數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件在數(shù)控教學(xué)和鑒定中的應(yīng)用研究

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　　全球知識經(jīng)濟的發(fā)展,，使機械工程成為一個跨越機械、電子,、計算機,、信息、控制,、管理以及經(jīng)濟等多學(xué)科的綜合技術(shù)應(yīng)用學(xué)科,，數(shù)控加工應(yīng)用技術(shù)專業(yè)應(yīng)運而生，這對傳統(tǒng)意義上的機械加工專業(yè)教育提出了新的更高的要求,。抓住機遇,，銳意改革,，積極探索數(shù)控加工專業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)新模式，著力培養(yǎng)中級,、高級各層次的寬厚型,、復(fù)合型、開放型和技能型的數(shù)控加工應(yīng)用技術(shù)人才,，為國家經(jīng)濟建設(shè)輸送一大批應(yīng)用型技能型人才,。
一、問題的提出

/ Y; ?9 p1 h: W. R7 _8 F. x隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,，數(shù)控加工技術(shù)正在得到廣泛的應(yīng)用,。數(shù)控人才成為勞動力市場急需的人才，如何盡快地培養(yǎng)出滿足市場需要,、掌握數(shù)控機床編程知識和操作技術(shù)的數(shù)控技能型人才成為數(shù)控教學(xué)工作者必須研究的問題,。作為數(shù)控編程與操作的專業(yè)教師，深感如何將數(shù)控編程教學(xué)與數(shù)控機床操作實踐有機地結(jié)合起來是值得我們認真探討與研究的,。
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由于數(shù)控機床是一種新型工藝裝備,，故數(shù)控技術(shù)工人的培養(yǎng)和數(shù)控機床的教學(xué)還處在剛剛起步的狀態(tài)，如何利用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)進行教學(xué)和鑒定更是處在探索階段,，因此有必要對數(shù)控教學(xué)模式,、教學(xué)手段和教學(xué)方法的完善進行有益的探索，創(chuàng)新數(shù)控專業(yè)的職業(yè)技能鑒定的工作方法,，建立一套完整的數(shù)控教學(xué)與鑒定新體系,。

! a7 T7 v* g7 _, [( d數(shù)控機床屬于高科技產(chǎn)品，品種多價格高,，一臺數(shù)控車床或數(shù)控銑床一般需二三十萬,，一臺數(shù)控加工中心也是少則幾十萬多則幾百萬。數(shù)控機床的操作訓(xùn)練若完全依賴數(shù)控機床進行實作訓(xùn)練,，投入大消耗多成本高,，即使是實力雄厚的培訓(xùn)學(xué)校和企業(yè)既無必要也無力承擔起此種消耗與投入。因此探索一種新的數(shù)控加工技術(shù)教學(xué)模式來達到投入少,、見效快,、培養(yǎng)的學(xué)生適應(yīng)性強、企業(yè)歡迎的教學(xué)模式勢在必然,，這種教學(xué)模式應(yīng)當既區(qū)別于傳統(tǒng)的機械加工培養(yǎng)模式又與一般的機電專業(yè)有不同,。運用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)教學(xué)是解決這一問題的重要途徑。它既能解決學(xué)生實習時不熟悉數(shù)控系統(tǒng)操作及控制面板的問題,，又可以大大提高學(xué)生的學(xué)習興趣,，還能提高學(xué)生的編程能力及對不同數(shù)控系統(tǒng)不同數(shù)控機床的適應(yīng)能力，是一種有效地進行數(shù)控實習的前期教學(xué)的一種良好嘗試,，也是進行數(shù)控機床專業(yè)職業(yè)技能考核的一種有效的手段,。
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二,、數(shù)控加工技術(shù)教學(xué)模式的確定

" T/ \' m: N' ^$ T( D3 v職業(yè)技術(shù)教育的數(shù)控加工技術(shù)應(yīng)用專業(yè)的職業(yè)培訓(xùn)是使學(xué)生獲得數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)職業(yè)技能，獲得利用這種專業(yè)技能生存與發(fā)展所需要的保障,，即學(xué)到一種先進的為社會所急需的謀生的技能,。為此，我們對數(shù)控加工應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的教學(xué)模式進行了積極的探索與研究,，旨在建立一整套適應(yīng)教學(xué)和鑒定的合理完善的數(shù)控機床專業(yè)的培訓(xùn)及鑒定的體系,。我們的指導(dǎo)思想和目標是：
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1.全面改革數(shù)控加工技術(shù)教學(xué)模式，實現(xiàn)兩個轉(zhuǎn)變,，即將理論教學(xué)為主向理論教學(xué)與技能訓(xùn)練并重的轉(zhuǎn)變,，將技能訓(xùn)練的純操作與純消耗向運用數(shù)控仿真系統(tǒng)檢驗編程效果結(jié)合數(shù)控機床進行訓(xùn)練的轉(zhuǎn)變,；
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% X  {! {$ k) N" A# W2.改變原有的授課內(nèi)容和方法,，將傳統(tǒng)的機加工工專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容加以整合，充實數(shù)控加工技術(shù)相關(guān)的必不可少的教學(xué)內(nèi)容,，輔以一系列計算機輔助的多媒體教學(xué)手段,；同時全面改革數(shù)控編程與操作課程的教學(xué)內(nèi)容與方法，變傳統(tǒng)教學(xué)方法為現(xiàn)代教學(xué)方法,、變空對空編程為培養(yǎng)綜合編程能力即時檢驗編程效果的方法,；

