數控機床教學范例

摘要：項目教學法與傳統教育方法的思路不同，它不僅充分歸還學生學習的主體性，而且有利于學生綜合能力的培養與提高。論述項目教學法的內涵與特色，以及《數控機床編程與操作》課程教學過程中存在的問題和項目教學法的實踐與應用。

關鍵詞：項目教學法；數控機床編程與操作；應用

0引言

《數控機床編程與操作》是中職學校數控類專業的一門專業核心課程，涉及的知識面較廣、專業實踐性強。其難點是基本概念多、抽象性強，大多數學生對理論知識的理解比較困難。教師單純地灌輸和講解理論知識很難有效實現教學目標，造成學生學不會、老師教不好的兩難處境。為了更好地服務學生，在《數控機床編程與操作》教學中實施項目教學法，把理論與實踐融合在一起，實現理實一體化，理論指導實踐、實踐驗證理論，使學生對理論知識做到真正的理解和掌握，取得良好的教學效果。下面將就如何在《數控機床編程與操作》教學中應用項目教學法進行闡述、分析。

1項目教學法的內涵及特色

所謂項目教學法，就是師生以團隊的形式共同實施一個完整的項目工作而進行的教學活動，是促進學生主動學習、自主發展的一種新型的教學方法。它改變了傳統的3個中心：由以教師為中心轉變為以學生為中心，由以教材為中心轉變為以項目為中心，由以課堂為中心轉變為以項目任務為中心。項目教學法的特色主要有5個：①以項目為中心，項目實施過程中學生碰到問題要及時進行學習和處理，從而獲得知識和技能；②以目標為鞭策，學生在實施過程中為了達到目標，需要經過不斷的努力和學習，最終才能完成任務；③以交叉的知識為內容，教學的內容包含不同的知識或技能，通過綜合學習才能完成任務；④以開展活動為學習方式，在學習過程中學生可以在學中做、做中學、邊做邊學中進行各種活動；⑤以小組合作為組織方式，在項目的執行中以小組為單位，通過多人的合作培養學生的合作意識，懂得合作的重要性。

2《數控機床編程與操作》課程教學過程中存在的問題

摘要：當前，我國制造業發展面臨專業人才存量不足且人才專業技術素養有待提升等問題，職業學院需要積極探索并創新教育模式，提高教育質量，促進人才培養與企業生產需求緊密對接。本文以智能制造領域數控機床技能人才培養為例進行探索，以期為創新教育模式提供可參考性經驗。

關鍵詞：數控車床；項目教學；創新教育模式

 一、研究背景

新一輪科技革命和產業變革正在全球范圍內興起，智能制造成為發達國家制造業競爭的焦點。美國、德國、法國、英國、日本等多個發達國家，均將智能制造作為其中遠期戰略發展規劃的重點內容。而人工智能、5G通信技術、區塊鏈等新一代信息技術與先進制造技術的加速融合，將對全球制造業發展影響深遠。在此背景下，我國較早感知到智能制造的重要意義，出臺相關文件，促進產業技術變革和優化升級，推動制造業產業模式和企業形態實現根本性轉變。人才供給是制造強國的前提條件，推動我國制造業發展是促進國家高質量發展的重要任務，因此，探索如何加強專業技術人才培養、提高教學質量不僅是當前教育改革的重點，也是我國制造強國戰略實施的關鍵因素。

二、存在的問題

生產制造業的不斷發展是促進我國社會整體發展及提高社會經濟水平的關鍵因素。實現制造強國夢，技能人才是重要支撐，職業學院作為培養技能人才的重要單位，在培養技能人才的過程中雖然形成了規模，但在技能人才培養質量方面還存在一些問題。

（一）實現制造強國夢，數控車床領域專業人才匱乏

[摘要]數控機床裝調維修工作為一個技術含量要求較高的工種，企業需求較大，而培養一名成熟的數控機床裝調維修工卻需要較長時間。本文通過《數控機床裝調與維修》課程改革，采用企業真實案例，改革課程教學設計和課堂教學，重新激發了學生學習的積極性和主動性，讓學生在真正上崗前就接受到職業現場的學習和鍛煉，大大提升了學生的職業能力。

