数控编程学习入门范文

导语：如何才能写好一篇数控编程学习入门，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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（一）该课程项目的设置内容根据“数控铣床编程与加工”课程教学大纲的具体要求，将需要掌握的知识和技能目标按照先易后难、循序渐进的设计思路，将整个教学内容分成了5个模块，每个模块中又设置了若干个课题，具体的项目设计内容如图1所示。从图1可以看出，“数控铣床编程与加工”课程的项目设置，主要是按照学生学习数控铣床编程与加工的入门与升华过程进行规划和设置的。模块一的学习目标主要是让学生对数控铣床有个感性的认识，让学生了解并熟悉数控铣床的基本结构和基本操作，熟悉数控铣床的安全操作规程和基本养护知识；模块二的学习目标是在模块一的基础上，通过几个具体加工项目的实施，让学生掌握数控铣床的基本加工技能和简单的走刀编程（不带刀具半径补偿），重点在于走刀路线的设计和节点坐标的计算；模块三是在模块二的基础上，根据零件的标准外形与结构特点，分为外形轮廓、型腔以及孔类零件的加工三大部分，引入了学生学习编程入门时比较难掌握的刀具半径补偿问题；模块四是针对特殊的零件结构形状，在前面三个模块的学习基础上，学习特殊的编程指令（如子程序、镜像、坐标旋转、极坐标等），能熟练应用这些指令进行综合编程与加工；模块五属于综合项目，侧重考查学习的数控综合编程与加工能力，培养学生达到数控铣床中级工的水平。

（二）该课程项目设置的教学情况分析该课程的项目设置完成后，通过对各个项目近几年的教学实施状况和学生调查反馈结果分析，得出以下几点结论：1.项目的设置难度比较合理从近两年的学生学习掌握程度来看，本课程的教学项目难易度设置比较合理。项目的实施流程是按照从入门到初级，从初级到中级进行规划的，学生在学习中能充分体验到由简入难、由低到高的学习过程。每个学习阶段中课题的设计也充分考虑到学生的理论水平和学习能力，每个项目的难易度设置都是按照循序渐进的方式进行分布的，比较科学合理。2.项目的产品设计比较单调，对学生的吸引力不够从学生座谈的反馈情况来看，学生对于每个项目产品的设计认可度不高，特别是每个项目所设计的产品比较单调。学习初步阶段，出于对学习数控加工技术的兴趣考虑，学生的学习积极性十分高，但随着知识的慢慢掌握和积累，学生对于加工产品的美观和欣赏性也越来越高。目前设计的大部分零件图纸都是比较单一的，学生在学习中除了反复编程与加工操作外，对于所加工出来的产品没有太大的成就感，后期的学习动力下降明显。3.项目产品之间缺乏系统性的联系，没有形成统一的整体项目与项目之间，除了对所需掌握的理论知识和操作技能要求有所关联外，每个项目的产品都是独立设计的，缺乏整体的设计与规划，产品相互之间没有形成有机的整体，这与欧洲职业教育发达国家倡导的“以综合产品加工为载体的一体化课程”设计理念差距明显，这就需要对所有的教学项目进行重新设计和统一规划，使每个产品变成一个零件，所有的零件最后能组装成一个产品。

二、整合实践

（一）教学项目整合的初步实践针对本课程教学项目设计的不足，对模块二中的前三个项目，即“长方体六面铣削”“直线沟槽的铣削”和“圆弧沟槽的铣削”，见图2，进行了整合实践。通过对上述项目的知识和能力目标分析可知，项目一主要让学生掌握六面体铣削的工艺流程；项目二主要让学生学会使用G00、G01指令编写直线的走刀程序；项目三主要是让学生学会使用G00、G02、G03指令编写圆弧的走刀程序。根据上述学习目标要求，充分考虑到学生的学习兴趣，将这三个项目整合成了一个实用性比较强的项目——“麻将牌中‘条’与‘饼’的制作”，见图3，该项目涵盖了六面铣削、直线与圆弧沟槽的编程与加工等内容。从项目的教学实施情况来看，学生对于这样的产品加工兴趣非常浓厚，通过对不同学习小组设置不同的麻将牌制作任务，使各小组之间形成了一种良性的竞争，各组同学都十分重视产品的质量和美观性，这对于培养学生的质量意识和团队精神具有十分重要的促进作用，学生的成就感也得到了一定的满足。

（二）教学项目整合的进一步思考在对本门课程中的几个项目进行整合实践后，课堂的教学效果得到显著提高，但这仅仅是课程改革和实践的一小部分，后期还需要对整门课程的项目进行整合探究和实践，甚至可以延伸到整个专业课程体系的整合改革。首先，关于这门课程的项目整合，主要思路是设计一套较为复杂的零件图纸，用于贯穿这门课程的全部教学之中，每个零件的加工为一个子项目，在完成所有零件的加工后，可以将其组装成一个产品，即为一个大项目。因此，“数控铣床编程与加工”课程的教学过程，就完全转化为“以完成某个产品加工与装配”的任务驱动教学过程，需要学生在这个任务的完成过程中，不断地学习所需的专业知识和专业技能，形成一种“现学现用”“所学服务于所用”的教学理念。关于这个大项目的设计和规划，需要在教学实践中进行探索与创新，并在实施过程不断完善，最终让这门课程的教学转变成以综合产品加工（如卡车模型、农用拖拉机模型等）为载体的项目教学。最后，参照这门课程的教学项目整合思路，可以将整个数控专业的课程体系也进行项目划分和整合，每门课程就是一个项目，所有的项目合在一起就形成了一个专业课程体系。而这些以项目为载体的课程教学都是基于某个产品的生产过程进行设计的，所有的理论知识和操作技能都是为了这个产品的生产而准备，这也是近年来职业教育改革中提到的“以典型工作任务为载体的一体化课程体系”。

三、结论

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关键词： 《数控加工技术》 教学方法 教学效果 

《数控加工技术》课程是职业学校数控技术专业的一门重要的专业主干课，通过本课程的学习，使学生全面掌握本专业所必需的数控加工工艺方面的知识和基本技能，获得在企业单位从事数控加工工艺的编制、编程及加工等工作能力，掌握数控加工的方法，并为今后的工作奠定基础，目前国内数控加工技术人才出现严重短缺，数控加工技术已成为就业市场上的需求热点，因此，如何培养学生快速掌握这门技术，强化课程教学效果，让学生轻松学好《数控加工技术》这门课程，是每个数控专业教师当前面对的主要问题。我结合多年实际教学经验，在课程教学材料的选择与制作、教学手段、方式的采用、教学方法的选择等方面实践的基础上，对如何强化本课程教学效果提出以下几点建议。 

一、教学材料的选择与制作 

1.应根据所任教学校的数控加工实训室中机床配备的数控系统型号，选择配套教材，以实现理论与实操内容的一致。任课教师还要根据学校的机床编程说明书和操作说明书制作教学多媒体课件，抓住重点和难点，将数控加工的实用知识形象地展示给学生，让学生通过实际案例编程的学习，快速学会相应数控系统编程的指令代码及格式，掌握数控加工工艺编制的方法，理论编程知识与实训设备操作要求匹配，防止不同系统指令代码及格式的混淆，造成学生的学习困惑。 

2.可通过网络下载视频教程，在课堂上播放，让学生感受企业中技术工人规范化的数控加工操作要领和流程。 

3.根据学校配备的数控设备型号，编写实验实训指导书用于加工仿真和实操，实践教学是一个重要的教学环节，由于数控设备价值较高，难于配套齐全，不能达到每个学生一台进行练习，从而成为制约教学质量提高的瓶颈，因此，可以采用计算机数控仿真加工软件辅助教学，制作实验实训指导书将有助于学生自学，提高学习效率。 

二、教学手段、方式的采用 

1.理论课程教学过程中，全程采用多媒体教学手段，如电子课件、视频、图片、录像、动画。实践证明，这些形象直观的教育教学手段有利于提高学生的学习兴趣，有利于突破教学重点和难点，学生可在短时间内掌握大量数控专业知识，入门快，有利于提高课堂教学效率和质量；模拟仿真与动画教学，通过模拟软件系统，能达到事半功倍的效果，在本课程的教学中，模拟仿真是重点使用的教学手段之一。 

2.在教学方式上，可以采用以课堂讲授为主，结合课堂讨论、集体答疑、仿真教学、实训室实操加工示范，手工编程与自动编程对比演练多种形式交叉并用的教学方式。 

三、教学方法的选择 

本课程灵活运用下列多种教学方法将有效地调动学生的学习积极性，激发学生的学习热情，挖掘学生的学习潜能。 

1.仿真教学法。数控仿真教学是指教师借助计算机软件技术，将数控加工技术通过计算机再现给学生的一种教学方法，通过交互式参与的方法将数控加工的每一个步骤或每个指令的各自含义，在计算机屏幕上以生动形象的画面再现给学生。 

