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五轴数控编程培训范文1
关键词 数控技能大赛 学生选拔 技能培训 综合能力
中图分类号：G718.3 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2014）06-0010-02
数控技能大赛的举办是职业教育工作深入贯彻落实国务院关于大力发展职业教育的方针，深化改革、加快发展所取得的成果的一次大检阅，是职业院校广大师生奋发向上、锐意进取的精神风貌和熟练技能的一次大展示，对于进一步宣传职业教育，营造关心支持职业教育发展的良好社会氛围，对于全面落实科学发展观，加快发展职业教育，提高办学质量和效益，实现又好又快的发展具有重要意义。于是，各省、市的数控技能竞赛也如火如荼地开展起来。那么，我想通过我这几年分别作为选手和指导教师参加数控技能大赛的情况浅谈一下数控技能大赛。
一、数控技能大赛在不断地进步发展
首先，从几届的数控技能大赛出题命题特点来看：
1. 2004年第一届数控大赛：只有一件简单的零件，主要考察选手的数控加工技能；
2. 2006年第二届数控大赛：两件公母配合件加工，不但考察选手们的基本数控加工技能，还要考察选手们的综合能力；
3. 2008年第三届数控大赛：多件零件加工和自动编程（CAD/CAM软件应用），要求选手们具有高度数控加工工艺积累、精度控制能力和熟练的自动编程能力；
4. 2010年第四届数控大赛：不但会应用传统的数控机床，还要会应用更先进的多轴数控机床；不但是一个选手操作，还要多个选手配合团体操作；不但会传统的加工工艺，还要具备更先进的复合数控技术加工工艺。
5. 2012年第五届数控大赛：比赛试题不但注重创新概念的考核，还关注细节，重视过程；同时还新增设了数控装调与维修的赛项（团队比赛）。
从2004年举办的第一届全国数控技能大赛开始，数控技术大赛经历了从简单到复杂，从单件到多件，从手工编程到电脑自动编程，从单项到多项配合加工不断发展的趋势，也充分体现了数控技术在我国快速应用发展。
其次，从2012年第五届全国数控技能大赛的情况来看：2012年全国职业院校技术技能大赛现代制造技术比赛，于6月26日至28日在天津机电学院新校园区隆重举行，来自全国36个省市（计划单列市）518名优秀选手参加了七个项目的角逐。本届比赛是自2004年以来数控大赛项目最多、参赛选手最多、水平最高、影响最大的一次比赛。技能大赛得到了职业院校各级领导高度关注，同时示范、引领了先进的工艺技术和操作技能。经过赛前训练和比赛锻炼，选手技能水平、指导教师综合素质都有了非常大的提高，受到中职学校的欢迎和认可。
另外，本届大赛在组织工作方面做了很多创新。在各赛区选拔赛期间，组委会组织专家到赛区做技术培训；在全国开展全国决赛试题及方案征集活动。在各赛区选拔赛结束后，组委会针对各赛区参赛选手，组织了免费的“数控多轴加工技术及工艺”培训班、“数控多轴加工软件应用”培训班；将实操试题提前公布，以便参赛选手学习及训练；在实操赛场安装视频监控系统，便于场外领队、教练、选手观摩学习；在实操现场组织配套展览，加强宣传及交流工作等。除了以上这些创新工作外，组委会还组织了数控技术发展及数控技能人才培养论坛；还将继续开展多种形式的技术点评活动等。
从几届的数控技能大赛出题命题特点以及2012年第五届全国数控技能大赛的情况看，数控技能大赛不管是在技术要求，还是在选手的综合能力、人数以及大赛的组织方面都有了很大的突破与发展。因此，这就需要我们作为职业教育者要不断地努力，为数控技能大赛做更高要求的准备。
二、数控技能大赛选手的选拔与培训
选手的选拔和培训是数控技能比赛前期两个至关重要的环节，它们直接影响到比赛成绩。我根据自身参赛和培训竞赛选手的体会，对职业学校数控技能比赛学生的选拔和培训做了以下探讨。
（一）选拔学生是基础
俗话说“强扭的瓜果不甜”，挑选的时候应该体现一种自愿原则，在自愿报名的前提下再对其进行筛选。有些老师可能把听话、学习认真的同学当作首选，这种做法似乎过于片面。我们在挑选时首先需要参照的应该是学生的专业理论成绩，包括机械制图、机械基础、切削原理等，这些专业知识将直接影响到他们以后对数控培训接受能力的好坏。其次需要考虑的应该是学生的心理素质，这点往往容易被忽视掉。最后关注学生的动手能力，比如实训中对各种工量具的使用。动手能力差的学生在短时间内想要提高是很难的。
确切地说，选拔是一个促进与提高的过程。培训期间老师可根据日常表现及考核采取淘汰制，做到优胜劣汰。起初挑选的人数可以是正式比赛的3至4倍，随后逐轮淘汰，这样一来学生有了竞争意识，学习的劲头将会大大提高。当然，有些技能不错的学生在培训期间会觉得培训过于枯燥，出现严重失误后会产生后怕心理，打退堂鼓，这就少不了指导老师的正确引导。
