工程训练数控实训教学改革与实践

蒋海燕　王国超　饶玉梅

摘要：数控实训是本科高校工程训练的重要内容。通过优化实训流程和实训内容，构建DNC数控实训平台，采用虚实结合的教学手段，打造开放实训平台，加强学生工程实践能力和创新精神的培养，促进数控实训教学质量显著提高。

关键词：工程训练；数控；工程能力

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）10-0134-02

培养一大批具有较强创新精神和工程实践能力的高素质应用型工程技术人才是实施“中国制造2025”国家战略，助推制造业转型升级的关键，高等院校将责无旁贷地担负起这一历史使命。工程训练作为高等工科院校重要的实践教学环节，在培养学生创新精神和工程实践能力方面起着重要的作用。为了适应时代发展和人才培养目标的需要，各高校工程训练中心普遍在传统的车、钳、铣、刨、磨实训项目基础上，加强了以数控为代表的先进制造实训项目建设。重庆理工大学工程训练与经管实验中心近年来也加大了数控实训设备方面的投入，现有数控车床12台，数控铣床3台，三轴加工中心2台，并配置了专用的数控编程仿真实训室，以此为基础，中心积极探索、不断优化数控实训教学模式，取得了较好的效果。

一、优化实训流程和教学内容，提升学生实训兴趣

数控技术是在传统机械加工基础上发展起来的，学生必须具备传统机械制造方面的基本知识才能更好地进行数控实训，因此在工程训练课程的安排上，将数控实训安排在传统的车削、铣削和磨削之后进行。通过传统加工技术的实训，让学生了解机床的基本结构和加工工艺，为后期数控实训打下坚实的基础。

在学生参加数控实训初期，可以通过参观展示柜作品、观看典型零件数控加工视频等方式让学生对数控加工的过程有一个初步的感性认识和了解，从而激发学生的学习积极性和主动性[1]。在数控理论教学方面，由于数控技术涉及的知识点较多，不可能面面俱到，可以通过重点概念和基础编程指令的讲解，让学生对数控加工有一个总体的“框架结构”，在此基础上采用课堂讨论、项目驱动等多种方法，结合学生的自主学习，逐步完善其理论知识体系。在实践教学环节，则尽可能使学生的操作实践贴近工程实际，最好引入具体的工业产品用于教学，让学生亲历工艺分析、程序编写、产品加工、质量检测等各个环节，从而培养学生学以致用、解决工程实际问题的能力。对于学有余力的学生，鼓励学生通过手工编程、自动编程等多种方式自主构思、独立设计工艺作品，加深对所学知识的掌握和运用，同时可以大大提升学生的学习热情，激发学习兴趣[2]。

二、构建DNC数控实训平台，提升实训效率

DNC原始含义是指分布式数控系统（Distributed Numerial Control），是以计算机技术、通讯技术、数控技术等为基础，把数控机床与上层控制计算机集成起来，从而实现数控机床的集中控制、管理以及數控机床与上层控制计算机间的信息交换[3]。

早期的数控设备多采用RS232串口通信或手工编辑等方式输入数控程序，操作较为烦琐，且存在接口损坏、程序录入错误、效率较低等缺陷。然而大多数高校工程训练中心数控实训室多采用分阶段、分批次的建设模式，导致可能存在多种数控系统和通信接口，通过构建DNC数控实训平台则可有效解决设备兼容问题，更好地为实训教学服务。笔者所在单位数控设备中，配置有华中、Simens、Fanuc三种数控系统，存在RS232和网口两种通讯接口方式，通过CAXA网络DNC软件实现设备联网，两台Fanuc数控铣床和加工中心本身配置有网口，直接通过屏蔽双绞线实现双向高速通讯，其余基于RS232串口通讯的数控设备则通过串口服务器接入以太网络，具体网络布置如图1所示。

学生在CAD/CAM实训室完成考核件编程任务，经指导教师审核通过后，可以直接通过DNC服务器传输到对应的数控机床上完成零件的加工，减少了机床的待机时间和程序校验时间，大大提高了设备的使用效率。

三、采用虚实结合的教学手段，提高实训教学质量

数控加工仿真是一种先进的计算机人机交互技术，具有生动的界面和强大的显示功能[4]。为缓解数控设备台套数不足的矛盾，提升数控实训教学质量，中心引入了宇龙数控加工仿真软件，该软件可以提供多种数控机床的仿真训练，支持华中、广数、Fanuc、Simens等主流数控系统，具有模拟数控机床真实操作面板、智能判断程序的语法错误、模拟刀具相对运动轨迹等功能，使数控机床的编程操作易于课堂化教学，从而节省机床设备和实习消耗，降低实做危险，是数控实训初学阶段理想的实践工具。

然而虚拟软件绝不能替代具体的机床操作实践，过于依赖仿真软件反而不利于学生工程实践能力的培养，因此必须将两者有机结合起来。在实际教学中，可以在讲授完数控编程理论知识后，让学生通过仿真软件练习数控编程基础指令，熟悉机床操作面板上各功能键的基本操作，体验数控加工的基本流程，在此基础上，让学生去体验工件装夹、刀具安装、对刀等具体实践环节，在保证安全的前提下让学生去探究不同的切削速度、进给速度、切削深度等工艺参数对加工质量和效率的影响，在实践中培养学生发现、分析和解决工程实际问题的能力。

四、加强实训室开放力度，为学生创新实践创造条件

实训室开放是深化教育教学改革、丰富校园文化科技氛围，培养学生创新精神与实践能力，提高人才培养质量的重要手段，中心数控实训室通过预约的方式面向全校学生开放。中心支持和鼓励学生在课余时间参加学科竞赛、科技创新活动、技能培训鉴定等，促进知识、能力、素质协调发展，不断提高学生的工程意识和创新精神，更好地为学校人才培养目标服务[5]。

为保障开放实训教学效果，中心加强了数字化资源的建设，通过中心网站，学生可以免费下载教学课件、数控机床操作手册、编程说明书、典型数控加工案例等教学资源进行自主学习，还可以通过虚拟工厂实训系统或到中心数控仿真实训室进行数控编程的仿真模拟，使学习不再受到时空的限制。

开放实训是对数控实训教学的有益补充，是进一步激发学生潜能的有效途径。不少学生在校期间通过劳动部门的鉴定考试取得数控中级证书，提高了就业竞争力；在第五届全国大学生工程训练综合能力竞赛中，中心教师指导学生利用数控加工的无碳小车取得了全国一等奖2项、全国二等奖1项、重庆市一等奖3项的优异成绩。

五、结束语

数控技术是制造业自动化、柔性化、集成化的基础，数控实训是本科高校工程训练实践教学的重要内容。加强学生工程实践能力和创新精神的培养，是数控实训教学改革永恒的主题。实践证明，优化实训流程和实训内容，构建DNC数控实训平台，采用虚实结合的教学手段，打造开放实训平台，不但可以提高学生学习的积极性和主动性，也促进了教学质量的不断提高。

参考文献：

[1]王正军.提高机械工程训练中心数控实训教学质量的探讨[J].甘肃科技，2012，28（14）：74-75.

[2]刘伟洪.增强学生工程实践及创新能力的数控实训教学改革[J].教育教学论坛，2017，（20）：42-43.

[3]王宇.网络环境下数控实训基地建设研究[J].天津职业技术师范大学学报，2012，22（2）：52-54.

[4]高海燕.工程训练中心数控教学探讨[J].教育教学研究，2012，8（3）：93.

[5]梁焱.本科工程训练平台下数控教学模式探讨[J].中国现代教育装备，2010，（103）：146-147.