数控编程的编程方法范文

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自中国加入WTO以来，中国制造业的总产量不断攀升，中国正在成为一个制造业大国。目前中国已有百余种产品位居世界第一。但是，目前中国仅仅是“制造业大国”而非“制造业强国”，从总体上说，我国的制造业多以传统产业为主，技术较为落后，低水平生产过剩，高水平生产能力不足，竞争力严重不足。在中国，高档次的数控机床只占机床总数的1.2%，而在日本和美国等发达国家则占有60%以上。因此，我国的加工制造业规模和技术水平还有待大幅度提高，我国需要为此提供更多高素质的数控人才。数控编程是一门对学生逻辑思维要求很强的专业技术课，如果单纯的理论教学，易使学生产生厌倦情绪，再加上职业学生知识基础薄弱，理解能力有限，因此使数控编程教学陷入异常困难的境地。在长年的数控教学中，我不断思索，本文将以数控编程课程为例，就如何从教学方案上推进和提高技能人才的培养的速度和质量进行研究和探讨。

一、导授结合，让学生真正掌握技能

把学生的学习由静态向动态转换，将原理知识转换成实用知识，激发学生的学习兴趣，对掌握数控专业技能有很好的促进作用，帮助学生理解知识，掌握技能。现在，已被广泛使用的行为教学方法，要求教师由“授”转变成“导”，教师不仅要亲手教授学生如何使用机床，还要引导学生完成新零件的工艺设计、刀具的选用、程序编制以及加工完成，在老师的指导下，学生可自我解决一系列的问题，比如说公、量、刃具选择，加工工艺方案，程序如何编制更合理等等问题，如此，大大增强了学生的学习兴趣，教学效果更显著。

二、理论联系实际，使学生真正掌握知识

理论是靠实践来检验，而实践则可用理论来指导。通过实践来解开某些理论编程中的疑问，理论课的内容作为指导实习具有它的一般性，而单纯是实习过程又具有具体性，就要求学生扎实掌握某一方面的理论，才能去做好类似的不同的实践。理论课要为实习课提高理论依据，实习课将理论变成操作技能。

因此，理论与实践课不能脱节，而每次的理论实践之后的这一过程比前一次要有所深入和提高。

三、注重教学层次，改变教学方法

1、先具体后抽象

数控编程的教材开头用大篇幅说明数控机床及程序的概述，比如数控技术的基本概念，数控技术的发展，数控机床的基本组成和工作原理，数控机床的分类，插补原理，工艺分析

等等。如果按照书本上的顺序先讲解这些抽象的概念，然后才去学习编写程序，这样学生一开始就没有学习热情，应先大体介绍一下数控机床，然后讲述程序的编写方法，最后在总结陈述中引出这些概念，这样可使学生学得更加牢固。

2、由简到繁，循序渐进

学生掌握知识的过程是循序渐进的，尤其是基础相对薄弱的职校学生来说，由简到繁是很有效的方法。学习数控编程也是如此，如果让学生一开始就学习编写一大段复杂的程序，学生肯定很困难。应先学习基础的变成语句，如：M03，M30，G00，G01等，可以完成简单直线加工程序编写，然后加入其它语句G02，G03等，可以编写圆弧加工程序，接下来就是多次从简到繁的零件图形练习，逐渐加入循环语句的知识。每节课讲解的指令不能过多，确保学生学透彻，每次讲解新的指令前都要对已学指令巩固复习一下，达到温故而知新的目的。

四、利用仿真软件教学

1、仿真教学代替传统教学

目前，在我国所使用的仿真软件有上海的“宇龙数控加工仿真系统”、武汉“宇航数控加工仿真系统”等软件。仿真系统内容丰富，品种齐全，有数控车床、数控铣床、数控加工中心、数控线切割、数控电火花等机床，包括法那克、西门子、广数等系统操作面板和软件，基本上可仿真市面上绝大多数机床。使用仿真软件教学，能得到比课本更全面更系统的教学资源。

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一、问题提出

随着现代科学技术的迅猛发展及社会体系、经济体系和教育体系的不断改革与变化，社会对高素质技术人才的需求也在不断发生变化。高等职业教育肩负着向特定的行业和岗位培养合格的第一线的操作技能型的专门人才和高素质的劳动者的使命，如何提高学生的技能水平和综合素质，是高等职业学校一直在探索的一个具有现实意义的课题。