[關鍵詞]能力提升；數控機床；考試改革

0引言

數控機床因加工精度高、效率高和靈活性高，在機械加工行業包括冶金行業得到廣泛的應用。企業配備數控機床裝調維修人員將大大提高數控設備的使用效率。數控機床裝調維修工是一個技術含量要求較高的工種，它要求操作者能夠讀懂機械、電氣圖紙，具備數控機床裝配工藝知識，熟知數控機床精度檢測的方法，能夠診斷并排除數控機床的故障，同時具有質量意識、安全操作意識。隨著數控機床在企業中的廣泛使用，數控機床裝調維修工崗位需求越來越多。而在企業中，培養一名成熟的數控機床裝調維修工需要至少五到十年的時間，這就大大降低了工作效率和生產效率。如果在學校的教育中，能夠培養學生具備較全面的數控機床裝調維修技能，將縮短學生對崗位的適應期，更好地為社會服務。2019年政府工作報告中明確要求加快建設制造強國，正式提出“智能+”的重要戰略：深化大數據、人工智能等研發應用。打造工業互聯網平臺，拓展“智能+”，為制造業轉型升級賦能。這就意味著新一代的數控機床不在是簡單的“機床+電腦”，而是數字化、網絡化、人工智能與數控機床深度融合的“智能+機床”，由此對數控機床裝調維修人才提出了更高的要求。本文通過融合信息技術，對《數控機床裝調與維修》課程進行深入的改革，有效地促進了學生對知識技能的掌握。

1基于能力提升的教學設計

1.1《數控機床裝調與維修》課程主要內容

《數控機床裝調與維修》是我院數控技術專業的核心課程，專業的綜合能力要求較高，包括數控機床機械部件裝配與調整，數控機床電氣裝調，數控機床機電聯調，數控機床故障診斷與維修四部分內容。在數控機床機械部件裝配與調整模塊，學生需要掌握零件圖試讀、公差配合與技術測量、材料及其性能、工量刀具等機械加工基礎知識，數控機床的基本組成、主要機械結構、數控原理及系統等數控機床基本知識。在數控機床電氣裝調模塊，學生需要掌握電路原理、電氣元器件特點及功能、伺服系統、PLC技術等數控機床電氣知識。在數控機床機電聯調模塊，學生需要掌握常用的裝配方法、機床調試方法、機床參數設置與修改等數控裝調與調試的技能；熟悉常用的檢測設備及方法，機床性能評價等數控機床的性能與精度檢驗。在數控機床故障診斷與維修模塊，學生需要掌握常用的故障診斷方法、機床的機械維護與電氣維護方法等數控機床的故障診斷與維修知識。另外學生還應了解高速切削、精密加工、快速成型等新技術、新工藝、新設備等內容；具備安全文明生產與環境保護知識、職業道德基本知識。專業課程前期開設《機械制圖與CAD》、《公差配合與測量》、《機械制造工藝與實施》、《電工與電子技術》、《數控機床機械結構》、《數控機床電氣控制技術》等課程，讓學生具備專業基本能力，在《數控機床裝調與維修》課程中，結合企業實際生產案例，培養學生合理應用先進技術、軟件、儀器設備，掌握數控機床維修人才綜合知識和技能，具備安全文明生產的職業規范。

摘要：作為當下現代制造業發展的重要基礎，數控機床的重要性毋庸置疑，在航空航天、機械等行業發揮著巨大的作用。若數控機床有故障產生，在影響生產效率的同時，也由于制造業流水線生產的特殊性，在設備故障停機階段將會產生巨大經濟損失。因此，建立智能化數控機床故障診斷系統具有極為重要的現實意義，可充分發揮其多學科融合與主動維護等優勢，提升加工效率與精度。該文簡述了數控機床故障診斷技術的發展概況，并對數控機床故障機理進行了深入分析，闡述了智能化數控機床故障診斷系統的設計要點。

關鍵詞：智能化；數控機床；故障診斷系統；發展現狀；故障機理；要點分析

對于數控機床來說，隨著使用時間的延長，將導致機床各個部位機能持續下降，進而增大數控機床的故障風險。當下所應用的多數高檔數控系統都包含了智能診斷系統，具有對電氣故障進行自我診斷的功能與優勢。在復雜的生產背景下，由于數控機床類型繁多，要想準確判斷故障類型仍存在較大困難，這也對維修人員自身素質水平有了較高要求。而受限于人工成本與人工的故障處理效率，就必須配合使用智能化數控機床故障診斷系統，以確保故障診斷與解決方案落實的及時性，以實現減少故障影響的最終目標。

