由简入繁讲授数控铣床手工编程
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摘 要：在数控加工实训教学中，由于知识的复杂程度和学生的学习能力等多种因素，给教学和训练带来一些困难。总结在教学过程中的一些心得体会，从教学内容，训练方法和课堂组织三个方面提出改善数控教学的方法和措施。
关键词：数控加工;实训教学;数控铣床
中图分类号：TG659 文献标识码：A
doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.03.084
随着国家工业化的深入，社会对具有数控操作技能的产业工人需求量越来越大。职业学校毕业的学生不但要能够熟练操作数控机床，还应该具有一定的编程能力，使学生的能力能够满足现代化工业生产的要求。在数控加工实践教学过程中，由于学生学习能力、知识的复杂程度等多方面原因，教会学生编程和提高学生的编程能力是教学难点。
学生学习困难主要表现在两个方面：首先是知识内容广泛。学生通过数控加工实习阶段的学习，获得掌握生产加工零件的能力，这个过程可以说是对以往学习过的机械加工内容的全面总结，包括识图、刀具、加工工艺等，甚至包括几何、函数等数学知识。知识范围广、难度大。另外数控手工编程需要记忆大量指令，还要有加工工艺的设计处理能力，程序的编写更是需要学生能够熟练应用数学知识。另一方面学生的学习能力差，职业学校多数学生没有养成好的学习习惯，学习的积极性、主动性不强，使得教学过程中，提升学生的知识面和知识应用能力都有较大的困难。
面对多方面的不利因素，我们从教学内容、训练方法、课堂组织等方面着手，由简入繁教授数控铣床手工编程，取得了不错的效果，具体措施如下。
1 教学内容方面
数控编程首先需要解决的问题是能够采用正确合理的加工工艺。初学加工的学生往往不会设计加工工艺，编程前没有想好加工路线，常会表现为，编程写了开头就无从下手，不知道下一步该怎么做。编制出正确、合理的程序，首先要能够设计出合理的加工工艺。在讲解编程之前，需要让学生对数控机床如何利用刀具和工件的相对运动，切削出符合图纸要求的零件有感性的认识。讲解编程之前，教会学生利用机床手动操作，完成圆柱形棒料、矩形等零件毛胚的加工。学生在完成加工后要能绘制出刀具与道具相对运动路线，并且标出路线间的距离尺寸。这部分训练可以有效提高学生对加工工艺的认识。为后面零件轮廓加工路线设计做准备。
数控编程还需解决的问题是刀具路线上节点坐标值确定问题。数控加工编程中坐标类型包括绝对坐标、增量坐标、辅助坐标系等。为设计程序方便，系统设计了很多坐标设定方式，对于初学加工的学生而言，难以熟练掌握和使用。我们对于刚接触编程的学生，人为的设定了一些限制，尽可能的减少学生编程时需要考虑的问题，比如说坐标系只使用默认坐标系G54，只使用绝对编程方式，半径补偿只使用左补偿。在学生刚开始编程的时候，将有可能遇到的问题尽量简化，容易缕清头绪，形成思路。
在手工编程时，要求学生精简每个程序，避免编写大程序。将一个零件的加工工序细化分为多个工步，每工步一个简单轮廓，可以是一个圆，或一个方，或一个孔，一个复杂的零件往往也是由这些大大小小的圆孔圆台或多边形轮廓组合而成。即使是复杂的轮廓，比如一些异形的法兰，我们也要求学生把它分解成圆和多边形的组合，每个程序制作最简单的形状，大大降低编程的难度，使学生容易上手。
2 训练方法方面
使用数控机床加工零件，手动操作和程序控制应该是相辅相成的，加工过程中手动操作多，程序编写就可以简单些。反之，手工操作少，或者说人工干预少，程序编写就要复杂些。比如加工直径30 mm、高15 mm的圆台。加工工艺可以采用粗铣外圆、精铣外圆、精铣底面三个步骤完成。外圆粗铣过程在学生初学编程阶段，只要求学生编写圆加工程序，切削深度由手动修改圆的半径，或刀具半径补偿值来完成，增加了大量的手工操作，学生加工时编程难度不大，还可以通过手动操作熟悉机床功能。随着学生编程能力的提升，在水平方向切削半径的改变引入變量，利用循环完成，操作上不再需要改变加工直径或刀具半径，程序的编写开始使用宏指令，难度大大增加，后期加工深度方向上的改变，如果也利用程序实现，就需要学生掌握多重循环，对学生的要求就更高些。训练方法上从手动加工为主，程序为辅，向程序加工为主手动为辅转变，学习难度由浅入深，学生更容易接受和掌握。
3 课堂组织方面
学生学习数控加工初期，知识掌握不牢，操作不熟练，出错几率大，容易造成设备及刀具的损害，也容易使学生产生畏难情绪，同时还会大大提高教学成本。为此，在课堂教学上我们采用虚拟加工和实际训练相结合的方法。学生根据零件图纸，设计加工工艺，制定加工工艺卡片。利用计算机仿真软件进行虚拟加工，在此过程中检验程序，熟悉操作流程。具有一定熟练程度后在数控机床上实际操作，完成零件的加工。
经过多年的数控加工和实训教学摸索与实践，我们从数控教学内容、训练模式和课堂组织方面的改进对数控加工教学起到重要作用，学生的训练水平有了很大的提升。
参考文献：
[1]韩鸿銮.数控铣工加工中心操作工（技师、高级技师）[M].北京： 机械工业出版社，2015.
[2]郁兆昌.金属工艺学（工程技术类）[M].北京：高等教育出版社，2006.
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