机床数控技术教学课件：数控机床教案

案例教学在《机床数控技术》课程中的应用　教学改革　

案例教学在《机床数控技术》课程中的应用　

王万新　（德州学院机电工程系　山东德州２５３０２３）　【摘要】本文阐述了在《机床数控技术》课程授课过程中，引入案例教学法的过程以及需要注意的主要问题，并分析了实施案例教　学的教学效果，认为案例教学法使理论教学走向更深的层面，使教师的教育理念、学生的学＞－－ｊ心境、课堂氛围等都发生了根本的变化。　【关键词】机床数控技术；案例教学；数控编程；数控操作；能力；素质　随着现代科学技术及生产组织形式对高等教育要求的不断提　高，人们更多地倾向于采用案例教学法来培养学生的实践创新能力、　社会能力及其他关键能力。随着高等教育的学校院校学生人数的逐　年增加和企业职工培训的需要，如何有效利用实验设备，让学生能在　职业能力上有显著的提高，是教师们探索的目标和努力的方向。　在本文中，笔者就在本人担任的《机床数控技术》课程中如何　使用案例教学来提高授课质量和学生的综合素质作了研究和尝试。　一、课程分析　案例式教学，是师生通过共同实施一个完整的项目工作而进行　的教学活动。主要通过案例完成的整个工作过程让学生学习一定　的教学内容，并能将教学课题的理论知识和实际技能结合起来，使　学生具有独立制定计划并实施的机会。学生在一定时间范围内可　以自行组织、安排自己的学习行为，培养自主行为能力，最后有明确　而具体的成果展示。在这一过程教学中尽量让学生自己克服困难、　处理在项目工作中出现的问题，综合应用学习知识。　随着现代加工技术的发展，《机床数控技术》已经成为机械设　计制造及其自动化专业学生的一门专业基础课程，其任务是在培养　学生的数控机床基础知识的前提下，使学生具备对数控机床程序编　制和加工调试能力，为提高学生专业技能，形成良好的综合能力做　好准备。　从课程设置体系看，本门课程学习之前需要学习机械制图、机　械制造技术基础、公差与配合、金属切削原理与刀具等课程，与本课　程同时开设的有ＰＬＣ原理与应用、三维实体设计等，后续相关课程　还有先进制造技术、模具设计与制造等，可见本课程在教学中起到　承前启后的作用。　从课程的内容来分析，本门课程既有机床数控系统组成、工作　原理、加工工艺分析等理论知识，又有数控车编程、数控铣编程、数　控机床操作等内容，可以说本门课程即重视理论知识的学习，又强　调实际操作的动手能力。　所以，本门《机床数控技术》课程比较适合使用案例教学法，　学生通过完成案例零件的加工过程分析和制作，在仿真平台上进行　加工，以及最终在数控机床上加工出真实的零件，既综合应用了数　控工艺和编程等理论知识，又培养了实践动手能力。　二、案例的设置　《机床数控技术》课程大纲要求５４学时完成教学任务，教学目　标为使学生理解数控机床的工作原理，具备典型零件的加工工艺分　析、数控加工程序编制的能力，并能够在数控机床上将所需要的零　件加工出来，即：通过本学期的理论学习和仿真操作，学生能够在模　拟的环境下完成零件加工的全部过程。课程的编程系统主要是数　控车编程和数控铣编程，编程案例的选取好坏与否直接影响到了教　学水平的好坏，本文主要分析车床的编程案例选取。　１、案例的标准　在设置案例时，应该充分考虑案例（零件）的典型性，即所设　置的案例应该包括数控车床加工中常见大多数类型的表面，且加工　精度、表面粗糙度也应符合实际生产要求。　综上，在设置案例时，我们选用了中级数控车床操作工应会题　库中的实作题，并根据学生目前的知识结构和技能稍加改动，形成　了如图Ｉ所示的案例。该案例包含了数控车床加工中常见的圆柱、　端面、圆弧、槽、球面等等，根据学生领悟能力和实际情况，还可以单　独增加螺纹、内孔等难度稍高的型面。　为培养学生的团队精神，也为提高学生的交流能力，采取以小　组形式完成项目，以３人为一组。　２、案例的分解　在总体目标确定的情况下，还根据学生现有的技能状况和循序　渐进的原则，将总体目标进行分解，为每一次课制定一个子案例。　子案例可以是将图中的某些型面单独列出进行加工分析和编程讲　解。也可以是将整个工艺过程中的某个工序（或工步）进行分析　和讲解。但子案例的设置必须符合总体目标的要求，即将所有的子　案例综合在一起必定是图Ｉ中的图形。具体教学设计如下：　