2.知识成组教学、对比教学法。将含义相近的编程指令编为一组，进行教学演示，便于学生分清层次，归纳共性知识，形成有效的知识群；将数控指令功能相近，实际生产中使用条件不同的指令，采用对比法讲授，在总结出共性的基础上，分析各自的特点和不同，使学生牢固掌握各编程指令具体应用方法，可以通过对指令动作过程的仿真演示，比较出各自指令的不同之处和适用场合。 

3.案例教学法。在数控编程指令学习的基础上，程序编制部分的教学，可采取典型案例分析的方法进行讲授。学生在教师引导下，对加工工艺进行制定及程序编制，对工、夹、量、刀具等选择，案例教学的目的是让学生深化数控编程理论，综合运用所学的刀具知识、工艺知识、切削原理知识等分析出工程案例的加工工艺，切削参数，最后编制其加工程序，提出切实可行的解决方案，真正做到学理论、懂理论、用理论三者的有机结合，全面提高学生解决工程问题的能力。 

4.问题讨论式教学方法。教师针对工件所采取的不同工艺措施和编程方法提出几个讨论题，学生分组准备并派出代表发言，不同观点之间可以展开争论，最后教师进行归纳总结，如果答案不统一，则不同的观点可以允许存在，比较各自的优点和缺点，通过这种教学，可以拓宽学生解决问题的思路，相互学习，共同提高解决问题的能力。 

5.采用渐进式教学方法。在教学中分阶段、分层次设置教学目标，采用渐进式教学法，逐步建立学生的知识结构体系和提高技术应用能力。 

6.发挥学生的主观能动性。在实践环节训练过程中，教师与学生通过边教、边学、边做完成教学，让学生在生产环境中进行综合性的技术训练，在生产实践过程中发现问题、思考问题、分析问题、解决问题，充分调动学生的积极性与主动性。 

7.培养创新能力。引导学生利用业余时间积极参与企业实践，积极参加数控大赛学习培训，能熟练利用自动编程软件编制程序加工工件，让学生专业水平得以提升和创新能力得到提高。 

实践证明，以上几种教学方法都充分调动了学生的学习积极性，体现了以学生为主体的思想，学生学到了理论知识也掌握了实践技能。 

总之，在教学过程中，教师始终坚持教学内容要符合理论与实践相统一的原则，整合优质教学资源，采取现代化的教学手段，积极探索实践各种有效教学方式，采取灵活多样的教学方法，提高学生学习本课程的兴趣，提高学生实际加工的能力，那么本课程的教学效果自然会得到极大强化。 

参考文献： 

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一、数控实习教学中存在的问题

跟传统的机械加工实习教学相比较，数控实习教学存在以下几个方面的困难：

（一）数控机床投入大成本高。它是一种机电一体化的新型设备，价格较之普通机床要昂贵得多，一台中档数控车床或数控铣床一般需二、三十万，而数控加工中心更是高达几十万甚至上百万。数控机床的操作训练若完全依赖数控机床进行实作训练，投入大消耗多成本高。

（二）数控机床的系统多型号多，且更新较快，对有数控专业的学校而言是不可能将所有的系统配齐的，这样经常会出现学生在学校所学的系统与将来工作的单位不相同，还要进一步学习才可以胜任，费时费力。

（三）数控机床初学时容易造成损坏。数控机床是自动运行的，学生在初学时，常常会由于在编程中的疏忽或操作中的失误造成刀具或机床的损坏，甚至造成人身危害。

为了解决上述问题，在教学中利用数控仿真软件进行教学起到了重大的作用。

二、数控加工仿真系统在教学中的应用

（一）数控加工仿真系统的选用

数控加工仿真系统的软件形式很多，有的是数控机床本身自带的仿真系统，但这种数控机床的仿真系统在教学中局限性较大，不适于教师教学和学生训练；还有的是一些先构图而后自动编程仿真软件，也不适应手工编程教学的要求；国内还有其他几种数控加工仿真软件，但都有一些不尽人意之处。而上海宇龙公司数控加工仿真系统的教学软件，是一种富有价值的教学辅助工具，它可以实现对数控铣床、数控加工中心和数控车床加工零件全过程的仿真，其中包括毛坯定义、夹具刀具定义与选用，零件基准测量和设置，数控程序输入、编辑和调试，具有多系统、多机床、多零件的加工仿真模拟功能。

（二）数控加工仿真系统的应用方法：

1.灵活应用教学方法，变学生被动学习为主动学习

现在传统的教学方式已很难使学生接受，因此，利用先进的教学方法、教学手段来提高学生的学习兴趣显得尤为重要。数控专业教师应有较高的教学水平和教学能力，有较强的数控职业能力即数控编程能力、工艺处理能力、实际动手能力、自动编程能力，能较为娴熟地运用行动导向的教学方法，在教学中真正体现学生为主体，突出显示学生动手动脑的活动，变学生被动学习为主动学习。在教学过程中，教师起引导作用，即对学生活动中遇到困难或无法下手的问题进行引导、讲解。教学中的知识点尽可能集中，深入浅出，便于学生掌握编程方法与技巧。

2.恰当运用数控加工仿真系统，充分发挥其在教学中作用

数控加工仿真系统主要应用于数控编程与操作这一理论教学课程，还可作为数控操作技能训练的辅助工具。教师应十分重视数控加工仿真系统的在教学中的应用方法，摆正数控加工仿真系统在教学中的位置，既不能完全依赖数控加工仿真系统放弃教师在教学中的引导作用，也不能在教学中教师唱独角戏采用常规的教学模式而忽视数控加工仿真系统的应用，应该科学地、充分地发挥数控加工仿真系统在教学中的作用。

教师在数控编程与操作的教学中应重点解决编程方法并进一步强调在编程中工艺问题的处理，学生上机则利用数控加工仿真系统解决程序校验以及不同系统不同机床的操作问题，每次上机学生都有明确的课题，在上机前教师应利用数控加工仿真系统的示教模式或利用教学投影仪进行操作演示，并在学生上机中进行巡回指导，学生在计算机上应用数控加工仿真软件进行编程与操作，既可使学生更快更好地掌握数控专业技能，又培养了学生自学能力、解决实际问题的能力。

3.科学安排教学内容，循序渐近掌握数控编程与操作技巧

在教学过程中教学内容的安排分可为三种不同的情况。其一为基础班，可以讲解与训练最常用的FANUC数控系统中的数控车床、数控铣床、数控加工中心的编程方法、操作及应用，这一模块是教学重点，必须使学生熟练掌握，灵活应用：其二为高级班，可以讲解与训练SIEMENS数控系统的三种机床的编程与操作，以帮助学生进一步加强不同在数控系统下对不同数控机床的编程方法的理解与应用能力；三为技师班，可以讲解国产数控系统中的华中数控系统和广州数控系统中的数控车床的编程与操作方法，扩大学生的知识面，提高学生对不同操作系统、不同操作面板的编程与操作能力。这三个模块的教学可根据学生不同层次进行安排，经过这种训练后上岗，学生所看到的数控操作面板都已熟悉，能够信心十足的面对所操作的数控机床，较快适应所从事的工作。

三、数控仿真软件在数控实习教学中的作用

（一）利用数控仿真软件可以弥补设备的不足

由于大部分的实训活动可以在仿真系统中实现，使用仿真软件将大大减少在数控机床设备上的资金投入，同时使学生的实际上机时间大大增加，从而可以加快对学生的培训速度。由于使用仿真软件，也大大减少工件材料和能源的消耗，从而可以降低培训成本。

（二）提供了多种机床和多种系统

当前数控机床的种类和系统厂家众多，数控仿真软件提供了基本涵盖当今我国数控加工中常见的数控机床和主流的数控系统，教学时可根据需要选择相应的机床和系统对学生进行授课，提高学生对不同数控系统及不同数控机床的适应能力，使学生在以后的教学中做到理论与生产实际相结合。

（三）安全性高，便于学生学习

由于数控加工仿真系统不存在安全问题，不会因为学生的错误操作而损坏机床，更不会造成人身伤害，学生可以大胆地、独立地进行学习和练习。软件中不仅具有对学生编制的数控程序进行自动检测、具体指出错误原因的功能，还具有在真实设备上无法实现的三维测量功能。这些功能使得学生可以进行自我学习，自我检测加工零件几何形状的精度，大大降低了教师的工作强度。

（四）方便了教师授课

实习教学中，如果教师仅靠讲解理论，学生会难以理解，所以较多的授课内容是需要教师进行示范的，教师在机床上对学生进行示范时，很难保证所有的学生能够听清、看清，教学效果往往不太理想。而数控加工仿真软件的互动教学功能使得教师可以以广播的方式在每个学生的屏幕上演示其教学内容，使所有的学生均能清楚地观看并进行模仿，同时教师也可以在自己屏幕上看到每个学生的操作情况，实时了解教学情况并对学生进行指导。

