关键词：数控机床；管理；维护
0引言数控机床是利用数字化信号对机床的运动及其加工进行控制的机床，是数控技术与机床技术相结合的产物[1,2]，它有加工精度高、质量稳定可靠、生产效率高、对零件加工的适应性强等优点，使其应用日益扩大，已经成为机械制造业的标志性装备.
我国目前的现状是[3]：国内数控技能人才严重缺乏，阻碍了我国制造实力的提高，教育部等六部委启动了“制造业和现代服务业技能型紧缺人才培训工程”,对高技能型人才的培养提出了具体的方案。许多高职院校根据自身特点、结合市场需要，开设了数控技术专业，为满足实践教学，除设置实训基地外，还相继配备现代化的数控机床等设备。数控机床是精密的机电一体化产品、价格昂贵，其管理和维修要求严格，如何管理和维护好这些数控机床，使之更好地满足教学需求，最大限度地发挥其优势，已经成为各个学校普遍关注的问题。本文经对各校教学实训基地的调研，根据数控机床的结构原理及使用特点，结合设备管理方面的实践经验，分析了教学用数控机床使用中出现的问题，并提出了改进措施，以供同行参考.
1教学用数控机床的特点教学用数控机床与生产用数控机床相比主要有下列特点：1）使用目的不同。生产用数控机床的主要目的是提高生产效率，创造更多的经济效益，以生产为主。教学用数控机床主要是用于满足教学工作，将学生的理论知识通过实际操作转变为直观认识的机床，是一种以试验为主的机床。2）操作人员不同。生产用数控机床的操作人员，一般是具有丰富实践经验的工人。教学用数控机床的操作人员，大部分是新手——学生，第一次将理论知识转化为实践的操作，经验很少，所以故障率较高。3）维修和管理方式不同.
生产用数控机床往往配有专业的维修人员，一般都是有计划、系统性的管理和维修。教学因数控机床缺少专业人员进行管理和预防性维护，往往是故障发生后再去弥补，很少将故障消除在萌芽状态。4）使用效率不同。与生产用数控机床相比，教学用数控机床作为一种演示型机床，大部分时间处于停工状态，机床的利用率不高，可能造成资源浪费.
2存在问题通过兄弟院校相关人员间的教学交流，结合我们的教学实践经验，教学用数控机床在管理和使用的问题概括为：1）机床运行中事故较多，例如撞车、撞刀、超程等现象频繁发生，导致机床精度下降。2）机床发生故障后，不能及时得到有效处理，机床带病、带伤工作情况较多，最终导致机床发生破坏性的故障，造成巨大损失。3）管理方面存在漏洞，对机床的维护缺少系统性、计划性，不能起到预防故障的作用。4）机床操作人员和维护人员责任性不强，当出现问题时，不是积极地去处理，而是相互推卸责任，直接影响正常的教学工作。5）维修不及时，学生上课时间不合理、甚至出现冲突时，有些教师责任心不强，为了图省事赶课时，将多个小组合并上课时，出现多名学生围着一台机床的现象，教学效果很差。6）通过调查，学生反映实训效果不太好，与预期目标相差很大，从而得不到应有的教学效果。
以上诸多原因导致机床“停工”现象严重，学生学不到实质性的东西，使数控机床不能发挥应有作用，造成了资源的浪费；3原因分析教学用数控机床的管理和维修方面存在的问题，其原因虽多种多样，但可归纳为：1）管理人员没有经过专门培训，缺少设备管理方面的专业知识，对数控机床没有制定严格的点检、维修计划，又碍于面子不去向别人请教，导致维修人员不能及时排除故障，延误了故障的排除，直接影响正常的教学。2）管理人员缺乏责任心，对机床了解不够，工作没有计划性，是造成机床维护缺少系统性、预期性的主要原因。3）维修人员自身责任性不强，技术水平低，不能及时处理工作中出现的故障，是机床带病工作的主要原因。4）学生在实训前准备不充分，操作时粗心大意，不按规定的步骤操作等，是导致机床运行过程中发生撞刀、撞车、超程现象的主要原因。5）教师自己缺乏实践经验，对机床的结构、原理理解不够深入，讲课缺少灵活性，对一些结构、原理性的问题解释不清楚。学生实践经验本来就较少，学习主动性又较差；是学生感到难以接受的主要原因。6）教师和学生对实训工作不够重视，只求单纯完成任务，很少考虑教学效果，是影响教学效果的主要原因.
4改进措施根据以上分析，结合实际情况，提出如下改进措施：1）聘请专业人员对设备进行管理，制定科学的管理方法。根据各类数控机床的不同特点，结合自己的实际使用情况，参照机床说明书，制订出合理、规范的数控机床管理和维护制度，对设备的保养维护做到三定，即定期、定级、定人。2）要重视“双师型”教师队伍的建设[4]。数控机床是集机、电、液、气于一体的机电产品，具有技术与知识密集的特点；要求数控机床的操作与维修人员，不仅要具备各方面的知识，也要具有丰富的经验和较强的动手能力；建设技术全面的教师队伍是科学管理，合理维护数控机床的前提。3）提高操作人员的责任心，出现问题时要积极的去处理，实在解决不了的要及时找别人帮忙解决，防止机床带伤、带病工作，以免影响正常教学工作。4）选拔责任心强的教师进行定期专业培训。实践证明经过培训学习，是能在相对较短时间内达到数控机床操作和维护要求的.
5）在教学和维修之间灵活安排工作，做到教学、维修两不误，例如可利用教学期间机床利用率不高的时间，对机床进行一些常规维护和检修。6）实训之前，要对学生进行安全教育，学习操作规程，强调严格按照规程操作的重要性；如果有条件的话，可先让学生在计算机上进行仿真模拟练习，用以防止撞刀、撞车等事故的发生[5].
5结束语1）数控机床的管理和维护是一项很重要的工作.
关键词：数控仿真；职业教育；实践教学；评教结合
中图分类号：G642.0文献标志码：A文章编号：1674-9324（2016）16-0174-02
数控加工技术产生于20世纪中期，该技术最早可追溯到1952年的美国麻省理工学院，直到20世纪60年代早期，数控技术应用到产品制造领域[1]。真正的繁荣时代是在1972年前后随着CNC技术的产生到来的。随着数控加工技术的发展、实训室开放等活动的开展，开放设施，自主训练[2]，数控实训教学就显得尤为重要。数控实训教学过程基本按照三个部分来完成，即工艺程序部分、机床操作部分和零件检测完成部分，其过程图如下图所示。
显然，数控机床操作是数控实训教学的中心环节。然而，数控机床操作实训，受到很多方面的制约。这其中影响最大的是数控系统种类和数控设备的台套数。设备数量与学生规模之间的反差，严重影响数控实训、培训效果[3]，从而导致学生不能正确和熟练地操作数控机床。这不仅存在着严重的安全隐患，还影响了学校毕业生质量与学生的培养质量。在传统的职业教育中，常规的数控实训教学模式是通过指导老师直接在生产性的数控机床上进行教学。但随着国家对数控人才的需求，数控专业的学生和参加数控技能操作培训人数大幅度增加，这样暴露出来的问题越来越多，有限的数控设备无法保证教学培训质量。高价的数控设备使得教学投入成本很高。另一方面，由于生产性数控设备面向的是熟练操作人员，对于非熟练操作学习者存在着一定的危险性，极易对数控机床进行损坏，这种方式始终存在着一定的教学风险。因此，传统的数控技术培训教学质量低下，教师工作量大，教学费用太高，不能满足数控技术教学的发展。数控仿真技术可以仿真数控加工技术，模拟数控加工环境及其加工过程。数控仿真软件是采用虚拟仿真技术于数控加工技术的仿真软件。传统的数控仿真软件是将数控机床操作和数控加工都以仿真形式出现，这种仿真方式与真实的机床差距很大，学生通过这样的方式仿真练习后并不能在真实的机床上进行操作。
一、数控仿真系统的应用
数控仿真系统在数控编程教学中的应用。数控编程指令比较抽象，通常在课堂中，学生不易理解，编写的程序不知道对错，需要老师的检查，无法自我查证。在课堂中采用数控仿真系统可以让课堂教学变得形象有趣，易于理解。当然，如果要进行数控编程的校验，需要进行数控机床的操作，学习好数控机床的操作是进行数控编程的编写和校验的基础，这也为后期的数控加工实训打下了很好的基础。同时，学生可以根据有趣的零件进行编程操作和加工，仿真出真实结果。因此，采用数控仿真系统可以使得枯燥的理论知识变得生动形象，能够提高理论课程的教学质量。
数控仿真系统在实习教学中的应用。数控加工实习的内容是进行数控机床的操作，然后进行对刀操作建立工件坐标系，通过数控程序的编写进行零件的加工，完成零件的制造。这些内容本来是在真实的机床上进行的，学生需要进行独立操作。由于是切削真实的零件，很容易损坏设备、刀具和工件。仿真机床的操作安全性高，初学者不会因为误操作而产生人身伤害，也不会有材料、刀具的损耗，同时也解决了机床设备不足的问题。数控仿真系统与真实机床结合实习，可以提高实习效率。初学者首先在仿真机床上实习，达到熟练和正确操作之后再在真实机床上进行实习，提高了实习的效果和质量。在仿真机床上学生可以反复操作，不用担心安全、危险等问题。而且仿真机床多机型多系统可以通过选择，进行不同机床的实习，学到更多的数控机床操作方法，为创新教学方法、拓展教学内容提供了基础。
二、当前仿真机床的现状
数控仿真机床的操作教学与真实机床一样，需要老师在课堂上，认真仔细的教学，学生不能课前进行预习。而且对于不同的机型和系统的机床其操作方法不一样，都需要进行分别的讲解与示范，如果进行讲解与示范，需要花较多的时间，同时学生学习的过程也需要更多的时间。这样，数控仿真机床在学生的学习过程中并没有提供一些简便的方式，学生学习时间较长难度较大。数控仿真系统过于理想化，数控仿真的过程是软件在考虑理想切削状态的过程。在这个过程中，机床的性能、材料、刀具等都处在理想状态中，这与真实切削环境有着较大的落差。数控仿真的过程中是一个假定的状态，并没有考虑刀具在切削过程中材料的变化、切削温度的变化、冷却液的使用等情况，因此数控仿真的切削用量的选择，并没有在真实机床上加工那么严格。切削用量的数值偏离较大时，在仿真机床上可能不会有问题，但置于真实机床上就可能直接损坏刀具或机床设备。仿真过程并不能反映出实际的数控机床切削过程。安全操作意识淡化。由于数控仿真机床的操作不会产生危险，因此，会使学生养成对数控机床操作的随意性、不规范不认真的习惯，而这些习惯可能影响在真实机床的操作过程中。这些就会在真实实习的过程中产生危险，而且形成习惯以后，很难改进，只能慢慢的在实践中进行纠正。学习者在学习完成后对数控仿真机床的操作正确与错误，学生自己不能进行评价，还是需要老师人为进行检查和指导。仿真完成的零件轮廓尺寸也需要人工的点击测量，数控仿真中不能提供自动评分，学生自我不能对自己的操作和仿真的结果进行打分。传统的仿真系统，其评价体系还不够完善，不能很好的促进学生的自我学习。
三、虚与实结合仿真系统的研究实践
数控加工技术学习过程中首先通过认知实践课程的学习让学生对数控加工技术有个基本的了解，通过一些案例激发学习兴趣。通过仿真系统的学习与数控编程课程内容的结合，培养学生理实一体化的能力。在数控仿真系统学习中进行教程导入、虚实结合、自我评价三个方面的创新实践。真实操作面板与仿真加工过程相结合，严格规范操作。传统的数控仿真软件以纯软件的方式进行，其虚拟程度太高，真实性差。而且由于其涉及的数控系统和机型过多，给学生学习造成了一定的困难。学生需要在一种机型上学好学精，然后再拓宽到其他机型。所以真实的操作面板与实际机床上的面板相同，操作方法相同，结合虚拟的加工过程，以突出仿真性的优点。通过这种虚实结合的数控仿真系统学习，学生很容易在真实的机床上上手，没有陌生感，增加了亲切性。数控机床操作教程的引入，进行学习评价体系建设。在数控培训仿真机床上，加载测评和学习两个模块。用户需要登录才能进入测评和学习模块，登录时需要输入姓名、班级和密码。登录有两个方式，一个是直接登录，另一个是继续操作。直接登录就是重要开始，继续操作是继续前面中断的操作。在测评菜单下，加载数控编程、机床操作、尺寸测量、结果提交四个模块，每个操作模块具体实现一种数控机床的操作功能，这几个操作模块涵盖了数控机床操作的所有功能。在数控编程中加载了工艺设计、编程、语法检查。在机床操作中加载了机床回零、自动加工、主轴启动、试切法对刀。从工艺设计、第一次编程的正确率、加工效率、数控加工时的机床关键操作、仿真后的尺寸、程序中的切削用量、仿真完成时间等方面进行。通过尺寸测量对数控仿真的零件尺寸进行检测，测量出仿真零件的实际尺寸。将所记录的仿真数控机床的操作步骤与规范的操作步骤进行比对，判断学生对仿真机床操作的正确与否。将所测量出的实际尺寸与零件图的要求尺寸进行比较，得出结果比对。其中工艺设计通过菜单【测验/数控编程/工艺设计】实现，主要输入工艺规划的切削用量和刀具的圆角半径。语法检查，对编写的数控程序进行检查，具体包括程序的规范化、非法字符检查、词法检查、逻辑检查。在学习菜单下，加载数控编程方法、仿真机床操作方法两个模块，每个操作模块具体实现一种数控机床的操作功能，且都有正确操作方法的视频讲解。在数控编程方法中加载了工艺设计方法、编程方法。在机床操作方法中加载了机床回零方法、自动加工方法、主轴启动方法、试切法对刀方法。
本文从教学实际出发，详细的阐述了虚与实相结合的数控仿真系统的设计应用研究，真实的操作面板与虚拟的仿真加工相结合，给数控加工技术的学习带来了重大的影响。通过这一措施可以减少训练实习成本，提高教学质量。并且将数控仿真系统分模块视频教程、自动评分系统，两者与数控仿真系统相结合，实现了学生的自学、自评，为提高数控加工技术的教学质量提供了很大的保障。在实际过程中，通过两届学生的试用实施，效果较好。
参考文献：
[1]来建良.数控加工实训[M].杭州：浙江大学出版社，2004.