（二）技能培训是关键
1.操作技能的培训
技能培训是一个系统化工程，指导老师应准备详细的进程安排，方能做到有条不紊。初步筛选的学生可能已学过数控方面的知识，但对编程和操作掌握的还不够全面，在培训过程中应遵循循序渐进原则，由浅入深再对每个指令进行系统的讲解、分析和演示，打下良好的基础，有利于以后培训的安排。有些指导老师或许存在着这样的心态，怕自己在演示中出错，我认为没这种必要，老师跟学生应该以探讨交流的形式进行培训，万一出错可以和学生一起解决问题，这样比纸上谈兵效果更好，学生接受新知识的时候也更直观。
数控技能比赛培训不同于一般的技能培训，培训的内容不能面面俱到。一般比赛都会使用指定的机床设备，教师可以根据比赛难度和比赛所用的机床来大概确定题目的类型。比如数控车床比赛，高级工难度，选用的机床大多是FANUC、GSK980TD或者华中系统等等，再根据比赛刀具清单，我们就可以大概确定是外圆台阶、凹凸圆弧、内/外螺纹、车槽、内孔等。这样培训的内容更具有针对性，与比赛内容更接近。
2.三个“度”的把握
数控比赛讲究三个“度”――速度、精度、粗糙度。在日常培训中，指导老师应时刻检查学生的工艺编排、程序编辑、切削用量选择及操作规范性等，因为每一个细节都会影响到三个“度”。怎样更好地保证这三个“度”呢？首先，一定要提高学生手工编程的能力，确保万无一失。在正式比赛中由于心理等因素，程序出错再去修改往往很难找到错误的地方，既浪费时间、加剧紧张又影响到速度。其次，对工艺的分析，有些学生一拿到图纸就盲目加工，对工艺细节考虑不够周到，加工到一半时发现工艺出错，不能继续加工，前功尽弃。在培训时一定要使学生养成习惯，宁可花十分钟认真分析工艺而不为图一时之快乱了大局。最后，切削用量的选择，加工不同材料，使用不同刀具都有不同的切削用量。有些学生为了抓紧时间而不断提高切削用量，这样精度难以保证而且会引起严重后果。当然切削用量也不是一成不变的，也要根据实际情况让学生学会及时调整。机床主轴的电机功率往往会被一些老师忽视掉，不同的主轴电机功率所选用的切削用量也是不一样的，选择不当会出现崩刀，甚至断刀等现象，在正式比赛前指导老师一定要及时提醒。
3.综合能力的培养
在实际操作竞赛中，由于选手对场地和机床性能的不熟悉，加上心理紧张和疏忽大意等因素，往往会出现程序编好后不能运行，加工中切削用量选择不当刀具突然断裂等现象。所以日常培训中不能一味追求技能的提高而忽略了应变能力及心理素质的培养。竞赛的题目都有一定的难度，里面都有一些难点的设置，用常规的编程模式或许加工不出来，培训中不能限制学生一定要按照老师的思路去编程，可以尝试不同的编程方法来加工同一个工序。有些老师忌讳学生在平时训练时断刀或发生刀具干涉等现象，我认为这些情况的发生不一定就意味着学生差，反而可以锻炼学生的随机应变能力和心理素质。当出现问题后，指导老师不要忙于解决，一定要让学生弄清楚问题出现的原由。不过一定要在保证学生和机床安全的前提下。
（三）培训时注意事项
1.劳逸结合：不要为了出成绩而搞得学生身心疲惫，合理的时间安排更有利于达到事半功倍的效果。
2.培训内容尽量少而精：有些老师采取“题海战术”，但里面很多内容都是大同小异的，更应注重培训质量而不是题目的多少，学生的技能不是老师“教”进去的，而是学生“学”进去的，也就是说学生必须愿意学，能够将学到的东西进行内化才是最主要的。
3.安全问题：必须时刻提醒学生做到胆大心细，程序里一个数字的错误或者操作失误都会酿成大祸，轻者零件报废，重者造成机床受损或人生伤害。
4.及时总结、提高：不但指导老师要及时总结，选手也要及时总结。只有这样才能从学习过程中发现问题，解决问题，积累更多的经验，快速的提高。
总之，通过数控技能大赛，数控技术向着高速、高精、高效、高复合的方向发展，这就要求作为数控技术职业教育者的我们具备更高、更强的综合能力，为我国的工业化建设作出更大的贡献而努力奋斗！
参考文献：
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一、专业水平得到提高
初期首先由丁洋、董庆运老师讲解了三坐标测量的基础，三坐标测量仿真操作，精密测量工艺与操作训练，两位老师认真讲解热心答疑，使我对三坐标测量有了初步认识且自己实操学会测量不同形状零件。其次由李杰老师讲解了powermill基础功能且引导我们模拟训练。李老师娓娓动听的讲解及仔细认真说明每一步程序的过程使我感到他好像想把所有东西都要教给我们。最后由吴鸿雁老师讲解了机械维修概述及机床精度检测调整及四工位动力刀架拆装与调试，大家动手拆电动刀架热情很高，第一次看到刀架的内部结构。使我能理论联系实际，业务水平大大提高。
