数控技术课程实验教学内容设置与教学方法探讨

作者简介：冯静安（1977-），男，山东招远人，讲师，硕士，主要从事数控技术、控制理论的教学研究工作。

摘 要：结合数控技术课程内容，确定数控技术课程实验教学目标，分析了数控技术课程基本实验、综合性实验教学内容的设置及教学方法，介绍了实验考核方式。

关键词：数控技术课程 实验教学 教学内容 教学方法

中图分类号：G642.3 文献标识码： A

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2014）01（b）-0000-00

数控机床作为典型的机电一体化产品，在现代制造业中的应用日趋广泛。数控机床中综合运用了计算机、自动控制、自动检测、精密机械等多学科知识，是机械设计制造及其自动化专业中知识应用的综合体现。本文根据作者多年教学实践经验，就数控技术课程实验教学中教学内容的设置与教学方法的应用进行简要分析和探讨。

1 结合课程教学内容，明确实验教学目标

数控技术课程内容[1，2]通常以数控机床为中心进行展开。数控机床作为典型的机电一体化产品，总体包含机械系统、电气控制系统两大部分，即分别为被控对象和控制系统两部分。按照控制理论的基本思想，数控机床控制系统又可以分为输入系统、控制系统、驱动系统、执行系统和检测系统等五大部分。数控技术课程内容按照程序编制、插补算法与CNC系统、驱动放大电路、伺服电机、检测装置等部分进行设置即采用了这一分类方法。

从数控技术课程内容的规划中可以明确，数控技术实验教学目标应该包含对数控机床控制思想的总体认识、对数控机床操作的实践技能培养和对数控技术原理的基本认识，从而通过实践教学实现对课堂理论教学内容的深化理解。

2 根据实验条件，确定实验教学内容及教学方法

目前的数控技术实验教学中大多只注重数控编程部分的实践，而数控技术作为一门专业方向课程，可以供学生选择的方向除了数控加工技术外还应包含数字控制技术。因此，实验内容的选择不应只局限于编程，还应注重于机床的数字控制原理，该部分内容几乎涉及到除数控编程外的所有数控技术课堂教学内容。

我校数控实验室现有数控车床、数控仿形铣床、立式加工中心、数控线切割、数控雕刻机、宇龙仿真软件及机电一体化实验台等设备，设备虽然不同，但都属于典型的机电一体化产品，具有相同的控制思想。因此，在数控编程课堂教学内容开始前，进行的数控机床基本操作实验中，首先通过各个机床的加工演示和讲解，让学生对机床的结构组成、工作原理、控制思想、操作方法进行初步认识，加深对数控机床原理的理解。然后，以数控机床的基本操作为重点，通过对机床操作面板的使用，让学生熟悉机床的基本操作方法。最后，通过简单实例，从零件图、程序组成结构、程序输入、调用、材料装夹、对刀、模拟、加工，介绍数控编程加工的总体实现过程。

在数控编程课程结束后进行的数控机床编程加工实验中，由教师给定题目或学生自拟的方式，根据零件图纸，学生通过仿真软件编制程序，最后经教师审核后在机床上加工。

在课堂教学后期进行的数控机床控制原理实验中，首先通过机电一体化实验台，演示对数控机床工作台的控制，介绍机床控制系统中的PLC、继电器、接触器、环形分配器、驱动器等关键部件，然后，通过结合机床操作面板、控制程序让学生观察电气控制柜和数控系统软件界面中的PLC输入输出信号的变化，让学生理解数控机床中信息的传递与驱动、反馈控制原理。

3 做好实验准备，提高实验效率

数控机床是一种高技术含量、高精度、高性能的设备，设备造价比较高，受客观因素的影响，实验设备少，学生人数多，要使学生在短时间的实验教学课时限制下尽可能多的理解和掌握数控机床编程及其技术原理的众多知识，实验前的准备工作极为重要。开学后，实验教师应与理论课教师充分沟通，协调一致，制定好理论教学与实验教学的教学计划；实验课程开始前，实验教师应充分了解学生的理论课程进展情况，从而根据学生实际情况，制定实验教学方案，并事先准备好刀具、材料、程序，并试运行，防止因疏忽造成实验过程中的时间浪费。数控技术涉及理论广泛，学生的疑问也较多，因此，实验教师要不断提高自身理论知识，充分理解实验中涉及到的理论原理，明确实验过程，从而使整个实验过程系统化，并能及时准确、简洁明了的解答学生的提问，从而提高实验效率。

4 注重知识应用，提升综合素质

单一的数控机床编程操作实验，简单的通过加工演示、简单实例，很难达到对学生综合实践能力的锻炼，因此，应有针对性地开发综合类的实验项目。如：利用加工中心，设置刀具长度补偿和半径补偿，采用多种刀具完成零件的钻孔、平面轮廓铣削加工、圆及圆弧等的加工；利用数控车床多刀加工，完成回转零件的内外圆柱面、端面、切槽、螺纹的加工；通过对操作面板的操作，观察数控系统PLC状态图的变化，结合电气控制柜中的继电器、接触器的动作，绘制机床的电气控制原理图；通过机电一体化实验台，编制PLC梯形图，实现对机床工作台的运动控制；采用自动编程软件，完成零件的自动编程。与此同时，鼓励学生在掌握基础知识的情况下，根据实验室条件，结合自身兴趣和方向、科研经验，自主设计实验内容，或在教师指导下参与共同设计新的实验，从而充分调动学生的积极性和主动性， 提高学生分析和解决实际问题的能力，有利于学生创新精神和实践能力的培养与提高，从而达到培养具有综合能力和创新能力人才的目的。

5 完善实验考核方式

数控技术课程作为一门专业方向课，相比于大多数课程，实践应用能力更为重要，因此，应加大实验内容所占比重。考核形式采用基本理论、软件仿真、基本操作、综合实践四个方面进行考核。其中基本理论涉及机床结构、控制原理、程序代码等；软件仿真涉及材料、刀具、工艺及程序等；基本操作包括图纸、编程、对刀、加工等实践操作；综合实践由教师拟定综合实例，由学生选题或自主选择工程科研实际问题，拟定加工工艺完成操作加工。

6 结语

实践是创新的源泉，学生通过动手实践，加深对理论的理解，从而更好的实现知识的应用，进而实现对知识的综合和创新思维的产生。数控技术课程实验是学生通过实践理解和深化认识数控技术理论的关键，同时也是对知识综合应用能力培养的关键。数控技术实验课程的特点，要求教师要在教学过程中不断总结和完善，丰富教学手段和教学方法，优化教学内容，提升自身理论与实践能力，从而确保教学效果。

参考文献

[1] 杨有君.数控技术（第2版）[M].北京：机械工业出版社，2011.

[2] 胡占齐，杨莉.机床数控技术（第二版）[M].北京：机械工业出版社，2007.