二、基于工作过程导向教学法的涵义

基于工作过程导向教学法是高职课程改革的方向，其核心追求是：不再把教师掌握的现有知识技能传递给学生作为追求的目标，或者说不是简单的让学生按照教师的安排和讲授去得到一个结果，而是在教师的指导下，学生去寻找得到这个结果的途径，学习的重点在学习过程而非学习结果，他们在这个过程中锻炼各种能力。教师已经不再是教学中的主导者，而应成为学生学习过程中的引导者、指导者和监督者。

三、基于工作过程导向教学法在数控编程课程中的实际应用

数控编程课程是一门理论与实践性较强的学科，其主要任务是训练学生数控编程和数控加工的能力。在教学中，教师应如何处理好理论教学与实践教学的关系，更好地激发学生的学习兴趣，使学生既能学到理论知识，又能培养动手能力，以达到提高分析问题和解决问题的能力，是摆在教师面前的一道必须探索的、不可回避的重要课题。采用基于工作过程导向教学法，可以达到教与学共同提高的目的。例如在数控车床编程教学中我们选用了轴类零件、套类零件等作为载体，让学生通过编制车削加工程序，掌握编程的基本方法、各种指令及代码的使用、加工工艺方案的选择等，提高了学生学习的兴趣，教学的效果自然会很好。下面讲述一例基于工作过程导向教学的实施过程：

项目课题： 轴类零件的加工

问题分析： 在学习了数控编程的基础理论后，需进一步提高学生的动手技能。为使学生能较快较好的掌握操作技能，按数控车床高级工的标准进行技能训练。

一、任务分析：要完成本次课题，学生需要做完下列几方面工作：

1、分析零件的图样

(1)看懂零件图

(2)精度分析：尺寸精度，形位公差，表面粗糙度

2、加工工艺分析

(1)编程原点的确定

(2)制定加工方案及加工路线：

选择数控机床及数控系统、制定加工方案及加工路线

3、工件的定位，装夹与刀具量具的选用。

4、主轴转速

（1）进给速度

（2）切入深度（背吃刀量）和加工余量

5、轮廓基点（节点）的计算

6、确定加工工艺，填写数控加工工艺卡。

二、编写加工程序及输入程序

三、工件的加工操作

1、装刀，对刀确定加工参数

2、加工操作：程序检测，加工过程出现的问题

四、工件的检测及评分

按高级工标准进行自评

相关知识：普车基本理论与普车技能、数控基础理论知识、机制加工工艺学理论知识、制图知识、测量原理

材料清单：38钢（毛坯料）

刀具：符合要求的数控车刀，外圆粗车刀，三角螺纹，镗刀，切断刀，外圆精车刀

量具：千分尺，游标卡尺，卡规，万能角度，内径量表，止通规

实施过程：第一阶段活动开始：

讨论分析零件图，提出任务要求：

1、学生分成4人一组（制定工艺和编程2人；操作加工1人；检测评分1人）

2、判断工作表面，精度要求最高表面，看懂零件图

3、每一小组按要求加工出零件

第二阶段项目活动开展：

1、每小组按要求编写工艺卡和编写程序

2、操作机床加工工件，生产出合格零件

3、检测评分

4、各个小组介绍自己的加工过程，展示成果

5、回答其他小组提问

第三阶段总结：

学生根据以加工的零件，总结由图纸到零件的整个过程（或顺序）。

四、效果与反思

采用基于工作过程导向教学法，有利于培养学生的多种能力。在本门课的实施过程中，既提高了学生的基础理论、职业素养、编程能力、又提高了交流能力、管理能力、协作能力等的认知能力，为学生今后的发展奠定基础。提高了学生的学习兴趣，有利于自我学习能力的养成。尤其是中等以及中等偏下的学生。有利于更加全面地评价学生。评价系统更加注重了过程性的评价。

（一）情境的选取是基于工作过程导向教学法成功的关键

情境的选取要以教学的内容为依据，既要与书本知识紧密结合，又要和实际应用有联系，让学生既能运用所学的知识，又可以自主创新，情境的难易程度要针对学生的实际水平来确定。总之，情境的确定不是一件轻松随便的事，需要教师们经过多次的研讨，紧紧结合岗位能力的要求来确定。