中期由赵海龙老师讲解并指导了数控车典型零件加工及竞赛零件的加工训练，数控车典型零件加工工艺分析及加工编程。赵老师认真讲解零件编程,把他有的资料都考贝给大家，手把手指导大家实操,把他的大赛经验毫不保留传授给大家，使我的操作水平有了质的飞跃。
后期由李杰老师主要讲解海德汉ITNCS30数控系统编程及仿真操作及五轴加工中心操作及加工训练，老师认真讲课，不辞辛苦答疑使我对海德汉系统操作有所了解。最后一天由徐国胜，杨文老师主要介绍了数控技能大赛选手选拔与训练注意事项及世界技能大赛的一些情况。了解了现在大赛的最新情况。通过整体系统学习使我们进一步认识和了解数控技术行业的新知识，新规范，感知了行业发展的新方向。为我们中职学校数控技术专业课程设置培养目标提供了重要的依据。
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关键词：发展;趋势;现状;方向;数控机床
引言
数控技术和数控装备是各个国家工业现代化的重要基础。我国数控技术与世界先进国家。相比还有一定的差距，因此了解数控技术国内外的发展状况对我国数控领域的发展有非常重要的意义。
数控技术（简称NC即NumericalContro1）应用于生产中已有二十多年的历史了，它使传统的制造业发生了质的变化，尤其是近年来.微电子技术和计算机技术的发展给NC技术带来了新的活力。数控机床是现代制造业的主流设备，是体现现代机床技术水平、现代机械制造业工艺水平的重要标志，是关系国计民生、国防尖端建设的战略物资。因此世界上各工业发达国家均采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业。
1.数控车床的发展趋势
根据2004年10月，完成的《数控机床产业发展专项规划》。国内数控机床大致发展趋势表现在以下几方面：
1.1智能、高速、高精度化
新一代数控机床为提高生产效率，向超高速方向发展，采用新型功能部（如电主轴、直线电机、LM直线滚动系统等）主轴转速达15，000r/min以上。计算机技术及其软件控制技术在机床产品技术中占的比重越来越大，计算机系统及其应用软件的复杂化，带来了机床系统及其硬件结构的简化，数控机床的智能化程度日趋提高。
1.2设计、制造绿色化
绿色设计是一种综合考虑了产品设计、制造、使用和回收等整个生命周期的环境特性和资源效率的先进设计理论和方法。它在不牺牲产品功能、质量和成本的前提下，系统考虑产品开发、制造及其活动对环境的影响，从而使得产品在整个生命周期中对环境的负面影响最小，资源利用率最高。数控机床在设计时要考虑：绿色材料设计;可拆卸性设计;节能性设计;可回收性设计;模块化设计;绿色包装设计等。绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源消耗的现代制造模式，通过绿色生产过程生产出绿色产品。
1.3复合化与系统化
工件一次装夹，能进行多种工序复合加工，可大大地提高生产效率和加工精度，是机床一贯追求的。由于产品开发周期愈来愈短，对制造速度的要求也相应提高，机床也朝高效能发展。机床已逐渐发展成为系统化产品，用一台电脑控制一条生产线的作业。产品对外观曲线要求的提高，机床五轴加工、六轴加工已日益普及，机床加工的复合化已是不可避免的发展趋势。
1.4数控系统控制性能向智能化方向发展
随着人工智能在计算机领域的渗透和发展，数控系统引入了自适应控制、模糊系统和神经网络的控制机理，不但具有自动编程、前馈控制、模糊控制、学习控制、自适应控制、工艺参数自动生成、三维刀具补偿、运动参数动态补偿等功能，而且人机界面极为友好，并具有故障诊断专家系统，使自诊断和故障监控功能更趋完善。
1.5数控系统向网络化方向发展
数控系统的网络化，主要指数控系统与外部的其他控制系统或上位计算机进行网络连接和网络控制。数控系统一般首先面向生产现场和企业内部的局域网，然后再经由因特网通向企业外部，这就是所谓的Intranet技术。随着网络技术的成熟和发展，最近业界又提出了数字制造的概念。数字制造，又称“E一制造”，是机械制造企业现代化的标志之一，也是国际先进机床制造商当今标准配置的供货方式。随着信息化技术的大量采用，越来越多的国内用户在进口数控机床时要求具有远程通讯服务等功能。
1.6数控系统向高可靠性方向发展
随着数控机床网络化应用的日趋广泛，数控系统的高可靠性已经成为数控系统制造商追求的目标。对于每天工作两班的无人工厂而言，如果要求在16h内连续正常工作，无故障率在99%以上，则数控机床的平均无故障运行时间（MTBF）就必须大于3000h。如主机与数控系统的失效率之比为10：l（数控的可靠比主机高一个数量级），数控系统的MTBF就要大于3h，而其中的数控装置、主轴及驱动等的MTBF就必须大于105h。对整条生产线而言，可靠性要求还要更高。