（五）可在计算机上完成所编程序的检验，减少实际操作出错的概率

在实际操作时，我们一般利用机床的图形模拟校验功能来检验程序的正确性，每个学生占用机床时间较长，同时，由于图形模拟也只能观看零件的大致轮廓，对于程序中的一些细小处的错误判断不出。所以在实际操作前，学生可以在数控仿真软件上输入程序，将校验的步骤放在计算机上完成，观察零件的加工情况，最后将正确的程序通过键盘或数据传输方式输入到数控机床中，这样既可节省时间，又提高了加工中的安全性。

四、数控仿真软件教学时注意的事项

（一）合理安排数控加工仿真软件学习的阶段

数控仿真教学一般安排在数控操作的初学阶段，这样学生具备一定的加工基础，学习起来较容易，而且教师利用仿真软件进行初期培训的效果比较好，同时也可避免初学者易出现的事故。对于水平高的学生，可根据工厂里的机床及系统类型安排强化训练。

（二）严格按实际操作的要求进行

虽然是在计算机上进行仿真加工，但教师一定要要求学生按照实际操作加工中的要求来做，如正确装夹零件，合理选用刀具及切削用量；对刀的步骤和动作也要规范，让学生在学习的初期就养成正确的习惯。另外，应尽量避免使用计算机的键盘而采用鼠标点击仿真软件上系统面板，使学生尽快熟悉面板上各键的位置，等到实际操作时就能很快适应。

（三）及时说明软件与机床不符之处

对于软件中和机床的不同之处，教师应及时给学生说明，并根据机床的实际情况对学生详细讲解，以免使学生产生误解，影响到将来在机床上的编程与操作。

（四）分配好仿真软件学习和机床操作练习的时间比例

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【关键词】数控教学；仿真软件；职专学生；技能操作；实际操作

数控编程与操作是一门对学生思维要求很强的专业技术课，单纯的理论教学，易使初学者感到抽象、难学。学生的知识结构、学习习惯等诸多不利因素，使教学陷入困难的境地。如何降低学习的门槛，激发学习兴趣，化“难学”为“易学”，化“苦学”为“乐学”，在教学中，我利用数控仿真软件做了些探索：

1理论实践相结合

理论与实践是相互联系，二者在学习中是不可缺少的。我们知道理论是靠实践来检验的，而实践则可用理论来进行指导。在仿真实习教学中，理论学习的目的全在于应用。

1.1从实践入手，调动学生学习理论的积极性：我在仿真实习教学中，总是先拿出已加工好的真实的零件，精致的外观、光洁的表面，吸引着他们，使学生产生也要加工、想实践的心理，调动其积极性，为上好理论课做铺垫。如讲解点位快速移动代码G00，直线插补代码G01，顺时针插补代码G02，逆时针插补代码G03等，都是采用先看再做的方法，同时，提出一系列相关的问题，使学生产生浓厚的兴趣。

有的学生在练习中会产生一些错误，我就用仿真软件的授课演示功能针对这些问题，让学生观察现象，及时纠正程序的错误之处。使之明白没有正确的理论知识就不能够加工合格的零件，产生一种迫切需要通过实践来掌握理论知识的渴望。

1.2让学生在仿真课中掌握一定的理论：在仿真实习课中，每次我都展示一张难度适当的零件图，用直观的方式提问学生，让他们分析图形及走刀过程，引导学生思考编程指令，得出正确结论，从而来获得知识。如编程时用G71粗车循环的优点是什么？为什么加工外圆用G01直线插补，而回刀用G00快速移动呢？加工锥度时，为什么要用G01指令使 X轴、Z轴同时移动产生角度？这些问题的提出，主要是激发学生的思维活动，使学生通过独立思考来获取知识，并提高学生的语言表达能力。在实习课中学生们感觉理论知识不够用时，我马上抓住时机把理论知识适当地拓展、加深，使学生牢固地掌握知识，掌握实践方法。

2坚持以技能操作为核心的仿真教学，真正提高学生的实际操作能力

针对职专学生形象思维较强的特点，在课堂教学上，我进行了大胆的尝试，变传统的课堂教学为以“技能操作为核心”的仿真教学。所谓以“技能操作为核心”的仿真教学是将相关知识与能力，按照其相互之间的关系以及内在的逻辑联系，编成便于学生进行技能操作的相对独立的单元，在计算机上仿真出来。

在数控仿真教学中，如何激发学生技能操作的积极性呢？首先结合学科特点，介绍数控编程知识的实用价值，有意识地让学生了解数控编程与今后工作的密切关系。从学生中挖掘具有实用价值的，能激发学习热情和兴趣的典型事例，充分展现数控编程及操作的价值，使更多的学生对数控编程产生浓厚的兴趣。其次，降低入门的门槛，避开空洞的理论教学，教学过程一开始先进行示范性操作，同时提醒学生认真观察，掌握操作要领。当机床的模拟切削声响起来，切屑飞溅，毛坯随着刀具的加工变成图样要求的工件后，学生的好奇心和求知欲极度膨胀，此时也恰是让学生动手操作，进行模仿的最佳时机。当学生独立完成，兴奋不已时，及时表扬学生所取得的成绩，发现他们的闪光点，鼓励他们勇于战胜自己，激发每位学生的学习自信心，挖掘他们的内在潜能。当学生激动的情绪趋于平静时，及时引导学生积极地思考，工件为什么会变成与图样尺寸一样？机床为什么会自己加工？让学生在一种积极的情感体验中，既学到了知识，又培养了能力。既发挥了学生的主体作用，又提高了课堂教学效果，从而让学生真正体会到学习知识的目的是为了应用，在应用中找出自己现有知识结构的欠缺，促使自己进一步学习相关的理论知识，即“学以致用，以用促学”。

另外，在每一个仿真结束后，我都及时地引导他们思索，对于我们已经做好的零件，你认为还有哪些缺点或者还做哪些改进。当同学们把问题提出来后，再让他们通过讨论，看看自己提出来的问题是不是别人也存在，如果是别人没有研究过的，再进一步制定实施方案，并通过小组讨论确定其可行性，然后在老师的辅导下，把创新后的零件作出来。对于一些有价值的零件，建议他们保留程序，在今后的实际操作中加工出来。目前，我校已有不少学生加工的零件作为展品存在学校的荣誉室中。这样既实现了“用中求创”的教学目标，也为学生将来走上工作岗位打下了良好的基础。

3在以“技能操作为核心”的数控编程仿真教学中，还应重视学生经受挫折、克服挫折的教育

21世纪的竞争是人才素质的竞争，它需要青少年具有坚韧不拔的精神和顽强的斗志。职专学生的年龄大都在15-18周岁之间，大多数意志品质还不够坚强，承受挫折的能力也较弱，所以在模块教学中，应创设让学生尝试“挫折”考验的情境，以此来磨炼学生坚强的意志品质，使学生体验到只有经过艰苦努力，获得的成功才更有价值，从而产生足够的自信和克服挫折的勇气。因此，在教学过程中，我经常有意识地设置“陷阱”，如故意少编一个程序段、参数输入错误等，发生撞刀现象，致使工件车不出来，让学生自己找出失败的原因。当学生真正排除了故障后，就会在“山重水尽疑无路，柳暗花明又一村”的情感体验中既获取了知识，又培养了意志的坚韧性。因此，经受挫折、克服挫折的教育也是帮助学生增强信心的重要一环。这把“双刃剑”用好了，会让学生获益终生。

参考文献

[1]仿真软件：上海宇龙软件工程有限公司 数控加工仿真系统V3.8.20050607版（25节点）

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一、微型数控铣床简介

机床在研发初期，主要是以小型并且桌面化的成品展示出来，并且抛开了现在的数控机床控制系统都采用的市场上商业化的数控系统，转为采用可编程程度高的单片微处理器控制，能最大限度地控制成本，从而满足自主研发并生产的要求。

更为简单，材料更为低廉，这也大大降低了由于学生经验不足带来的设备安全隐患，也从一定程度上降低了学生心理压力，为数控铣床后续教学打下了良好的基础。实践证明，通过学生的实践操作与自主学习，大大提高了学生解决问题的能力，也从另一方面提高了学生的学习兴趣。

在教学的评价环节中，先由学生进行自我评价，再由组长进行评分，最后由教师对学生进行综合评价，将优秀的工件应用到本专业的下一个教学项目中。

二、数控机床结构介绍的积极作用

在学生学习数控机床之初，对于机床的整体结构了解还不够深入，如果仅仅是教师照本宣科的讲解，对于中职学生来说太过于枯燥，通过对微型数控铣床床身机械部分的拆装，不仅让原本书本上枯燥的名词更生动具体，也锻炼了学生的动手能力，从教育效果来看比原本的纯理论教学更受学生的青睐。在电气专业方面，让学生通过电气控制的制作，解决了数控机床的接线、安装和调试的综合操作训练；在数控、模具专业方面，让学生在微型数控铣床上编写加工程序，进行实际产品加工。