（二）情境实施过程是基于工作过程导向教学法的核心环节

情境确定后，进行实施动员，教师要做好学生的学习动员工作，让学生了解情境活动教学的意义、情境应完成的功能、情境活动所需的技术与学习方法、实施流程及考核办法等。教师先期实施完成该情境，一方面对情境有全面的了解，便于更好地指导学生；另一方面可以展示案例效果，以增强启发学生的学习兴趣，使学生能够积极主动地参与到情境活动教学中来。教师在实施情境活动时，要充分设计好各个环节的活动，提前做好准备，并在实施情境活动中根据学生的情况灵活安排，在情境活动具体实施过程中，经常需要临时调整教学计划。因此，在工作过程导向教学法的实践中，要求教师有极大的创造性和应变能力。

（三）总结评估是基于工作过程导向教学法的重要环节

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一、引言

计算机数控技术的迅速发展，使制造业所采用的技术手段发生了革命性的变化。传统的制造技术正在向以计算机数控技术为基础的数字化制造技术过渡，制造业信息化成为国家发展的重心，整个制造业对从事数控编程、数控机床操作和数控设备维修的高素质应用型技术人员的需求量很大，数控技术应用专业被列为技能型紧缺人才培养的专业之一。那么，怎样才能培养出一批适应社会需求的有能力、有技能的高素质应用型的数控专业人才，是我们每一位从事数控教学的教师必须思考的问题。本文基于这个出发点，在数控专业理论课程的教学中做了一些新的探索和尝试。

二、课程教学方法改革探索

1.把现代信息技术融入课堂教学中，增强学习的直观性

在《数控设备与编程》课程的理论教学过程中，很多内容的讲授必须借助形象直观的操作，如果能与现场实际联系起来讲授会取得很好的效果；但理论课又不是纯粹的实践课，去现场边操作边讲授，往往会受到实习场地等客观因素的影响，使教学不能按时完成。那么，怎样才能克服这些问题，让学生既能直观地感受又能很好地掌握理论知识呢？

现代信息技术为我们提供了方便。在课程的讲授中，根据不同的教学内容，利用现代信息技术制作生动形象的课件，展示教学内容，不仅能激发学生的学习兴趣，更能收到事半功倍的效果。因此，在数控编程功能代码的教学中，我就采用Snagit技术、多媒体播放软件、PowerPoint、微课等这些现代信息技术，把在数控仿真软件上实现这些功能的过程表现在一个课件中，让学生通过多媒体课件的播放，如临其境，增强学习的直观性，收到了意想不到的效果。同时，网络技术和手机的发展也为学生的学习提供了丰富的资源。例如，在讲“数控机床的发展过程及发展趋势”这一章节时，可以让学生先在网络上收集相关的教学材料，然后分组总结、讨论，每组出一个代表说明所收集的主要资料，最后，老师进行归纳和评价。通过这种教学方法，不但丰富、深化和扩充了教学内容，也增强了学生学习的主动性和积极性，同时也克服了学习的枯燥性，提高了学生学习的兴趣。

2.采用交互式教学方式，发挥学生学习的主动性，活跃课堂气氛，培养学生的协作精神，增强学习效果

交互式教学法，是指在老师与同学之间、同学与同学之间通过频繁的信息交流以达到传输知识的目的。具体来说就是通过老师向学生提问，学生给老师提问以及学生之间互相提问，然后由老师或是学生来回答，或者以集体讨论的方式寻找答案的教学方法。这种教学方法使学生能在轻松愉悦的气氛中获取知识。例如，在学习“圆弧插补指令”这一节时，先让学生自己阅读教材内容，然后让学生分组讨论，分析本节课的圆弧插补指令和前一节的直线插补指令有哪些不同，让学生把不懂的地方分组反馈到老师这里，然后老师针对学生的问题进行解答。在解答过程中，老师对本节课的重点和难点进行强调，并通过设置交互式练习，检验学生学习的效果。通过这种教学方法不但活跃了课堂气氛，同时学生之间的分组讨论也能培养学生的团结协作精神，增强学生自主学习的能力和学习积极性。