& t+ h4 R- |. R7 e+ Y3.摒棄演示性編程，建立包括常規(guī)編程,、綜合性編程,、設(shè)計性編程、實用性編程在內(nèi)的編程體系,，提高學(xué)生的動手動腦能力,，為塑造具有實用性、創(chuàng)造性精神的中,、高級數(shù)控編程與操作技能型人才打下扎實的基礎(chǔ),。

4.拓寬學(xué)生的就業(yè)能力，使他們能很快適應(yīng)不同企業(yè)不同數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機床的操作或編程,，有較強的工藝和現(xiàn)場問題的處理能力,，有較強的計算機設(shè)計與制造應(yīng)用能力。
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我們的具體做法是：正確確定數(shù)控加工應(yīng)用技術(shù)的專業(yè)位置：

0 `' J$ ~/ |+ p1）數(shù)控加工應(yīng)用技術(shù)專業(yè)領(lǐng)域職業(yè)崗位的定位：
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數(shù)控加工應(yīng)用技術(shù)專業(yè)領(lǐng)域一般主要有以下職業(yè)崗位：普通機床及數(shù)控機床操作人員,、數(shù)控編程工藝人員,、數(shù)控設(shè)備維修人員、數(shù)控設(shè)備營銷人員,、模具設(shè)計與制造人員,。

% u- V) t$ z1 ^" E0 T) R- S( H, T根據(jù)數(shù)控人才市場需求的調(diào)研情況，結(jié)合中技及中職,、高技及高職教育的特點與定位,，本專業(yè)主要定位為：培養(yǎng)崗位適應(yīng)性較強的,、緊缺性較大的、具有一定加工工藝知識和數(shù)控加工操作,、編程技能兼有普通機床操作技能,、CAD繪圖技能的“技術(shù)技能型”人才。

) F) W' B+ q5 ^. n- I- l培養(yǎng)目標：本專業(yè)領(lǐng)域方向面向制造業(yè),，培養(yǎng)德,、智、體,、美全面發(fā)展,，具有與本專業(yè)領(lǐng)域方向相適應(yīng)的文化水平與素質(zhì)、良好的職業(yè)道德和創(chuàng)新精神,，掌握本專業(yè)領(lǐng)域方向的技術(shù)知識,，具備相應(yīng)實踐技能以及較強的實際工作能力，掌握數(shù)控機床的工作原理和結(jié)構(gòu)知識,，掌握主要數(shù)控系統(tǒng)的特點,、具有一定數(shù)控加工工藝知識，具備普通機床操作,、數(shù)控機床的操作,、手工編程、自動編程,、CAD繪圖能力,。

! B; i4 h0 C$ v, z: w職業(yè)面向：主要就業(yè)崗位為：數(shù)控加工工藝與數(shù)控加工程序編制；數(shù)控機床的操作

2）數(shù)控加工應(yīng)用技術(shù)教學(xué)模式的確定：數(shù)控加工應(yīng)用技術(shù)教學(xué)模式應(yīng)當是既與傳統(tǒng)的機加工專業(yè)有所相同,，又與其有所區(qū)別新型教學(xué)模式,。在教學(xué)模式的運用時我們綜合參考了德國的教育模式。德國沒有CNC技術(shù)應(yīng)用這個專業(yè),，他們統(tǒng)稱為金屬切削技術(shù)工,。CNC技術(shù)需要相應(yīng)的理論知識和金屬加工的實訓(xùn)經(jīng)驗與技能作為基礎(chǔ)。因此學(xué)生在學(xué)習CNC技術(shù)之前除完成專業(yè)制圖,、專業(yè)數(shù)學(xué),、機制工藝、金屬工藝學(xué)等課程的學(xué)習之外,，還要完成大量的鉗工,、車工、銑工等機加工實習,。

1 V3 S! f. ?' n. L/ y' `( }三,、數(shù)控加工仿真系統(tǒng)在教學(xué)中的應(yīng)用
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( L  m% u5 s9 x4 r, h（一）數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的選用：

