关键词：CAD/CAM软件；数控教学；数控实训
中图分类号：G642.0？摇文献标志码：A文章编号：1674-9324（2014）14-0265-02
随着现代制造业的迅猛发展，基于CAD/CAM技术进行图形交互的自动编程方法日趋成熟，使用CAD/CAM系统产生的NC程序代码可以替代传统的手工编程，运用CAD/CAM进行复杂零件的设计和加工制造，可使企业提高设计质量，缩短生产周期，降低产品成本，从而取得良好的经济效益。随着现代制造业中数控机床的占有率越来越广，要求职业教育适应现代化制造技术的需求，要培养大量的数控技术专业人才。计算机辅助设计及制造（CAD/CAM）技术是对复杂零件编程最便捷的工具，因此越来越多地应用在数控加工领域，因而近几年来，CAD/CAM技术已成为数控职业技术教育的必修课程之一。
一、CAD/CAM软件在数控教学中的优越性
1.CAD/CAM软件提升了数控教学能力。数控技术课程是一门实践性很强的课程，离开实践，就谈不上素质，实践是知识转化并升华为素质的根本条件。要想达到理想的教学和实践效果，仅在课堂上实施全方位的教学是不够的，还应具备一个良好的实践教学的环境。通过使用CAD/CAM软件，学生在教师的指导下在计算机上完成零件的三维造型设计（CAD），并进行手工和自动数控编程（CAM-NC）训练，确定加工方式、刀具规格、切削用量等加工工艺参数，在计算机上迅速生成相应的加工刀具轨迹，并对加工轨迹进行直观的加工仿真检验；或对生成的加工轨迹进行再编辑，轨迹无误后自动生成G代码；也还可以将手工编写的G代码进行反读生成刀具轨迹进行仿真检验，教师也可以方便地对学生编写的G代码进行直观的检查。G代码确认无误后，即可根据数控机床及其所使用的数控操作系统进行机床后置处理和代码传输，最后由学生自己动手装夹毛坯、对刀调基准并操作机床将自己的作业加工完成。
2.CAD/CAM软件促进了教学改革。通过引人CAD/CAM软件对数控加工、数控编程、机床与通讯、传统课程进行改造，使学生在课堂上掌握计算机产品建模、工艺设计、自动编程、模拟加工、机床设置等现代先进制造的全过程，深入认识计算机辅助制造性能，并实现数控编程与数控加工的实训，促进了教学改革，任课老师不再是单调地在黑板上板书、学生记录或教师操作、学生观看，而是教师在计算机机房结合专业讲述造型、编程、加工、验证后到机床进行实际加工的模式。
3.CAD/CAM软件丰富了教师教学课堂。在数控教学当中，结合CAD/CAM软件，学生可以直观地看到刀具的运动轨迹，产生了非常好的教学效果。学生可以根据零件图造型、编程、加工，大大提高了编程速度，并且可以动态显示整个加工过程，刀具路径清晰明了，对于不合理的参数可以随时修改，非常直观，便于发现不合理的加工工艺；并可以根据不同的数控系统，编制与数控机床相适应的加工程序。教师根据学生所编程序可以进行课堂评分，并根据学生掌握的情况进行有针对性的教学。
二、CAD/CAM软件在数控教学中的应用
1.对零件工艺参数及工艺过程进行设计。数控程序的编制从本质上分析应该是对加工工艺的确定过程，并且结合《机械设计基础》、《机械制造基础》、《典型零件工艺编制》等课程的内容手工完成设计部分的工作，这些现在都利用CAD/CAM软件来完成。通过实际训练，使学生掌握CAD/CAM在数控编程中的设计应用。这一过程将数控编程、制造工艺、刀具、数控机床、数控加工等课程有机地结合起来，使学生觉得以前所学的知识不再孤立、枯燥，在数控技术课程中达到了融会贯通，并在计算机上变得生动、形象起来，巩固了学生在加工工艺方面的知识，使得数控应用技术课程取得更好的效果。
2.可以实现对走刀轨迹的检验及仿真模拟。数控CAD/CAM软件大都具有走刀轨迹检验及仿真模拟的功能，可以进行三维立体动态的仿真加工，每个学生都有模拟加工的机会，省时间、省材料、省设备投入。在仿真过程中，刀具沿着所定义的加工轨迹进行动态加工，学生可以直观地观察刀具的运动及数控加工的过程，判断刀具轨迹的连续性、合理性，是否存在刀具干涉、空走刀、撞刀干涉等情况，刀位计算是否正确，加深了学生对加工工艺的理解和对刀具轨迹的认识。通过对照加工后的结果，学生明白了不同的刀位轨迹，其加工结果有很大的差异，加工刀具轨迹定义的合理与否，与学生对零件加工工艺知识掌握的熟练程度有密切的关系。学生可以发挥自己的创造性和综合能力，对不满意的加工结果重新进行零件建模或重新建立刀位轨迹，实现虚拟设计与虚拟加工。
3.可以提高学生的绘图及手工编程能力。CAD/CAM软件对零件模型的建立，都是先建立起零件的二维平面图，然后对零件二维图形通过拉伸、旋转、剪裁、扫描的操作形成的三维模型。通过使用可以增强学生对立体零件的认识，还可以加强学生的绘图能力及识图能力，并将《机械制图》、《公差与配合》、《机械设计基础》等理论基础课程有机地结合起来，达到学以致用的目的。
4.可以实现数据传输及在线加工。现代大量的数控系统都带有计算机接口，学生可以通过数据接口将CAD/CAM后台所生成的NC程序传送到数控机床中，并控制数控机床进行实际加工NC程序，即在数控机床上进行图形仿真和实际的加工，将理论教学和实际生产联系起来并进一步加强了理论教学。
在数控教学和数控实训中通过CAD/CAM软件，可使教学更贴近生产实际，提高了学生和教师的专业素养。让CAD/CAM软件通过应用于数控车床加工、数控电火花、线切割加工、数控铣床加工/数控加工中心加工和特种加工等相应教学和实训后，使每一个学生都能实际动手，学生得到动手能力和基本工程技能的训练，在实际加工或模拟过程中掌握所学知识并培训相应技能。实践表明，以操作技能为核心的CAD/CAM软件教学，既有利于全面提高学生素质和综合职业能力，又有利于激发学生独立思考的兴趣和创新意识，对培养学生自主学习精神和勇于实践的能力可收到良好的效果。
参考文献：
[1]沈建峰.数控加工工艺编程与操作（FANUC系统车床分册）[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2008.
[2]宗志坚，等.CAD/CAM技术[M].北京：机械工业出版社，2001.
[3]陈海魁.机械制造工艺基础[M].北京：中国劳动与社会保障出版社，2009
【关键词】数控加工工艺编程教学方法实践综合能力
中图分类号：G4文献标识码：ADOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2014.03.004
一、课程建设背景
最近二十年，我国数控产业发展迅速，1998～2004年国产数控机床产量和消费量的年平均增长率分别为39.3%和34.9%。尽管如此，进口机床的发展势头依然强劲，从2002年开始，中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国。《数控加工工艺与编程》是许多高校机械类专业的一门重要基础课程，同时也是数控技术方向的专业核心基础课程之一，同时它又是一门专业性与实践性都较强的专业课程。该课程的主要任务是使学生对数控加工过程及原理和方法有广泛而深入的实质性理解，为后续数控技术的专业学习奠定理论与实践基础。
二、师资队伍建设
鉴于《数控加工工艺与编程》这门课程自身的特殊性，它要求教师必须同时掌握扎实的数控加工工艺与数控编程的理论知识和熟练的数控机床操作技能。这就要求教师不仅要经常为自身的理论知识充电，还应该多进行数控机床实际操作甚至是零件的生产。在每次外出的学习或者交流中也要利用机会接触更多的行业最新情况，以便掌握数控机床与数控技术最前沿的发展趋势和动态，扩充自身的知识面，为课程的讲解做好知识储备。
三、理论课教学方法建设与实践
1.根据教学目标制定教学内容。对高校教育来说，教科书从某种程度上来说只是主要的参考书，教师的授课内容不应仅限于此，而必须具有一定的前瞻性、开放性和实用性，这对于培养学生的创新意识是非常重要的。在教学组织过程中，首先以数控加工工艺方案制订和加工程序编制为基础，然后充分注意到各类不同机床加工程序编制的共性，同时重视各类机床程序编制的不同特点，让学生建立清晰、完整的数控机床程序编制的概念，同时应适当增加工厂实际情况的讲解和最新前沿技术方面的知识普及，为接下来的实践教学和学生就业后即将遇到的实际问题打下坚实的基础，使学生能够更好的适应社会。同时应重视探究性学习，我们将一些工厂中实际生产的零件作为例题向学生进行讲解，并组织和引导学生对该零件进行分析和探讨，形成互动良好的学习氛围，有效提高了教学效果。
2.采用多媒体电化教学。我们采用的《数控加工工艺与编程》课件内容丰富，它可以提供大量的信息，包括文字、图像、动画、影像和声音等，这样可以增加学生直观感受，使学生更容易理解教学内容，同时也为老师节省了大量教学时间，尤其为启发式教学方法创造了有利条件。在教学中把现场实录视频、实物照片等在大屏幕上播放，再辅助以文字说明，使学生很快就能了解零件的实际加工过程，部分的弥补了学生没有实际操作经验的问题。例如在讲解数控铣床的一些代码的差异时，我们常先播放加工视频，引导学生产生疑问，最后再进行详细分析。这样，既吸引了学生的注意力，又能让学生准确地掌握相关知识点，且印象深刻。
四、实训课教学方法建设与实践
1.进行数控仿真模拟与练习。
首先，由于本门课程是学生最初接触的专业基础课程之一，因此他们对数控机床接触甚少，如果直接就让他们上机床操作不一定会产生很好的教学效果，甚至会引发一些安全事故。因此，在亲自动手操作数控机床之前让学生先用仿真软件模拟真实的数控加工过程，一来可以起到进一步加深巩固的效果，二来可以为实际操作机床打下更牢固的基础。比如，在让学生操作FANUC-OIM系统的加工中心前，我们会先利用斯沃数控仿真系统调出该系统的加工中心让学生先熟悉控制面板和一些操作按钮，然后再让他们自己编一些简单的程序加工出来，同时还要给他们强调安全注意事项。如果一些同学学习过自动编程，那么也可以利用这样一个虚拟的平成整个操作流程。这样，当他们接触真正的加工中心的时候，稍作讲解便会很快上手，而且做得很好。
2.产学研结合，打破学校围墙、开拓学生眼界。
近年来，我们与东风电机、XXX等著名企业建立了人才联合联系，经常组织学生和老师到企业进行毕业实习、毕业设计和学习培养等实践活动，实现了校、企优势互补、联合指导。学生通过到基地进行实践训练和项目研发，取得了很好的学习效果；通过参观实习企业，感受企业文化，了解企业生产过程，感受制造氛围，解决课堂中存在的实际问题，从而真正提高学生的综合素质；教师到基地学习也提高了综合能力。有时，我们也会有一些厂家提供的生产任务，这个时候我们就会带上学生严格地按照厂家的要求来生产产品，从而使学生第一次真正的参与进企业的生产中，为学生以后走进社会参加工作打下坚实的基础。
五、狠抓点滴小事，提高学生科学素养
1.注重作业训练。
作业是课堂教学的延伸，每一次的作业，是在充分掌握理论知识的基础上对课堂上老师所讲内容的梳理和总结，作业的内容尽量与生产实际相结合，尽可能启发学生创新思维。在解答数控加工工艺与编程作业的过程中，要求学生该简时一定要简，该繁时一定要繁。要写明自己的工艺方案和数控程序，从而养成严谨的学习态度。学生的平时作业一定要干净、整洁，促使学生养成认真细致的作风。虽然这看似小事，但通过这些小事，却可以培养一个人严谨的学习态度和作风以及良好的科学素养，这对学生将来参加工作是十分重要的。
2.实行教考分离。
成绩评定反映了对学生所学知识的认可程度，传统的纯知识记忆考试方式和终结考评形式在一定程度上约束了学生的思维，同时对学生造成了一定的思想压力，甚至会挫伤其积极性。在成绩评定中，加大平时成绩和实验成绩在总评成绩中的比例，其比例至少占总分的30%，由于这一方法促使学生注重平时的学习与积累，使许多学生不再“临阵磨枪”，既减轻了期末考试的压力又使学生更加注重平时的学习效果。
六、结束语
通过本门课程的教学建设和实践，提高了学生的兴趣，充分调动了学生的积极性和主动性，培养了学生获取知识、发现问题、解决问题的能力，使教学质量得到了明显的提高。《数控加工工艺与编程》具有较强的专业性，是数控方向的核心基础课程，因此在专业的教学方法建设上有较大的紧迫性。虽然目前我们在该门课程的教学上积累的一些经验，但在教学内容调整、教学质量保证、学生综合素质培养等方面，我们还将根据自身实际情况和未来行业发展做进一步的探索与实践。
参考文献
一、职业教育下的数控技术教学概述
（一）数控专业的定位。数控专业未来的就业方向有：普通机床及数控机床操作人员、数控设备维修人员、数控编程工艺人员、数控设备营销人员。职业技术学院数控技术专业的培养目标是培养具有现代机械设备制造、维修及理论知识的应用型、高技能人才，能够熟练操纵、维护、保养数控机床，具备基本的数控编程能力。数控专业的理论课程主要有《电子技术》、《电工技术》、《机械设计基础》、《机械制图及计算机绘图》，专业课程包含《数控编程及操作》、《单片机原理及应用》、《数控加工设备》、《数控应用软件》、《数控机床故障诊断及维护》等。
（二）数控加工实训的作用。数控技术是理论与实践要求较高的专业，通过实践教学环节，学生可以掌握数控机床基本操作、维修技能，了解数控机床的结构原理，熟悉计算机辅助设计和制造等的应用方法和流程。实践教学有利于培养学生理论联系实际、分析问题和解决问题的能力，激发学生的创新思维，是培养应用型人才的主要途径。
二、现阶段职业教育中数控技术的教学现状
（一）数控实训设备数量不足。目前职业院校中的数控车床、数控铣床、数控线切割机及数控仿真等设备数量不足，不能满足数控实践教学的基本需要。由于设备数量较少，通常会数人或十几人共用一台机床，致使教学质量和效率下降，还增加了车间管理难度。在该现状下，学生对数控操作以及数控编程的掌握也不够扎实，进而影响了学生考试的通过率，不利于学生毕业后就业。
（二）缺乏有效的实践技能训练。职业院校的数控教学内容比较陈旧，加上课程的设置不够合理，致使学生的基础理论知识不够扎实，对数控编程知识以及数控机床缺乏全面的了解。受学生理论基础知识的限制，其在实际操作的过程中，只能掌握一些数控机床方面的简单的操作，而对于数控自动编程、刀具的选择与刃磨、工装的选择和调试以及切削用量的具体选用等各个方面的专业技能训练则极其缺乏，这就使学生的操作水平只是处于一个较低的水平，很难满足未来工作岗位的需要。
三、提高职业教育中数控技术教学质量的措施
（一）加大对数控实践教学设备的投入力度。职业院校要重视对数控教学设备的投入，合理增加数控实践教学场地。引进先进的数控教学设备，保证数控设备的数量能够满足学生的基本需求，另外学校要对数控教学的设备配置进行及时更新，淘汰技术比较落后的数控设备，使学生能够接触到社会新型数控技术，避免学生所学知识与社会对人才的需求不符。
（二）制定科学的培养目标及实践教学计划。始终把技术的应用性作为培养目标，把职业的针对性作为培养的方向，重视及培养学生的实践能力和岗位适应能力，依据数控专业所规定的目标来培养学生，尤其需要把握基础理论知识、机电职业的技能等，以便在以后工作中能较快顺应本岗位的工作现状。
针对数控专业的学生，在制定实践教学计划时，以能力为培养目标，均需要多方仔细分析论证之后决定，了解国内外的最新现状与发展趋势，通过理论联系实际，不断深入，并积极开展数控实践教学，比如金工实习、工厂生产实习、课程设计、数控机床编程操作、毕业实践环节等。
（三）加强校内外实训基地的建设。职业院校在加大对设备引进力度的基础上，需要扩大校内实训基地的建设规模，提高校内实训基地的建设等级，为学生创造良好、逼真的实训环境，帮助学生更好的掌握数控操作技能。另外，学校要加强校外实训基地的建设，增强与校外企业的沟通、交流与合作，学校可以与校外企业签订学生岗位实习合同，让学生到企业的实际生产中去学习，真正体验数控机床加工的全过程，提高学生的实际操作能力。
（四）合理设计实践教学内容。在分析数控专业的培养目标，预测学生的就业形势、就业市场的基础上，设置实践教学内容，在设计时考虑技能训练、机械操作，同时考虑学生综合运用能力的培养，比如发现、分析、解决问题的能力，最终养成学生具有技术应用、技术创新的能力。设置类似或真实的职业环境，让学生在其中进行训练，培养学生具有一定的管理和效益意识，从多个方面提高学生的职业素质。