通过这种教学方式，让学生直接参与到课堂教学中，能增强他们自主学习的能力和学习积极性。

3.把仿真技术引入课堂，提高学生的动手能力

数控加工仿真系统通过对数控铣、车等加工全过程的仿真，能提高学生的熟练操作机床的技术，减少机床损坏几率，保证程序在真实操作状态下的准确性，更好地掌握这门技能。在《数控设备与编程》课程教学中，引入仿真技术，可以使学生对功能指令的格式，参数意义和应用及时通过仿真加工进行验证，让学生看到自己利用所学指令加工出的工件，这样不仅能培养他们学习课程的兴趣，也能提高他们的动手能力和应对生产一线的实践能力。

4.对学生的课堂表现进行及时评价，培养学生一丝不苟的工作作风

《数控设备与编程》这门课程与实际联系紧密，在课堂教学过程中要注意对学生的表现进行及时评价，鼓励学生大胆探索和尝试，培养学生良好的职业素养。例如，在仿真软件上进行数控车床的操作时，对操作灵活、完成任务快的学生，及时表扬他们的成绩，同时提醒他们认真检查，以免发生违规操作；对操作速度慢的学生，老师应该鼓励他们，告诉他们只要他们坚持不懈，大胆尝试，就能看到自己的劳动成果。另外，在数控编程的练习中，有些学生往往少写一个小数点，或者写错一个数字，就会导致整个工件成为废品，这时应该及时教育学生，在学习工作中一定要养成认真负责、一丝不苟的工作作风，否则，就会出现很多人为的损失，导致严重的后果。通过在教学中恰当的评价，能增强学生学习的信心和勇气，增强学生的职业安全意识，为以后的工作打好坚实的基础。

通过上述教学方法的探索和实践，不但能激发学生对专业课的学习兴趣，提高专业理论学习的效果，而且也能使学生的实践动手能力和和职业素养有一定的提高。

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倒圆角就是把工件的棱角切削成圆弧面的加工，在数铣加工应用的非常频繁。圆角曲面可以看成是由无数等高线组成的，所以我们可以采用分层加工的方式倒圆角，每一层都沿着等高线走刀，一层一层的加工出圆角曲面。

方法一、计算每层的等高线轨迹

圆孔倒角等高线都是圆，高度增加圆的半径也在变大。编程时只要计算出每个高度圆的半径，然后使用圆弧指令G02或G03和宏程序编写加工程序。

程序的编写

O1000 程序名

N10 M6 T1 换上一号刀，Ф10mm立铣刀

N20 G54 G90 G40 设置加工初始状态

N30 G00 X0 Y0 刀具快速移动到X0 Y0处

N40 M03 S1000 主轴正转，转速1000r/min

N50 Z5 刀具快速下降到Z5处

N60 #1=0 定义变量的初值（θ的初始值）

N70 WHILE[#1LE90]DO1 循环语句，当#1≤90°时在N80～N120之间循环，加工圆角曲面

N80 G01 Z[10*SIN[#1]-10] F100 指定每一层的加工高度和进给速度

N90 G41 X[35-10*COS[#1]] D1 移动到每层铣削时的初始位置同时引入左刀补

N100 G3 I[10*COS[#1]-35] 逆时针加工整圆，分层等高加工圆角

N110 G40 G1 X0 移动到X0 YO处同时取消刀补

N120 #1=#1+5 角度值每次增加5°（增量值取得越小，圆角的加工精度越高）

N130 END1 循环语句结束

N140 G0 Z100 快速抬刀到Z100处

N150 M30 程序结束

方法二、用刀具补偿值指令G10编程

只减小程序中的半径r，而不改变刀具实际半径R，加工轮廓就会向外偏移，偏移量就等于实际半径R-程序半径r。如果使R-r等于每层等高线相对于底层圆弧轮廓的水平偏移量，偏移后的轮廓就能和每一层的等高线轨迹重合。只要把r设成变量#101，并通过刀具补偿值指令G10输入到程序中就可以实现刀具自动偏移按等高线轮廓加工圆角。

