教學方式是全班學生都圍繞教師，教師對機床上的鍵盤進行逐一講解，但是這樣學生的視角會受到限制，同時也有可能因為實操室的噪音而聽不清楚教師的講解，進而造成學生學習興趣下降，教學效率低下。這時，我們就可使用數控仿真軟件，如此既能讓學生更快熟悉和了解數控機床的操作面板及系統加工按鈕應用，學習環境也會更安全，給學生營造了一種輕松、自由的學習氛圍，為學生提供了自我探索和自我表現的廣闊平臺，激發了學生對數控車床實訓的學習興趣，為數控車床實訓教學效果的提高奠定了基礎。
二、加強對學生的安全意識教育，保證數控車床實訓的教學質量
數控車床專業教學，涉及高速運轉的機械設備以及相關工、夾、刀、量具，在安全上需要極大的保障。在實訓中如果出現安全事故，那么無論是對學校還是學生家庭，都會造成嚴重的影響。所以，作為數控車床實訓的指導教師，我們必須加強對學生的安全意識教育，讓學生能在安全的環境中，掌握數控專業知識，從而保證數控車床實訓的教學質量，為學生以后步入社會，走上工作崗位提供有效的保障。
比如，我們要告訴學生，應該嚴格遵守數控機床的安全操作規程，熟悉數控機床的操作順序；保持數控機床周圍的環境整潔；操作時必須穿戴好工作服、工作鞋，不能穿、戴有危險性的服飾品，女同學應戴安全帽，將長發塞入帽子里；機床工作開始之前要有預熱，認真檢查系統是否工作正常，如機床長時間未開動，可采用手動方向向各點添加油；使用刀具要與機床允許的規格相符合，損壞嚴重的刀具要及時更換等等。這樣，我們只有不斷加強對學生的安全意識教育，讓學生掌握安全的數控車床知識，才能使學生養成良好的職業素養。
三、創新數控車床實訓教學方法，切實提高學生的理論水平和實操技能
數控技術，需要以堅實的理論為基礎，所以我們必須要讓學生在理論基礎層面上深刻掌握數控技術。然而，傳統的教師講、學生聽的固定式教學模式已不適應現代教育教學的發展，我們必須對數控車床實訓教學方法進行創新，使教學方法變得豐富多彩、靈活多樣，讓學生能夠對數控技術有更為深刻的理解和認識，并以此切實提高學生的理論水平和實操技能。
比如，數控技術由于自身所具有的復雜性特征，有很多知識對于初學者來說理解起來具有很大的困難，這時，我們就可運用現代多媒體技術，將數控系統的結構和功能以直觀化和形象化的方式進行展示，如此，便能幫助學生順利理解數控系統各部分的功能、工作原理和性能特點等。另外，我們要注重理論與實踐相結合，在學生掌握了數控機床原理知識后，要引導學生分析項目、訂制工藝，從而使學生的理論水平和實操技能都能得到發展和提高。
綜上所述，在數控機床實訓教學中，我們一定要采取各種行之有效的措施，來激發學生的學習興趣，調動學生的學習熱情，讓學生積極主動地參與數控機床實訓學習活動，使學生因此掌握牢靠的操作技能并積累技術經驗，我們也能為社會和企業培養出集編程和操作于一身的高技能復合型人才。
參考文獻：