1.7数控系统向复合化方向发展
在零件加工过程中，有大量的无用时间消耗在工件搬运、上下料、安装调整、换刀和主轴的升速、降速上，为了尽可能降低这些无用时间，人们希望将不同的加工功能整合在同一台机床上，因此具有复合功能的机床成为近年来发展很快的机种。柔性制造范畴的机床复合加工概念是指将工件一次装夹后，机床便能按照数控加工程序自动进行同一类工艺方法或不同类工艺方法的多工序加工，以完成一个复杂形状零件的主要乃至全部加工工序。
1.8数控系统向多轴联动化方向发展
加工自由曲面时，三轴联动控制的机床无法避免切速接近于零的球头铣刀端部参与切削，进而对工件的加工质量造成破坏性影响，而五轴联动控制对球头铣刀的数控编程比较简单，并且能使球头铣刀在铣削三维曲面的过程中始终保持合理的切速，从而显著改善加工表面的粗糙度，大幅度提高加工效率。因此多轴联动控制的加工中心和数控铣床已经成为当前的一个开发热点。
2.结语
目前，数控机床的发展日新月异，高速化、高精度化、复合化、智能化、开放化、并联驱动化、网络化、极端化、绿色化已成为数控机床发展的趋势和方向。中国作为一个制造大国，主要还是依靠劳动力、价格、资源等方面的比较优势，而在产品的技术创新与自主开发方面与国外同行的差距还很大。中国的数控产业不能安于现状，应该抓住机会不断发展，努力发展自己的先进技术，加大技术创新与人才培训力度，提高企业综合服务能力，努力缩短与发达国家之间的差距。力争早日实现数控机床产品从低端到高端、从初级产品加工到高精尖产品制造的转变，实现从中国制造到中国创造、从制造大国到制造强国的转变。
参考文献：
[1]王爱玲.现代数控机床.北京：国防工业出版社，2003
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关键字：PMAC；数控车床；装调维修
1. 引言
受到传统思想的局限性，数控机床目前的研究一直是处于高精度加工的提高和自动化水平的提高这两个方面，机床的控制系统一直以来只是作为封闭的结构形式充当机床运动的控制器，这就导致了机床操作者只是作为机床的附属物来工作，从而使得人们不能充分发挥其劳动经验和创造力。现在，随着我国经济的不断发展和全球化的发展，一些国外的数控系统更加显现出其竞争优势，在我国显现出其强大的发展潜力。因此，对我国来说，目前的当务之急是开发具有自主知识产权并且具备国内外先进技术水平的数控车床系统。
2. PMAC简介
可编程多轴控制器（Programmable Multi-Axis Controller）简称为PMAC，它是在九十年代由美国Delta Tau公司研制出的一种基于PC平台的开放式的多轴运动控制器，PMAC采用的CPU是Motorola公司的DSP56系列高性能数字信号处理器，是现在功能最强大的运动控制器之一。PMAC可以单独使用，也可以多个级联使用，级联后的PMAC有时可以控制128跟轴，通过这些控制轴，PMAC能够迅速准确的实现定位，因此，包装、机床和医药工业等行业对PMAC应用的比较广泛。
PMAC主要分为三种类型，可以在PC-XT和AT，VME，STD这几种不同的总线上运行，因此，PMAC能提供对多平台的支持，在不同的硬件平台上能运行同样的控制软件。PMAC运动控制器主要有六个特点，第一，PMAC运动控制器采用的是开放式结构系统；第二，PMAC运动控制器具有单独的CPU处理器；第三，PMAC运动控制器能够执行运动程序和PLC程序；第四，PMAC运动控制器可以实现自动对任务进行优先级别的判别；第五，PMAC运动控制器可对对G代码进行编程；第六，对每一个电机，PMAC都以一个固定频率（20KHz左右）对其进行伺服更新。
3. 数控系统的发展趋势
随着计算机技术的不断发展，微电子技术和伺服控制技术也在迅速的发展，目前，因为现代控制理论和智能控制技术的出现，高精度和高速响应交流伺服系统在此基础上也在不断的发展，并且使得数控系统的整体性能不断的完善。现在，数控系统的发展趋势和特点主要体现在以下几个方面。
