应用型本科数控机床电气安装与调试实习教学改革

高世平 曹锦江

南京工程学院自动化学院 江苏南京 211167

生产实习能够贴近企业生产实际，是应用型本科工程类专业的教学重点，学校紧紧围绕培养高素质工程技术应用型人才的目标，十分重视实践教学环节的建设，而数控机床电气安装与调试实习是自动化(数控技术)专业的重要实践教学环节，对学生综合运用知识的能力以及实际动手能力都有很大的挑战，具有很强的实践性与应用性。自动化(数控技术)专业性很强，主要研究对象就是数控机床，包括数控原理、运动控制、传感器等关键技术的研究，企业希望毕业生经过简单培训就能上岗工作，这就对学生在校期间的培养提出了很高的要求[1]。

1 教学改革背景

数控机床电气安装与调试实习教学的实验设备基本上为本院教师自制，在长期的实践教学中教师能做到敢于动手自制，让学生放心使用。但数控技术发展速度很快，老旧实验设备很快就会跟不上社会发展，对学生的实习教学就有局限性。为了能够紧密结合当前技术发展潮流，提高学生实习效果，通过对原实习设备进行升级改造，并根据新的实习设备进行教学项目上的设置，在制订新的考核标准等方面进行教学改革。目前改革已经取得了成效，增强了学生动手能力，提高了教学质量和专业培养水平[2]。

2 教学改革方案

2.1 实习装置的升级

为了让学生能够体会数控机床电气控制过程以及数控机床的生产和调试过程，自制实验台为全开放模式设计。实验台主要分为主电气控制、主轴驱动、数控系统、刀架控制、进给驱动、输入输出等模块。新研制的教学实验装置如图1所示。实验实习装置主要在以下3个方面得到了提升。

首先，核心部分数控系统选用国产中高端广州数控系统，市场上的主流数控系统。相对老系统而言新系统功能更多，系统具有内置PLC功能使机床控制更加灵活。

其次，进给轴电机由原来的步进电机更新成伺服电机，提高了机床控制精度和响应速度。

最后，增加了机床本体，实现了数控系统与机械装置的联调。

图1 数控机床电气实验装置

2.2 实习项目的改革

实习装置的升级，改变了原有实习中学生不能进行机床功能开发，只能按照数控系统说明书进行一些简单参数设置的弊端。新设备改造升级后，学生的实习项目有了很大的扩展，实习内容对学生综合运用知识能力方面提出了很高的要求。机床电气安装与调试实习项目见表1。

表1 实习项目表

项目1，2两项主要要求学生掌握数控系统的硬件连接、电气原理图的设计及绘制以及电气安装施工及通电调试。在原理图的绘制中，要求学生改变原有的手工绘图方式，统一使用SolidWorks Electrical软件进行绘图，大大提高了学生制图的规范性。项目3主要是锻炼学生的机床面板各功能的PLC程序设计能力，主要包括面板工作方式、手动自动倍率、手轮等PLC程序设计开发。项目4，5，6为主轴模块、进给模块以及电动刀架模块，主要锻炼学生的电气调试能力，学生需要掌握参数设计以及部分功能的PLC程序开发。其中电动刀架是选做模块，留给一些动手能力强并且已经完成给定任务的学生[3]。

2.3 考核标准的改革

原有实习考核中主要结合学生的实习态度、实习过程、实习结果和实习报告对学生进行考核。针对考核不够精细的现象，对实习考核做了相应的改革。在学生学习态度的考核上，针对学生的出勤情况、上课笔记情况、遵守纪律等情况进行考核。在实习过程的考核中，对学生的电气原理图的设计情况、安装过程中的参与情况、通电调试的安全性等进行考核。在实习结果上，主要通过对实习中设计的电气原理图的控制原理的掌握情况、安装过程中的原理与实验台的具体关系、各功能模块PLC相关的开发细节中的各知识点对学生进行答辩提问。实习报告中对学生报告撰写的规范性、电气原理图的正确性、实习中各模块设计分析的合理性、实习中的体会等进行考核。实习考核的细化使得学生成绩的评定更加客观公正。

3 结语

通过对数控机床电气安装与调试实习的改革，改善了实习教学的环境，提高了学生的机床电气调试和各模块的程序开发能力。使学生能够接触到市场主流数控产品，实习过程与企业制造更加吻合。教学内容由浅入深，有层次，既能培养学生的电气安装调试能力，也能培养一部分学生具有产品研发能力。通过实习能够培养学生的工程意识和团队合作能力。