关键词：数控机床综合监测系统教学改革能力进阶型系列化项目教学法
随着先进制造技术的快速发展，数控机床在机械制造企业中的应用越来越普及，然而对于一个单位来讲，制造成本和综合效能是非常重要的，但由于生产车间存在一系列局限性，例如机床使用和维修不当，系统参数和工艺参数设置有偏差，工序和工时分配不合理等，给生产线的高效运行和科学管理带来不利，从而降低了综合生产效率、制造精度乃至经济效益。所以，对生产车间进行有效的数控机床实时监测与综合管理是降低制造成本和提高生产效能的一种较好解决方案[1]。
基于微处理器系统研制机床可视化的综合能效管理系统，以通信网络为媒介，可以实现数控系统内部参量与其他控制器或PC机之间的通信，PC机等上位机则通过网络来实现对数控机床工作状态的实时监测。因此，数控机床管理平台能够对其各种参数信息进行采集，对机床的运行状态进行监测。如果将该系统应用于实际生产车间，可对整个车间进行科学管理、合理规划与调度、实时任务分配与优化，从而提高生产效率。
根据能力进阶型系列化探究式项目教学法的设计原则[2]，针对机械设计制造及其自动化专业先进制造技术方向“卓越工程师教育培养计划”的人才培养方案[3，4]，项目教学的构成方法是：大一学生主要开展专业综合调研；大二学生侧重定性要求或单元级的小型项目；大三学生侧重定量指标或系统级的复杂系统；大四学生主要完成企业项目攻关或技术革新类项目。
现以数控机床综合监测系统作为系列化项目教学载体，主要完成大二基础级项目和大三综合级项目的训练环节，对应的训练内容分别为现场监测仪单元和上位机综合管理平台。
1数控机床综合监测系统总体方案
项目实施现场是我校先进制造技术实训实习车间，共有各类数控机床30余台（本文中设计容量暂定为32个监测端点），承担了全校相关专业的数控操作技能实训和技能鉴定等任务。具体内部布置如图1所示，图中的通信网络示意和触摸屏展示均为虚拟添加。
针对数控加工车间的监测需要，采用上下位机的总体结构，相应的拓扑结构如图2所示。图中，上位机综合管理平台选用研华公司生产显示触摸屏一体化工控机，一方面通过校园宽带网供学校教务处和实习中心主任查询，另一方面通过有线或无线的车间内部网络连接32台数控机床现场监测仪，不断收集机床的工作状态数据，并进行各种统计分析，形成报表。采用嵌入式微处理器为下位机设计一个监测仪，实时采集机床的各种参数和工艺状态，并对数控进行存储和初步分析，然后根据上位机的指令进行状态上传和数据转存。
根据上述设计任务需求的详细描述，结合能力进阶型系列化探究式项目教学的设计理念和原则方法，将该综合监测系统划分成两个层次的子项目予以执行。其中，大二基础级项目主要完成数控机床现场监测仪的具体设计与研发[5，6]，进入大三后，学生专业能力提升综合级项目主要继续完成远程管理用计算机平台的综合监测管理系统开发。
图2数控机床综合监测系统总体拓扑结构
2基础级项目─现场监测仪
采用嵌入式微处理器设计完成的车间现场监控仪主要由微型处理器、小型触摸显示屏、实时视频采集单元、USB接口单元、Zigbee通信模块、RJ45网络接口等组成。触摸显示屏主要用于显示监测数据，并配合用户操作显示相应的控制命令；视频采集单元由监控摄像头和USB视频采集卡组成，USB视频采集卡将监控摄像头的AV信号转换为数字信号送至微处理器，进行数据预处理及相应存储；Zigbee模块设置为协调器，在车间中负责Zigbee网络的创建与管理，并与车间内的智能采集模块（称之为“从机”）进行通信；在微处理器中对采集数据进行预处理和分析后，通过车间内部通信网络接口将数据共享至上位机，以便于管理者远程监测，监测仪的硬件结构如图3所示。
图3数控机床车间现场监控仪硬件结构
嵌入式微处理器采用目前比较流行的STM32作为主控芯片，其中以ARMCortex-M3作为内核，具有高性能、低功耗和低成本等显著技术特点[7]。智能采集模块（从机）主要由采集卡（或芯片）与传感器、I/O接口电路等组成，可以选配相应合适的各种传感器实时监测数控机床的振动、噪声、耗电量、冷却液和油的剩余量等。智能采集模块的主机与从机之间也是利用Zigbee模块通信，相应的硬件结构如图4所示。
图4现场监测仪用电气硬件电路框图
通信模块Zigbee的工作方式则是采用一个主Zigbee模块与多个嵌入式系统ARM板进行通信，其中ARM又与智能采集模块进行从Zigbee通信，智能采集模块与ARM无线通信采用延时（延时时间可自行设定）发送命令，ARM板与主Zigbee模块采用等延时通信方式，最后主Zigbee模块将所有接收信号送至监测主机（PC机），其中通过Zigbee内部自带功能进行通信控制设置，使得主、从Zigbee模块之间数据传输可靠，互不干扰。在建立Zigbee模块通信以后，可以通过与机床面板主控制器单元和电气柜数据采集单元中的ARM板联合组网，实现机床加工过程参数传输。
有关数控机床现场监测仪的软件设计思路和设计流程本文从略。
3综合级项目─车间管理平台
该系统中车间现场管理平台的计算机运行软件采用美国国家仪器（NI）公司出品的LabVIEW（LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkbench）进行编程，这是一种图形化编程语言的开发环境[8]，主要包括控制与仿真、高级信号数字处理、统计过程控制、模糊控制和PID控制等许多附加软件包。程序由前面板的控制界面与后面板的编程线框组成，依据用户要求进行相应的设计编写。目前，该软件广泛地被学术界和工业界所采用，可以作为一个标准的嵌入式数据采集和仪器控制软件使用。
车间监控主机启动后，进行硬件初始化和ZigBee无线网络的建立。随后根据用户的操作选择显示对应的参数，启动摄像头组件，随之发出命令，对车间总体情况进行视频采集及图像处理；相应的机床参数也会自动采集、统计和分析，处理后的结果会在上位机的管理平台界面中充分显示，继而通过网络存入数据库（自存储），学校有关人员可以通过校园内IP地址随时进行检查。而嵌入式从机数据采集卡则置于机床内部适当位置，通过使用通信模块对其发出命令，继而将机床运行时的一些参数经各种传感器送入采集卡，由其进行信号处理和数据分析，然后将信息送至嵌入式主机STM32的ARM板，再经内部处理器对采集数据进行建模处理，最后将处理后的数据显示于界面上，方便操作者观察，同时ARM板会将收到的信息发送至监测主机以供用户查询。
图5至图7为项目组学生开发的车间管理平台模拟界面，它实现了数控机床实习车间的可视化综合管理。
图5采用LabVIEW开发的管理平台主界面
图6数控机床运行参数模拟显示界面
图7数控机床监测波形模拟显示界面
4进一步工作设想
在完成上述综合管理平台开发后，可以开展一系列更加深入的技术研究，例如机床参数或工作状态的间接软测量技术，整个制造车间的生产优化调度技术，等等。
由于系统中的数据都是瞬时变化量，必然引入一定的随机误差，一般可以采用最小二乘参数估计和主元分析法等进行相应的预处理，然后根据物理量的基本含义、比例系数、基本量程以及非线性因素等进行相应的转换，特别是对于无法直接获取的数控机床加工过程状态变量，例如机床的健康状况以及高速加工机床的切削点温度等，还可以通过软测量方法间接求得。
为了提高生产实习制造车间的综合能效指标，还会涉及工厂或车间的生产调度与优化决策问题，其目标为最小化工件的最大完工时间。具体如下：对于混合流水车间的调度问题（HybridFlow-shopSchedulingProblem，HFSP）可描述为：假设有N个独立的工件J={i=1，2，…，n}，需依次通过k道工序加工，在每道工序上有mi≥1（i=1，2，…，k）立的可并行工作的数控机床执行该阶段任务，而每个工件的每道工序只需在一台数控机床上完成加工，任意两道工序间有无限的存储能力，即被加工工件在两道工序之间可以等待任意时间。为此，记该调度问题为：Fk（m1，m2，…，mk）Cmax，最大完工时间Cmax是目标函数，问题求解就是确定并行工作数控机床的分配方案以及同一台机床上工件的加工排序，使最大完工时间Cmax最小化。针对这类复杂的调度优化问题，可采用改进遗传算法，即采用一套新的染色体编码方法以保证个体的合法性与计算的方便性，并设计出相应的交叉和变异操作算子，生成准最优的加工排序计划，从而利用改进后的顺序自适应交叉遗传算法有效地解决混合流水车间调度问题。这部分工作有待深入展开[9，10]。
5结束语
本项目在第一轮试点过程中，特别要求高年级学生和低年级学生混合组成项目团队，“以高带低”参与项目训练过程，然后逐步形成循环接力运行状态。在第一轮试点结束后，可以展示项目成果，并作为下一轮项目实施的目标系统。第二轮项目可以采用同样的课题，但要求学生在再次实施过程中有所提升，例如请学生参观完第一轮项目作品后，一起讨论并提出不足和需要或者可以完善改进的地方，同时也可以要求第二轮的技术方案不同于第一轮的方案，例如本项目中可以要求学生选用不同的车间通信组网技术，不同的微处理器以及不同的管理平台开发软件等。另外，还可以在该系统基础上要求开发出新的高级功能，例如本文第3部分所述的软测量功能和车间调度优化功能等，从而形成系统化的实用成果。
该项目在实施过程中成功申请到江苏省大学生课外科技创新计划训练重点项目和地方高校部级大学生创新创业训练计划项目，原项目负责人费凯成同学毕业后作为后备高科技培养人才被南京康尼机电股份有限公司高薪聘用，在企业独立完成的毕业设计（论文）“智能电动轮椅控制器设计”进入产业转化阶段，同时被学校推荐参与江苏优秀毕业设计（论文）评选。现在，费凯成已在公司担任新产品开发项目负责人，在工作中表现出相当全面的科技攻关和综合协调能力。
参考文献
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[8]任玲.LabVIEW虚拟仪器[M].北京：电子工业出版社，2012.