首先，高性能数控系统的发展。目前比较先进的数控系统一般都采用32位的处理器，采用模块化结构的硬件和软件，同时加上高响应特性和高精度的伺服交流系统，并且在生产的过程中采用的都是先进的生产技术，对元件的质量进行了严格的控制，是数控系统的可靠性比较好。其次，数控系统的通用性。从以前的只能装配车床和加工中心等，到现在发展成能适配各种电加工厂、冲切机床、激光加工床、折弯机和机器人等的机械设备。在硬件方面也从原来的一体化设备变成了现在的面向用户和开放式的结构特点，软件方面实现了人机交互和菜单选择、用户宏程序，这些技术的应用都使数控技术的发展更具有通用性。最后，数控系统的多功能化。现在的数控系统为了符合FMS和CIMS的要求专门设计了和其它的计算机通讯和联网运行的借口程序，不仅图形功能强大，而且还有在线诊断的刀具轨迹，整个系统的设计采用了比较系统的方法和理论。
4. 基于PMAC的数控车床的改进分析
对于数控车床来说，其零件的加工是完全自主的按照预定的加工顺序来加工的，是一种高度自动化的机床系统，对于普通的车床来说，数控机床的优点主要表现在以下几个方面：首先，对于异型复杂的零件来说，比较容易加工；其次，对于零件的加工质量有保证，一致性比较好；最后；零件的加工周期比较短，而且加工效率高，能实现软件的优化控制和插补。
对于普通的车床来说，一般为有级变速并且车床的纵向和横向的进给范围较窄，可以完成进给和车削螺纹的运动，但是对于工件的快速加工移动来说，则需要利用主动传、进给箱、光杠以及溜板箱和刀架等零件通过多组变速机构并联来实现，并且速度比较慢仅仅是数控车床速度的一半左右。对于数控车床来说，大多数都是无级变速并且进给范围比较宽，其各个运动轴之间也都有自己的降速单元和伺服驱动交流电机。和目前的主轴旋转编码器相结合，数控系统一般都是统一控制首先完成主轴，其次再是纵向Z轴和横向X轴的顺序进行，但是数控机床的零件加工一般要按照某种既定的格式并且要遵循文字、符号和数字等规定的形式，所以说对于数控机床来说，其操作人员需要经过一定的基础培训，这就对数控机床的发展和推广带来了困难。目前，数普兼容机床的设计发展就是基于普通机床的简单操作和数控机床的功能全面这两种优势设计的。
5. 总结
数控机床的发展是目前比较热门的行业之一，目前数控机床的发展也正在向高速、高效、高精度、智能化和集成化等方向前进，基于PMAC系统的数控车床的发展也是目前比较流行的一种发展模式，只有牢牢把握发展机遇，我们才能在以后的发展中取得优势，占领自己的地位。
6. 参考文献：
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CAD只是一个绘图软件，一个辅助工具。只会CAD软件操作而机械专业理论不扎实，只能重复别人工作，充当绘图员角色。如果有机械制图、公差配合等专业基础知识支撑，掌握CAD软件才能更好地为专业服务。而妙用CAD软件，更可使数控技术、模具制造和3D打印如虎添翼。为此，笔者将从AutoCAD与机械基础课程结合，CAD与3D打印技术的有效融合，技能竞赛对CAD教学的有效渗透，基于任务驱动的CAD一体化教学，翻转课堂在CAD一体化教学中的有效运用等五个方面，打造出桂林市技工院校机械类专业CAD一体化教学的五把金钥匙。希望五把金钥匙的问世，既有益于学生掌握CAD软件操作，又可以使学生利用CAD软件进一步掌握机械相关专业知识。
一、第一把金钥匙：AutoCAD与机械基础课程结合
在教学上主要通过AutoCAD与机械制图、公差配合等机械基础课程结合，尤为重要的是AutoCAD与机械制图的有效融合。在典型任务的提取上，以劳动版机械制图习题册为蓝本，内容含平面图、轴测图和立体图。
平面图部分：不仅让学生抄画零件图，还要将补画三视图、补缺线等内容用在CAD强化训练中，让学生深刻理解机械制图中的正投影规律也同样适用于CAD绘图，CAD只是一个工具，跟铅笔、三角板和圆规等常规绘图工具相比，它只是利用电脑，提高了绘图速度。如果不遵循机械制图的相关规定，绘出来的图纸是没有工程价值的。在学生绘图的同时，灌输公差配合等相关知识，为后面数控编程、3D打印等专业学习打下坚实的基础。在模具制造专业，可以让学生绘制一套完整的模具图纸。先绘制模具的零件图，然后利用定义块的知识，将零件图一一进行装配。在装配的同时，教师就可以检验图纸设计是否存在错误，配合是否合理。这种强化训练，一方面可以让学生了解模具结构，另一方面可以将错误的发现提前到设计阶段。
轴测图部分：轴测图实际还是二维图，它是一种在二维空间表达三维形体最简单的方法。但是用三角板等手工工具绘制比较复杂，效率也不高。如果改用AutoCAD软件，就可以大大提高绘图效率。只要用鼠标轻轻地点击菜单中的工具，进入轴测图模式状态，通过F5切换等轴测平面，就可以绘制正等轴测图了。在绘制轴测图时，可以让学生根据三视图绘制轴测图，或是通过轴测图绘制零件三视图。这种方法既锻炼学生看图能力，又提升他们空间想象力，为后面立体图绘制打下坚实基础。
