摘要：数控技术实践教学作为整个教学体系的一个重要环节，是连接知识与实践，实践与创新的重要桥梁。阐述了在工程教育背景下，加强数控技术实践教学训练的必要性。提出了将数控实践教学训练分为4个阶段实施，即：数控加工工艺基础训练、数控编程与数控机床操作训练、机械加工设备的拆装训练和数控机床的维修与保养训练。该实践教学训练有利于培养高素质数控技能型和创新型的数控人才。

　　关键词：工程教育，数控技术，实践教学，训练

　　[中图分类号] G642 TG519.1 [文献标识码]A

　　Practical Teaching and Its Reform of NC Technology under the Condition of Engineering Education

　　Abstract：As a key link of the whole teaching system, practical teaching of NC (numerical control) technology is a bridge to connect knowledge with practice, and practice with innovation. The essentiality to strengthen NC technology practical teaching under the condition of engineering education is analyzed. The viewpoint of dividing NC practical teaching and training into 4 parts is brought forward. Namely, NC machining process basic training, NC programming and NC machine tools operating training, disassembly & assembly training of mechanical machining equipment, maintain training of NC machine tools. It is advantageous for the practical teaching training to cultivate high level NC talents on skill type and innovation type.

　　Keywords：engineering education; numerical control technology(NC technology); practical teaching; training

　　科技部部长、原同济大学校长万钢也指出：从工程教育的角度看，一切都只有通过工程实践的训练才能完成[1]。不仅学生工程素质的全面发展需要通过实践，教师队伍的成长也必须如此。

　　目前，中国正在逐步变成“世界制造中心”。为了增强竞争能力，制造行业已开始广泛使用先进的数控技术。但是，我国掌握数控技术的人才奇缺，国家数控系统工程技术研究中心的一项调查结果显示，仅数控机床的操作工就缺口60万[2]。在目前的形势下，要解决这么大的数控机床操作工的缺口，数控实训教学就显得尤为重要。

　　但是，当前大多数院校的数控实训重点放在数控机床的简单操作上，对数控加工工艺(如工艺路线选择、刀具与夹具的选择、切削参数的选择等)、CAD/CAM自动编程与数控机床通讯、数控机床安装调试、维护、保养等专业技术能力训练不够。这样培养出来的学生实践能力不强，缺乏竞争力，不能很快适应社会的需要。为此，井冈山大学工学院以培养高素质数控技能创新型人才为目标，科学合理地将数控实践教学划分为图1所示的4个阶段。 1 数控加工工艺基础训练数控机床虽然自动化程度较高，但适应性差，不像通用机床在加工时可以根据加工过程中出现的问题比较自由地进行人为调整，所以在进行数控加工之前必须进行工件的数控加工工艺分析设计。如果工艺分析某零件不适合用数控机床加工，后面的工作便无从谈起，所以工艺分析与设计的教学是数控加工教学的基础。工艺分析设计的好坏，直接影响数控加工的质量、效益以及程序编制的效率。所以，它是数控加工中的重要环节，包括数控加工工艺分析、数控加工的工艺路线设计、数控加工的工序设计和数控加工专用技术文件的编写等。大量的经验证明，工艺方面考虑不周是造成数控加工出现差错的主要原因之一，“磨刀不误砍柴工”，做好工艺设计，能为后续工作创造有利的前提和提供成功的保证[3]。为此，该院实施数控加工工艺基础训练是在金工实习的基础上增加一周来学习与数控加工相关工艺基础内容，包括数控加工工艺设计、数控刀具及机床附件的选择、切削参数的确定等内容，以求尽可能全面地、系统地对学生进行数控技术理论知识和工程实践能力的培养。 2 数控编程与数控机床操作训练 2.1 数控编程与仿真操作训练数控编程是实现数控加工的关键。数控机床在对工件进行切削加工时，其切削用量、运动轨迹及加工过程中的换刀、切削液的开和关、主轴旋转方向等，都是根据所输入的加工程序由数控装置控制数控机床的执行机构来完成的。而输入的加工程序又是根据图样要求，结合数控机床的工作性能及其特点编制的。数控加工程序编制常用的方法有手工编程和通过软件(如MasterCAM、Cimatron、Pro/E、UG、Solidworks、CAXA等CAD/CAM软件)进行自动编程。其中手工编程指的是从分析零件图样、确定加工工艺过程、数值计算、编写零件加工程序单到程序校验都是由人工完成的编程。而自动编程是指程序编制工作的大部分或者全部工作由计算机软件处理图形并产生数控加工程序的过程。

　　工艺路线设计 工序设计 工艺分析 技术文件编写 自动编程 数控仿真 手工编程 数控机床操作 数控加工

　　工艺基础

　　训练 ① 数控编程

　　与数控操作

　　训练 ② 机械加工

　　设备的拆装

　　训练 ③ 数控机床

　　维修与保养

训练 ④ 精度检测 故障诊断 机床拆装 工具使用 图1 数控实践教学的4个阶段

　　学生在了解两者的含义的同时，更要掌握两者的优缺点。对于加工形状简单、计算量小、程序不多的零件，采用手工编程较容易，而且经济及时。因此，在点位加工或直线与圆弧组成的轮廓加工中，手工编程仍广泛应用。而自动编程能编制极为复杂的零件的加工程序。而且编程速度快，周期短，程序精度高，使用方便，便于计算机检查、验证与校核刀具位置、轨迹和零件形状等。特别是对于复杂零件，自动编程有无可比拟的技术经济效果，能编制手工无法完成的程序。但是自动编程也存在一些无法克服的缺陷：由于自动编程采用计算机软件来完成数控程序的编制工作，这样一方面必须增加计算机硬件和软件系统等软硬件设施的投资。另一方面对程序编制人员的要求更高，除了需要掌握简单的手工编程方法和一定的计算机知识与机械制造基础知识以外，还需要熟练掌握自动编程软件的使用。同时，自动编程产生的加工程序基本由简单的加工指令如直线、圆弧等组合而成，没有全面应用数控系统的特殊功能指令，例如子程序、固定循环、镜像指令、宏指令等。因此，对于同样简单的零件，自动编程产生的程序长度可能是手工编制的程序的几倍甚至几十倍，其加工时间相应地是成倍或成几十倍的增长，这是其无法修正的根本缺陷[4]。两者虽然各有优缺点，但是应该清楚手工编程是初学者熟悉并掌握NC基本原理的一个重要途径。只有通过手工编程的训练才能使初学者真正理解数控加工的含义。为此，经过多年的理论教学和实践教学，井冈山大学工学院的数控技术课程教学团队一致认为，初学者要达到熟练掌握数控编程，必须以手工编程为基础进行3个阶段的学习。(1)学习每一个数控指令的功能、使用方法，并要求达到识记、熟练使用。这一步主要通过教师课堂上讲解简单零件加工程序的编制方法后，组织学生随堂练习来理解课堂内容，课后学生完成相应练习加以强化。(2)通过简单零件加工的数控编程，分模块讲练数控车、数控铣、加工中心的程序编制方法，并由学生课堂、课后完成相应简单零件加工程序的编制，达到对数控指令的综合应用。(3)将数控加工仿真系统引入数控编程教学。数控指令枯燥、繁琐，不易记忆，编写的程序若不能得到实现，学生学习的兴趣不高，也得不到应有的实际动手训练。因此，在课堂上，引入数控加工仿真系统进行教学，及时验证课堂上讲解的加工程序，可增加学生对数控加工程序控制机床加工零件的感性认识，达到对数控指令的理性理解。

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