* i/ ~' q+ m! W/ X; O( {數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的軟件形式很多，有的是數(shù)控機床本身自帶的仿真系統(tǒng)，但這種數(shù)控機床的仿真系統(tǒng)在教學(xué)中局限性較大,，不適于教師教學(xué)和學(xué)生訓(xùn)練,；還有的是一些先構(gòu)圖而后自動編程仿真軟件，也不適應(yīng)手工編程教學(xué)的要求,。國內(nèi)還有其它幾種數(shù)控加工仿真軟件,，但都有一些不盡人意之處。幾經(jīng)比較,，最終我們選擇了上海宇龍公司數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的教學(xué)軟件,。該軟件是源自美國的基于虛擬現(xiàn)實的仿真軟件，是一種富有價值的教學(xué)輔助工具,，它可以實現(xiàn)對數(shù)控銑床,、數(shù)控加工中心和數(shù)控車床加工零件全過程的仿真，其中包括毛坯定義,、夾具刀具定義與選用,，零件基準測量和設(shè)置，數(shù)控程序輸入,、編輯和調(diào)試,，擁有FANUC數(shù)控系統(tǒng)、SIEMENS數(shù)控系統(tǒng),、華中數(shù)控系統(tǒng)、廣州數(shù)控系統(tǒng)等多種數(shù)控系統(tǒng),，具有多系統(tǒng),、多機床、多零件的加工仿真模擬功能,，該軟件具有獨創(chuàng)性,，達到了國際、國內(nèi)領(lǐng)先水平,。
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（二）數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的應(yīng)用方法：

如何運用這套軟件進行教學(xué)呢,，我們在教學(xué)中主要從以下幾個方面進行探索與實踐。
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; P. l/ r6 U" ^2 \1．靈活應(yīng)用教學(xué)方法,，課堂教學(xué)中變學(xué)生被動學(xué)習為主動學(xué)習

7 m! e3 m2 b7 Y$ p現(xiàn)在,，由于大部分學(xué)習基礎(chǔ)好的學(xué)生選擇上大學(xué)，職業(yè)技術(shù)學(xué)校教師教學(xué)很困難,，傳統(tǒng)的教學(xué)方式已很難使學(xué)生接受,，因此，利用先進的教學(xué)方法,、教學(xué)手段來提高學(xué)生的學(xué)習興趣顯得尤為重要,。數(shù)控專業(yè)教師應(yīng)有較高的教學(xué)水平和教學(xué)能力，有較強的數(shù)控職業(yè)能力即數(shù)控編程能力、工藝處理能力,、實際動手能力,、自動編程能力，能較為嫻熟地運用行動導(dǎo)向的教學(xué)方法,，在課堂教學(xué)真正體現(xiàn)學(xué)生為主體,，突出顯示學(xué)生動手動腦的活動，變學(xué)生被動學(xué)習為主動學(xué)習,。在教學(xué)過程中,，教師起引導(dǎo)作用，即對學(xué)生活動中遇到困難或無法下手的問題進行引導(dǎo),、講解,。課堂教學(xué)中每節(jié)課的知識點盡可能集中，深入淺出,，便于學(xué)生掌握編程方法與技巧,。

2．恰當運用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)，充分發(fā)揮其課堂教學(xué)中的作用
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數(shù)控加工仿真系統(tǒng)主要應(yīng)用于數(shù)控編程與操作這一理論教學(xué)課程,，還可作為數(shù)控操作技能訓(xùn)練的輔助工具,。教師應(yīng)十分重視數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的在教學(xué)中的應(yīng)用方法，擺正數(shù)控加工仿真系統(tǒng)在教學(xué)中的位置,，既不能完全依賴數(shù)控加工仿真系統(tǒng)放棄教師在教學(xué)中的引導(dǎo)作用,，也不能在教學(xué)中教師唱獨角戲采用常規(guī)的教學(xué)模式而忽視數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的應(yīng)用，應(yīng)該科學(xué)地,、充分地發(fā)揮數(shù)控加工仿真系統(tǒng)在教學(xué)中的作用,。
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8 M4 U9 O- z0 D2 ~% E3．科學(xué)安排教學(xué)內(nèi)容，循序漸近掌握數(shù)控編程與操作技巧
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在教學(xué)過程中教學(xué)內(nèi)容的安排分為三個模塊,。其一為基礎(chǔ)模塊,，主要講解與訓(xùn)練最常用的FANUC數(shù)控系統(tǒng)中的數(shù)控車床、數(shù)控銑床,、數(shù)控加工中心的編程方法,、操作及應(yīng)用，這一模塊是教學(xué)重點,，必須使學(xué)生熟練掌握,，靈活應(yīng)用：其二為提高模塊，主要講解與訓(xùn)練SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)的三種機床的編程與操作,，以幫助學(xué)生進一步加強不同在數(shù)控系統(tǒng)下對不同數(shù)控機床的編程方法的理解與應(yīng)用能力：模塊三為拓展模塊,，主要講解國產(chǎn)數(shù)控數(shù)控系統(tǒng)中的華中數(shù)控系統(tǒng)和廣州數(shù)控系統(tǒng)中的數(shù)控車床的編程與操作方法，擴大學(xué)生的知識面,，提高學(xué)生對不同操作系統(tǒng),、不同操作面板的編程與操作能力,。這三個模塊的教學(xué)可根據(jù)學(xué)生不同層次進行安排，中專中技層次難度較低,，高技大專層次難度稍大,，三個模塊課時較多。這樣,，學(xué)生在從業(yè)時能夠信心十足的面對所操作的數(shù)控機床,，較快適應(yīng)所從事的工作。