三、对数控加工技术教学的支持作用

通过微型数控铣床产品开发制作“学做一体化”的实践，解决工学结合中“工、学”分离的普遍性问题。即以产品为教学活动载体，结合专业技能模块，构建基于工作过程的项目化教材，让学生在参与产品设计、加工、检测的一系列生产过程中，通过边学边做的方式，系统掌握专业核心知识和技能指标。过去我们只是将工厂的产品引进校园进行加工，经过实践发现外来的产品过于单一，无法将系统的专业知识结合起来进行教学，通过微型数控铣床产品零件的生产制作，按照专业编制校本教材及进行教学，完全符合实际专业教学需要。

四、对数控维修专业的提升作用

微型数控铣床因其结构相对来说更为简单，对学生一开始入门学习数控机床控制原理和维修原理更为易学，学生通过对微型数控铣床的控制原理的分析与学习，可以更直观地掌握数控机床上PLC的控制原理，对数控维修的学习起到提升的作用。

五、在专业课程教学中发挥生动的实例作用

微型数控机床生产过程中的各零部件和传动组成部分也受到学校《机械基础》《机械制图》等课程教师的青睐，将微型数控机床中的零部件作为课堂上的教具，使机械基础教学中螺纹传动、带传动等知识的讲解更生动；将微型数控铣床的零件作为《机械制图》课程的教具，让学生在学习制图知识时更贴近实际运用，提高案例的真实性，充分激发学生的学习兴趣。

六、对教师教学能力和研发能力的提升作用

通过微型数控铣床产品开发制作、“学做一体化”的教学实践解决教师队伍成长缺乏实践经验的问题。通过微型数控铣床产品开发制作，实施“学做联动”的教学模式，教师在带领学生边学边做的过程中，实现了知识的更新和技能的提高，保证了教学的质量。

我们看到，这种结构简单、价格较低、自主性大的微型数控铣床在中职机械及相关类专业的教学实践中收到了令人满意的效果，大大提升了中职教学的实践性、参与性，为中职数控人才的培养拓宽了思路。

本微型数控铣床是一个集成了机械与电气自动化的控制系统，它与工厂生产加工用的数控铣床并无本质上的区别，所以它能应用于基本的数控加工领域。其核心技术涉及到机械、电气、自动化控制、计算机软件、数控加工等多个技术领域。

二、微型数控铣床在教学中的地位和作用

微型数控铣床的主要应用是以减缓因设备不足带来的教学实训资源的需求压力，降低教学成本，从而解决教学课程与教学资源之间的矛盾。结合我校的专业特点，微型数控铣床的核心技术主要对应我校的机电专业和自动化专业。

微型数控铣床的功能是参照商业化的数控铣床基本功能而设计的，所以微型数控铣床能在一定程度上完成一些基本的加工要求。随着国家大力支持职业教育，如今中职生的数量比以往多得多。作为制造强国的中国，机电专业更是许多中职生的首选专业。那么随着机电类专业的学生不断增加，学校教学设备资源也会变得越来越紧张。微型数控铣床的出现可以在很大程度上解决因设备资源不足而带来的教学压力。首先，制造一台微型数控铣床的成本大概只占了采购一台一般性能的数控铣床价格的5%，也就是说采购一台一般性能的数控铣床能制造大概20台的微型数控铣床。这个价格比例就是微型数控铣床的最大优势。而且，微型数控铣床的结构是以桌面型产品的方向去设计的，所以其对空间的占用是很少的，放置一台微型数控铣床只需1平方米。所以它很容易就能走进实习车间、实验室、教室甚至是办公室。最后，微型数控铣床的小型化设计也决定了它工作时所消耗的电力资源，经实测微型数控铣床满载工作时的电能功率消耗最高300W，只是C6130A型普通车床（4.5KW）的7%，并且它只需要民用市电的200V电压，并不需要电价昂贵的工业用电380V。

1.微型数控铣床的机械结构组成能对应相关的教学课程

我校的机电专业机械方面教学主要是以基础理论、加工实训、钳工装配和技能竞赛为主，微型数控铣床的机械结构组成恰好也能对应上以上的教学课程。

微型数控铣床能承担机械加工实训教学。微型数控铣床主要是完成机械切削加工的功能，它同样也是采用数控编程的方法进行加工控制的。控制程序与我校数控铣编程常用的CAXA软件所生成的G代码文件完全兼容通用，所以在编程操作上是完全一样的，学生可以将在微型数控铣床上调试好的程序直接拿到学校的数控铣床上进行加工。微型数控铣床使用的加工刀具是小型的雕刻刀，能加工的材料主要是体格相对低廉的亚力克、塑料、木材等软材料，大大地节省了刀具损耗和材料损耗，这特别适合初学学生练习用。组合成微型数控铣床的基本部件由铝合金板材做成，其零件外形的尺寸要求并不复杂，很适合学生进行加工生产。所以在大批生产微型数控铣床时，机械部件全部由学生完成，这不仅节省了很多的人力资源，还可以对学生进行项目教学，让学生进行实训加工操作，了解机器的整个制造加工过程。

微型数控铣床可用于钳工装配教学。机器的机械装配也可以由老师辅导学生完成，机器的主要装配是以板材部件连接、电机安装、丝杆安装、导轨安装、工作台安装和整机调试校验等为主。一台机器涉及到多个安装项目要求，比以前的由锯锉削再到简单装配实训内容要丰富得多，也能为竞赛增加训练项目。

微型数控铣床为数控维修教学打下基础。数控维修在我校是机电专业的一个分支，但微型数控铣床是一个机与电的组合。相比于数控机床庞大的电气控制系统，微型数控铣床要简单得多，机械结构也相对简单。对机电专业的学生来说，从数控维修迈向电气专业，微型数控铣床就成了其中最好的桥梁。微型数控铣床虽然结构简单，但它包含有数控机床的基本功能模块，简化的数控机床更容易使学生理解认识，是由浅入深向高层次学习的最好的引领教学项目。

2. 微型数控铣床能对应上自动化控制的项目分枝

随着社会的发展，工业自动乃至智能化越来越普及，也是我校的机电专业培养学生的方向。我校的机电自动化专业主要是基础理论教学、电子电工理论和实训教学、可编程自动化教学以及计算机软件和网络教学。微型数控铣床既然是机械与电气的组合体，它同样也相应地对应上了自动化控制的项目分枝。

微型数控铣床对电子电工专业教学的促进作用。微型数控铣床是自主开发的，我校蔡跃伟和陈仟新老师获得了国家知识产权局的专利一项，那么我校就掌握着全部的核心技术。在制造微型数控铣床的过程中，其中的电路板就可以交给电子专业的学生来完成。里面包含着电子制作的基础，如焊接、识图、选件等，也有电子线路中的两大组合，模拟电子和数字电子，在电子理论教学中有一个很好的实物参照；电气控制部分和安装也可以交给电工专业的学生完成，可以让学生熟悉一台设备的电气安装的项目要求。除了能培养学生的动手能力外，电气安装的安全规范和标准也是重要的检验指标，从而让学生培养良好的职业道德和工作态度。

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【关键词】数控教学；仿真软件；职专学生；技能操作；实际操作

数控编程与操作是一门对学生思维要求很强的专业技术课，单纯的理论教学，易使初学者感到抽象、难学。学生的知识结构、学习习惯等诸多不利因素，使教学陷入困难的境地。如何降低学习的门槛，激发学习兴趣，化“难学”为“易学”，化“苦学”为“乐学”呢？2004年，我校购进了上海宇龙公司的数控仿真软件。在几年的教学中，我们利用数控仿真软件做了些探索：

1.理论实践相结合

理论与实践是相互联系，二者在学习中是不可缺少的。我们知道理论是靠实践来检验的，而实践则可用理论来进行指导。在仿真实习教学中，理论学习的目的全在于应用。

1.1 从实践入手，调动学生学习理论的积极性

我在仿真实习教学中，总是先拿出已加工好的真实的零件，精致的外观、光洁的表面，吸引着他们，使学生产生也要加工、想实践的心理，调动其积极性，为上好理论课做铺垫。如讲解点位快速移动代码G00，直线插补代码G01，顺时针插补代码G02，逆时针插补代码G03等，都是采用先看再做的方法，同时，提出一系列相关的问题，使学生产生浓厚的兴趣。

有的学生在练习中会产生一些错误，我就用仿真软件的授课演示功能针对这些问题，让学生观察现象，及时纠正程序的错误之处。使之明白没有正确的理论知识就不能够加工合格的零件，产生一种迫切需要通过实践来掌握理论知识的渴望。

1.2 让学生在仿真课中掌握一定的理论

在仿真实习课中，每次我都展示一张难度适当的零件图，用直观的方式提问学生，让他们分析图形及走刀过程，引导学生思考编程指令，得出正确结论，从而来获得知识。如编程时用G71粗车循环的优点是什么？为什么加工外圆用G01直线插补，而回刀用G00快速移动呢？加工锥度时，为什么要用G01指令使 X轴、Z轴同时移动产生角度？这些问题的提出，主要是激发学生的思维活动，使学生通过独立思考来获取知识，并提高学生的语言表达能力。在实习课中学生们感觉理论知识不够用时，我马上抓住时机把理论知识适当地拓展、加深，使学生牢固地掌握知识，掌握实践方法。