1數控機床故障診斷技術的發展概況

1.1數控機床故障分類與特性

故障分類的基本條件主要包括故障部件、故障性質、報警有無、破壞性、發生原因、發生部位、發生時間、故障范圍以及故障過程，對數控機床發生的主要故障類型進行總結后，可以發現：電氣系統故障占比約37.5%，數控機床本體故障占比約37%，數控裝置故障占比約5.5%。其中，數控機床本體故障的主要部位為絲杠、導軌、氣動裝置以及主軸箱。

1.2數控機床故障診斷方法

摘要：近年我國工業技術水平已經取得了良好發展和具體完善，而且在當前社會相關的領域和一些機械制造業中也相對獲得了更加有效的提升。為了能夠促進社會市場經濟和相關領域的穩定性和基礎建設能力，在社會發展的過程中，需要不斷完善和提升自身數控機床的具體應用能力。本文探究數控機床機械結構設計及制造技術優化，先討論主軸結構設計，然后討論關鍵結構設計，通過具體案例設計的方式，呈現出數控機床機械結果設計效果，并給出具體的技術優化策略，期望能夠改善現有的數控機床機械結構設計狀態，推動數控機床機械制造技術發展。

關鍵詞：數控機床；機械結構；制造技術

0引言

當前狀態下數控機床技術屬于新時期所衍生出的具備自動化特點的技術，其呈現出機電一體化的特點。在科學技術水平不斷提升的情況下，機械設備自身的結構設備開始受到關注，而設備結構的合理性關系到其性能的呈現，也關系到其在實際工作應用階段所展現出的功能效果。為此，機械設備的設計環節需要重點關注結構射界。本文針對數控機床設備的結構設計展開研究，在明確主軸結構和關鍵結構的設計要點情況下，期望能夠提升數控機床的結構性能，并且迎合設備自動化的發展需求。

1數控機床主軸結構設計

在數控機床設備中，主軸是其技術核心環節，其工作效能和質量將直接決定設備的運行狀態和發展情況，所以，設計好主軸異常關鍵，主軸的設計必須要根據不同型號的數控機床制定科學的方案，并制定切實可行的維修方案。數控機床在運作過程中呈現出了高效率和高質量的特點，而為了穩定數控機床的特質，需要在機床設計階段就做好結構的精準度設計，尤其是主軸結構的精準度設計。據悉，主軸結構的傳動裝置精確度將會對主軸內部的各個組件運轉情況產生影響，因為在主軸結構中包含不同類型的齒輪和零部件，這些部件相互連接才能夠起到傳動效果。而如果零部件之間的連接狀態不理想，那么傳動精確度也會受到影響，誤差增大情況下，主軸結構中的零件可能會因此變形[1]。零部件在和主軸接觸的時候整體形狀的變化和機床表面的粗糙程度有直接關系，如果零部件在和主軸表面進行接觸的時候，其整體形狀呈現出變形較小的情況，那么在受到機床主軸的壓力以后，零部件的整體變形幅度也會比較小。對于數控機床來講，主軸當中的傳動裝置是整個機床自動化系統當中最為重要的傳動部件，其傳動的精確度和強度都直接影響機床的切削速度或者是切削質量[2]。為此，需要在設計主軸結構期間，規范主軸的徑向力以及剛度狀態，并且依據數控機床的實際運作情況來采取對應的參數調整設計。如此，數控機床的主軸結構能夠得以優化，其剛性校對環節所得出的校對結果也更加理想，只有這樣才能夠保證主軸在不受到磨損的情況下可以正常運行，提升設備運行效率，滿足更多的工作發展需要。在主軸結構當中所包含的傳動組建分別有傳動部件、主軸部件、主軸承部件以及密封部件。而部件之間的穩定性關系則和機床是否能夠處于正常運作狀態有著直接關系，主軸部件的穩定性直接關系到各個部件是否能夠在主軸結構中開展特定的運動，是否能夠完成傳動工作[3]。以主軸承為例，其所具備的切削力情況需要受到各個組件的配合，并且將這種切削力傳動到主軸承當中，因為零部件對主軸承所施加的范圍以及速度都比較大，因此，要求主軸承中的組件之間具備較高的配合度，只有彼此之間實現了密切的配合，才能兼顧運行中的一些不良動態，及時發現問題，通過一方進行呈現，進而為設備的科學、穩定運行奠定基礎，提供保障。在主軸的前端結構設計期間，需要確保刀具、夾具等設備都能夠安裝無誤，并且保持各類器具拆卸方便。此時可以將在主軸前端的懸臂設計成為較短的尺寸，并且確保其單元結構和軸承接觸，并且通過擴展曾在點的方式來加強對主軸前端控制，避免其出現變形的故障[4]。