关键词数控机床；联网管理；教学特点
中图分类号：G712文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2015）10-0042-03
AbstractToachievesustainedandstabledevelopmentforadvancedmechanicmanufacturingindustry，itmusthavethetechnicalskilledpersonnelwhichcanbecontinuouslysuppliedtotheenterprisetomeettheirneeds.ThearticlesummarizestheteachingandmanagementfeaturesofvocationalcollegesaftertheCNCmachinenetworking.Anditalsomakesausefulattemptforactualexplore.
KeywordsCNCmachine；networkmanagement；teachingfeature
1前言
在先进的加工制造中，把独立的数控机床联网管理运行，已经是一个发展趋势，它有很多优势，在企业里已经开始应用。然而到目前为止，为企业培养技术技能型人才的高职院校，在数控机床的教学（尤其是实践教学）环节，总体上明显滞后于行业的发展。这一现状既不利于学院自身的发展，也必然会给企业的可持续发展带来隐患，因此，加快这方面教学的步伐很有必要。
2机床不联网管理的缺陷
传统的数控加工实验室或者说数控车间，它的机床相互之间是完全独立没有联系的。浙江同济科技职业学院的数控实训室，在2012年经过中央财政支持以后，基本状况见表1。机床和控制系统都比较杂，给教学带来很大的不方便，缺陷主要表现在以下几个方面。
程序输入效率低、易出错联网前一些程序量较少的数控加工，都是采用最基本的手工输入。这种方式显然是效率低、耗时长且易出错，输入程序的时间占数控实习机床开机时间一半以上，影响机床的使用效能。相对程序输入量较大的数控加工，也是通过RS232接口进行一对一专机传输，效率并不比手工输入快多少。图1、图2是两个学生加工练习件，表2是根据实际得出的手工输入时间与出错的关系。很明显，时间越长，错误越多。
程序检查耗时多学生编好的程序需要教师逐一检查，而不同的学生对同一个零件的加工工艺和方法又不尽相同。这样一来，指导教师在检查程序这个环节会相当费时。当程序不完全一致时，容易给初学的学生带来理解上的偏差。
程序文件管理混乱被加工零件和加工程序要相对应，但这对于独立的机床，管理起来并不容易。机床本身都是分散的，不同机床上不同的学生往往很难做到程序名一致。还有程序到机床以后，要根据实际情况进行调试并做修改，而改好以后真正运行的程序又不在电脑里，同样也造成不能对应。看起来一个小问题，却真的会给教学管理带来麻烦，影响教学质量。
3机床联网的优点
为了适应数控加工行业的发展，提高教学质量和效率，对数控实训室进行升级改造，将所有机床联网。采用CAXA网络DNC系统，以服务器/客户端的形式，所有被管理机床的全部数据均置于服务器数据库中。机床作为客户端，通过智能终端转换器将RS232串口方式改为以太网络的RJ45方式，进行网络化管理。其核心内容主要是两大模块：通信模块和管理模块。通信模块负责跟相关机床数据内容的设置，实现机床和计算机网络的通讯；管理模块负责代码及其相关文档的管理，它以产品结构为核心，组织和管理数控加工过程中，与加工有关的各类设计、工艺、代码文档，解决文档的共享、查询、安全控制及版本管理问题。改进以后的实训室具有明显的优点。
教学效率明显提高机床联网以后，加工程序是从服务器下载的，改变了每个学生都要手工输入的状况，大大缩短了程序录入的时间；教师也可以从服务器上更及时地了解情况，从而指导变得更有序；程序修改更容易，加工程序一旦在现场进行了修改，立即可以上传存储以供下次调用。几个细节上都可以加快速度，学生操作机床的实际时间自然增加了，提高了综合效率。图3为用户应用流程图。
实现更大程度上的资源共享联网以后，全部程序均储存在服务器上，每台机床都可以查看本机床目录和公共目录下的所有NC程序，上传下载极为方便。所有机床几乎可以腾出所有的储存量，这种资源共享不仅带来实际操作上的便利，同时也使得设备的利用率会大大增加。
形成设备档案库规范管理服务器储存了所有机床的控制系统的全部参数，除此之外，每台机床的所有数据，包括最高转速、最大行程、传输速率、刀具管理、NC容量、最大功率、换刀气压等，都统一录入形成完整的技术档案。同时，加工程序实现统一化，机床的调用、储存都有自动记录，所有内容非常清晰，真正做到规范管理。
4用于教学的作用与特点
可以避免学生初学时容易出的错误对于学习数控机床操作的学生，尽管前期已经经过了仿真练习，但在真正的机床上操作，毕竟难免会有一些小问题。比如对刀操作，在量取并录入数据、刀号对应、磨耗的位置等环节；又比如程序输入；更有刀具选择、切削用量选择等方面，都很有可能发生错误。而正是这些小问题，在机床独立的情况下，需要教师每一台机床从头到尾的现场指导，一旦顾及不到，就会造成意想不到的事故。当实训设备网络化管理以后，彻底改变了这种状况，教师只需要在服务器前逐一检查核对，在同样避免事故的前提下，增加了学生操作机床的有效时间，提高了机床利用率。
学生能够比较容易地掌握两个控制系统按照教学规律，学生学习数控机床，一般先掌握一个控制系统，在这个基础上，必要时再学习另外一个系统，以强化操作技能。但是这个环节学生往往学起来问题比较多，主要是程序里面的代码、书写格式等编辑细节容易混淆。以典型的SINUMERIK802Se和FANUC-0i为例，每分进给和每转进给分别是G94、G95和G98、G99。
其次是在程序传输方式上，这两个控制系统的加工程序传输方式差异很大，同样也比较容易出错。不同的控制系统以及不同的版本之间，都会有一些操作上的区别，然而这些问题在机床网络化管理以后就会变得简单易学。教师在讲解以后，把同一个加工程序传到另一台其他系统的机床上，让学生一边慢慢比较，一边就可以单步加工，以观察刀具路径，加深了解掌握。
教学管理既方便又规范在数控机床操作的实训教学中，学生的基本操作是否规范合理，是一个老生常谈的问题，既关系到安全规则，也影响学生的职业习惯。实行机床网络化管理以后，学生的操作行为，教师通过装在机床内部的摄像头，在服务器视频上实时观察，对出现的错误及时指导纠正；当系统管理员设定自动监测后，系统将自动监测每台机床发送来的各类请求文档，可以由教师解读后给予回应，非常方便地做到安全操作、规范职业习惯以及正确处理各类文档等教学管理。
简单故障实时监控学生作为初学者，在数控机床操作实训期间，经常会出现一些误操作，机床一旦有报警，就需要教师及时处理。联网管理以后，机床有报警时，服务器马上可以知道是哪一台机床报警，教师可以直接过去处理，整个过程明了有序，跟以前学生找教师的情形有明显区别。
需要注意的几个问题机床网络化管理以后，在很大程度上方便了学生的加工操作，提高了机床利用率，但是有几个问题应该说值得注意。
第一是不能因为方便而忽略了学生的基本操作。诸如手工程序输入、操作面板、程序校验等一些数控机床最基本的操作，虽然可以用得比较少了，但仍然应该要求学生必须熟练掌握，因为掌握了基本操作，才会对数控加工有真正的理解。
第二是要求学生对加工过程仍然要仔细观察，背吃刀量是否恰当，进给量是不是合适，冷却液有没有到位，等等，要全过程关注。
第三是要建立一个理念，那就是电脑以及一切机器设备都是有可能出错的。作为操作者，任何时候都不能松懈，决不允许离开工作岗位。
高职院校以培养技术技能型人才为目的，只有适应行业发展需求，才能真正做到自身的可持续发展。
参考文献
[1]古文伟，黄河.DNC系统在数控实践教学考核及技能竞赛中的应用[J].实验技术与管理，2011，28（1）：112-115.