2.坚持以技能操作为核心的仿真教学，真正提高学生的实际操作能力。

针对职专学生形象思维较强的特点，在课堂教学上，我进行了大胆的尝试，变传统的课堂教学为以“技能操作为核心”的仿真教学。所谓以“技能操作为核心”的仿真教学是将相关知识与能力，按照其相互之间的关系以及内在的逻辑联系，编成便于学生进行技能操作的相对独立的单元，在计算机上仿真出来。

在数控仿真教学中，如何激发学生技能操作的积极性呢？首先结合学科特点，介绍数控编程知识的实用价值，有意识地让学生了解数控编程与今后工作的密切关系。从学生中挖掘具有实用价值的，能激发学习热情和兴趣的典型事例，充分展现数控编程及操作的价值，使更多的学生对数控编程产生浓厚的兴趣。其次，降低入门的门槛，避开空洞的理论教学，教学过程一开始先进行示范性操作，同时提醒学生认真观察，掌握操作要领。当机床的模拟切削声响起来，切屑飞溅，毛坯随着刀具的加工变成图样要求的工件后，学生的好奇心和求知欲极度膨胀，此时也恰是让学生动手操作，进行模仿的最佳时机。当学生独立完成，兴奋不已时，及时表扬学生所取得的成绩，发现他们的闪光点，鼓励他们勇于战胜自己，激发每位学生的学习自信心，挖掘他们的内在潜能。当学生激动的情绪趋于平静时，及时引导学生积极地思考，工件为什么会变成与图样尺寸一样？机床为什么会自己加工？让学生在一种积极的情感体验中，既学到了知识，又培养了能力。既发挥了学生的主体作用，又提高了课堂教学效果，从而让学生真正体会到学习知识的目的是为了应用，在应用中找出自己现有知识结构的欠缺，促使自己进一步学习相关的理论知识，即“学以致用，以用促学”。

另外，在每一个仿真结束后，我都及时地引导他们思索，对于我们已经做好的零件，你认为还有哪些缺点或者还做哪些改进。当同学们把问题提出来后，再让他们通过讨论，看看自己提出来的问题是不是别人也存在，如果是别人没有研究过的，再进一步制定实施方案，并通过小组讨论确定其可行性，然后在老师的辅导下，把创新后的零件作出来。对于一些有价值的零件，建议他们保留程序，在今后的实际操作中加工出来。目前，我校已有不少学生加工的零件作为展品存在学校的荣誉室中。这样既实现了“用中求创”的教学目标，也为学生将来走上工作岗位打下了良好的基础。

3.把课本内容科学地整合到以“技能操作为核心”的仿真教学中，应贯彻多元整合

职业教育是一种以就业为导向的教育，其职业方向性的特点决定了它必须适应社会的就业需求，服务于特定职业岗位或技术领域。职业中专学校培养的是能在生产现场解决实际问题的技能应用型人才，需要具备综合知识的运用能力及较强的综合职业技能。因此，我们应努力摆脱现有课堂教学理念的束缚，彻底更新观念。作为职专学校专业课教师，应从学校走出去，深入了解市场，准确把握市场需要本专业的毕业生具备哪些技术应用能力，在整合教材时做到心中有数。

在数控编程仿真教学中，应以技术应用能力的培养为核心，以目标培养的实际需要作为课本内容取舍和仿真训练的标准。对课本内容进行多元整合，强调内容的综合性。多元整合的目的是精简课本内容，打破课本章、节体系的完整性，强调课程内容的应用性和必需的基础性。在对课本内容进行多元整合时，应注意：第一，理论知识应以必需够用为度，突出应用与实践，少讲多做；第二，仿真内容应及时反映专业领域的最新发展；第三，课本内容的多元整合绝不是几个仿真的简单叠加或随意拼凑，而是根据知识、能力的内在联系和相互间的逻辑关系进行有机整合。这种遵循学生认知规律的多元整合，有利于学生知识、技能、态度的合理形成与协调发展，为将来走上工作岗位打下坚实的基础。

4.正确处理好以下“关系”

4.1 教师的主导作用与学生的主体作用

在教学过程中，教师是教学的组织者，学生是教学过程中的认识体。师生既相互联系，又相互制约。因此，教师的讲解与学生的学习必须匹配。教师应发挥主导作用，给学生创造条件，让他们发挥主观能动性，自觉的获取知识，充分体现出学生的主体作用，即：引导学生主动学习，逐步学会学习掌握科学知识及其规律，为实践服务。要根据每次教学的经验认真改进教学方法，精心设计教学程序，启迪学生思维，加强技能训练。

4.2 新、旧知识的联系

在教学过程中要学习知识，不断地扩大原有知识范围。“逆水行舟，不进则退”，因而要复习巩固旧的知识。如在数控仿真中加工零件的步骤是：一回参考点，二校对程序，三对刀，四加工，这些已经学过了。而实际加工零件对他们来说又是新知识，要想达到安全正确，必须在仿真系统中反复操作。在仿真机上进行复习就很容易理解很容易地实际操作，并且加深了对此内容的认识。

4.3 “难与易”的关系

在教学过程中，把难懂的问题拆开变为易懂的。以便使学生更快，更好地掌握。如数控加工中，刀具补偿+刀尖半径补偿是较难理解、掌握的内容。在仿真教学中，分五步进行讲解、练习。第一步刀具车削工件端面，来确认Z轴坐标。第二步刀具车削工件外圆，来确认X轴坐标。第三步在刀补中，输入刀尖半径和刀尖方向代码。第四步复位。第五步加工出零件。在教学过程中比较难懂，比较复杂的地方，学生很快地接受了。

再如对刀过程中的计算测量，难度虽然不大，但是有一部分学生对刀具长度补偿和刀尖半径补偿理解的不透，于是我就用教具画图相关知识进行讲解。这样学生们很快就搞懂了，并且能够在较短的时间内读出准确的数值，从而达到了事半功倍的效果。

5.在以“技能操作为核心”的数控编程仿真教学中，还应重视学生经受挫折、克服挫折的教育。

21世纪的竞争是人才素质的竞争，它需要青少年具有坚韧不拔的精神和顽强的斗志。职专学生的年龄大都在15-18周岁之间，大多数意志品质还不够坚强，承受挫折的能力也较弱，所以在模块教学中，应创设让学生尝试“挫折”考验的情境，以此来磨炼学生坚强的意志品质，使学生体验到只有经过艰苦努力，获得的成功才更有价值，从而产生足够的自信和克服挫折的勇气。因此，在教学过程中，我经常有意识地设置“陷阱”，如故意少编一个程序段、参数输入错误等，发生撞刀现象，致使工件车不出来，让学生自己找出失败的原因。当学生真正排除了故障后，就会在“山重水尽疑无路，柳暗花明又一村”的情感体验中既获取了知识，又培养了意志的坚韧性。因此，经受挫折、克服挫折的教育也是帮助学生增强信心的重要一环。这把“双刃剑”用好了，会让学生获益终生。

6.仿真教学中，还应构建多元评价体系。

教学评价直接影响学生学习的主动性和积极性，所以评价要做到：第一，合理且有一定的弹性，答案不能限制太死，只要合理就行。如一些仿真操作中学生实施方案的可行性讨论，实操过程中加工线路等。第二，既要评价技能操作结果，又要评价技能操作的过程。在技能操作中学生所表现出来的良好个性品质要给予充分的鼓励、肯定、嘉奖。第三，转换评价的主客体关系。对学生在课堂上的技能操作情况及结果不仅仅由教师来评，还可以让学生自评或互评。如加工线路的制定、某些图样的理解、坐标点的计算，可采用学生讨论评价的方式，在研讨中发现问题，得出正确结果，学习的主动性、积极性也就调动出来了。

合理进行仿真教学，有利于全面提高学生的实际操作能力，激发独立思考和创新意识，培养学生自主学习和勇于实践的能力，进而提高学生的职业素质。

参考文献

[1] 仿真软件：上海宇龙软件工程有限公司 数控加工仿真系统V3.8.20050607版（25节点）

[2] 《数控编程与操作》 沈阳机床厂出版 2005

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关键词：数控专业 仿真软件 计算机辅助 教改

众所周知，由于数控机床是一种新型工艺装备，故数控技术工人的培养和数控机床的教学还处在发展阶段。相对于普通加工机床来说，数控机床属于高科技产品，品种多价格高。就算是经济型机床，一台数控车床或数控铣床一般也需要一二十万，一台数控加工中心也是少则几十万多则上百万。数控机床的操作训练若完全依赖数控机床进行实作训练，投入大、消耗多、成本高，即使是实力雄厚的培训学校和企业也无力承担起此种消耗与投入。

而高职数控技术专业的定位恰恰是立足装备制造业，面向整个工作领域，坚持以生产、管理、服务第一线技能型专门人才为培养目标，以就业为导向，培育技能型实用人才。因此数控专业学生职业技能的养成，对任何一个高职院校来说都是不小的投入和负担。作为数控专业的专业课教师，我深深的感到：在数控技术等相关专业课程的教学中，提高仿真教学模块的比例，探索新的教学手段和方法是使学生获得数控技术应用专业职业技能，适应社会需要的重要途径。

