摘要：在國家大力振興裝備制造業(yè)的背景下，電大開放教育機(jī)電專業(yè)開設(shè)數(shù)控技術(shù)課程，對(duì)培養(yǎng)該專業(yè)應(yīng)用型高級(jí)專門人才，具有重要作用。本文試闡述在數(shù)控設(shè)施設(shè)備缺乏情況下，開放教育數(shù)控課程教學(xué)中如何引入數(shù)控加工仿真系統(tǒng)。以及應(yīng)用該軟件系統(tǒng)對(duì)機(jī)電專業(yè)人才培養(yǎng)的作用和意義等問題。

關(guān)鍵詞：電大；開放教育；數(shù)控課程；加工仿真系統(tǒng)；應(yīng)用

隨著科技、經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，機(jī)械工程現(xiàn)已跨越機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、信息控制、管理工程以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)等多個(gè)學(xué)科，發(fā)展成為綜合技術(shù)應(yīng)用學(xué)科。對(duì)現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)而言，數(shù)控工藝裝備應(yīng)用早已成為其核心技術(shù)之一。我國電大開放教育開設(shè)機(jī)電工程專業(yè)，其任務(wù)是培養(yǎng)該專業(yè)適應(yīng)地方和基層經(jīng)濟(jì)社會(huì)建設(shè)需要的高質(zhì)量應(yīng)用型人才。所以，電大開放教育在培養(yǎng)計(jì)劃中開設(shè)數(shù)控技術(shù)課程就成為必然要求。

當(dāng)前開放教育數(shù)控課程教學(xué)中存在的問題

由于數(shù)控技術(shù)是利用數(shù)字信息對(duì)機(jī)床設(shè)備空間運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)實(shí)現(xiàn)控制，其集機(jī)械、電子、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)技術(shù)為一體，使得數(shù)控技術(shù)課程在教學(xué)中較為抽象、復(fù)雜，從實(shí)用和操作的角度看，其教學(xué)實(shí)施也必然對(duì)課程實(shí)驗(yàn)(實(shí)踐)環(huán)節(jié)提出較高要求，使該課程具有鮮明的實(shí)踐性特點(diǎn)。

然而，數(shù)控機(jī)床屬于高技術(shù)、高附加值產(chǎn)品，其機(jī)床本體和控制系統(tǒng)品類繁多，價(jià)格高昂，一般數(shù)控車或銑床單價(jià)約十萬到二三十萬，加工中心則動(dòng)輒幾十萬甚至數(shù)百萬。如果開放教育數(shù)控課程的實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)完全依賴數(shù)控機(jī)床，則投入巨大、消耗多、成本貴、實(shí)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)高，學(xué)校將無力組織教學(xué)。

數(shù)控加工仿真系統(tǒng)概述

數(shù)控加工仿真系統(tǒng)，是指某一特定的計(jì)算機(jī)軟、硬件系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)者可在此計(jì)算機(jī)系統(tǒng)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)演示、分析數(shù)控加工從零件設(shè)計(jì)圖到加工程序調(diào)試直至動(dòng)態(tài)切削演示的全過程。

根據(jù)數(shù)控加工仿真系統(tǒng)特點(diǎn)和面向的用戶對(duì)象不同，一般將之分為兩大類：一類是教學(xué)專用系統(tǒng)，代表者有英國Danford系統(tǒng)的國產(chǎn)宇龍數(shù)控加工仿真系統(tǒng)、華中數(shù)控教學(xué)培訓(xùn)系統(tǒng)等。它們的特點(diǎn)是面向數(shù)控加工技術(shù)初學(xué)者，具有強(qiáng)大的數(shù)控知識(shí)呈現(xiàn)功能，具有用于輔助教學(xué)的各種模塊設(shè)置，如編程模擬模塊、考試管理模塊、實(shí)時(shí)教學(xué)幫助模塊等；另一類是面向制造企業(yè)的專業(yè)系統(tǒng)(一般是大型CAD/CAM軟件自帶的仿真模塊)，如Pro/Engi-neer，MasterCAM，UG，Cimitron等，它們實(shí)際加工能力突出，能提供刀具路徑檢查校驗(yàn)、切削過程仿真及錄像等功能，若應(yīng)用于教學(xué)，則主要適用于中、高級(jí)數(shù)控加工從業(yè)人員深入學(xué)習(xí)使用。

目前，運(yùn)用加工仿真系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)控課程特別是其實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)，是解決前述矛盾問題的重要方法。其初期投資成本和運(yùn)行耗費(fèi)相對(duì)實(shí)體設(shè)備投資而言較低廉。通過軟件模擬仿真基本上可解決學(xué)生熟悉機(jī)床控制面板及數(shù)控系統(tǒng)操作等問題，是一種耗費(fèi)比較低的教學(xué)手段。