2數控機床關鍵結構設計

【摘要】

《數控機床故障診斷與維修》是數控技術、數控設備維修等專業的一門專業核心課程，它的教學效果直接影響到數控機床維修人才的培養規格和質量。針對本課程自身特點，分析教學與實踐中存在的問題，結合相關專業的就業需求現狀，依托FANUC0imateTD數控實訓平臺進行課程教學改革。重點突出理論與實踐教學相結合，使學生熟練掌握數控機床常見故障現象、故障產生原因及故障診斷和排除的方法，達到培養學生分析問題和解決問題的綜合能力、增強實踐動手能力的目的。

【關鍵詞】

數控機床；故障診斷與維修；教學改革；數控實訓平臺

數控機床維修工是我國勞動和社會保障部在2006年的新職業，主要從事數控機床的安裝、調試、維護保養和檢修工作。一名合格的數控機床維修工不僅要具有扎實的專業理論知識功底，還要具備檢查、分析、確定故障原因和快速準確的維修好機床的能力。為滿足社會需求，大多數職業院校在數控技術專業或數控設備維修等專業都開設了《數控機床故障診斷與維修》課程，并把它作為一門專業核心課程，為社會輸送了大量數控機床維修人員。然而高職院校數控機床維修課程在教學中存在重理論輕實踐，理論和實踐教學脫離的現象，學生的職業素質與企業的用工要求還有一定的距離。這就導致了企業招聘的數控維修工不能達到用工要求，相關專業的畢業生就業難以對口的矛盾。因此，對于數控機床故障診斷與維修課程的教學迫切需要進行改革與創新，探索出學校、學生和企業都能共同參與、共同獲益的教學方法。

1課程教學主要面臨的問題

(1)課程教學中涉及的知識面廣，包括了數控系統、數控機床機械結構、電氣控制、液壓與氣動等相關知識，這些知識在前置課程中進行了獨立設置。但是在前期教學中，學生基本只是孤立的接受知識，而本課程則是將這些知識融合到一起，并且要將理論知識應用于實踐解決實際問題，再加上職業院校的學生文化基礎相對比較薄弱，這就導致了大部分學生感到這門課程的學習難度很大，對知識進行綜合應用時無從下手。(2)課程教學仍然以理論教學為主。在本門課程的實踐教學過程中，數控設備通常會處于被保護狀態，不能進行拆裝，這就使得用于維修教學的設備不足，學生僅僅只是接收一些認知實驗，或者老師設定一些簡單的故障讓學生進行排除，實習時間得不到足夠保障，學生的綜合實踐能力難以提高。(3)數控系統的品牌、型號眾多，更新也快，其結構、參數設置以及故障診斷方法等在不同的品牌和型號中均存在一定的差異。而本課程在課堂教學中往往只是以一種數控系統為載體來進行教學設計與安排，最多再把學校擁有的其它數控系統作為輔助介紹，缺乏了對機床故障診斷與維修方法能力的培養，因此，難以培養出走出校門就能滿足企業基本要求的數控維修人員。(4)考核方式不合理，《數控機床故障診斷與維修》傳統的考核方式為:平時成績(50%)+期末考試(50%)=總評成績，這種考核方式已不再適應“雙證融通”人才培養模式，也不適合于本門課程的成績評定，為此該課程的考核方式需要進行改革?？己朔绞讲缓侠恚稊悼貦C床故障診斷與維修》傳統的考核方式為:平時成績(50%)+期末考試(50%)=總評成績，這種考核方式已不再適應“雙證融通”人才培養模式，也不適合于本門課程的成績評定，為此該課程的考核方式需要進行改革。

