《数控车削编程与操作》课程教学法研究与实践

邵建凯

《数控车削编程与操作》是中、高等职业教育院校数控加工专业的一门重要课程。数控加工实训是该课程教学中的一个重要环节，如何在教学中充分调动学生的积极性和创造性，达到培养学生熟练掌握数控机床操作技能的目标要求，是各院校数控专业教学中面临的新课题。笔者所在学校在教学中，坚持以学生技术应用能力的培养为核心，依据学生自身特点和认知规律，不断研究与实践教学方法，改善教学手段，创新教学模式，取得了良好的教学效果。

一、以实训操作为切入点，上好第一堂课，激发学生学习兴趣

兴趣是最好的老师，学生是学习的主体。每当学生第一次接触新的学科时，总是存在着极强的好奇心理。他们急于了解这门课程的主要内容、学习方法、实际应用及其与未来就业岗位的关系。要使他们准确掌握知识，熟练运用知识来解决实际问题，就必须充分调动其学习积极性和主动性，努力提高学习兴趣。为此，上好第一堂课就变得非常关键。在进行教学设计时，要打破原有的先理论后实践的教学模式，以实训课为切入点，第一堂课就带领学生去实训车间进行实践教学。首先，教师示范一个简单的阶梯轴零件实例加工过程，把准备好的图样发给学生，教师现场用G90、G00、G01等指令编制一个简单的数控加工程序，输入到数控装置中，启动数控机床进行现场加工。让学生亲身感受数控机床的加工过程，通过与普通机床加工零件对比，使其更直观的了解数控机床加工的高精度、高速度、高效率等功能特点。然后，教师在真实的加工环境中通过给学生示范主轴转速、刀架回转、刀具进给等控制功能的操作，并用规范语言概括讲解数控机床的组成、加工控制原理及面板操作等相关知识。让学生从宏观上了解本课程的知识脉络、学习方向以及应达到的水平。以此来激发学生的兴趣，有效调动其学习专业知识的主动性与积极性。

二、科学设计“核心课程+项目教学”的专业课程体系

按照“以能力为本位，以职业实践为主线，设计核心课程+项目教学的专业课程体系”的总体要求，以工作任务模块为中心构建项目教学课程体系。彻底打破学科课程的设计思路，紧紧围绕完成工作任务的需要来选择和组织课程内容，突出工作任务与知识的联系，让学生在职业实践活动的基础上掌握知识，增强课程内容与职业岗位能力要求的相关性，提高学生的就业能力。

学习项目选取的基本依据是该门课程涉及的工作领域和工作任务范围。在具体设计过程中，以机械制造类专业的典型产品为载体，以涵盖数控编程指令为核心，以调动学生学习兴趣为手段，遵循由浅入深、由易而难、由简而繁、逐次加深的认知规律，按照明确的目标要求，科学的设置具体的教学项目。例如：教师针对学生在数控车削编程操作中应掌握的技能，围绕数控加工工艺，将教学内容规划为5个实训项目、15个教学模块。具体如下：

1.项目一

阶梯轴的加工实训（包括低台阶轴和高台阶轴加工两个模块），使学生熟悉数控机床操作面板的使用、数控加工程序的输入与编辑、对刀与刀具参数的设置、坐标系的设置等方法及常用M代码及F、S、T代码的使用方法。達到熟练应用 G00、G01、G90、G71等功能指令完成由简单至中等复杂程度轴类零件的编程与加工技能目标。

2.项目二

切槽、切断加工实训（包括窄槽加工、宽槽加工、工件切断等三个模块），在巩固项目与基本技能的基础上，重点理解切断刀具的选择、特点及刀位点的确定方法。掌握G04、G75指令的含义、格式及使用方法。达到熟练应用G04、G75等功能指令完成工件切槽、切断编程与加工的技能目标。

3.项目三

成型面加工实训（包括简单外圆弧面零件、手柄的设计与加工、国际象棋设计与加工、简单孔类零件、酒杯的设计与加工等五个模块），通过手柄、国际象棋、酒杯等趣味零件的设计加工过程，使学生了解成型面的加工工艺、圆弧节点的计算方法，掌握G02、G03、G71、G73等指令含义、编程格式及使用方法，达到熟练应用G功能指令完成数控车床车削简单圆弧面至复杂圆弧面零件的编程与加工技能目标。

4.项目四

螺纹加工实训（包括圆柱螺纹加工、圆锥螺纹加工等两个模块），通过实训，使学生了解螺纹的种类及参数，重点掌握外螺纹外圆柱（圆锥）直径和螺纹实际小径、内螺纹内孔直径和螺纹实际大径的确定方法及G32、G92、G76等指令的含义与编程方法，达到熟练应用G32、G92、G76等功能指令完成螺纹类零件的编程与加工技能目标。

5.项目五

综合零件加工实训（综合上述训练项目，有针对性的设置三个典型综合零件的教学模块），通过综合零件的教学训练，使学生在进一步巩固数控车床基本操作技能的基础上，正确分析复杂零件的加工工艺，合理选择刀具及切削用量，准确运用符合零件加工特点的编程指令，编制中等以上复杂零件的完整加工程序。同时，让学生熟练掌握工件调头装夹找正方法、刀补值的修改方法及工件的测量与检验方法，达到熟练操作数控车床完成复杂零件编程与加工的技能目标。

综合以上5个教学实训项目，我校采用以“行为引导式的项目教学法形式”开展教学实践，以现代企业的职业行为为目标，在教师指导下，通过组织学生真实地参加项目设计、履行和管理，强调对学生综合应用能力的培养，力求在项目实施过程中完成教学任务，实现教学培养的目标。

三、实现理论与实践紧密结合的一体化教学新模式

学生安全、机床安全、文明生产是实训课的前提，教师在上课过程中必须多次强调，提醒学生加以重视。尤其是刚开始的几次实训课，学生频繁地发生对刀、编程、输入等常见操作错误，甚至发生撞车等安全事故，使得教学效率降低，教学任务繁重。为此，笔者所在学校建有数控加工仿真实训室，采用FANUC和SIEMENS等系列数控加工仿真教学软件实施教学，该软件提供与实际数控机床同一模拟系统，具有开放的数控程序窗口，能完成数控机床加工的各项功能，并能自动检测和执行NC加工程序。通过生动的交互图形，实施模拟三维空间的各种切削加工，其运动轨迹如同真实的机床切削，全面仿真数控机床的加工过程。这极大地降低了机床维护成本，具有最佳的经济性，可不再依赖高昂的设备投入而能充分领略先进数控加工技术应用、设计、编程、操作等训练，并可满足各种不同数控加工系统的实践要求。

数控仿真教学软件具有手动、自动加工等模式下的实时碰撞检测功能，包括刀具与夹具、压板，机床行程超程，主轴不转时刀具与工件的碰撞等出错时会有报警或提示，使学生在“错误”操作与尝试中，寻求正确合理的工艺方案，培养学生独立分析问题和解决问题能力。使其在虚拟环境中了解、掌握数控机床编程与加工的全过程。

总之，在《数控车削编程与操作》课程教学中，要始终以学生为中心，采用基于行为引导的项目教学法、模块教学法，趣味零件加工教学法等多种形式，借助模拟仿真教学手段，围绕激发学生自主学习兴趣组织教学过程。真正实现边教边学、边学边做、在学中做、在做中学，实现理论知识与实践操作紧密结合的一体化教学新模式。为学生进行数控技术的研究性学习和创新提供一个全新的平台。

（工作单位：河北省廊坊市高级技工学校）