; X( T5 V5 c, i# Z" T6 N; b4．正確進行教學(xué)評價,，提高學(xué)生的學(xué)習意識和自覺性

教學(xué)時所進行的教學(xué)評價包括學(xué)生的自我評價,、學(xué)生相互之間的評價和教師評價。上機應(yīng)用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)進行數(shù)控編程與操作練習時以教師評價為主,，對每次的練習成績及時登記,。評價方法包括口頭評價和試題測評，而試題測評方法包括課題測評及期末測評,。教師對學(xué)生進行口頭評價時應(yīng)注意方式和語言的選擇,，對做得不好的學(xué)生不采用直接批評的方法，只是指出該學(xué)生哪些地方做得好,，哪些不太好,，應(yīng)如何改進；對于比較差的學(xué)生稱為“比較弱一點的學(xué)生”,。課堂測試應(yīng)有較強的目的性,，不是難為學(xué)生，而是通過對學(xué)生進行測試,，來提高學(xué)生的學(xué)習意識,、學(xué)習熱情，學(xué)習的自覺性和自信心,，因此，測試題應(yīng)與課堂教學(xué),、上機應(yīng)用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的練習要求相適應(yīng),。考前的復(fù)習應(yīng)有較強的的目的性,，不應(yīng)超出范圍,，課程的總評成績不過分注重一次期末考試結(jié)果，而是更多地,、客觀地關(guān)注學(xué)生在整個學(xué)習過程中的學(xué)習效果,。教師在教學(xué)中有明確的教學(xué)目的，逐個系統(tǒng),、逐種機床進行講解及安排練習,，因人施教，因材施教，恰到好處,。
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+ g) f! e2 r5 n/ N& b四,、數(shù)控加工仿真系統(tǒng)在職業(yè)技能鑒定中的應(yīng)用
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數(shù)控操作工按國家職業(yè)技能鑒定標準分成兩大內(nèi)容：理論考核和技能考核。其中技能考核分成五個模塊：即數(shù)控機床操作（利用手工編程加工實際零件）,、工藝編制,、CAD計算機繪圖、數(shù)控機床現(xiàn)場排故分析與講解,、CAM自動編程模塊,。數(shù)控機床三、四級操作工技能考核僅考核其中第一模塊即手工編程加工零件的數(shù)控機床操作模塊,。如果按常規(guī)考核將技能操作考核模塊全部安排在數(shù)控機床上進行,，一般需占用數(shù)控機床4-6小時。我們采用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件輔助考試,，考生拿到所考核的零件圖紙后,，先在數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的數(shù)控車（或銑）床上手工編程，檢驗合格后將程序通過數(shù)據(jù)傳輸送入數(shù)控機床進行加工,，這樣減少了在機床上手工編程,、輸入程序、校驗程序,、仿真加工的時間,，占用數(shù)控機床僅約2小時左右，使占機時間至少縮短50%,，鑒定效率大為提高,，同時也大大提高了鑒定時的安全性。為了減少刀具和材料的消耗,、進一步縮短上數(shù)控機床操作時間,，也可將操作題目分成兩個零件，將難度大的零件用手工編程在數(shù)控加工仿真系統(tǒng)上模擬加工即可,，而將難度較小,、用材較少的零件模擬仿真后再在數(shù)控機床上加工。
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總之,，數(shù)控加工仿真軟件在教學(xué)和鑒定中的應(yīng)用尚在起步與研究探索階段,，只要積極思考在應(yīng)用中產(chǎn)生的問題，主動采取應(yīng)對措施,，我們正確發(fā)揮其在教學(xué)和鑒定中的作用,，就一定能收到事半功倍的效果。

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