关键词：提高；数控机床故障诊断与维修；教学效果
作者简介：闫存富（1972-），男，河南安阳人，黄河科技学院工学院，副教授，工程师。（河南郑州450063）
基金项目：本文系“郑州地方高校新世纪教育教学改革及人才培养工程”、黄河科技学院教改项目的研究成果。
中图分类号：G642.0文献标识码：A文章编号：1007-0079（2013）08-0060-02
“数控机床故障诊断与维修”是高等职业教育机械类专业的一门重要专业课。该课程的主要任务是使学生掌握数控机床故障诊断与维修方面的技能与知识，培养从事数控机床的设计、调试、检测、维护、维修以及计算机辅助设计与制造等工作的高级技术人才。但由于数控机床结构复杂，涉及机械、电气、液压、计算机控制等多个领域，故障原因复杂，学生学习难度较大，加强该课程教学模式的改革以提高该课程的教学质量具有重要的现实意义。
本文针对当前“数控机床故障诊断与维修”教学中出现的问题，结合黄河科技学院的实际情况，依托郑州市地方高校新世纪教育教学改革及人才培养工程课题和黄河科技学院教改项目对“数控机床故障诊断与维修”的教学方法进行了研究，并提出改进措施。
一、教学中存在的问题
当前“数控机床故障诊断与维修”课程大部分还是采用以教师讲授为主的传统教学模式，部分学校能采用多媒体上课，不能有效激发学生学习兴趣，学生学完之后感觉稀里糊涂，教学效果不理想。教学中存在的问题可归纳为四个方面。
1.学生学习难度大，学习效果不理想
这种现象在高职学生中较为常见，主要有以下几方面原因：
（1）随着当前我国高等职业院校的扩招，学生生源的质量及学生素质普遍偏低，主要表现为理论知识基础薄弱、学习积极性较差、学习方法欠佳等。
（2）“数控机床故障诊断与维修”课程涉及到机械、液压、气动、微机和PLC控制技术等方面的技术，涉及知识领域较多，是一门综合性很强的专业课程，需要学生具有较强的主动学习能力，而学生在以前的学习过程中大部分都是被动的学习，主动思维能力没有得到培养，所以学生感觉学习难度很大。
（3）由于“数控机床故障诊断与维修”课程涉及到多门专业课的知识，要求学生在学习过程中能够将所学专业课知识综合应用到本课程的学习当中，由于这些前置课程的学习过程中大部分学生只是被动地接受，而在教学中这些课程又都是单独讲授、分阶段上课，学生难以将所学知识融会贯通并综合运用，学生学习起来感觉难度较大也属正常现象。
2.教材内容枯燥，学生缺乏学习的积极性
（1）作为一门专业基础课，“数控机床故障诊断与维修”课程涉及的其他专业课内容较多，且多为纯理论性的内容，教学内容单调枯燥，缺少复合性、创新性和实战性。
（2）在该课程的教学中，除了要求学生具有较扎实的专业课基础外，对任课教师也提出了较高的要求。要求任课教师不仅要对教材有深入的了解，还要求任课教师具有丰富的实践经验，而当前的实际情况是有些学校由于扩招导致师生比例失调，专业课教师本来就少，双师型的教师则更少，讲课方式单调，不能有效激发学生学习兴趣。
（3）由于数控机床的种类繁多，当前大部分教材是对每一类机床都进行简单介绍，缺乏深度。课程内容较多，而理论课时又相对较少，如一般的普招本科学习时间为26个理论课时，专科为32学时，课时少，内容多。往往是教师不停地讲，学生却感觉没有重点，不知道应该掌握哪些具体内容，学习效果差。
3.重理论轻实践，学生实际动手能力较差
“数控机床故障诊断与维修”是一门实践性很强的课程，但由于数控机床价格较贵，其成本较高，有些院校受资金的限制，能供学生实际练习的机床非常有限，实践教学环节非常薄弱。而教师将重点放在理论教学上，强调学生掌握维修的基本理念、经验技术和动作技巧，学生在学习中以“模仿”为主。教师进行详细讲解、排除故障示范，而忽视了学生实践操作及自主解决问题能力的培养。学生毕业后在工厂实际机床的维修中只能对书本上讲过的维修案例进行简单分析，而不能综合运用现代化诊断设备进行故障诊断，不能将书本上所学的知识灵活应用到实践中去。
4.实验和实训内容重复较多，不利于学生动手能力的培养
该课程的主要教学目的是培养学生数控机床故障诊断与维修的能力，重视对学生实践动手能力的培养。因此在“数控机床故障诊断与维修”课程的教学中都安排有实验和实训教学，但在实际教学中的效果却不够理想。一方面考虑课时和师资的因素，有的学校在教学过程中则干脆将学生的实验课取消，理由是实训内容包含了实验内容，将实验教学和实训教学混为一体；另一方面，实验内容和实训内容重复较多，且任课教师中大多都是机械专业毕业，知识结构偏重于机械，控制和电气部分较薄弱，设计的实验内容也偏重于机械，不能全面反映数控机床的综合问题。而且任课教师中青年教师较多，数控机床方面的实践经验较少，实践教学能力非常有限。
二、提高课程教学质量的措施
在整个项目的实施过程中尝试多种改革措施，经过在教学中的实践应用表明，教学效果较以前有了很大提高，具体改革措施可归结为三个方面。
1.明确培养目标，合理选择教学内容
选择教学内容之前，首先要明确本课程的教学目的是通过对数控机床故障诊断与维修方面理论知识的学习，结合具体的维修案例和实践教学工作，培养学生排除故障的实际动手能力，为社会输送数控机床故障诊断与维修方面的技术人才。也就是说本课程的教学以培养学生的动手能力为目的。这一教学目标要求在教学过程中合理选择教学内容，分清主次，突出重点，避免面面俱到、什么都学不会的现象。如对于一些维修概念、方法和应遵循的原则可一带而过；对机床的安装、调试、机构工作原理和故障维修实例则应进行详细讲解。
2.综合运用多种教学方法，提高课堂教学质量
当前很多学校也在进行教学方法改革，各种教学方法都各有其特点，但要注意合理、适度的采用。比如随着多媒体技术的普及，很多教师在教学中都采用多媒体教学方式。不可否认多媒体教学有着信息量大、图片形象逼真等优点，但笔者认为如果应用方式不当就会得不到应有的效果。比如有的教师只是从其他地方将课件简单拷贝过来，自己不进行消化吸收，上课时只是将课件结合课本进行简单的复述，没有加入自己的东西，可以想象这样的课堂效果会是什么样子。由于“数控机床故障诊断与维修”课程的特殊性，可针对不同的教学对象、不同的教学内容采用不同的教学方法。比如在强调本课程的重要性时，为提高学生的学习积极性，可引用报刊、国家对该方面的正面报道，使学生了解国家的支持力度、社会对人才的需求情况及人才的待遇等来吸引学生。而在讲解维修实例时则采用现场教学法为最佳；在分析结构、工作原理时采用多媒体课件结合视频动画进行讲解则效果会更好一些。对基础较好的本科学生可重点讲解原理、故障诊断方法及遵循的原则的具体应用，对知识点进行适当扩展，侧重于理解；对于高职学生则尽量讲得浅一点，不可进行过多的扩展，理论性较强而实际应用较少的教学内容可只要求了解即可。如数控机床伺服系统中轮廓误差，对其中的计算部分简单提一下就行了，对其中复杂的理论推导则可以省略，而对这些结果的影响因素和实际应用可进行重点强调。
3.提高教师自身水平，加强实践教学管理
“数控机床故障诊断与维修”课程的任课教师，不仅要提高理论水平和讲课水平，还要提高自身的实践动手能力。一方面，学校需要加强对教师的培训；另一方面，教师也要努力加强该方面能力的培养，比如在带学生实习时，除了给学生讲解外，自己也要多观察，向现场的工人师傅虚心请教自己不懂或有疑问的问题，并做好笔记。在这个学习过程中，要注意端正态度，不要只为了获得证书之类的小本子，而是要针对自己的薄弱环节学到真正的东西，使自己的水平真正得到提高。如果条件许可的话，可直接到工厂学习，如直接参与工厂数控机床的安装、调试和故障分析等活动，切实提高自己的实践能力。教师应经常关注国内、国际有关数控机床的相关报道，以便及时了解数控机床的发展动态。
加强实践教学管理方面主要包括两个方面，一方面是加强对学生的出勤、考核管理；另一方面是实践教学内容的合理设置应紧扣教学目标，合理选择教学内容，使其实现相互补充，形成一个有机整体，注意避免实验内容和实训内容重复。实验教学主要是对一些基本内容（如机床结构、刀架工作原理及丝杠间隙的调整等知识）的学习；实训教学时要求学生对学过的知识点进行综合应用，重点是加强对学生综合能力的培养，要求较高。
三、结束语
随着数控机床在我国得到广泛应用，社会对数控机床故障诊断与维修方面人才的需求越来越迫切，提高“数控机床故障诊断与维修”课程的教学质量具有重要的现实意义。学生学习难度大、教材内容枯燥、学生学习积极性差、重理论轻实践、实验和实训内容重复较多、教师自身水平有限等是制约“数控机床故障诊断与维修”课程教学质量的主要因素。明确培养目标、合理选择教学内容、严格按教学大纲授课、根据不同的授课对象和授课内容灵活选用不同的教学方法、提高教师自身水平、加强实践教学管理是提高该课程教学质量的有效途径。
参考文献：
[1]郑小年，杨克冲.数控机床故障诊断与维修[M].武汉：华中科技大学出版社，2005.
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[3]闫存富.项目教学法在“数控机床故障诊断与维修”中的应用[J].中国电力教育，2011，（28）.