立体图部分：手工绘图只能绘制三视图和轴测图等平面图形，而巧用AutoCAD就可以绘制真正的立体图了。绘制立体图时，先让学生绘制基本体，然后讲解怎样将基本体通过布尔运算等方式组合成组合体。在强化训练中，还可以让学生根据三视图绘制立体图。而在机械制图课程教学中，可以用CAD绘制机械模型，让学生根据模型绘制三视图或补画三视图。这种强化训练使学生能够看得懂机械图纸，同时能想得出物体实形来。
二、第二把金钥匙： CAD与3D打印技术的有效融合
CAD设计的作品可以打印出实体来，是一件多么迷人的事情。于是人们纷纷尝试3D打印技术。传统的打印只能将作品打印在纸上，而3D打印却可以打印出实形来。那到底什么是3D打印技术呢？3D打印技术即快速成型技术的一种，它是以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可黏合材料，通过逐层打印方式来构造物体的技术。3D打印技术在将人们的梦想变成现实的同时，也必将使得人们产生更多奇思构想。无疑，3D打印必将CAD（计算机辅助设计）带入一个新的天地。但3D打印最终又会把CAD带向何方呢？如何妙用CAD软件，才能使3D打印更加如虎添翼呢？
3D打印虽然听起来很高大上，但还是要将它归于CAM（计算机辅助制造技术）。从CAD与CAM的关系中不难发现，CAD是CAM的基础。如果CAD没有学好，单纯从网上模型库下载相关模型进行打印，开设3D打印课程就失去了意义。亦如只会操作传统打印机，而不会office系列办公软件。3D打印必须以CAD设计模型文件为基础，通过3D打印软控系统，将3D模型降为2D格式，然后运用粉末状金属或塑料等可黏结材料，通过逐层堆积叠加成型，制造出实体产品来。CAD设计出来的3D模型是3D打印的根本，如果没有好的CAD模型，再高端的3D打印机也是“巧妇难为无米之炊”。那如何将CAD课程与3D打印进行为效的融合呢？这需要一步步逐渐积累。
桂林市技工院校机械专业一年级都开设了机械制图和AutoCAD课程。学生具备了基本的识图能力，并能用AutoCAD绘制三视图、轴测图、零件图、装配图等平面图形，但立体图绘制和空间想象能力还有待提高。
在二年级中级工班，可以强化AutoCAD立体图绘制。内容选取主要分为：基本体、拉伸类零件、旋转类零件、组合体。这些简单零件用AutoCAD软件绘制比较容易，但要让学生明白复杂组合体是如何由简单零件组合而成的，从而为以后学习更专业的CAD软件打下坚实基础。绘制好实体后，将DWG文件输出STL格式，就可以进行3D打印了。
到三年级高级工班，AutoCAD虽然绘制简单立体图比较容易，但复杂实体绘制却非常困难，甚至无法实现。为了进一步提高学生三维实体的绘制能力，高级工班最好开设ProE或UG等课程。内容上与机械制图的课程相对应，包括轴类、盘类、拨叉类、箱体类等零件。条件允许的话，还可以将装配图的零件一一打印，然后进行组装。这样的话，一方面可以进一步提高学生的空间想象能力，另一方面，通过零件组装，让学生明白各种机器的装配原理。
三、第三把金钥匙： 技能竞赛对CAD教学的有效渗透
桂林市中职学生技能竞赛中用到的CAD软件主要是AutoCAD和CAXA。AutoCAD主要是用在机械制图和AutoCAD应有项目。CAXA主要是用在数控车工与数控铣工项目。
AutoCAD教学方面。常规的教学只是教会学生使用该软件，但桂林市中职学生技能竞赛的AutoCAD项目，却对学生机械制图能力提出更高要求，比赛的理论部分就是机械制图手工绘图，而实操部分，包括用AutoCAD绘制零件图、补画三视图、根据三视图绘制立体图等。那么，笔者平时在强化训练时，在教学内容的选择上，就不光只是抄画零件图，应包括补画三视图，根据三视图绘制立体图，根据轴测图绘制三视图等。这种强化训练能让学生明白，CAD只是一个工具，只有掌握机械制图知识，才能真正看懂图纸，加工出合格产品来。
CAXA教学方面。数控车工和数控铣工除了要求学生手工编程外，还对计算机辅助编程提出更高要求。而计算机辅助编程步骤是：零件的几何建模，加工方案和加工参数的合理选择，刀具轨迹的生成，数控加工仿真，后置处理。桂林市技工院校机械专业开设的计算机辅助编程软件主要是CAD中的CAXA软件。CAXA软件的教学应该在AutoCAD教学的基础上，强化CAXA实体造型和编程，有条件的还可以开设数控仿真，将加工制造的缺陷发现在模拟阶段。
四、第四把金钥匙：基于任务驱动的 CAD一体化教学
在传统的CAD教学中，老师只是简单教会学生CAD工具和命令的使用。老师教一个图，学生就会一个，学生自主学习不够。而基于任务驱动的CAD一体化教学，可以让学生变被动为主动，在做中学，在学中做。在学材的编写上，可以将CAD教材中的章节融入到一个个具体的学习任务中。学生通过对任务的实施掌握CAD绘图技巧，理解各命令含义。在学材编写方面，平面图和轴测图重点以AutoCAD软件为主，三维造型则以ProE或UG为主，任务涵盖基本体、拉伸体、旋转体、组合体、曲面造型等，其中包含轴类、盘类、拨叉类、箱体类等零件。学生在掌握软件同时，熟悉各零件结构特点，可以为后面专业操作打下基础。
