技術本科學生多軸數控加工綜合能力培養實踐探索

侯培紅

【摘要】為了學生較高層次技能培養的需要，根據應用型本科教育的特點，進行涵蓋較復雜零件工藝設計、數控加工程序編制和零件實物數控加工為一體的多軸數控加工綜合實踐教學，培養學生較高層次數控加工綜合能力，取得了良好的效果。

【關鍵詞】技術本科 多軸數控加工 應用能力培養 綜合實踐

一、緒論

經過30多年的改革開放，國內的制造技術有了突飛猛進的發展，裝備技

術含量逐年提升，不同層次的數控設備已得到相當的普及，航空、航天、造船、核電、風電、汽車、高端模具制造等高精尖的制造企業，不僅擁有低端的數控設備，更擁有四軸、五軸，甚至更高軸數的數控設備，如七軸、九軸及以上的數控裝備。

我校作為為制造業提供技術人才儲備的高校，為適應國家智能制造的需要，以技術型、技能型人才培養為立校之本，高度重視數字化技術、智能制造相關專業學生的培養。在數字化技術、智能制造相關能力培養中，多軸數控加工技術綜合應用能力培養便是數控技術專業方向學生能力培養的重要一環。

二、訓練實施方案

為了做好學生能力培養工作，就需要做好訓練方案、資料準備工作、實施等每個環節的工作。訓練目標任務、訓練思路、訓練方式等實施方案是至關重要的。

1.訓練計劃

根據課程教學大綱，訓練周數為五周，5個學分，主要培養學生如表1所示的多軸數控加工技術綜合能力。針對表1所示課程能力及其對應內容，根據五周的訓練課時，按照循序漸進的原則，安排一般手動編程、宏程序編程、四軸CAM編程、五軸CAM編程和工藝設計等內容，分別有專任教師指導，由學生按照時間節點，自主完成規定的工作量及其考核成績比例，具體如表2所示。在每天的實際訓練時，將按照機房、實訓室課表，安排訓練內容，詳細訓練課表在此省略。 2.課程能力訓練任務及資源配備

為了搞好項目訓練，足夠數量的零件題圖庫準備極為重要，它是能否有效開展的重要保證，表3為可用于不同層次編程訓練的不同類型的零件。

多軸數控加工技術項目綜合訓練的主要目標任務是在基本能熟練使用某種軟件的基礎上，選擇所要加工的零件，進行工藝設計，進行計算機輔助多軸數控編程，進行零件實物加工，最后完成訓練報告。項目訓練工作任務如表4所示。

訓練指導書用于指導整體項目訓練。工藝編制指南明確了不同特點零件的工藝編制的流程。通過工藝手冊可以查閱到工序余量和切削用量等。

三、實施過程

1.訓練方式

訓練和考核方式關系到訓練的好壞，所以選擇什么樣的訓練方式至關重要。

作為實踐課程，本項目綜合訓練采用任務引領式教學方式，以學生為主體，教師為主導。除個人課題要求學生單獨完成外，小組項目要求學生分工協作完成。要求每個學生必須在規定的時間，并按時間節點，完成規定的任務。如前所說，有個人課題和小組項目，學生利用所學知識和所掌握的技能，在參閱訓練指導性資料和網絡資料等的基礎上，完成訓練指標任務。該實踐課主要分成工藝設計、數控編程和實際數控機床加工三部分。

編程訓練利用計算機進行，手動編程借助數控編程加工仿真軟件進行，多軸數控編程利用UGNXCAM軟件進行。對零件進行工藝分析的基礎上，進行相應的編程，然后上機進行實物加工。編程在專用機房借助專用軟件進行，實物加工在數控加工實驗室進行。

在工藝設計環節訓練中，要求學生能對相對復雜的零件，合理分析，從零件結構、毛坯材料，到確定合理的加工工藝路線，討論加工方法，選擇制造裝備及裝夾方式，選擇合適的刀具，寫出零件的制造工藝方案，填寫工藝過程卡，計算工序余量與工序公差，確定工序總余量及毛坯尺寸，確定初步的切削用量包括工步的背吃刀量、進給量、轉速或切削速度，填寫工序卡。

多軸數控加工程序編制環節，首先關注零件結構、輪廓編程與加工的可行性，確認表面粗糙度要求和精度等級，學習、討論多軸編程軟件，研究最優的刀具切入、切出和走刀路線，重視等切削力、等切除率切削，選擇適合的編程類型和方法，進行有效的編程訓練。

多軸數控編程加工的對象是相對復雜的零件，加工程序的編制主要利用四軸、五軸CAM軟件進行。在編程訓練環節結束后，經過后置處理，然后操作數控機床，進行零件實物加工。

2.訓練實施過程

為了有效地開展訓練和掌握訓練情況，在訓練開始前，向學生發放訓練任務書、題圖庫、指導書、機房安排表、分組表。如表4所示，除個別情況外，訓練按分組進行，一般以4～6人為一組。訓練時，每組從題圖庫中選擇一套題圖，然后進行組員分工，各自根據任務書和訓練指導書完成自己的任務，同時要求組內同學協作、討論、共同參與。

教師要隨時觀察學生動態和完成情況，跟蹤學生解決問題和完成任務的思路，并做好記錄，將平時表現作為學生的平時成績。遇到共性問題，教師及時給學生加以講解和解決疑難問題。

學生按照要求，完成訓練任務，提交訓練總結報告。最后制作PPT，參加答辯，回答老師提出的答辯問題。

3.訓練實施情況

截至現在，已經針對三屆學生，開展了多軸數控加工綜合應用能力培養實踐，取得了很好的實踐經驗，如表5所示。

四、成效與反思

為了適應本科學生高層次數控技術綜合能力培養的需要，開設了“多軸數控加工技術項目綜合訓練”課程，主要針對葉輪葉片、螺旋銑刀等相對復雜的零件，在零件模型的基礎上，進行工藝設計，再利用NXUG軟件進行四軸、五軸數控CAM編程，進行后處理，最后操作使用多軸數控機床進行加工，完成零件實物的加工。

該項目訓練層次高，綜合性強。為了有效地開展項目訓練，采用任務引領式教學法，訓練時首先明確訓練任務，讓學生帶著任務進入課程，學生變被動為主動，進行思考，完成項目訓練任務，取得了很好的訓練效果。同時，也暴露出了一些問題，即如果訓練設備數量足夠，學生操作使用設備的機會就會更多，那么訓練效果也將會更好。

參考文獻：

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