一　以学生为中心的机床数控技术课程教学改革　吴艳花　王中任　（湖北文理学院机械与汽车＿Ｔ程学院，湖北襄阳４４１０５３）　摘要：从传统的以教师为中心的教学方法转变为以学　生为中心的教学方法已成必然。作者多年从事机床数控技术　课程教学的实践．提出从三方面进行探索：以学生为中心的课　程教学方案、以学生为中心的教学方法和以学生为中心的考　核方式．并取得了较好的教学效果。　关键词：学生为中心　机床数控技术教学改革　“以教师为中心”的教学模式在我国高等教育中实行多　年．已成为根深蒂固的传统Ｉｌｌ。大学以学生为中心的教学策略　与方法提出的理论背景是以学生为中心的教学策略与方法这　一重要课题在法学本科教育中缺乏研究ｒ２］。任课教师按照教　学大纲讲授，大多数教师的目的是讲课，“满堂灌”；大多数学　生的目的是课程考核过关，至于学到什么程度，能力提高多　少．教师和学生似乎都不关心，完全违背教书育人的目的。为　什么提出“以学生为中心”呢？目前，从传统的以教师为中心的　教学方法转变为以学生为中心的教学方法已成必然。我多年　来从事机床数控技术课程教学，对于本课程教学进行了探索。　１．以学生为中心的课程教学方案　地方本科院校着重培养应用型人才，在课程教学方案中　着重加强学生应用实践创新能力的培养，在教学中应及时更　新内容．多引进企业行业目前应用广泛的实例。例如在课程第　二章中数控编程内容拓宽知识面，增加课时，由原来的简单指　令的讲解．扩展到复合指令的应用。实例讲解选取企业工厂实　际加工的零件．如图１所示。以我院新购进的华中数控系统为　重点介绍固定循环指令，让学生体会到用循环指令比用Ｇ０１简　单指令编程方便得多。同时，这章内容的课时由原来的８课时　增加至１０学时，切实提高学生的实践能力，如图２所示为方俊　同学为选取实例零件编写的零件程序部分。　。　婚　其余　ｚ　不琳用砂布砭槛乃暮捧饰衰街．　：：霎磐銎　赫　Ｅ　醇　图１　案例　班城：机制１１　姓名ｚ方俊　学峙ｌ　２００９１１６１４７　二、加工程序　ＮＯＩ　ｍｌＭ０３Ｓ６００　９０腱外豳粗荤刀．　Ｎ０２Ｇ００Ｘｌ∞０Ｚ１０００　Ｎ０３ＧＯＯＸ２４０ＺＳ　租苹囊径２．１ｍ｜　ＮＯ，ＩＧ０１Ｚ＋７０　０Ｆ０　／＇／０５Ｇ１３０Ｘ３ｎ０Ｚ５　０　Ｎ￣Ｘ２１　Ｏ　糨车赢经２１ｍｍ　Ｎ０７Ｇ０１Ｚ－３２　０Ｆ０．上　Ｎ０ｓＧ０ｏＸ３００Ｚ５ａ　Ｎ０９ｘ１９０　讯车直径１９ｒａｍ　Ｎ１０Ｇ０１Ｚ＊３２　０Ｆ０．２　Ｎｌｌ（１０２Ｕ３０Ｗ－Ｉ　５ＲＩ　ｓ趔擎嘲瓣褥Ｒｌ　５ｒａｍ　Ｎ１２Ｇ００Ｘ３００７．５　０　ＮＩ３Ｘ１６　５　租车朝煎博ｌ６．５ｍｍ，　Ｎ１４Ｇ０１Ｚ－３２　０Ｆ０　２，　图２学生编写程序（部分）　２．以学生为中心的教学方法　单纯课程板书已不能满足信息化的要求，要借助现代化　的教学手段。在讲授数控编程这一章内容时．借助网络下载仿　真软件，实操机床，能够强化效果。图３为课堂巾讲授车削零件　的程序，并在仿真机床操作加工。据实验教师反映，通过仿真　软件的学习，学生再到数控机床操作，效果更好。　图３使用模拟仿真软件教学　３．以学生为中心的考核方式　传统的闭卷考试不能充分反映学生的学习过程和学习效　果．本门课程的考核方式更注重学生的学习过程和实践创新　能力。考核应是考核学生学习的过程而不是仅凭一张试卷的　卷面成绩。本门课程的考核方式采取多元化的考核方式。课堂　中的表现占结业考核的３０％，有效促进课堂教学效率的提高．　充分调动学生学习的积极性：试卷的基础内容占结业考核的　３０％，强调评价的客观性；实践创新占结业考核的４０％，学生可　以论文和实物作品的形式展现自己的特色。充分展示学习能　力，体现课程培养的特色。在这次考核的改革巾，刘涛同学感　受最深刻：“经过这次课改考试，我收获颇丰，在锻炼了自己的　于检查复习，相应地，就要适当增加复习旧知识的时间，而不　一定要在５分钟内结束。虽然复习的时间增加了，但是由于旧　知识复习得扎实、复习得透彻，为新知识得学习奠定了良好　基础．学生很容易理解和掌握新的知识，新授时间就会大大　缩短，甚至新授时间会短于复习时间，这样能在有效的教学　时间内完成教学任务。这就是复习与新授时间灵活调整的课　堂教学模式。　五、利用多媒体。提高课堂教学实效性　多媒体教学技术替代了静止、呆板的黑板教学，因为多媒　体教学里的动画、音像剪辑、粘贴等多媒体组合技术，使课堂　教学更生动，学生如亲临其境，可以更好地开发多维思考。灵　活多变的多媒体教学课件．提高了课堂教学效率。俗话说：百　闻不如一见。多媒体的运用．把教师难以通过描述完成的大量　信息一下子就展现在学生面前，进而在学生的头脑中留下了深　深的印象，无疑大大提高了课堂教学效率。　结语　总之，在新课程改革的大背景下．英语课堂教学一定要为　学生创造良好的环境。在这种气氛中，学生的注意力才能高度　集中，思维的潜力才能得到充分挖掘．聪明才智才能得以充分　发挥。学生平时学到的知识能得到充分运用，英语水平就能得　到明显提高。采取上述做法．英语课堂教学效率的提高将不再　是遥不可及的事。