【关键词】数控机床故障诊断与维护；课程改革；行动导向教学法
一、引言
《数控机床故障诊断与维护》课程作为数控设备应用与维护专业的专业核心课，是一门实践性、应用性、针对性很强的课程，而现有国内大部分职业院校的教学模式仍没有走出学科体系的框架，教学内容以大量的理论为主，少量的实验为辅；教学形式以教师讲解为主，学生练习为辅。这样一种学科体系式的教学模式，导致教学内容与企业实际脱节，学生学习积极性无法调动，学生实践时间少，学生进入企业后处理实际问题的能力差，影响学生的培养质量，教学效果不够理想，急需对课程教学模式进行改革[1]。
20世纪80年代以来，在世界职业教育领域中出现的一种新的思潮——行动导向。这是将德国社会教育学家梅腾斯的“关键能力”培养这一职业教育理想转化为具体的教育教学实践，其体现形式为行动导向教学[2]。“行动导向”教学法代表了当今世界上的一种先进的职业教学理念。80年代以来，“行为导向”一词频频出现在职教文献，特别是欧美职教教学论著作中，一时成为追求和提高职业教学质量、改革教学的代名词。我国的许多职业技术学校引进这种教学模式，使教学改革获得重大突破。行动引导型教学法给学校注入了新的血液，将使学校教学焕发出前所未有的生机[3]。行动导向教学由一系列教学技术组成，是在培养技能人才方面有着独特优势的教学方法。行动导向教学法倡导通过行动、工作任务来学习，恰恰突出了《数控机床故障诊断与维护》课程教学的特征，符合数控机床故障诊断与维护学习的一般规律。
二、“行动导向”教学法的内涵
“行动导向”教学理论基础是行动导向学习理论和建构主义学习理论，它与传统的教学理念不同，行动导向的学习强调人的主观能动作用，认为知识不是通过教师传授得到，而是学习者在一定的情境，利用必要的学习资料，通过建构主义的方式获得的。“行动导向”教学的核心在于把职业活动过程或工作过程与学习过程统一起来，其目的在于促进学生职业能力的发展，是一种能力本位的教学观[2]。
“行动导向”教学是根据完成某一职业工作活动所需要的行动及产生和维持行动所需要的环境条件以及从业者的内在调节机制来设计、实施和评价职业教育的教学活动。具体说来，“行动导向”教学主要是通过有目的、系统化地组织学习者在实际或模拟的专业环境中，参与设计、实施、检查和评价职业活动的过程，通过学习者发现、探讨和解决职业活动中出现的问题，体验及反思学习行动的过程，并最终获得完成相关职业活动所需要的知识和能力。它倡导通过行动来学习和为了行动而学习，在教学过程中注重发挥学生的主体作用和教师的主导作用，注重对学生分析问题、解决问题能力的培养。
行动导向教学法的主要特点如下[4]：一是以能力培养为目标，通过任务的完成过程培养学生的职业能力；二是以任务为导向、以能力为基础来确定教学内容；三是以过程为导向来设计教学过程，一改以往讲授为主的教学过程，成为一个由资迅、计划、决策、实施、检查、评估6个环节组成的完整的“行为过程”；四是以学生为主体，教师引导学生自主学习，将传统分数激励转变为工作质量控制和过程评价。
行动导向教学法的一般教学形式。行动导向教学法的关键是每个教学环节的可操作性、可行动性，教师要事先根据学生特点、教学内容，设计可由学生直接参与的教学环节，即以行动为导向的行动环节。行动导向教学法一般有以下教学形式[5]：
（1）六步教学法，由收集资讯、计划准备、共同决策、实施、检查、评估等六个行动环节组成；一般适用于高年级的专业课教学。
（2）四步教学法，由获取信息、制订计划、实施计划、评估计划等四个行动环节组成，一般适用于低年级的专业课教学和理论课教学。
（3）项目教学法，突出完成一件工作的完整性和独立性，项目可大可小，大的项目除了上述行动环节，还增加了项目论证、分析决策、组织分工、管理等更多的行动环节。
（4）分组教学法，突出团队合作、讨论、意见归纳、汇报演讲、辩论等行动环节。
（5）角色扮演教学法，直接按现实岗位的要求，完成角色的行动任务。
在此处我们将主要采用“六步教学法”，研究“行动导向”教学法在《数控机床故障诊断与维护》课程教学中的应用。
三、基于“行动导向”教学法的《数控机床故障诊断与维护》课程体系构建
数控维修技术培养满足现代企业生产一线需要、从事数控机床故障诊断与维护、掌握现代科学知识的新型劳动者，它要求学生必须具备一定的思维素质能力、实践动手能力、技术创新设计能力、理论应用能力。知识是能力形成的首要基础，特别是数控技术是融合了多种学科的知识和理念，更需要有一个全面、合理的知识结构作为基础，所以必须改进教学方法使学生及时、全面地了解数控技术的基本学科结构，提高实际动手能力[6]。
（一）制订教学目标
《数控机床故障诊断与维护》课程是数控技术专业（专科）一门重要的专业方向课。该课程的教学目的，是使学生掌握数控机床的一般维修技术，通过维修实践环节，掌握数控机床的机械部分、电气控制系统的控制方法和调试维修技术，从而培养学生分析问题与解决问题的综合能力，培养学生较强的动手能力，为学生毕业后从事相关工作打上坚实的基础。
（二）课程基本要求
课程基本要求：1）了解职业岗位对数控维修从业人员的基本要求，掌握数控机床的日常维护与保养方法；2）掌握典型数控系统的硬件连接、参数设置及调试方法、数据备份，熟悉常用操作界面，并能正确使用以诊断故障原因；3）掌握典型伺服系统的安装调试方法、硬件连接、速度环和位置环参数调整等，并熟悉伺服系统常见故障及排除方法；4）掌握数控机床刀库、冷却和等辅助系统的控制方法，并能够对相关故障进行诊断和排除；5）掌握数控机床机械结构的特点，能够对机械系统的常见故障进行诊断和排除；6）了解数控机床的验收和精度检验方法，熟悉精度补偿方法。
四、基于工作过程的《数控机床故障诊断与维修》课程教学实施
对《数控机床故障诊断与维护》课程实施行动导向教学模式改革，首先要解决课程内容的取向和序化问题。我们以FANUC0i-TD系统的数控车床为对象，以具体的工作任务为载体，以技能训练为核心，以相关知识为基础，将教、学、做有机结合。参照数控机床装调维修工国家职业资格标准，将机床电气控制、PMC、数控系统、传感器检测技术、伺服控制系统、主轴控制系统、刀架控制系统和机械调整部分等相关知识进行了整合，构建学习情境[7]。表1为教学实施项目卡。
表1项目卡报告
评语教师签字：日期：成绩
学时6
姓名学号班级组别
项目
编号项目名称FANUC0i-TD数控系统的数控车床的主轴控制系统
课程
名称数控机床故障诊断与维修材料校本教材
《数控机床故障诊断与维护》
1.项目内容：
2.实训装置：
3.实训步骤：
4.实训结果：
5.小组讨论（或学习感受）：
6.小组评价：
完整的行动教学程序在《数控机床故障诊断与维修》课程教学中，可遵循“资讯、计划、决策、实施、检查、评价”的完整行动过程，根据故障排查的一般步骤，设计出适合该课程的行动导向教学程序[8]。
1.勘察。学生广泛收集故障信息，例如，查看故障现场、询问机床操作者，通过教师设计好的工作单，查看故障记录及开机观察等。
2.计划。搜集相关信息，学习相应知识，对故障信息进行分析，与小组成员共同讨论学习计划、故障排除计划。在该阶段，以学生为主体，教师事先找出难点，对难点进行提示，在此过程中，教师应及时了解各组的进展并对学生提供必要的帮助。
3.诊断。合理运用维修工具，进行故障的定位，探查可能的原因，做出判断，教师指导学生注意安全用电及工具的使用方法。
4.维修。合理运用维修工具，解决发现的故障，教师指出维修的注意事项，确保维修正确、顺利进行。
5.试机。调试机床，确保完成全部维修工作，机床能正常运转，全部工作完成后，要按照“5S”要求清理现场
6.评价。评价主要由成果评定、学生自评、小组互评、教师评价组成。成果评定由教师根据学生故障排除的准确程度和效率，以小组为单位进行评价。学生自评部分要求学生本着实事求是的精神，从项目完成情况、知识掌握情况、工具使用情况、安全操作等方面进行自我评价。小组互评部分主要由小组成员从沟通能力、协作能力、工作态度等方面对小组其他成员进行评价。最后，教师根据以上各项评价，对学生的学习做出整体的、最终的评价。
五、结论与分析
笔者在《数控机床故障诊断与维护》课程教学过程中研究性的使用了“行动导向”教学法，教学效果良好。随着数控技术的发展，社会上对数控技术专业毕业的学生在理论和实践方面的要求在不断提高，《数控机床故障诊断与维护》课程的教学思路和方式也在不断发展，实践和理论教学环节的联系也越来越强。“行动导向”教学法按照职业教育的规律和职业岗位的要求，始终把“教”“学”“做”联结在一起，“寓教于做”。这种教学理念是一次教育理念和教学模式的革命。它具有许多传统教学所不及的优点，比较适合《数控机床故障诊断与维护》课程的教学。
但是教学内容、学生的学习需要和教学条件决定了教师采用何种教学方法。传统教学法在传授知识文化方面效果非常好，而行动导向教学法更擅长传授技术文化。如何使它们优势互补，扬长避短，是我们教育工作者值得长期思考和研究的课题。实现行动导向教学和传统教学法的优势互补，关键在于教师。教师的教学观须深入把握教材，分析学生的知识水平，科学、合理、适度地采用各种教学方法，满足学生的学习需求，才能真正实现两种教学方法的“优势互补”[11]。
参考文献：
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关键词：数控车床；实训教学效果；解决策略
1.数控车床实训教学的内涵
1.1数控车床概述
与传统车床相比，数字车床是一种较为先进的技术设备，它采用自动化控制技术，该技术先接受其他系统传来的信息或者程序，然后通过相应的信息载体将所接收的信息导入数据装置。数据装置进行信息处理，然后发出各种信号控制车床的动作，并使车床按照输入信息中提供的尺寸、形状等，自动地设计零件。数控机床采用现代化的程序，解决了很多当代人们手工无法解决的难题。一些复杂的、精密的零件通过数控机床也能很容易地生产出来。数字车床具有高速化、高效化、智能化、多功能化的特点，它代表了未来车床技术发展的趋势，对于机械加工业具有十分重要的意义，将会极大地促进社会的进一步发展。
近年来，为了满足社会发展对数控车床专业技术的需求，我国很多学校都开设了数控车床的专业课程。
1.2实训教学
所谓实训教学，就是教师在教学过程中模拟真实的操作环境，选用真实的案例，让学生发挥自己的主动性积极参与学习过程。实训教学分为两大类：校内实训教育和校外实训教学（企业实训教学）。这种学习方式能够把教学理论和实践最大程度的结合起来，有利于学生在较短的时间内掌握专业知识和技能。实训教学的目的就是帮助学生尽快掌握技术，提高学生的专业素质，培养社会、企业所需要的专业人才。
2.数控车床实训教学中的体会――以数控车床中撞刀现象为例
2.1实训教学中遇到的难题
由于主客观条件的限制，在数控车床实训教学过程中总会遇到一些难题。笔者通过自己多年的教学实践，对这些难题进行了分析，并对数控车床撞刀现象进行了详细地阐述。
所谓数控车床撞刀，指的是数控车床的道具或者刀架在切削加工的过程中高速运转并与工件或机床其他的零部件发生碰撞而出现的一种机床非正常工作的状态。这种情况的出现，一方面可能会对机床的道具造成损坏，而且对于那些没有实际操作经验的学生来说，对他们的人身安全具有一定的威胁。
根据成因的不同，数控车床运行过程中的撞到现象可以分为以下几类第一，因车床道具编程不恰当引起撞刀现象。第二，因为数控车床手轮推进不当引起的撞刀现象。第三，因数据输入不对引起的撞刀现象。第四，因车床操作不当引起撞刀现象。在数控车床的实训过程中，学生都是第一次接触并操作机床。由于紧张，他们很容易停止数控车床的正常运行。但等他们发现问题不大之后，会重新按“Reset”来重启车床。这样一来，车床立即运行，会导致撞刀现象。
2.2解决方案
针对数控车床运行中的撞刀现象，作为一名老师，在实训过程中必须给与学生正确的指导。
首先，教师必须帮助学生做好车床编程工作，使车床的刀具沿着固定的轨道进行切割。在刀具的运行过程中，必须采用单座标的运行方式，让刀具分布移动到具体的目标地点。例如，在车床编程工作中G00指令使用不当。不少人经常用G00X0Zb之类的语句对刀具位置进行提前定位，但如果其中的b值过小的话，就很容易发生问题。因此，对于程序中的G00指令要格外小心，如果用错了，破坏力相当大，务必要仔细检查目标点位的可靠性，尤其是G00后面的Z轴负值地址。