五、第五把金钥匙： 翻转课堂在CAD一体化教学中的有效运用
一体化教学，可以让学生成为学习的主体，激发学生学习兴趣。但是CAD教学都是运用计算机来完成的。如果能将翻转课堂与一体化教学有效地运用在CAD教学中，那么CAD教学将如虎添翼。什么是翻转课堂呢？所谓的翻转课堂，就是教师创建教学视频，学生在家中或课外观看视频中的教师讲解，回到课堂上师生面对面交流和完成作业的一种教学形态。而在CAD教学中，如何将翻转课堂与一体化教学进行有效融合呢？首先是课前学习：课前将CAD教学微课或视频以及CAD任务书通过微信或QQ传给学生，让学生自主学习，并草拟任务计划书。接着是课中内化：课中学生通过小组讨论，协作分工，共同探讨完成任务书，教师则采用个性化指导，形成新的认知结构。然后是评价反馈：学生通过小组评价，指出学习中存在的困难，教师则采用集体化指导与个性化指导相结合的方式进行答疑解惑。然后是研讨总结，进行教学反思，优化并开发微课程。最后是课后巩固：课后再通过反复观看微课等视频，巩固课堂所学。翻转课堂在CAD一体化教学中的有效运用，是桂林市技工院校将学校的信息化与一体化教学进行有效融合的有益尝试。
六、如何才能使五把金钥匙发挥其神奇的魔力
首先，在教学计划安排方面，AutoCAD课程最好安排在一年级的下学期。因为这个时候，学生已经学习了机械制图课程一个学期，基本掌握了机械制图的基本知识，对三视图的原理也有了初步的了解。AutoCAD课程的及时开设，既便于AutoCAD课程和机械制图的有效融合，又便于为桂林中职学生技能竞赛机械制图和AutoCAD两个项目培养好苗子。到二年级上学期，则可以开设CAXA制造工程师。CAXA电子图板和AutoCAD课程极为相似，要求老师只对CAXA电子图板与AutoCAD不同的地方进行介绍，教学的重点放在CAXA制造上。为什么这样安排呢？因为学生一年级已经学习了AutoCAD，已经基本掌握了简单立体图的绘制，对立体图形的成形原理，有了初步的了解。这个时候开设CAXA制造课程，既可以强化学生绘制复杂三维图形的能力，又可以教会学生CAXA辅助编程技术和数控仿真。二年级的学生是技能竞赛的主力军。CAXA制造的开设将极大地提高他们的数控编程能力。到了三年级高级工班，随着3D打印课程的开设，可以增设ProE或UG课程。虽然AutoCAD也可以绘制简单的立体图，输出3D打印所需的stl文件，但对于复杂曲面造型却束手无策。CAXA制造虽然在造型方面功能也不错，却不能直接输出stl文件进行打印，而ProE或UG课程的开设则可以弥补这些不足。
其次，桂林市各技工院校近年来进行的国家级或自治区级高技能人才基地项目建设，在学校一体化实训室建设和学校信息化建设中投入了大量的资金，机械制图和CAD一体化实训室的创建卓有成效。同时，每个学校都建有数控仿真实训室，每个常规教室也配备有先进的云博士多媒体教学智能终端。云博士将传统的计算机、实物展台、无线MIC、读卡器等功能集于一体，特别是实物教学摄像功能，为CAD一体化和翻转课堂的教学提供了有力的硬件支撑。3D打印一体化实训室的建立，为CAD与3D打印的有效融合提供了便利的条件。
第三，开设了合理的课程，有了完整的配套硬件设施，不仅要求桂林市技工院校教师机械专业技能过硬，还要求教师计算机操作技能娴熟，对于3D打印等新兴技术也要与时俱进地进行学习。目前，高素质CAD教师的欠缺，是掌握CAD一体化教学的五把金钥匙最大的瓶颈。而要破解这个困局可以?囊韵路矫媾?力。第一，要优化教师引入的渠道。将相关专业和桂林市相关企业具有丰富CAD操作经验的人才引入学校任教，对学校机械专业教师进行传、帮、带。第二，教师定期轮岗实习。可以让广东国光电器等企业派工程师到学校进行3D打印培训，也可以让桂林福达有限公司等桂林本地企业派技术人员到学校进行CAXA数控编程培训，同时可以派教师定期到相关企业学习，使学校和企业建立长期稳定的合作关系。第三，加大培训力度，开设专题讲座。第四，完善评价体系，优化绩效激励机制。
五轴数控编程培训范文6
关键词 校企合作；数控实训基地；先进装备制造业
中图分类号：G712 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2016）18-0149-04
1 前言