程序的编写

要想在程序中改变刀具半径，就需要用到输入刀具补偿值的指令――G10，编程格式：G10 L12 P0 R#101（P：刀具补偿号R：刀具补偿量）

O1002 程序名

N10 M6 T1 换上一号刀，Ф10mm立铣刀

N20 G54 G90 G40 设置加工初始状态

N30 G00 X0 Y0 刀具快速移动到X0 Y0处

N40 M03 S1000 主轴正转，转速1000r/min

N50 Z5 刀具快速下降到Z5处

N60 #1=0 定义变量的初值（θ的初始值）

N70 #101=5 定义变量的初值（刀具半径R的初始值）

N80 WHILE[#1LE90]DO1 循环语句，当#1≤90°时在N90～N150之间循环，加工圆角曲面

N90 G10 L12 P1 R#101 指定一号刀具的半径补偿值

N100 G01 Z[10*SIN[#1]-10] F100 指定每一层的加工高度和进给速度

N110 G41 X25 D1 移动到每层铣削时的初始位置同时引入左刀补

N120 G03 I-25 逆时针加工整圆，分层等高加工圆角

N130 G40 G1 X0 移动到X0 YO处同时取消刀补

N140 #1=#1+5 角度值每次增加5°（增量值取得越小，圆角曲面的加工精度越高）

N150 #101=10*COS[#1]-5 计算一号刀具的半径补偿值

N160 END1 循环语句结束

N170 G0 Z100 快速抬刀到Z100处

N180 M30 程序结束

上面讲了两种倒圆角的编程方法：

第一种方法思路简单但，只适用于在轮廓比较规则的型腔上加工圆角，像圆孔、方形型腔等，如果型腔的轮廓比较复杂或者不规则就难以实现了；

第二种方法用在程序中改变刀具半径的方法编程，因为这种方法只按型腔的轮廓编程，因此可以简化编程，而且能够实现在任何形状的型腔上加工倒角。实际上任何由等高线组成的曲面都可以用这种方法来加工。

这两种方法并不只局限于FANUC系统，它们的编程思路同样可以用到其他系统当中。

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课 题:苏州市职业大学校级科研项目《数控加工及编程课程实践教学的评价研究》(SZDG4-11014)。

数控加工在机械生产中的作用越来越重要。为了使学校人才培养更好地符合长三角地区实际,以满足中小型制造企业的高技能人才需求,笔者对数控加工工艺及编程课程教学改革进行探索,取得了一系列成果。

一、数控加工工艺及编程教学面临的问题

1.实践教学内涵

由于高职数控技术专业毕业生会有相当一批走上机械加工的工作岗位,因此课程内容在新工艺、新技术、新材料、新产品方面必须与传统课程内容进行整合,过难、过深、过偏的课程内容需要删除,与此相关的实践教学内容也应予以调整。实践教学中的实验、实训、课程设计、毕业设计等也要有一定变化,凸现出强化技能的实训课程来。

2.实践教学模式

原来的教学采用以课堂为主的模式。实践教学不能满足掌握技能的要求。

3.评价方法

原有的评价体系主要采用平时考察和期末考试来综合评定的模式。在评价重心上,只注重了结果,而忽略了过程;在评价内容和标准上,强调统一要求,而忽略个体差异;在评价方法上,使用量化评价多,而忽略了多种评价方法的综合应用;在评价主体上,以教师评价为主体,忽略了学生的自评、互评和他评。

二、数控加工工艺课教学改革实践

本地区以中小企业为主,企业接收工学结合的学生数量有限。在培养过程中,我们实施了“教师+工程师”导学教学新形式、“双向互动工学结合”教学模式。该模式获江苏省高等教育教学成果奖二等奖。通过分小组形式组成学习团队,每个学习团队分阶段地分别在校内、企业完成课程学习。学习形式有两种:一种是学习团队到企业进行工学结合,由企业导学教师指导学习;另一种形式是学习团队在校企导学教师和校内教师共同指导下,在校内完成校企导学、校内教师共同确定的项目课程学习。这种形式既能接受企业导学和校内教师的共同指导,还能利用学校的实训设施。这种教学模式,充分利用学校的有限资源,解决企业接收工学结合的学生数量的问题,让所有学生都分阶段地到企业去完成课程学习,分阶段地在校内完成项目教学。实现了教学环境与企业生产环境的融合,使学校和企业并列成为人才培养的主体。经过不断的建设和实施,在人才培养模式、课程体系、职业能力和素质培养等方面形成了自身的特色。