摘要：應用型本科院校主要是培養技能型、應用型、復合型人才的，所以實踐教學是非常重要的環節，而《金工實習》這門課具有非常強的實踐性，在對學生的培養中起著非常重要的作用。本文主要對這門課中的數控實訓項目在教學中出現的問題進行分析探討，針對各種問題提出了相應的改革措施。

關鍵詞：金工實習；改革措施；數控實訓

0引言

金工實習是應用型本科院校機電學院各專業學生的一門比較重要的實踐課程。主要包含了鑄造、鍛造、鉗工、車工、焊工、銑工等傳統的加工方法，還有比較先進的制造技術數控加工。通過學習，可以使學生掌握各種設備的使用方法以及各類零件的機械加工工藝。對培養應用型人才具有及其重要的作用。而數控技術更是重中之重。

1數控實訓教學中存在的問題

本校機電工程學院有足夠的實習場所和實習設備，除了傳統的車床、銑床、刨床、電焊機、鉗工操作臺等，近幾年還投入了大量的資金購買了不少數控機床，其中數控車床30臺，三軸、四軸、五軸加工中心共六臺，還有數控線切割等。機床總數雖然不少，但是也有很多的問題。

1.1課程安排不夠合理，課時較少。以機械設計制造及其自動化專業為例，金工實共80個課時，分四個項目，包括數控實訓、焊工實訓、鉗工實訓和車工實訓，每個項目只有20個課時。這么短的時間也只能學習數控車床的基本操作，基本沒時間學習數控加工中心的知識。而且數控編程與操作這門課是在金工實習之后才開設的，理論與實踐無法結合起來，顯然不能達到培養應用型人才的要求。

【摘要】數控技術是我國的主要應用技術之一,在教學過程中,我們需要幫助學生形成良好的技術操作方法和能力,為現代生產服務。同時,數控技術本身是一門嶄新的教育學科,因為這一學科的教育經驗相對較少,因此需要教師積極嘗試教學,不斷改進教學方法,積累教學經驗,才能實現高素質的教育效果。

【關鍵詞】數控技術；實踐；創新

隨著計算機技術的廣泛應用，在制造業信息技術、自動化技術、先進制造技術與數控技術為主要標志的已經形成。它具有機械制造業帶來了革命性的變化，深刻地影響著機械制造業。數控技術已經成為制造業的基礎，被列為世界中的關鍵技術。它已成為現代科技的國際競爭的關鍵點，并已成為衡量一個國家工業現代化水平的重要標志[1]。

1數控技能教學的現狀分析

1）雖然近年來中國技工學校數控專業的課程設置有所改善，但教學內容還比較陳舊。學生學到的知識和技能與企業要求之間仍存在差距。例如，數控機床和編程的教學仍然比較薄弱。由于有些學校受實習條件限制，主要依靠理論教學。企業迫切需要的數控機床的編程，操作和維護培訓效果不夠系統地適應社會需求。2）在實際技能培訓方面，要加強對數控加工工藝（如工藝路線選擇，工具選擇，切削量設置等），模具設計，CAD/CAM和CNC自動編程等專業技術能力的培訓。3）結合學校和學生的現狀，編寫適合數控編程，數控界面技術培訓，機床參數設置和系統故障診斷培訓，數控仿真軟件操作的教材。例如，校本教材的編寫可以很好地解決理論超出實踐的現狀。4）對中等技工學校專業教師的要求是他們有相當的理論知識和豐富的實踐經驗。他們對企業的實際生產特別熟悉，可承接數控教學中“雙專業（教師、工程師）型”專業教師[2]。5）數控訓練設備條件差，數量嚴重不足，不完整。學校設備不能適應大眾化的教學實驗，限制了教學和培訓的實際操作，不能在短時間內實現規?；占盎呐囵B。真正意義上難以提高學生的實踐能力，難以達到教學目標。培訓也很差。

2數控技能培養方法

數控技能的學習一般基于特殊技能訓練，以操作技能的提高為主線，主要是數控知識點的專項學習和機械設備的實際操作。在明確教學內容和設計教學計劃后，教師引導學生傳授理論知識。