因此探索一种新的数控加工技术教学模式来达到投入少、见效快、培养的学生适应性强、企业欢迎的教学模式势在必行。这种教学模式应当既区别于传统的机械加工培养模式又与一般的机电专业有不同。现在很多高职院校已经开始运用数控加工仿真系统教学，来寻求解决这一问题的途径。

数控加工仿真系统是结合机床厂家实际加工制造经验与高职院校教学训练一体所开发的一种机床控制虚拟仿真系统软件，可以满足大批量学生教学需求。数控加工设备价格昂贵、占地大，而数控仿真系统软件可以在微机平台上运行，解决了培训时学员多机床设备少的问题、并为学校节省了大量设备购置经费。它可以对数控装置进行仿真操作，实践课程教学的目的主要是对原理的验证。学生可利用此软件进行仿真操作，同样会起到了真实设备的教学效果。常规的原理课程的讲解一般分两部分，一部分在教室讲解原理，另一部分在实验室讲解实际操作，这样必然增加了课时，也使教学内容不连续。用软件教学可以将两部分内容有机结合，也为学生的课前预习提供了条件。此系统还可以依据不同的客户要求进行设计，尤其适于初学者的入门过程。通过该软件可以使学生达到实物操作训练的目的，并且安全可靠。通过动态的仿真操作使教学过程易教易学、教学效果显著提高。

其优点在于：①系统完全模拟真实CNC机床的控制面板和屏幕显现，可轻松操作。②在虚拟环境下对NC代码的切削状态进行检验， 操作安全。③用户可看到真实的三维加工仿真过程，仔细检查加工后的工件， 可以更迅速的掌握CNC机床的操作过程，过程逼真。④采用虚拟机床替代真实机床进行培训， 在降低费用的同时获得更佳的培训效果，使用更经济。

数控加工仿真系统具有FANUC、SIEMENS等众多数控系统功能，学生通过在PC机上操作该软件，能在很短时间内就能掌握数控车、数控铣及加工中心的操作。可手动或CAD/CAM编程和加工，教师通过网络教学，监看窗口滚动控制，可随时获得学生信息。在教学中还具有多媒体教学的特点。

首先，由于计算机辅助控制系统是以计算机为媒体开发的，所以它的通用性较强，它能够在48 以上的任何型号的计算机上直接使用。在屏幕上能够显示和机床操作面板一模一样的界面；以动态的模拟显示代替机床实际运行并且还能够提示操作信息，如编程错误信息和操作失误机床碰撞报警信息等。使数控机床的编程操作易于课堂化教学，从而即节省了机床设备和实习消耗、又大大提高了教学效率。以某公司出品的数控加工仿真系统为例：在数控机床教学应用时，由于计算机内部各种软、硬件资源的支持使得系统在编程、操作时的效率大大提高。如在手工编辑NC程序时可利用各种文本编辑软件EDIT或Windows下的记事本及写字板等，可以快速编辑程序并以NC为扩展名存入磁盘。其主要特点是存储容量大，能够储存更多数量的和更长的NC程序文件。并且在NC程序输入、修改、拷贝方面都显得非常简单，乃至程序的转送也很方便，还可利用软盘考贝或联网来实现这一过程。编辑过程中能将汉字注释信息一起编入NC加工程序而不影响系统的调用和运行，这就使操作者很容易的在繁多的NC文件中找到想要使用的NC文件及其相关的详细信息，而不必在一大堆字符中花费长时间进行查寻、分析这些程序的功用而大伤脑筋了。调用时也非常方便，进入机床控制系统后，只要是以NC为扩名的NC程序文件都可以直接调用。

其次，计算机辅助机床控制系统依据计算机强大的显示功能和全中文的结构设计，并配以丰富多彩、自然友好界面显示，使学生一进入本系统就被深深的吸引，从而能够激发学生学习兴趣和动力。模拟演示功能更为真实可靠，图形大小、颜色、观察视角以及刀具的形状等都可由操作者自行设计以满足不同监控要求。当程序执行时，程序段、坐标值、出错信息以及工件与刀具的相对移动的切削过程同时显示在同一窗口内，使操作者能够一目了然，随时监控机床运行的状态体验真实的加工过程。该系统具有机床规格大小设置，可定义刀具形状、切削用量，如数控铣床上钻头、镗刀、球头刀、圆角刀，数控车床上的外圆刀、镗刀、切刀、螺纹刀，可以实时监控刀具加工轨迹及图形缩放控制。机床外形也可显示并具有关门保护、零件加工后的测量和保存视窗作业的功能。

数控加工仿真系统功能较为完善、适于教学的使用。其中语法诊断和模拟示教功能可以使学生进行人机交互式学习。即由学生输入NC程序，在模拟运行过程中，系统能及时提供错误信息以及刀具相对移动轨迹的显示以及最终加工的立体效果，再由学生经过简单判断就能很容易的发现和修改NC程序的错误，从而避免教师直接面对学生的指责伤害学生的自尊，也大大减轻了教师批改学生NC程序作业时的繁重负担。使教师能够集中精力以帮助学生解决实际问题，保证了教学质量使教学效果得到显著提高。

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【基金项目】本文系浙江省高等职业教育研究会项目“资源节约型数控实训基地建设思路与设计”（编号：浙高职[2015]10号）的研究成果。

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2017）26-0048-02

机械制造业是国民经济的支柱产业，关系到一个国家的综合国力，现代制造业正在发生巨大变化，我国有着巨大的市场潜力和劳动力资源，并日益成为全世界机械制造业中心，数控技术应用在这种形势下当大有可为。作为浙江省乃至全国领先的制造业大区，杭州市萧山区工业经济总量一直占杭州市的1/3左右。随着传统制造业制约因素不断增加，如何打造工业“升级版”成为摆在萧山这个工业大区面前的现实问题。面对转型“阵痛”，萧山区委、区政府提出，将把萧山区建成国际制造业基地，走新型工业化道路，这些新形势对技术技能型、知识技能型、复合技能型等新型的各类人才在数量与质量上提出了新的要求。我院位于萧山大江东地区，和区域内许多制造企业有着良好的合作关系，在机械加工和制造业面临挑战同时，也给我院数控技术人才培养提供了不可多得的发展机遇。

一、现状分析

在数控技术人才培养过程中，主要通过创新教学环境，扩大校内外实训室和实训基地建设，完善实训设备数量和教学质量，突出技能训练在教学中的重要作用，重视教学环境与企业实际生产相对接。因此基于生产型普通机床、数控机床构建数控实训基地已经成为业内的广泛共识，生产型机床优势是与工业接轨，刚性强，性能可靠，效率高。构建模拟化工厂式的实训基地，适于实习、实训，便于就业。

但是生产型机床劣势是场地占用大、设备昂贵、耗电耗材多、设备封闭。许多院学校现状是以下几个方面：①投资大，许多学校买不起足够数量的设备；②运行费用高，买得起但用不起；③安全隐患大，学校承受的压力大；④资源浪费严重。

如何在资金投入不足的情况下培养出高素质的数控人才，解决数控机床数目不足、场地不足、运行费用不足，是我们需要解决的问题。

二、资源节约型数控实训基地建设构想

在资源节约型数控实训基地建设思路上，前人主要以日常建设和管理时节约材料、降低实训成本为主，而我们的设想是以下两点：（1）引入小型数控机床；（2）引入小型普通机床。通过小型机床与工业机床的优化组合，可以在同样的资金投入下确保设备台套数成倍增加，在同样的实训场所可以放入更多的实训机床。将小型机床引进教室，构建立体化教室，能够大大提高实训时间和学生学习兴趣。

三、资源节约型数控实训基地思路与设计

1. 实训基地设计

目前，我们的数控理实一体化教室一般是将教室放在数控机床、普通机床实训室边上，或者直接将教室置于实训室内。在学习过程中，一般是先进行理论部分的讲解，再到机床上进行教师的示范操作与学生的实际操作与加工。这种教学模式存在几个问题，一是在进行理论部分讲解时仍然是脱离机床，对于我们的高职学生来说，有些时候理论讲解时间过长，内容过于枯燥和抽象，他们的注意力大都仍然喜欢集中在操作示范上；二是在操作示范的时候一个老师示范，几十多个学生要观看，真正能观察到的只有靠近教师的几位学生，所以对于大部分同学来说比较能集中注意力的观察学习也容易缺失，那么有时候老师会进行分批或者多次示范，导致教学效率低下；三是设备少，一个班的学生需要分组轮流进行，根据实际设备数量多少，每组至少四五人以上，一般操作过程中两人会互相监督与学习，剩下的同学就会闲着，导致学习效率低下；四是从整个教学内容上来说，有些项目并不需要很大的生产设备，比如初始的设备面板操作、入门的简易零件加工、与前面零件有对比工艺内容不大的零件加工等，会造成教学效率低和实际材料消耗的浪费。

因此，如何高效地开展教学做一体化的数控类专业课程改革，有效解决教学效率低、材料消耗大、场地占用大，教学效果差等问题，是我们建设资源节约型数控实训基地的目的。我们的设计是，将小型数控机床、普通机床引进教室构建立体化教室，微型或小型数控机床体型小但仍然具有金属件包括钢件的加工能力，但每台设备的费用比工业机床低几倍，因此可以在同样的投入下购置更多数量的数控机床。用小型机床形成专业的理实一体化教室，学生和老师都在微型或小型数控机床前进行理论知识的讲解，老师和学生可以随时地亲密接触机床，能有效并长期地吸引学生的注意力；同时注重生产实际，与原有的拥有工业机床的实训车间相结合，进行相应的项目操作。大致的实训室方案如图1所示。

2. 实训教学改革

在此资源下，我们可以采取以下措施。

（1）在机械制造基础专业课程中引入普通小型机床，大大提高对基础知识的掌握。在数控编程、工艺训练、机床加工、机床机械结构装配等内容中全部融入“实操”；大大提高全体学生的实训时间。

（2）能比较有条件的从原理验证、工艺训练、加工实训等多角度开展训练。

（3）在数控类课程教学中提高学生的学习兴趣。可以提高实训时间、减少理论教学时间；进行相关教学项目改革，提高项目的趣味性。

（4）进行多学科的融合发展，使学生在较短的时间内掌握足够的理论知识和较高的技能

3. 预期效果

我们希望通过建设资源节约型数控实训基地，能够实现以下效果。

（1）提高数控设备的数量，丰富设备类型；减少学生空闲时间，提高教学效率

（2）减少材料的消耗，大大降低实训成本

（3）结合资源节约型数控实训基地，开发新的的教学做一体化教学资源，注重专业知识、专业技能和职业素质培养，开展丰富的、趣味性很强的实训项目。

参考文献：

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关键词：机床坐标系 三级工件坐标系 零点偏移

坐标是数控机床操作和编程时用来表达空间位置的基本对象。如何建立和设定坐标系是学习数控机床操作的基础性入门知识，也是初学者难以理解和掌握的内容。随着CAD/CAM技术的发展，机床的编程和操作会显得愈加轻松和高效。科学合理地设定坐标系，深刻理解各坐标系的设定原理，灵活地运用各种方法建立坐标系就成为了数控机床操作的重要内容。因此，正确地理解各个坐标系的概念及它们之间的关系，是熟练操作数控机床的前提和基础。

1 操作中的错误现象

初学者学习机床编程和操作时，各种错误现象出现较多，具体如下：（1）采用试切法对刀后，未将参数记录于Offset零偏数据区便移开刀具，工件实际零点高于设定位置，导致实际加工时深度达不到程序要求，或刀具根本不能触及工件。（2）在Offset零偏状态下，坐标值位置记录错误，导致零偏指令使用前后不一致。（3）程序开头未使用G54（～G59）指令激活工件坐标系，导致刀具不能触及工件或发生安全事故。（4）机械式记忆操作，在【测量工件】操作方式下，未将刀补数据清零而使用自动计算，导致工件零点发生偏移。（5）借助寻边器和Z轴设定器等仪器进行间接对刀方式操作，在【测量工件】方式下，不能正确设定偏移方向和偏移距离。（6）利用CAD/CAM软件编程时，忽略图形在坐标系中的定位，导致程序无效。种种错误表明机床的操作者只是机械地模仿和记忆各种操作，不能正确理解坐标系的概念及相互间的关系，导致各种错误出现，严重时还会发生各类操作事故。这就需要我们教学指导人员积极探索教学方法，科学安排教学内容，灵活运用各种教学手段，增强初学者对坐标系的理解。

2 机床坐标系

机床坐标系是由机床制造厂家在生产制造机床时设定的一个机械坐标系，分别在数控铣床的每个进给运动方向安装一个机械挡块来设定机床零点位置[1]。机床坐标系的三根坐标轴：X，Y，Z，各轴位置符合右手笛卡儿坐标系的位置关系。轴的正负方向为刀具相对工件的运动方向（刀具不一定做绝对运动），坐标系的原点定在机床零点，是所有坐标轴的零点位置。

在SIEMENS操作系统下，按【加工区域操作键】，可切换为坐标位置界面（如图1所示）。若保持【基本设定】的参数为零，则画面显示的坐标值即为刀具当前所处空间位置在机床坐标系的坐标。移动刀具，坐标会同步变化，通过观察屏幕数据可知刀具当前空间位置的具体坐标。

图1 坐标位置界面

工件若已固定安装到工作台上，其上任何一点的坐标也就同步确定。此时移动工作台，工件同步移动，但工件任何一点的坐标不再改变，改变的只是刀具的空间位置和坐标。

进行零件的批量生产时，需安装支撑垫铁和定位块，保证每个工件都是安装在工作台的相同位置，从而保证每个工件安装后都处在机床坐标系内的相同坐标处。

SIEMENS系统每次开机，在坐标位置显示状态下显示的刀具当前坐标值为（0，0，0），很显然这是不正确的，因为关机前刀具所处位置未必都是处在机床坐标系的零点，虽然在此状态下移动刀具，系统也会跟踪并显示刀具的当前坐标，但此时屏幕的坐标值和刀具所处空间位置的坐标值不统一，若在此状态启动先前的零件程序进行批量生产，必然发生刀具不能触及工件或发生重大安全事故。因此，务必进行回原点（回参考点）操作，使机床的每个坐标轴自动回到零点位置，并将系统坐标自动清零，从而修复机床坐标系的开机错误。 具体操作如下：

（1）按动，进入回参考点状态。

（2）按动分别将各坐标轴回到零点。

（3）显示符号，表明坐标轴未回到参考点；若显示符号，则表明坐标轴已经回到参考点[2]。

要求：各轴回参考点之前应处于零点以内。当选择另一种运行方式（MDA，AUTO，JOG）结束该功能。

3 工件坐标系

编写零件的加工程序时，可能工件尚未装夹，工件处在机床坐标系中的坐标便未确定，因此无法使用机床坐标系来表达工件的各点坐标，须在工件上寻找一个参考点作为编程基准，这就必须建立另一个坐标系――工件坐标系（或称编程坐标系），工件坐标系就是由编程人员根据编程需要而设定的坐标系，坐标系的原点可在编程图纸（或工件）上自由设定，而坐标轴必须与机床坐标系一致。原点位置的设定原则需满足以下条件：（1）方便计算和表达各编程坐标；（2）方便对刀操作。

由于工件坐标系的原点是编程时人为设定点，在装夹好工件后，机床自身是不能识别该点的，必须在系统执行程序前将该位置告知机床，这一过程就是通过对刀操作来实现的。因为数控系统能反馈刀具在坐标系内的实时坐标，对刀就是将刀具与工件坐标系的原点位置重合（也可使用间接对刀计算出该点坐标），获取工件装夹后该点在机床坐标系里的坐标值，然后将该坐标值保存下来。

操作时，将刀具停留在该点，记录保存该位置坐标值的操作方法有如下两种，分别建立不同级别的工件坐标系：

3.1 第一级工件坐标系

操作方法如下：

（1）按，进入坐标位置画面，按【基本设定】。

（2）按【X=0】【Y=0】【Z=0】，直接将该点设成工件坐标系的原点，也可采用间接对刀，计算出工件原点的坐标值后，通过数据输入的方式写入X，Y，Z 对应参数区。

一级工件坐标系也称基础坐标系，是位于底层的工件坐标系。该坐标一旦建立，便处于激活状态，在AUTO自动运行状态下执行的程序或在MDI状态下运行的程序，将以该点作为工件原点执行。

用【基本设定】建立的一级工件坐标系只能记录一个空间位置，并始终以该位置作为当前坐标系工作，操作者若想设定另一个位置作为工件坐标系，只能将其覆盖，因此以该方式建立的工件坐标系只能作为单件生产，批量生产方式就显得很不方便。

3.2 第二级工件坐标系

该坐标系是操作者最常用也是生产中最方便使用的坐标系，在SIEMENS 802D操作系统中有6个指令可供操作者使用（G54～G59），可以分别记录6个空间位置作为工件坐标系的原点，也就表明可以同时建立6个工件坐标系，有的操作系统（如FANUC OI MC）可同时存储100多个位置。具体操作时，可使用以下两种方法：