其次，数控车床在操作过程中必须转换手轮。对于从没有进行实际操作的学生来说，这是一项极具危险性的工作。因此，在实际操作之前，教师必须让学生进行大量的练习来熟悉数控车床手轮转换的操作步骤。另外，在实际操作的过程中，必须有专门的教师或操作技工对学生进行辅导，并在必要的时候给与学生提醒，防止撞刀现象的发生。
再次，在数控车床的操作过程中，要输入正确的数据。作为学生来说，在第一次输入数据以后，要再次对车床的每一个车刀进行检查，然后对不正确情况进行及时修改，有效地减少撞到现象的发生率。例如，G50是一个比较特殊的建立工件坐标系的指令，它的工件坐标系是随着坐标定义点而浮动的。如果想避免手工定位刀架的麻烦，必需掌握第二参考点的使用方法。如果不能适应G50的特点，不妨选用其它建立工件坐标系的方法，也能达到效果，且更安全些。
最后，勤于训练，减少部件加工过程中的失误。金无足赤，人无完人。在机床的操作过程中，难免会出现失误。所以作为刚入门的学生来说，必须多加练习，减少自己的失误率。
3.提高数控车床实训教学效果的有效策略
3.1提高学生操作过程中的安全意识
在实训教学之初，教师必须注意提高学生的安全意识。首先，教师在上课之前必须向学生讲清楚数控机床操作过程中的注意事项，让学生按照正确的步骤进行操作；在教学过程中，教师必须要注意培养学生仔细认真、严谨的个性特征，对待工作一丝不苟。其次，实训教学课堂与普通课堂不同，教师必须保证实训教学课堂的秩序，为学生的学习创造良好的环境。
3.2发挥学生学习主体性，提高学生机床操作能力
在机床实训过程中，必须要注意发挥学生的主动性。一方面，要给学生提供较多的实际练习机会和操作机会，让学生“自由训练”。例如，可以让学生任意设计零件的样式和型号，然后在将自己的设计在图纸上表现出来。这就要求学生不仅懂得零件的相关知识，还要会作图技巧。学生做好零件设计图以后，要根据自己的零件选择合适的设备如刀具等。另一方面，“自由训练”并不是完全放任学生自由练习。教师必须给学生必要的指导，帮助学生解决训练过程中遇到的难题。
3.3加强与企业合作，提高实训效果
学生学习数控机床技术的目的，最终是要为企业服务。所以，要提高学习效果，学校必须与企业进行合作，学习企业先进的技术和管理经验。另一方面，学校通过与企业合作，也可以发现教学中的不足之处，加以该进，从而促进教学效果的提升。
4.总结
经济的迅速发展，为企业的发展提供了比较有利的社会环境。同时，企业的发展需要各类高素质的专业技术人才。从当前情况看来，社会对数控车床专业操作人才的需求量较大。因此，作为培养数控车床专业人才的主要阵地之一的学校必须提高其实训效果。作为一名教师必须积极思考、探索较好的解决方式，这样未来我国的数控车床实训教学的效果将会进一步提高，掌握数控车床技术的专业人员会越来越多。
参考文献
关键词：数控仿真系统；数控机床编程与操作；理论及实践；教学效果
中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1006-4311（2014）05-0270-02
0引言
目前在机械制造行业中越来越多的应用到了数控加工，自然对此类人才的需求也就与日俱增了。但因为数控设备的价格很昂贵，很难做到每个学生都有足够的操作数控机床的时间，并且如果学生操作失误，很容易造成数控设备的损坏，既占用了设备加工时间，又增大了风险。因此，如何增加学生的实践操作机会，提高学生的实践动手能力，培养出更多的相关专业人才，就成为摆在广大职业院校的一道难题。各高职院校必须重视这一问题，探索出一套适合自己现状的教学方法和教学模式。数控仿真系统的应用可以有效的解决学生缺乏实践操作机会的问题，因为该系统可以通过进行数控加工全过程的演示，比如数控加工程序的编制、虚拟仿真数控机床的操作、工件加工和测量等，让学生了解和掌握到数控机床的各项程序指令和基本操作方法，为今后的实际操作打下良好的基础。
分析数控仿真系统在数控机床编程与操作实训教学中的应用可以发现，它作为前期的辅助教学手段已经成为了一种最安全有效的教学方法和教学途径。
1数控仿真系统在数控机床编程与操作实训教学中的应用
1.1利用数控仿真系统，可以提高教学效率、节约成本。数控设备价格昂贵，数量有限。数控仿真系统通过计算机大量配置终端，彻底解决了数控机床数量不足的难题。同时数控仿真系统不存在安全问题，若操作失误，系统会及时报警，并不会出现安全事故。不仅巩固了学生的操作能力，让学生有更多的实践学习机会，也在很大程度上节约了教学成本，是数控机床编程与操作实训教学前期良好的辅助教学手段。
1.2利用数控仿真系统，可以减少教师的工作量，提高教学质量。传统教学中，数控程序批阅的工作量非常大而且繁琐。应用数控仿真系统，学生程序出现小的失误，数控仿真系统会及时报警，帮助学生改正编程过程中的错误。数控仿真系统自带的考试功能能够自动记录学生操作过程的失误，自动评分，极大的减少了教师工作量，提高教学质量。
1.3利用数控仿真系统，可以提高学生的学习积极性。数控机床编程与操作实训是理论和实践相结合的课程，按照传统的方法在课堂上讲授编程指令，学生很难理解这些指令的内涵以及与实际应用之间的关系，学生会感觉空洞、枯燥、提不起兴趣，而利用数控仿真系统进行多媒体教学，直观地向学生展示编程指令的实际加工应用，学生可以将所学的指令在数控仿真系统上进行模拟加工，发现编程过程中出现的错误，教师针对学生的错误及时进行讲解，让编程指令变得具体、形象，增强了学生的学习积极性。
1.4利用数控仿真系统，可以增强学生动手操作能力。教师把数控机床操作的课程安排在实训车间来讲授，其一受数控机床数量的限制，学生自己动手操作的时间不足；其二学生操作一旦出现失误，轻则造成刀具或者机床的损坏，重则造成安全事故的发生。因此在进行数控机床实际操作之前，应先利用数控仿真系统，增强学生的动手操作能力。数控仿真系统采用的操作面板和按键功能与实际的数控机床完全相同，学生可以在数控仿真系统上自己动手操作机床来加深理解。即使操作过程中有失误的地方，仿真系统也只是及时出现报警提示，而不会造成安全事故的发生，这样学生就可以放心大胆地进行各种操作练习，从而增强了学生的动手操作能力。经过了大量的数控仿真系统的操作练习，再到数控机床进行实际操作，就会避免安全事故的发生。
1.5利用数控仿真系统，可以培养学生严谨的工作作风。学生在学习数控编程时，如果不利用数控仿真系统进行验证，很难发现编程过程中出现的小的失误。利用数控仿真系统，即使再小的错误，如数字0输成字母O，坐标值掉了小数点，字母Z输成数字2等等，数控系统都会及时报警，程序无法运行。因此要在数控仿真系统上正确的运行程序，必须保证输入的程序是正确无误，这就培养了学生严谨的工作作风。数控程序没有60分、90分，只有0分和100分。
1.6利用数控仿真系统，可以实现网络教学和远程培训。随着社会对技能人才的大量需求，职业院校还应担负起社会劳动力的培训任务，利用数控仿真系统和网络搭建的平台，进行远程教育将成为一种新的教育教学模式，它打破了地域和时间的限制，扩大培训人员的数量，缩短了培训的周期。
2数控仿真系统应用中的注意事项
2.1数控仿真系统只能检查程序的对错，无法检查程序的好坏。数控仿真系统对数控程序编写技巧、加工工艺安排无法检查。教师应在课堂上重点讲解这些问题，学生应结合所掌握的加工方法，进行加工工艺安排，然后在数控仿真系统上进行模拟练习。
2.2数控仿真系统只能完成加工过程，不能检查加工质量。数控仿真系统在切削速度、进给量、吃刀量等对加工质量的影响无法体现，实际加工中的刀具磨损在数控仿真系统里也不存在。在数控仿真系统里，只要程序是正确的，加工完成后的尺寸就是丝毫不差的。但是在实际操作中，刀具磨损、各种加工参数的设置都会影响最终的加工结果。数控仿真系统的使用，会在一定程度上让学生放松对产品质量和生产安全的认识。因此数控仿真系统只能用于数控机床编程与操作实训教学前期辅助教学，不能完全抛开实际机床的实习内容，后期还要安排适当的实习时间，通过实际操作来纠正以上不足。
综上所述，数控仿真系统尽管毕竟和实际机床还是有很多区别，无法真正替代实际机床，但是数控仿真系统减少了资金投入，充分利用有限资源，提高了学生的学习兴趣，调动了学生的学习积极性，减轻了老师的工作量，对于学生动手操作机床的能力培养，也起到了提高和增强的
作用。
参考文献：
[1]吴长有.数控仿真应用软件实训[M].北京：机械工业出版社，2008.
数控技术在现代制造技术中的应用，最具代表性的是数控机床，所以数控机床的实训应是整个机械工程实训的重点内容之一，数控机床的实训时间占训练时间的比例应大一些。常见的数控机床有数控车床、数控铣床和数控加工中心，这3种机床的数量多，具有代表性。对于一台数控机床来说，包括4方面的内容:制造、操作、编程和维修。实训的主要内容以操作、编程和加工简单的零件为主，增加学生的感性认识为主要目的。
1.1合理安排数控机床实训的时间
由于机械工程实训总学时的限制，青岛农业大学机械专业学生共实习4周。数控机床实训的内容较多，在训练时间的安排上，数控车床2天、数控铣床和加工中心2天、其他数控机床1天，这样既重点突出又全面。数控机床应用了先进的数控技术，和普通机床的实训相比，讲解的时间会多一些。一般操作讲解、黑板上指令讲解的时间约占1/2，让学生能较深刻地理解数控机床是如何加工零件的;学生操作机床加工零件的时间约占1/2，使学生有较充足的时间增强对数控机床加工零件的感性认识。总之，实训的重点虽为实践，数控机床训练的特点又决定了讲解占了约一半的时间。
1.2合理安排数控机床实训的内容和方法
在数控机床实训中，操作、编程和加工零件是主要内容。首先对照机床讲解基本的操作;然后学习数控的编程知识;最后加工出零件。编程方法的讲解，只能在黑板上讲解组成程序的指令字、程序的格式等，然后编写一个简单的程序。数控机床的坐标系是主要内容之一，机械坐标系、工件坐标系(编程坐标系)的概念，它们的作用是什么，必须结合编程才能讲清楚。数控机床是按程序自动加工零件的，刀具沿程序指令的刀路运动切削工件，刀路的位置必须使用坐标系描述。所以，首先讲清各种坐标系的概念，进而才能讲清对刀等关键的概念，才能理解为什么在编程坐标系下编写的程序可以在机床上加工出零件等问题。数控机床的实训内容应与数控机床理论课的内容相辅相成，各有侧重，通过数控机床的实训为下一步学习数控机床理论课打下良好的基础。数控机床实训应以机床操作、编程、日常保养和安全使用为基本内容，重点应放在编程和操作上。通过基本编程知识和操作的学习，学生可具备基本的编程和操作能力，为了提高学生的实训兴趣和创新意识，可以让学生自己设计一个简单的零件，自己编程，经指导教师检查无误后上机加工;或者编程加工一些有趣的零件。如:数控车床上可以加工仿真子弹、仿真酒瓶等;数控铣床上可以加工一些汉字，如“欢迎实习”等。
1.3手工编程和自动编程
数控编程分手工编程和自动编程，形状复杂的零件加工程序只能由计算机自动编程来完成。在实训内容上，应手工编程和计算机自动编程并重。手工编程是数控车床实习的基本内容，通过手工编程加工简单的小零件，是普遍采用的训练方法。但随着计算机技术的发展，CAD/CAM在机械加工中的广泛应用，计算机自动编程也应是数控机床特别是数控铣床实习必讲内容之一。由于实训时间的限制，这部分的内容较多。所以，可以精简为由实习指导教师通过一个例子演示给学生看，边演示边讲解，讲明形状复杂及包含曲面的零件或模具的加工必须用计算机自动编程的方法编程，然后加工成所需的零件或模具。自动编程是通过计算机软件完成的，常用的具有计算机编程功能的软件有:CAXA、UG、Cimatron、Pro/E等。1.4数控机床仿真软件的应用机械工程实训场地往往有限，数控机床价格较贵，配备的数控机床的种类和数量有限，平均到每一名学生的上机操作时间较少。为了解决这个矛盾，可以安排一定的时间，让学生在机房使用数控机床仿真软件练习数控机床的操作、编程和加工仿真。也可以不做统一安排，让学生课后根据自己的情况自由上机练习。数控机床实训的内容多，时间相对较少，一定要制订详细可行的实训计划，明确每天的训练任务、训练目的、训练方法和训练设备。这样学生面对从未见过的设备就不会感到茫然，教师指导学生也会有条不紊，顺利完成实训任务［5］。
2演示教学法的应用
2.1什么是演示教学法
由于机械工程实训总学时的限制，学生不可能自己动手操作每一种机床，特别是一些比较危险、贵重和精密的设备，比如高压水切割机床、三坐标测量机以及电火花线切割、电火花成型等机床。为了解决这个矛盾，基于学校的实际情况，采用了演示教学的实训方法。所谓演示教学法即指导教师讲解机床的加工原理、操作方法、编程方法，然后自己操作机床加工一个零件演示给学生看。通过演示教学的实训方法，解决了实训内容多时间少、机床有限及教师有限的矛盾，还可以给学生打下进一步学习研究的基础。
2.2以电火花线切割为例
电火花线切割属于特种加工，特种加工是利用电能、化学能、光能或声能等能量对工程材料进行加工的工艺方法。在特种加工中，加工工具(广义的刀具)、加工工件与传统的机加工不同，一般不是采用机械力加工，在实习时学生首先会想到加工工具是怎样加工工件的。所以实习指导教师在实习的开始，应首先讲明电火花线切割的加工原理。实习步骤如下:(1)指导教师启动机床，用薄钢板切割一个小五角星演示给学生看。学生发现一根很长的光滑的金属钼丝可以切割钢板时，一定会感到吃惊，想知道它的加工原理是什么。(2)在切割小五角星的过程中指导教师讲解加工的原理，举一个日常生活中简单的电火花放电的例子:我们平时开关电器或插拔插头时，会发现有时有电火花放电，严重时开关或插头的导电部位有被烧的痕迹，甚至掉渣。电火花线切割的加工原理就是利用电火花放电产生的热量使金属被烧腐蚀而起到切割的作用。讲完这个常见的现象后，再讲电火花线切割的加工原理，学生就感到易于理解了。(3)指导教师再讲解机床的操作方法。(4)简单讲解编程的方法，整个过程大约45min。
3多媒体技术在机械工程实训中的应用
随着计算机技术的飞速发展，计算机的多媒体技术和仿真技术已经应用于各行各业。机械工程实训是一种实践教学活动，但是计算机的多媒体技术和仿真技术在机械工程实训中也能发挥重要的作用。由于实训的内容不可能面面俱到，在学生实习完基本的内容后，可利用多媒体技术补充和总结，会起到良好的教学效果。
4结束语
【关键词】数控机床PMC控制；程序进给倍率；LADDER-Ⅲ软件
一、引言
FANUCPMC其工作原理与其他工业自动化设备的PLC（可编程控制器）工作原理基本相同，只是FANUC公司根据数控机床特点开发了专用的功能指令以及相匹配的硬件结构。数控机床有两类控制：坐标轴位置连续控制；主轴正反转与启停、工件夹紧与松开、切削液开关等辅助工作顺序控制。现代数控系统均采用可编程控制器完成顺序控制。数控系统中PMC的信息交换是以PMC为中心，在PMC、CNC和机床三者之间的信息交换。在实际使用中数控机床PMC接口电路故障率高达40%。如加工中心机械手换刀机构接近开关多、换刀动作频繁，容易产生换刀不到位、信号不触发、程序等待故障。要对这些故障进行有效诊断排除，理解PMC控制原理和过程是电气维修专业学生必须掌握的重要基础知识。采用何种有效的PMC控制教学方法一直是我们追求的目标。本文主要针对数控机床程序进给速度倍率PMC控制教学中出现的问题进行了分析，提出采用FAPTLADDER-ⅢFANUCPMC编程通信软件进行动态在线教学方式具有较好的教学效果。
二、数控机床程序进给倍率实现原理过程
（1）CODB功能代码转换指令
CODB功能指令一般用于数控机床面板的倍率开关控制，比如进给倍率，主轴倍率等的PMC控制。该指令是把2个字节的二进制代码（0～255）数据转换成1个字节，2个字节或4个字节的二进制数据指令。具体功能是把2个字节二进制数据表内号数据（1个字节、2个字节或4个字节的二进制数据）输出到转换数据的输出地址中。功能指令格式如图2-1所示。
格式说明如下：
错误输出复位（RST）：RST=0，取消复位（输出W1不变）；RST=1，转换数据错误，输W1为0（复位）。
执行条件（ACT）：ACT=0，不执行COBD指令；ACT=1，执行CODB指令。
数据格式指定：指定转换数据表中二进制数据的字节数，0001为1个字节二进制数；0002为2个字节二进制数；0004为4个字节二进制数。
数据表容量：指定转换数据表的范围（0～255），数据表的开头为0号，数据表的最后单元为n号，则数据表的大小为n+1。
转换数据输入地址：指定转换数据所在数据表的表内号地址，一般可通过机床面板倍率开关来设定该地址的内容。
转换数据输出地址：指定数据表内的1个字节，2个字节或4个字节的二进制数据转换后的输出地址。
错误输出（W1）：在执行CODB指令时，如果转换输入地址出错，（如转换地址数据超过了数据表的容量）则W1为1。
例：如图2-2所示：把由R0000指定数据表的2个字节二进制数据输出到地址R0004中，其中R0000是由机床面板进给倍率开关指令的倍率值（如0%、10%、20%、30%等）的地址。
当进给倍率开关在20%位置时，R0000中的值为2、（表内号）通过CODB指令就把数据表的20（2字节二进制代码）输出到R0004地址中，R0004数据通过G地址（G12自动进给、G10、G11手动进给）传送到CNC系统中实现进给倍率的控制。具体转换过程如图2-3所示。
（2）进给倍率开关：
下面以FANUCOiMateMB系统为例，分析系统程序进给速度倍率PMC控制过程。
机床点动（JOG）连续进给倍率、程序（MENMDI）进给速度倍率输入，一般采用波段倍率开关。通常选用4位二进制编码波段开关。如下表2-1列出开关位与相应PLC输入X地址及程序进给倍率对应关系。
例：当旋转倍率开关处于位置2时，选中对应PLC输入X7地址数据为0010，对应倍率值为5%。PMC、CNC和机床面板倍率开关三者之间倍率控制主要地址信息传递如图2-4所示：
（3）程序进给速度倍率（F指令）
如图2-4所示：通过倍率开关选择百分比（%）来增加或减少进给速度。在PMC控制中倍率开关输入PMC信号地址共有有4位（X7.0、X7.1、X7.2、X7.3）二进制编码信号。程序进给速度是根据切削进给指令中的“F”值调整倍率的。程序运行中，通过旋转倍率开关，X7.1～X7.3输不同的代码组合，将信号输入PMC，在由PMC处理后输出到CNC，PMC输出到CNC系统程序进给倍率信号地址是G12。
程序进给倍率信号*FV0～*FV7（G12）、共有8位二进制代码信号，各位为负逻辑有效、即位为0有效。对应信号编码如表3-1所示。
（4）倍率开关的PMC控制
程序倍率部分控制梯形图2-5所示。倍率开关的输入信号地址为X7.0、X7.1、X7.2、X7.3（以二进制代码形式组成16种状态），触发相应继电器R0000对应位，通过代码转换指令CODB把开关位置指定表格的数据转换成二进制数值，传送到继电器R0006中经非后输送到系统进给倍率信号地址G12中，从而完成系统PMC控制。
[例]：程序进给倍率20%PMC控制实现过程。操作倍率波段开关处于开关位置5（表2-1），相应PMC输入地址值X7（1010）、由梯形图控制关系，软继电器R0000的值为（0101）即5、经CODB二进制代码转换指令运算选中其数据表内号5、将其对应二进制数据20赋予软继电器R0006（00010100）对应位。R0006按逻辑关系各位取反后、一一对应输出G12（11101011）地址各位。设编程F值为30，则
进给速度
三、FANUC-oiMateMB梯形图倍率控制教学中出现的问题
以上较详细介绍了FANUC数控系统PMC程序进给倍率控制原理信号传递过程。在教学中主要存在以下问题：
理解进给倍率PMC控制原理，功能指令CODB是关键。由于其参数较多、参数间逻辑关系较复杂，学习理解掌握困难。
在理论课堂教学过程中、教学手段不直观、导致教学中CODB代码转换指令各参数之间信息传递模糊不清，进而通过倍率开关操作通过PMC由CODB指令控制转换的程序进给倍率实现过程教学效果不好。
CODB指令是功能指令，即子程序。转换数据输入地址、数据表、转换数据输出地址之间内容是随倍率开关不同位置动态变换的（见图2-5）。即：倍率开关输入地址X7.0～X7.3、输入地址R0000.0～R0000.3、输出地址R0006.0～R0006.7以及G12.0～G12.7地址中各位二进制数之间存在逻辑上一一对应关系，以往教学方法无法动态显示这些信息一一对应关系。
虽然FANUC-oiMateMB机床显示器画面可以动态显示PMC梯形图各地址状态，但由于显示界面较小、画面内容有限不连续，画面转换操作不便，尤其强制功能操作画面较多复杂，直观性有所限制。
四、FAPTLADDER-ⅢPMC编程传输软件
FAPTLADDER-Ⅲ软件（简称FAPTLADDER-Ⅲ）其中FAPT[FANUCAutomaticallyProgrammingTool]，FANUC自动编程工具），它是在PCWindows操作系统上运行的PMC程序开发工具，根据不同的版本，几乎适用于FANUC公司所有版片的数控系统。其主界面如图4-1所示。
LADDER-Ⅲ软件的主要功能：输入、输出、显示、编辑PMC顺序程序；监控及调试PMC程序。FAPTLADDER-Ⅲ的工作方式：离线方式、在与PMC不通信的状态下编辑程序，包括顺序成效的制作和编辑，顺序程序PMC的传送。在线方式、在与PMC通信的同时进行程序的编辑和监视。
五、使用FAPTLADDER-Ⅲ通信软件进行PMC控制教学
FAPTLADDER-Ⅲ软件最大特点：操作简便，具有在线动态监视功能，显示画面可连续滚动，直观性强。
程序进给倍率PMC控制过程教学步骤：
以往程序进给倍率PMC控制教学过程不直观，梯形图中代码转换指令CODB执行过程难以理解。为提高直观性，在简单介绍其基本用法后，使用LADDER-Ⅲ软件进行在线实训教学。实训步骤如下：
（1）用RS232通讯电缆连接数控机床与计算机，并分别设置相同相关通讯参数。（图4-2LADDER-Ⅲ通信设置界面：波特率、奇偶校验、停止位等设置与机床相同）
（2）运行LADDER-Ⅲ软件下载梯形图，并设置机床与计算机为在线监控工作方式。
（3）操作机床工作方式开关，选择自动（MEN、MDI）工作方式。输入移动G代码指令及进给速度F值。并启动运行。
（4）操作倍率开关选择不同倍率值，观察梯形图各地址状态及信号对应关系、分别记录各信号地址状态值，并做记录、计算倍率。
[例]：倍率开关15%
X7（1011）、
R0000（0100）、
R0006（00001111）
G0012（11110000）
倍率值==8+4+2+1=15%
进给速度=F*15%
（5）将梯形图置于编辑状态、将CODB指令数据表内号13、14、15对应二进制数改为60、30、0。如图5-4所示。
反编译后、回装梯形图。将工作方式选择为自动或MDI模式.运行程序、旋转倍率开关从100%、110%、至最大倍率120%，、观察各轴移动情况。（结果发现各轴移动速度越来越慢、最后为零）
通过动态在线教学、学生进一步理解了速度大小不取决于选择的倍率大小而决定于CODB代码转换指令数据表内号数据对应的二进制值大小。
在FAPTLADDER-Ⅲ软件界面显示梯形图中、可以直观清楚看到通过操作转换倍率开关、CODB代码转换指令中R0006的值随R0000的值按逻辑关系而动态变化情况、并按相应逻辑通过取反后接通或断开G12对应位。
通过直观、在线、动态教学模式学生理解了CODB代码转换指令选择数据、并将数据表数据输出给输出地址的转换过程。
在具体实践中、学生产生了好奇心，激发了探索欲。许多学生通过实时在线监控，多次观察、记录、计算各软继电器状态值。在讨论争吵中加深理解了PMC控制原理及相关指令，尤其是对CODE功能指令的学习、许多学生在理论教学中根本听不懂。事倍功半。
这种直观、轻松、互动的气氛，同时也激发了学生学习主观能动性、独立思考能力。
参考文献：
[1]FANUCOi系列数控系统维修诊断与与实践宋松主编辽宁科学技术出版社2008年.