三、数控技术专业实践教学评价模式

1.原有的评价模式

(1)过程评价模式。过程模式是一个开放系统。过程模式的学习不是被动的直线式反应过程,而是一个主动参与探究的过程,关注整个过程的基本规范,使之与宽泛的目的保持一致。这种模式让中学生不是被动地接受老师的教育,而是主动地参与,通过自己的行动促进学习和认知技能的发展。

(2)CIPP评价模式。CIPP模式包括背景、输入、过程和成果这4个环节的评价。为了描述和评价长期的、真正成功的改革方案,斯塔佛尔比姆把成果评价分解为影响(impact)、成效(effectiveness)、可持续性(sustainability)和可应用性(transportability)评价4个阶段,由此构成了7个环节的评价模式。该模式不局限在评定目标达到的程度,而是关注了为目标提供有用信息的过程上。背景评价强调,首先应根据评价对象的需要对目标本身做出判断,看是否两者一致;输入评价强调最佳手段问题;过程评价强调实施情况;成果评价要测量、解释和评判目标成绩。

(3)差距评价模式。M.Provus提出的差距评价模式认为,课程计划和课程实施不一定是一回事。虽然课程实施是在课程计划的指导下进行的,但实际是在学校教育中,在实际的课程推进过程中,课程计划并没有完全落到实处,并没有完全在课程的事实过程中体现出来,而且在课程发展的整个过程中都会出现一种差距。真正揭示课程计划所设计理想目标和实际表现之间的差距,对于课程评价来讲是十分重要的,差距评价的核心点即在于此。

2.新构建的评价模式

综合以上三种评价模式,建立灵活的考核形式,注重在过程中发挥学生的关键能力,并作为学生成绩的重要评价部分。构建的评价体系确立 “主体取向”“过程取向”“目标取向”相结合的多重价值取向。根据项目化课程体系,紧扣“学科能力”“方法能力”“社会能力”形成相应的评价要素,对各评价要素进一步细化为评价内容的要点。考核形式主要包含以下三部分:

(1)学生自我评价。学生对自己实践成果的评价。依据过程评价模式,以学生为主体,让学生通过这个环节,对自己的思维方式、实践方法、实践能力进行思考,不断改进,提高学生学习的主动性和学习效率。对于以小组方式来完成实践任务的,按学习团队开展自我评价。这种按学习团队来集体进行的思考,更能反映学生之间的团队协作能力,也更好地检验了学生的实践能力水平。

(2)教师评价。教师对学生在学习过程中表现出的社会能力和方法能力的评价。依据CIPP评价模式,教师评价主要包括:工作量、工作难度、在小组中的作用、工作态度、沟通协调能力等。这种教师的成绩评价方式有利于提高学生的学习兴趣,发展学生的综合能力。还能帮助学生进一步明确学习和发展的目标,培养对学习负责的态度和精神。依据过程评价模式,通过数控加工工艺分析、划分加工工序、刀具与夹具选择、量具的选择、编制与调试程序、操作数控机床、零件的测量等整个加工过程对学生进行评价。结合两种评价模式教师给出教师评价。

(3)成果认定。指导教师依据差距评价模式,对学生工作进行成果的认定。成果认定主要是对学生实践结果的评价。在达到合格率的前提下,采用正确的方法完成多少个零件作为主要评定标准,实训报告仅作为参考标准。学生的实践态度、经济意识等职业素养在实践中得到了很大提高。

新的考核方法,既考理论,又考实践,并注重实际动手能力、创新能力和实践能力的考核,使学生既要能动脑,又要能动手。经过实践锻炼,使学生能够迅速成长为现代数控行业所需要的具有必要的理论知识和较强实践能力的应用型、技术型高技能人才。

四、小结

数控加工实践教学与理论教学之间存在关联性。实践教学的评价结果应反映出理论教学的效果,而理论教学的目标不能脱离实践目的。随着教学条件的不断改善,理论教学与实践教学的统一性会加大,对实践教学评价方法的研究会日益凸现,这符合高职教育的特色。

参考文献: