《数控车削》实训课程的教学改革与实践

黄文军　张涵　李天鹏

【摘 要】本文分析了榆林学院工程训练中心《数控车削》实训课的现状，探讨了数控仿真技术在数控车削加工实训教学的优势，通过比较分析得出结论：在数控车削虚拟仿真环境中进行零件的数控加工，能够降低生产成本、提高实训效率，防止因误操作对设备的损坏，并在教学上很大程度上缓解了设备不足与学生动手能力培养的矛盾，提高了教学效益。

【关键词】数控；仿真；教学改革

中图分类号： TG659-4；G712 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）26-0160-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.26.073

Teaching Reform and practice of practical training course “NC turning”

HUANG Wen-jun ZHANG Han LI Tian-peng

（Engineering Training Center，Yunlin University，Yulin Shaanxi 719000，China）

【Abstract】In this paper， the present situation of “NC turning” training course in Engineering training Center of Yulin University was analyzed， and the advantages of NC simulation technology in NC turning training teaching were discussed. Through comparative analysis， it was concluded that NC machining of parts in the virtual simulation environment of NC turning could reduce the production cost， improve the efficiency of practical training， and prevent the damage to the equipment due to misoperation. To a great extent， it alleviated the contradiction between the shortage of equipment and the cultivation of students practical ability，and improved the efficiency of teaching.

【Key words】NC；Simulation；Teaching Reform

0 前言

金工实习是高等学院学生实践教学的基本环节，是大学生学习机械加工工艺知识、增强大学生综合实践素质、提高大学生工程技术实践能力、培养大学生创新意识和创业能力的实践性基础课程[1]。随着现代科技的飞速发展，工程技术人才直接影响科学技术的发展，决定国家的工业竞争力，是国之重器的关键性因素[2]。因此，为确保在工业发展竞争中的有利地位，世界各国，特别是欧美发达国家尤其重视工程教育的改革和发展，力求培养出具有高竞争力的工程技术人才[3]。目前我国工科类高校已建成的工程训练中心成为工科类大学中教学规模最大，受教学生最多的实践教学基地。数控车削技术是工程训练实践课中必不可少的一个工种，是先进制造的关键环节，在机械制造行业中有着举足轻重的作用。

榆林学院学院工程训练中心，创办于2004年，目前开设的工种有钳工实训、车工实训、刨工实训、铣工实训，以及数控车削实训等多个项目，其中数控车削实训设备有广数系统数控车床两台、南京巨森系统数控车床两台。南京巨森系统数控语言在市面上并不是很常见，可以参考学习的素材相当少，真正使用频率高的是广数系统语言的数控车床。但是两台数控车床面对全校工科专业学生每年的学习任务，排课任务、教师上课以及设备压力相当大。而数控设备价格昂贵，少则每台10万，大学生在实训实践学习过程中不可能做到一人一机，因此数控仿真软件正好可以弥补这方面的不足。

1 数控车削实训课程改革的必要性

数控车削实训是工程实训的重要工种之一，是高等院校绝大部分工科专业金工实习必修的技能之一，因此工程训练中心开设了数控车削实训课，采用模块化教学法，但结合目前工程训练中心金工实习教学现状，在数控车削加工教学中面临着诸多问题[4-5]：

（1）数控机床教学设备陈旧、损耗大。各高校的工程训练中心（或是实训中心）需要承担全校工科专业或是全校专业的金工实习，少则500人，多则5000人，如此高的频率地使用数控机床，紧张的维修经费使得仪器设备得不到专业系统的维护，进而影响后期的教学效果。

（2）数控车削实训教学传统、内容枯燥乏味。现如今很多高等学校数控车削实训教学模块采用比较传统的教学方法，将演示视频、挂图和实训指导教师示范操作作为主要教学手段，这样无法激起学生求知的兴致。教学内容单一、固定、一成不变，与时代发展不同步。

（3）学生实训操作安全无法得到有效的保证。学生观看完教示范视频后直接接触并操作机床，对于理论知识不扎实或动手能力较差的学生人身安全得不到有效保障，一名实训指导老师负责7-15台数控设备很难做到时刻监管。

（4）车削实训教学模式固定，学习时间不够灵活。传统教学方式局限于课堂及实训场地，由于安全责任问题，只能在规定上课的时间内学习数控车削实训操作，在自主学习的条件下，学生的课外时间得不到充分的利用，缺乏學习的灵活性。

2 建立數控车削实训虚拟仿真实验室优势

（1）实现每个学生一台模拟设备的情况下，降低实训教学成本。数控车削设备价格昂贵，少则每台10万，多则每台100万，在如此情况下，实现“ 一人一机”教学模式，购买设备经费是一个天文数字。数控仿真软件是一种专门针对于数控操作者和学习者研发的一款以计算机为中心，仿照数控机床的真实操作界面，对对刀、编写程序、检查、模拟加工等一系列的操作进行模拟仿真，完成数控技术加工学习的软件。数控仿真模拟软件，不同于数控机床等硬件的仪器设备，一次性采购，没有后期的保养、维护、维修等后期费用的投入。伴随着科学技术的进步，电子产品功能越来越强，价格却越来越低，电脑已经走进千家万户，已经走进校园，走进我们的课堂。数控机床的价格少则十几万，多则上百万。一台数控车床的价格可以购买20多台电脑，很大程度上节约了仪器设备成本。在有限的财政预算下，利用“电脑+数控仿真模拟软件”的新教学模式，实现一个学生一台“仪器”，有利于学习者面对问题、独立思考、解决问题，提升了学生动手动脑的能力。

（2）实现耗材“零”损耗，提升数控机床利用率。《数控车削》实训课程，不同于理论课程，是一门对学生实习实践操作性要求相当高的实训工种课，强调学生动手实践，通过学习数控机床基本的操作规则和编程技巧，再反复练习，进而提升学生操作数控机床的能力。在这样“学习+练习”的学习过程中，数控机床必将会消耗大量的实训耗材。尤其是对刚刚开始接触数控机床的学生，由于对机床操作系统语言掌握得不够牢固，加上操作上的失误，对耗材的需求量更加旺盛。引进数控仿真模拟软件后，学生可以在电脑上模拟真实的数控机床操作环境，输入程序，建立坐标，设置刀偏补偿，模拟仿真，程序修改等操作。经过此轮训练，可以减少编程错误，防止逻辑失误，在实现耗材“零”损耗的情况下，学生学习编程语言，掌握数控车削实训的基本知识。

（3）增强实训安全性、降低故障发生率。利用数控仿真模拟软件，学生在电脑上的虚拟环境中学习数控车削实训，降低了学生第一次学习数控车床因为错误操作而造成的仪器设备损坏，进而提高了学生学习数控机床的效率，也加大了机床操作的安全性。由于数控车削仿真程序是在虚拟环境下编程、检查、仿真，仿真成功后，再上数控车床操作，在此过程中缩短了程序调试时间，提高了数控设备的利用率，同时降低了程序逻辑出错的可能性，减少刀具损害及工件破坏的几率，从而降低数控机床发生故障的概率。

（4）灵活利用学习时间。从传统的操作数控设备，变成在电脑软件上模拟仿真，时间上比较灵活。学生们学习不拘泥于固定的时间，只要一台电脑，安装上模拟仿真软件，课堂就从实训场地延伸到教室、图书馆、宿舍等地，学生由被动学习变成了主动学习。《数控车削》实训是理论和实践结合相当紧密的课程，为了更好地服务学生，提升教学效果，运用数控仿真软件，不仅可以增加学生们学习数控车削实训的兴趣，而且可以培养了学生们的自主意识，变被动的学习变成主动学习。

3 结束语

虚拟仿真环境中学习数控车削实训操作，动态模拟仿真比较真实地反映出实际的切削加工过程，不仅能够检查数控代码的正确性和逻辑性，还能增强实际实训操作的安全性，变为主动学习，提升了教学效果。但是数控仿真技术仍然是一个辅助的手段，用手操作鼠标键盘和接触真实的操作界面还是有差距，数控机床实际的正转和反转方向，主轴的转动速度、车刀切削的进给量和切削速度，以及各类刀具的形状跟现实存在一定的差距，还有在卡盘上车削零件的装夹和测量等与实际手感相差比较大，这样的手感是在电脑上练习不出来的。因此，完全用数控仿真软件练习代替实际数控加工编程的实训是不可能的，这样无法达到教学的实际要求，只有在科学安排的情况下，合理并有效地运用数控仿真模拟软件做到提升《数控车削》实训的教学效果。

【参考文献】

[1]教育部高等学校机械基础课程教学指导委员会.高等学校机械基础系列课程现状调查分析报告暨高等学校机械基础系列课程教学基本要求[M].北京：高等教育出版社，2012.

[2]顾佩华，沈民奋，陆小华.重新认识工程教育：国际CDIO 培养模式与方法（Rethinking Engineering Education：The CDIO Approach）[M].北京：高等教育出版社，2012.

[3]高琪，李颖，张飞.基于工程能力培训的“金工实习教学改革”[J].实验室研究与探索，2015（34）：234-237.

[4]黄文军.《数控车床》仿真软件实验的教学探索[J].科学视界，2016（128）：177.

[5]傅丽凌，杨平，骆德渊等.探索工程训练新模式实施大学生个性化层次化培养[J].实验室研究与探索，2013（1）：85-87.