3.2.1 自动计算零点偏置值

选择进入图2操作界面。

图2 自动计算零偏状态

操作步骤：

（1）将刀具移动至相对工件的所需位置（相对工件坐标系的已知位置）；

（2）按，选择零点偏置方式（如G54）；

（3）分别选定要计算的坐标轴，在偏置项输入偏置尺寸；

选择【计算】，系统自动计算出零点位置，并实现同步保存。

3.2.2 手动输入零点偏置值

按Offset param后选择进入零偏设置界面（如图3所示）。

图3 手动设定零偏状态

操作步骤：

（1）将光标移到适当位置（如G54）。

（2）通过编辑面板的数字键将当前位置的WCS坐标值 （前一组坐标值） 记录到对应指令的单元格内。

（3）选择【改变有效】，保存该数据。

SIEMENS系统操作时应特别注意，用G54（～G59）建立的二级工件坐标系是临时有效坐标系，具体使用规则是：当程序执行到G54指令时，该坐标系激活成为当前坐标系，若程序执行另一个零点偏移指令（如G58），则关闭当前的G54坐标系，新坐标系生效。当程序执行完毕（执行到M02）或按RESET复位键，该坐标系关闭，系统自动恢复一级工件坐标系为当前坐标系。

3.3 第三级工件坐标系

第三级工件坐标系是由TRANS（或ATRANS）指令建立的工件坐标系，编程人员可在原某级坐标系的基础上，再次偏移工件坐标系的原点位置，满足下一步的编程需要。

指令使用格式为：TRANS/ATRANS X…Y…Z…其中，X，Y，Z分别表示新工件坐标系原点在原工件坐标系中的坐标。当程序再次执行到单独的TRANS（或ROT/SCALE/ MIRROR）指令时，关闭此级坐标系，系统自动回复到上级工件坐标系中工作。

4 结束语

机床坐标系及三级工件坐标系构成了数控机床编程和操作时的复杂坐标系系统，机床坐标是位于最底层的坐标系，然后是第一、第二或第三级坐标系，当底层的坐标系发生变化时，上层坐标系也必然相应发生变化。

不同的操作者对于各级坐标系有着不同的操作习惯和使用方法，甚至有些操作人员在未建立任何一级的工件坐标系时，直接使用刀具补偿在机床坐标系中就可实现对工件的加工。当然工件坐标系建立的层次越多，意味着加工期间各级坐标系间变换也就越灵活。深刻理解各级坐标系的工作特点和建立方法，才能使手工编程工作变得得心应手。

参考文献

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[关键词]市场需求；普车、数控车实训教学；教改；“推进剂”

中图分类号：TG519.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）11-0316-01

随着社会经济的不断发展，市场竞争日趋激烈，市场对劳动力人才资源的需求发生了很大变化，企业择优的标准转向操作技能优秀的实用型人才。职业教育就是就业教育，职业学校培养出来的学生应能适应社会、？企业的需要，它的培养目标是培养具有较强动手能力的专门人才，而实训是培养学生操作技能和积累技术经验的重要途径。近十年来，职业学校数控加工专业的建设得到长足发展，新型的加工技术冲击着传统的实习内容，这就促使我们对普通车床实训的教学进行改革，从传统的学习工艺知识、提高动手能力逐步向增强实践能力、培养创新能力和创新精神的目标发展，让普通车床实训成为数控加工专业发展的“推进剂”。

如何保证职业学校学生的质量，满足企业的需求，是职业学校课程改革的首要任务。在数控加工专业的实训教学中利用普通机床进行基本操作技能训练在目前是不可缺少的一个环节，我们可以把学习普通车床的操作技能比作学走路，把数控机床的学习比作学跑步，只有走好了才能跑的起来。事实也是这样，在我国目前飞速发展培养数控专业人才的形势下，职业学校应继续重视传统机械加工实习基地的建设，传统的金属加工理论、实践技能仍是学习先进制造技术的基础。由此可见，传统的普车工艺可以为新型的数控工艺服务，它们是一种相关联的技术服务，是一种一体化的教学，以普车为基础的实训教学是课程体系中的重要一环。那么，如何真正让普车实训成为数控加工专业发展的“推进剂”呢？构建普车、数控车综合一体的课程实训教学模式是基础；提高实训教师的教学水平是关键；加强实训基地的建设是保障。

一、构建普车、数控车综合一体的课程实训教学模式是基础

数控专业的学生安排普车实训的目的或者说教学目标应该是：让学生掌握一部分车工的中级技能，可实际情况是数控专业的学生普车实训阶段（实训时间并不短）的成效与上述目标相距较大，除少数优秀学生外，大部分学生没能建立起车削加工的完整概念与常识，个别学生甚至连车刀都不能独立完成正确安装，这就导致在数控实训教学阶段又要去教学生一些基本的车工操作技能，重复讲解一些在普车实训阶段应该掌握的概念与常识。因此，由于普车实训教学的实效性不足，对数控实训教学不仅起不到基础与辅助作用，还影响了数控实训教学的实效性。

1.普车、数控车实训一体化教学模式的确定，是实训教学的核心内容

首先我们应重新确定普车实训的教学内容。教学内容的制定要删繁就简，突出重点，紧紧围绕为数车实训教学服务这一主题展开。通过总结自身教学经验，我们应从以下六方面确定普车实训教学内容：熟悉安全、文明生产规章制度；车床的使用与维护；工件定位与装夹；车刀基本角度的刃磨及其初步选择；掌握相关车削加工工艺知识，对于切削三要素有直观的认识和理解；典型零件的工艺分析与车削。以上六点是与开展数控编程与工艺、数控仿真、数控实操教学密不可分的。其次科学安排普车与数控车的实训时间。普车实训为第一阶段，按职业技能鉴定考核（以数控专业为例）要求，紧密围绕上述六点内容开展实习，可分为认识实习、技能提高、独立操作三个时期进行，实训课时比例应适当加大。数控车实习为第二阶段，同样分认识实习、数控仿真、数控实操三个时期进行。这里特别强调的是实训工位的数量及质量应保证。初期入门，打下必备的基础知识；中期根据学生整体接受情况，进行适当调整；后期以自练为主，教师进行检查、督促辅导。两个阶段的实训安排可以穿行，但必须保证普车实训在前。普车实训中“典型零件的工艺分析与车削”的教学是重点，也是难点，是数控车实训教学的基础。因此，可采取演示法，参观法，练习法（巡回指导），提问法及多媒体电化教学法，以加强学生对讲授内容的掌握和理解，提高学生对先进制造技术发展趋势的适应能力。总之，普车技能的熟练操作是数控车教学的前提和保证，普车的实训教学环节很重要并不意味着只加强而不改进，应该切实改进数控专业在普车实训阶段的教学形式与内容，应与数控教学进行互动，使之更好的与数控实训教学相衔接。

2.要实现教材、教室一体化

随着普车、数控车实训一体化教学模式的确定，教材、教室一体化也要随之建立。现在职业学校专业教育存在的普遍问题是理论老师只管按照教科书内容讲解相关理论知识，而不考虑学校实训教学的现状；实习老师只管按照原有的技工学校的实习教学模式进行实训教学，而不去关心职业教育的发展趋势，不去了解企业发展的现状及对用工的新要求，十几年按部就班的重复着变化不大的实训教学内容。因此，学校应整合教学资源，把普车实训教学与数车实训教学有机的结合起来，而不是各自为政，应统筹安排，统一制定教学计划，编制相应的教学讲义，将课堂搬进实训室。以学生够用、适用、会用为原则，充分体现教学过程中理论与实践相结合、普车与数车相结合的教学目标。

3.对学生做好职业道德规范教育，正确处理好普车实习和数车实习的关系

现在有一种观念，认为随着数控技术的不断发展，普通机械加工会逐渐淘汰，数控专业的学生只要把数控机床的操作技能学好就行了，不需要学习太多的普通机床操作技能。从机械行业发展的大趋势来讲普通机械加工是会逐渐被淘汰，或者说所占比例会逐渐减少。但是，从数控实训教学的角度而言，普通加工的学习很重要也很必要，没有普车的学习，学生就不能建立“加工”、“切削”的概念，到了数控车学习时，就不能很好的把数控程序与数控加工结合起来，不懂加工，所编制的程序就变成了纸上谈兵，就成了空中楼阁；缺少了普车的实训教学环节，就会增加数控实训教学的难度和时间。还有一种传统观念，认为学习普车是脏、累、差的工作，是没有发展的。以至于学生对实习不重视，敷衍了事，具体表现为课前不预习，示范动作不看，实习步骤不听，摸一摸，动一动，站一站，得过且过，学习主动性意识淡薄，不但给后续学习数车留下隐患，更加严重的是职业道德规范的丧失为今后就业埋下了“炸弹”。

二、提高实训教师的教学水平是关键

普车、数控车综合一体的课程实训教学模式的实施，离不开高素质的教师队伍，特别是“双师型”教师队伍的建设。通常我们所讲的“双师型”教师，是指既有一定的专业理论知识，又有一定的专业操作技能水平。而本文所讲的“双师型”教师是指既懂得普车的实训教学，又掌握数控车的一定操作技能，并达到一定技术等级的一种“双技师”型教师。我校数控加工专业的实训教师大多没有经过严格、正轨的普车学习，在数车教学中难免出现诸如刀具刃磨、工艺安排等棘手的问题。因此，提高实训教学质量的关键在于有一支技高一等、艺高一筹的专业教师队伍，学校应采取多种途径加强专业实训教师培养。

参考文献