1 《机床数控技术》教学重点、难点指导

第1章 概论

重点：数控机床有关的几个基本概念；数控机床的分类；数控技术在机械制造中的应用与发展。

难点：如何用数字信息控制机床的各种运动，从而加工出产品。

指导：应用视频录像，FLASH动画，PPT动画等课堂教学与认识实验相结合。

数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术。简言之就是用数字信息来控制机床的运动。机床的所有运动包括主运动、进给运动及各种辅助运动，都是用输入数控装置的数字信号来控制的。

机床数控系统的种类很多，为了便于了解和研究，可从不同的角度对其进行分类：（1）按运动控制的特点分类；（2）按伺服系统的控制方式分类；（3）按数控系统功能水平分类；（4）按工艺用途分类；（5）按所用数控装置的构成方式分类。

当前数控技术及数控加工发展趋势是：（1）高速高效、高精密化加工；（2）高可靠性；（3）网络化、柔性化、集成化；（4）开放性；（5）复合化；（6）绿色化。

第2章 数控机床的程序编制

重点：数控编程的基本概念、内容与步骤，常用G指令和M指令的编程方法，车削、铣削及加工中心的编程特点。

难点：常用G指令、M指令的应用，工件坐标系的设定，刀具补偿的编程格式，循环指令的使用。

指导：通过大量的FLASH动画来加深学生对指令的理解和掌握，采用案例式教学，要求学生在课后在数控仿真软件上进行编程和模拟加工练习，在数控编程实验中自己动手将加工程序输入到数控系统中，并进行相应的对刀和加工操作。

从零件图纸到制成控制介质的过程称为数控加工的程序编制，包括（1）分析零件图纸；（2）确定工艺过程；（3）数值计算；（4）程序编制；（5）制备控制介质；（6）程序校验和首件试切。

程序段的一般格式为：

第3章 数控原理

课程重点：插补、刀补、加减速控制的概念及其方法。

难点：插补、刀补的原理和实现方法。

指导：以例题分析为主，以加深学生对该部分知识点的理解，并以图形动画辅助理解。

一、现行教育数控技术的背景机械制造业是国家的基础产业，代表了一个国家国民经济的重要发展方向，最近几年，我国的机械制造业进入快速发展阶段，但是国际机械制造技术进入了高端技术层次，而我国仍处于基础发展阶段，跟国外相比落后了近30年。数控技术是一种集机、电、液、光、气、自动控制技术为一体的知识密集型的高新技术，随着制造业对高精度、高质量的零件制造要求，机床数控设备几乎完全取代了传统的专门化生产设备，进而降低生产成本，提高产品的市场竞争力[1]。机械制造业的竞争，实质是数控加工技术的竞争，也是掌握先进制造技术人才的竞争。教育的根本目标是培养应用型与创新型的合格人才，高校的各个专业一直奉行教书育人和培养全面发展的基础扎实、实践能力强、素质高、富有创新精神的人才的准则[2]。而在传统教育模式“以课堂、课本、教师为中心”下，片面采取追求分数衡量的考核方法，致使学生实践操作能力差、综合素质得不到提高。受各方面条件限制，实习中心的数控机床数量和种类有限，不能保证每名学生都有动手操作的机会，实习教师的实际操作经验不足，通过短期培训的实习教师与工厂专业操作人员不能相提并论，因此，探索一种校企合作的办学模式势在必行。二、基于校企合作的数控技术教学模式的特点校企合作的模式常见的有订单式和“3+1”式。订单式主要是校企签订培养协议，出资方为企业，学校会根据企业的意愿制订培养计划，属于定向招生、共同培养，学生毕业后直接进入企业工作，这种订单式教育，在校的授课内容更加符合企业对学生的要求，学生能在短时间内适应工作，提高工作效率。另外一种“3+1”模式是学校与企业签订协议，前三年学生在本校进行基础课、专业课的学习，学校的教学计划仍考虑专业的就业要求制订，不会针对具体的某个实习单位，第四年学生自愿选择“3+1”模式，签订实习协议，期间在实习单位从事相关工作，也是不断学习进步的过程，而实习也可以抵扣学校的学分，学生在实习期满后到该单位就业。不论哪种校企培养模式要培养创新型人才，必须使学生掌握与时俱进的理论知识，加强学生实践动手能力的训练，因此，必须进行本科教学体系以及课程配置的改革，其重点就是数控课程教学新模式的建立，调整课程内容适应现代需求，强化实践能力和创新能力的训练。学校在进行教学计划修订、课程体系改革等时，可邀请生产企业的人员参加并提出指导意见，并且定期安排与其专业相关的教师到企业学习，不断提升自身素质和能力。企业也可以派相应人员到学校兼课，与本专业教师形成互动学习的团队，可以提高自身的理论知识。另外，学校安排学生到企业进行实习和实践活动，提高学生的实践和动手能力，相互学习，相互促进，共同进步。更进一步的合作还体现在就业方面，双方结成战略合作伙伴，该企业接收学校部分学生前来就业，实现用人方面的“无缝对接”。2019年第10期（总第1296期）No.10，2019SerialNo.1296黑龙江教育（高教研究与评估）HEILONGJIANGEDUCATION（HigherEducationResearch&Appraisal）