由于学校数控机床的数量有限，而班级较多，不可能为每名学生提供一台数控机床，把数控加工仿真软件引入教学之中，可以为每位同学提供仿真机床，不仅可以仿真包括FANUC、华中数控等常用的数控系统，还有西门子、广数等众多数控系统，而且仿真机床种类也较多，包括数控车床、数控铣床和加工中心，采用的操作面板和按键功能与真实的数控机床完全相同。在仿真机床上，老师讲解演示，学生操作训练都很方便。在操作中即使出现人为的编程或操作失误也不会危及机床和人身的安全，学生可以大胆进行操作，因此在较短时间内就能掌握多种数控系统、多种数控机床的操作方法，解决了学生操作真实机床时不熟悉数控系统操作面板和数控机床操作方法的问题，还能提高学生的适应能力。简而言之，教学中引入数控仿真软件，安全可靠、费用低，能有效解决学校数控专业机床短缺的问题。
二、校企合作、产教结合
虽然职业学校在理论教学方面师资比较充足，但在技能训练方面往往由于设备资源、条件、技术、信息等方面的不足而受限制，校企合作可以充分发挥企业资源优势满足技能训练的要求。企业选派工程技术人员为学校提供教学服务,促进学校的专业建设和课程改革，企业为学生提供教学实训条件,学校依托企业培训学生,参加企业生产实践，深化教学改革，提高教学质量。学校通过校企合作，增加了教学针对性和有效性，实现了教学水平的提高,促进学校的发展。走校企合作的道路，不仅有利于提高数控人才培养的针对性，而且能借助企业设备资源丰富的优势实现学校和企业的双赢，有效解决学校机床不足的难题。
企业实习应在学生基本掌握数控机床操作技能的基础上进行，是使学生技能得以巩固和熟练的重要手段，也是学生将操作技能应用于生产实践、提高学生适应社会能力的根本途径。企业真实的生产环境及先进的数控设备使培养出来的学生更接近未来岗位的需要，也使学生能较早地接触新技术、新工艺、新设备、新材料。
如果学校的场地较大，可考虑将实习工厂引入校内，由企业出资购买设备，以协议方式约定企业的培训义务，学生可以在学校参与实践实习，生产与教学有机结合，达到企业与学校的双赢。
三、提高设备利用率
减少设备的空闲时间、提高设备的利用率是解决数控机床短缺的另一途径。
首先，教学相关部门要摸清全校数控设备的上课需求情况。在每个学期期末，统计出各班级的数控机床使用计划和实习材料需求清单，并于下学期开学前制订出上课安排和落实好全校数控设备的使用计划，尽可能让各班级交叉使用，做到“闲人不闲机，下课不下人”。
其次，为了有效提高设备利用率，学校可采用集中培训的方式，对于完成理论学习和仿真学习的班级，可以进行为期一到两个月的集中培训，进行综合技能训练。在这期间，学生全体在数控车间进行加工操作，指导教师进行必要的指导。
再次，对设备进行良好的维护管理。设备出现故障，往往打乱教学计划，影响教学效果，带来很多不便。为了提高设备的完好率，学校应对设备进行定期维护、保养，加强对备件、易损件的管理，并对数控机床做好软件备份和版本管理。每学期末，维护人员都要对数控设备进行系统维护，对机床进行全面检修。
四、合理安排实训课程
针对数控专业人数多，班级多的现状，我校采取了在技能实训的时候多科目分班同时进行，如数控车、数控铣、制图、钳工每两个班训练一项内容，每班训练半天或一天，连续训练一到两个月的时间，在考取了相应的技能资格证书后，再进行下一个内容的训练，这样就可以缓解因为设备短缺造成的矛盾，使学生可以以积极的心态参与技能训练。
[关键词]工作过程行动导向数控编程
基金项目：本文系陕西工业职业技术学院课题《以行动导向教学开展数控技术专业教学的实践研究》（编号JY10-14）。
前言
教育部职教中心所姜大源教授曾讲道：“实施行动导向的教学，要求开发过程导向课程、构建行动学习情境、完成教师角色转变、实施个性化教学形式、建立一体化专业教室”[1]。与传统的单向灌输式教学方法相比，行动导向的教学更加注重学生独立解决实际问题及自我管理式的学习。
行动导向的教学法，在教学中更重视“案例”教学，重视“解决实际问题”及“自我管理式的学习”。既可使学生更快地掌握专业技能，又培养了学生解决实际问题的方法能力、与人协作共事的社会能力和创新精神。现以陕西工业职业技术学院数控技术专业的《数控机床编程》课程为例，进行“基于工作过程”的课程应用初探。
《数控机床编程》课程改革的必要性
《数控机床编程》是本专业的一门主干课程，主要教授内容以实际应用为主。《数控机床编程》这门课程中，有很多原理和指令是比较抽象的，对于学生来说难理解，难接受。一本教材、一块黑板、一支粉笔的传统教学方式显然已不适应对学生职业素养的培养。因此，必须转变教学模式。根据《教育部关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》（教高[2006]16号）文件中提出的“课程建设与改革是提高教学质量的核心”、“加大课程建设与改革的力度，增强学生的职业能力”的要求，结合我院数控技术专业多年来借鉴德国行动导向教学培养模式，按基于工作过程系统化方法来设计课程内容，开发融“教、学、做”为一体的任务驱动的行动导向课程。
基于工作过程的课程设计理念与思路
1.课程设计理念
《数控机床编程》课程是以培养“具有扎实的数控工艺理论基础，有较强的数控编程和实施能力的高素质应用型、技能型人才”为目标。是以学生为中心、工作过程系统化、情境化的专业领域课程。针对职业岗位中核心典型工作任务，重点培养学生编制数控加工工艺、程序，并实施数控加工的核心职业能力。使学生掌握数控车床、数控铣床、加工中心的基本编程与操作方法。在学习过程中，学生首先要获得的是关于职业内容和工作环境的感性认识，进而获得与工作岗位和工作过程相关的专业知识和技能。按照“理论够用，技能强化”的原则设置课程。在实验室或实训场所组织教学，采用“课堂讲授与现场实训一体化、学历教育与技能认证相结合”的教学方法，培养学生的自我学习能力和自我发展能力。形成“实践教学――实习训练――职业培训”的技能培养模式，最大限度地提高学生的职业能力。
2.课程设计思路
《数控机床编程》是直接服务于数控工艺员、数控编程员核心职业能力培养的，通过前续课程的学习，学生已对机械加工工艺和常用的加工方法有了初步认识，再通过工件结合学习，较好地提高了数控机床的操作技能，这里要将典型零件编程加工的实施作为重点来学习。这一典型工作任务仅靠已有的工艺知识和加工技能是不够的，学生必须首先分析零件加工任务，确定加工工艺过程中的主要工艺问题，才能进一步编好程序、仿真模拟、数控加工的工作实施计划。
本课程以职业岗位标准为依据，以工作岗位和后续课程要求为课程定位；以工作任务为驱动和课程目标；以工作任务构建学习情境；以理实一体化为教学环境，利用多媒体课件、视频技术、现场教学等手段，积极采用任务驱动教学法、讲授教学法、演示教学法、分组教学法、现场教学法、引导文教学法等现代先进的教学方法。以体现课程的职业性、实践性、开放性。
基于工作过程教学模式设计与实施
基于工作过程的行动导向式课程，应体现对应职业工作任务的完整工作过程。教学过程可划分为“确认工作任务”、“制订计划”、“实施”及“检查与评价”。在课程教学设计上，采用六步教学法，即资讯―计划―决策―实施―检查―评价的行动导向教学模式，使学生在完整、综合性的行动中进行思考和学习，达到学会学习、学会工作、培养社会能力与方法能力的目的。在结构上，以能力为本位，由简到难，由单一到综合，符合学生认知规律及职业能力成长规律。通过六个学习情景全过程的学习，从而掌握数控加工基本技能。
1.改革后课程描述
2.教学内容设计
《数控机床编程》学习领域课程的教学内容是通过学习情境来反映的。其中学习情景是学习领域的具体化和细化，是案例化的主题学习单元，它将理论知识、实践技能与实际应用环境结合在一起。是教师引导，学生主动学习的教学安排，又是学生对职业行动情景的反思。数控编程员所面临的典型工作任务是不同类型零件的加工工艺和程序编制、加工实施。因而，选择教学内容时，以典型零件为载体。本课程选择了轴类、盘套类、箱体类等六个典型零件作为教学内容，学习情景的设计主要是针对六个典型零件的编程加工。
3.教学组织过程与实施
在教学过程中，按照“六步工作程序”（资讯、决策、计划、实施、检查、评估）思维模式，设计学习情景中的工作任务，并以完成所学的工作任务为目标来组织教学，把课堂与实训地点一体化，通过教学做一体化的教学形式开展教学。
结论
本课程根据数控职业岗位划分学习情景，每个情景以典型零件的生产加工过程为导向引入理论教学内容，采取循序渐进的教学方式，由简单到复杂、由易到难进行展开。以典型零件生产加工过程为切入点组织教学，采取教、学、做一体化的教学模式明确培养目标，确定能力标准、知识点，教学内容贴近企业岗位的需求。教学活动以学生为主体，实施通过分组合作来完成工作任务，在具有真实工作场景的数控加工实训基地进行教学，按照“做中学，学中做，先行后知”的原则，实现老师在做中教，学生在做中学，融做、教、学为一体的教学模式，使学生的专业能力、社会能力、方法能力齐驱并驾，对高素质技能型人才的培养有强大的推进作用。
参考文献：
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