数控铣床教学中如何提高学生的应用能力与制造水平

孔凡坤，段性军

(黑龙江农业工程职业学院，哈尔滨 150088)

0 引言

数控铣加工模块是工科专业常见的一项实践课程，尤其对于机械、数控等相关专业的学生而言，铣床操作技能的掌握更是高校学习过程中的重点，对于学生对机械加工知识的理解和未来的就业具有重要影响[1]。随着近年来数控机床的广泛普及，利用数控机床的先进性能，在数控程序控制下，机械加工行业的制造效率和制造品质都得到了显著提高，社会对于数控操作人才的需求不断上升。尽管具有数控制造技能的毕业生受到了机械制造企业的重点关注，但是高校毕业生数控应用能力和实际水平不强成为制约学生就业的主要因素之一。因此，以数控铣床的教学为例，研究和分析提高学生的应用能力与制造水平的途径，有利于优化学生实践素质，使毕业生更能适应社会发展的实际需求。

1 数控铣床教学的实施要求

数控铣加工模块的教学是以众多机械和数控专业课知识为基础展开的一项实践课程，授课过程中重点在于使学生利用学习到的机械原理与制造知识，结合数控编程与数控机床功能实现产品零件制造，并在此过程中培养学生的理论与实际结合和解决问题的能力。数控铣床的实践教学具有技术专业性强、工艺相对复杂、涉及技术较多、制造精度要求高等特点[2]。在教学过程中，教师需要指导学生掌握数控制造的原理、铣床结构与组成、数控系统使用方法、数控铣床使用事项及操作安全注意事项等。

从现阶段数控铣床的实践教学来看，主要的教学内容及教学要求如表1所示。可见数控铣床的教学可分为理论讲解与实践操作两大部分。在教学过程中教师需要完成以下几方面的教学任务：一是为学生系统讲解数控铣床的原理、知识框架、结构与注意事项；二是说明数控铣床的操作步骤、控制面板及按钮的功能，并为学生演示数控制造过程；三是为学生讲解数控铣床程序编制的注意事项，使学生了解如何合理地设计铣床制造程序；四是使学生掌握如何通过数控界面来进行数据分析、信息读取，并能获取数控铣床的状态与属性，判断机床是否存在问题，并具备一定解决问题的能力。

表1 数控铣加工模块主要内容及能力需求

2 数控铣床应用能力的提升途径

2.1 在实践课程中深入渗透理论知识

数控铣加工模块的实践教学与传统的铣床教学存在较大的差异，数控铣床不仅涉及到机械专业的理论知识，还包含着较多的计算机软件应用、数控制造工艺设计、数控编程等知识。因此，可以说数控铣床的教学是理论与实践的同步教学，学生实践能力的强弱与数控铣床相关知识的掌握密切相关，教师在进行教学的过程中必须先将理论知识讲清讲透，才能安排学生参加实践操作。且在实践操作过程中，还要重视理论知识的深入讲解，使学生进一步掌握机床原理与操作方法。例如，在刀具半径补偿知识讲解后，在进行实践操作过程中，教师可针对学生刀具补偿中的失误进行分析与讲解，使学生更直观认识到去除刀具余量的重要性。

2.2 积极应用项目教学法实施授课

项目教学法是机械类专业培养学生能力的有效教学手段，通过项目教学法能够使学生在完成教师设计的各个任务过程中，有效应用自身的理论知识和动手能力，并同时培养学生的团队合作能力和分析问题、解决问题的能力。在数控铣床的教学过程中，应用项目教学法十分适宜，由于数控铣床的教学本身具备很强的实践性，教师根据生产实际合理设计相应的教学项目，将学生按照学习能力、动手能力、创新能力等进行平均分组，使学生以小组的形式完成教学项目任务，在此过程中学生对加工方案、程序编制与修订、刀具选择、操作事项等进行反复探讨，学生对于数控铣床的掌握程度进一步提高，使实践课的过程更接近于生产实际。

2.3 积极利用理实一体化的教学体系

在“项目引领、任务驱动”教学体系的支持下，有条件的学校应当为学生建立更全面和更接近生产实践的课程教学环境，在传统数控铣床教学的基础上，支持教师与企业进行合作教学，使学生部分实践课程在企业内部完成，使学生提早了解生产过程对于数控铣床的能力需求，为学生日后发展奠定基础。此外，教师也应利用校企合作的平台，加强自身实践工作能力的培养，使自己成为优秀的“双师型”教师，从而有效提升数控铣床教学的合理性，并为开展教研、科研活动打下良好基础。

2.4 由浅入深设计实践内容

在进行实践教学的过程中，教学内容的设计要遵循由浅入深的原则，初期的实践加工任务应以熟悉和应用知识为主，在学生具备一定的数控铣床应用能力和安全意识之后，再组织学生进行思维扩展、创新培养和综合能力实践，帮助学生构建起系统的知识体系，并熟练掌握数控铣床加工的操作技巧，从而形成全面的数控铣床应用能力。

3 数控铣床制造技能的培养

3.1 设计零件制造课程

零件制造实践是学生掌握数控铣床制造技术的基础，合理设计零件制造的课程，对于培养学生的制造能力具有积极作用。在制造课程的设计中教师要做到与生产实际的良好结合，制造零件的相关要求不仅要涉及到零件外形与尺寸，还要涉及到刀具选择、程序的合理性等知识，使学生在应用数控铣床制造的过程中不仅能加工出优质零件，同时加工工艺、制造流程都更为合理，避免程序繁杂、工艺不合理造成的生产资源损失。

3.2 设计零件质检课程

在进行零件制造的同时，由教师组织学生互相进行制造零件的质检工作，在工作过程中，学生能够进一步熟练应用游标卡尺、刻度尺、角度尺等的使用方法，还能在质检工作实施过程中查找到零件制造的不合格问题，并对该零件的制造提出优化建议，这使学生更全面地了解数控铣床制造零件的全过程，在角色转换中找到零件制造的新思路，从而有效提高数控铣床的应用能力。

3.3 设计程序优化课程

教师可以在教学过程中，组织学生以分组的方式对已有的数控程序进行优化和错误查找，需要优化的程序可以由教师设置的带有错误的程序以及学生实践过程编制的程序组成，在分组进行程序优化的过程中，学生之间相互取长补短，对于程序编制认识的全面性不断提升。程序的编制作为数控铣床制造的基础，合理的程序设计对于制造品质的提升具有积极作用。

3.4 设计故障排除课程

教师还可根据教学过程中出现的铣床加工故障、零件制造缺陷等问题展开专门的故障排除课程，故障排除课程的设置对于学生提升对数控铣床的结构认识具有明显作用，同时学生还能获得对于数控铣床的调试、维护、故障处理等能力，使学生对铣床的使用更有信心。

4 结论

总体来说，我国现阶段数控专业的实践教学工作已经取得了很大程度的改善，数控相关专业毕业学生的实践能力正在不断增强，但是教学过程中仍然存在着明显的技术滞后性，且教学过程仍不能完全与生产实践相结合，这是现阶段数控教学的主要瓶颈，也是高等院校教学需要突破的重点问题，只有教学与实践的过程与时俱进，学生才能真正具备社会所需的能力，成为更合格的优秀毕业生。