下面以國內(nèi)教育行業(yè)運(yùn)用最廣的宇龍數(shù)控加工仿真系統(tǒng)為例，具體介紹軟件特點(diǎn)：系統(tǒng)基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，能基本實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控機(jī)床操作全過程和加工運(yùn)行全環(huán)境的仿真，包括毛坯定義、夾具刀具定義與選用，零件基準(zhǔn)測(cè)量和設(shè)置，數(shù)控程序輸入、編輯和調(diào)試等，甚至具有工件的三維測(cè)量功能；該軟件能夠仿真Fanuc O、Fanue O-Ⅰ、Fanue PowerMate O、Siemens 810D、Siemens802C、Siemens 802D、PA 8000、三菱60、大森數(shù)控、華中數(shù)控和廣州數(shù)控等主流系統(tǒng)，提供的機(jī)床面板包括數(shù)控車床、數(shù)控銑床、立式和臥式加工中心等幾十種。宇龍數(shù)控加工仿真系統(tǒng)在教學(xué)方面主要具有互動(dòng)教學(xué)功能和考試功能：互動(dòng)教學(xué)功能使教師可以廣播方式在每個(gè)學(xué)生的計(jì)算機(jī)終端屏幕上演示數(shù)控加工仿真教學(xué)內(nèi)容，也可在學(xué)生自主練習(xí)時(shí)通過教師機(jī)終端屏幕監(jiān)控其操作情況，實(shí)時(shí)了解教學(xué)進(jìn)展；對(duì)遠(yuǎn)程開放教育而言，該軟件可在局域網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)互動(dòng)教學(xué)，也可基于INTERNET進(jìn)行雙向互動(dòng)遠(yuǎn)程教學(xué)；具備較完善的考核功能；可完整記錄具體操作過程和測(cè)試結(jié)果，并通過回放供教師察看，另外，學(xué)生完成仿真加工后，系統(tǒng)可對(duì)工件進(jìn)行全自動(dòng)智能化測(cè)量，如果事先設(shè)定有評(píng)分規(guī)則，還能實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)測(cè)試評(píng)分，這對(duì)遠(yuǎn)程教育模式下的數(shù)控課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)而言是非常適宜的。

開放教育數(shù)控課程教學(xué)中如何應(yīng)用加工仿真系統(tǒng)

1.集中面授輔導(dǎo)環(huán)節(jié)適當(dāng)運(yùn)用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)，充分發(fā)揮其演示作用，使學(xué)生獲得良好的教學(xué)效果

數(shù)控技術(shù)課程是理論性、實(shí)踐性均很強(qiáng)的課程，如果教師在集中面授輔導(dǎo)教學(xué)中僅采用常規(guī)的單向灌輸式教學(xué)模式，不結(jié)合適當(dāng)?shù)难菔臼侄?，其課堂教學(xué)效果往往事倍而功半。若在面授教學(xué)中運(yùn)用大屏幕投影設(shè)備運(yùn)行數(shù)控加工仿真系統(tǒng)，適時(shí)向?qū)W生演示理論教學(xué)中涉及的機(jī)床控制面板、數(shù)控系統(tǒng)NC程序、加工運(yùn)動(dòng)軌跡等，可使學(xué)生加深對(duì)數(shù)控理論知識(shí)的理解，并更好地加以掌握，從而最終獲得良好的理論教學(xué)效果。

2.科學(xué)安排數(shù)控加工仿真系統(tǒng)遠(yuǎn)程實(shí)訓(xùn)，提高學(xué)生實(shí)際操作能力

利用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)基于因特網(wǎng)的交互式雙向教學(xué)功能，可在開放教育辦學(xué)系統(tǒng)內(nèi)構(gòu)建數(shù)控課程遠(yuǎn)程實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，加強(qiáng)學(xué)生實(shí)際操作能力鍛煉。在遠(yuǎn)程實(shí)訓(xùn)教學(xué)安排中，可將教學(xué)內(nèi)容分為三個(gè)板塊：一是基礎(chǔ)部分，主要訓(xùn)練學(xué)生運(yùn)用最常用的FANUC系統(tǒng)數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控加工中心進(jìn)行編程、加工操作等。通過這板塊實(shí)訓(xùn)教學(xué)，使學(xué)生打下堅(jiān)實(shí)的數(shù)控操作基礎(chǔ)；二是提高部分，主要訓(xùn)練學(xué)生運(yùn)用SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)三大機(jī)床進(jìn)行編程與操作，提高對(duì)不同數(shù)控系統(tǒng)編程、操作方法的理解與應(yīng)用能力；三是拓展部分，主要訓(xùn)練學(xué)生運(yùn)用國產(chǎn)華中數(shù)控系統(tǒng)和廣州數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行車床編程與操作，擴(kuò)大知識(shí)覆蓋面，提高學(xué)生對(duì)不同系統(tǒng)、不同面板的適應(yīng)能力。

3.利用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)實(shí)施形成性考核

在開放教育教學(xué)模式中，形成性考核對(duì)于提高教學(xué)效果和質(zhì)量具有重要作用。開放教育機(jī)電專業(yè)數(shù)控課程教學(xué)，可充分利用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)考試功能方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生的形成性考核。由教師根據(jù)教學(xué)計(jì)劃進(jìn)程，適當(dāng)安排階段性課題作業(yè)，學(xué)生通過遠(yuǎn)程實(shí)訓(xùn)平臺(tái)完成仿真操作后，將操作記錄文件傳送給服務(wù)器，教師作出檢查評(píng)價(jià)即可。

綜上，應(yīng)用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)替代大部分真實(shí)數(shù)控設(shè)備，是開放教育數(shù)控課程教學(xué)的有效手段，能合理利用有限的教學(xué)資金投入，大大提高開放教育機(jī)電專業(yè)辦學(xué)效益和教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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