先进装备制造产业广泛应用先进的数控技术，迫切需要大量的数控技术技能人才。随着湖南省先进装备制造产业的高速发展，数控技术技能型人才的需求持续增长，人才需求缺口日益增大，高职院校培养的毕业生难以满足用人单位对人才的量和质的需求，主要原因是毕业生的实践操作技能训练不足。以培养学生动手能力为主的高等职业教育，需要一个强大的实训体系做保证，因此必须加大力量建立起先进、系统的校内外实训基地[1]。
先进装备制造业是湖南省的战略性新兴产业和优势产业，先进装备制造产业的快速发展，为培养产业所需的技术技能人才提供了设备、技术、师资和项目资源支持，高职学院如何利用这种资源优势，建设一个“产业契合度高、校企合作紧密、社会服务能力强、管理体制机制完善、实训师资队伍水平高、教学资源丰富”的生产性实训基地[2]，是高职院校教学建设的重点，也是高职教学研究和实践领域关注的一个焦点。
2 生产性实训基地建设基础
张家界航空工业职业技术学院数控实训基地紧紧围绕数控技术专业及其专业群进行规划、建设，已成为中央财政支持的全国职业教育实训基地、国防职业教育实训基地、中航工业高技术人才培训基地、全国职工职业工种（数控车、数控铣、加工中心）技能实训基地、湖南国防科技工业军民融合航空制造生产性实训基地、张家界市机械工程技术研究中心。数控技术专业是湖南省教学改革试点专业、湖南省“十一五”精品专业、全国机械行业技能人才培养特色专业、湖南省“十二五”特色专业、湖南省专业评估“优秀”专业，数控技术专业教学团队为省级教学团队。学院新校区已建成7600 m2的标准厂房，学院欧元贷款项目购置了3000余万元的数控类设备及软件，包括五轴加工中心、车铣复合加工中心、卧式加工中心、五轴数控磨床、三轴加工中心、数控车、数控铣、三坐标测量机、快速成型设备等50多台设备，并配套了UG、宇龙多轴仿真软件、VERICUT等CAD/CAM及数控仿真软件，为生产性实训基地提供了有力的硬件环境支持。
3 生产性实训基地校企合作体制机制建设
生产性实训基地的建设模式 以学院为主体，以数控技术专业及所属专业群为依托，通过“引企入校”“筑巢引凤”“来料加工”“技术推广”等模式，建设校企合作先进制造生产性实训基地。
采用“引企入校”模式，由学院提供场地，张家界汽车配件制造有限公司提供设备、人员、技术、产品，校企合作共同新建张航汽配制造有限公司。
改建校内现有数控实训中心，成立张航先进制造有限公司，采用“筑巢引凤”模式，由学院提供生产场地、设备，由张家界天成机电设备制造有限公司、中航工业飞机起落架有限公司、中航工业青岛前哨风动工具制造技术有限公司等提供人员、技术、产品，分别成立天成叶轮制造部、飞机起落架零件制造部、青岛风动工具制造部。
采用“来料加工”模式，成立外协生产部，承接区域内中小型企业产品零件的加工。
采用“技术推广”模式，聘请企业高级技术人员担任技术大师，成立CAD/CAM工作室、逆向与精密测量工作室。
校企双方签署校企合作协议，明确配置资源、核算成本、分配收益、管理财产、实训教学等方面的具体实施方案，制定生产经营等方面的管理制度，形成以“契约”为保障的利益共享机制。建成后的校企合作生产性实习实训基地框架如图1所示。
生产性实训基地的运行机制 基地内校内企业、张航先进制造有限公司成立相应董事会，学院与相关企业签订校企合作协议，共同进行基地的建设与管理，确定不同企业运作和专业人才培养模式，进行基地产品生产和教学案例的调研分析，协调生产计划和实训计划的组织和实施，最后完成产品生产和人才培养质量的评估，根据市场对产品和人才培养质量的反映，调整产品生产和教学案例。实施学院统一管理下的“专业（群）+基地”运作模式，按企业实际生产环境进行布局，实现教学环境与生产环境、校园文化与企业文化的有机融合，统筹发挥基地的教学、生产、培训、鉴定和技术服务功能。
生产性实训基地的管理模式 在学院统一管理下，通过校企合作董事会，构建校企一体化校内生产性实习实训基地管理体系，确立管理的方针及目标，明确校企双方的管理职责，实施过程管理控制，严格执行内部审核、质量跟踪和管理评审等制度。
1）校企共同制定生产性实习实训基地市场运作管理标准、生产性教学管理标准、生产过程控制工作标准、生产性实习实训基地顶岗实习工作标准、生产性实习实训基地学生科技创新创业服务工作标准、设备安全操作规程和使用规程、产品质量管理标准、教学质量监控评价标准等管理制度文件，生产教学全面推行中航工业“6S”管理。
2）按照企业生产、管理和运行标准，完善现有数控车、数控铣、加工中心、数控特种加工等项目化、模块化教学培训标准，校企共同制定五坐标数控车、五坐标加工中心等高端数控加工实训项目以及逆向工程、精密测量、CAD/CAM实训项目的教学培训标准，校企共同评定教学培训质量。
3）公司与系部共同制订生产计划及培训计划，根据生产计划中开工期、日产量、工位数的要求，安排生产性实训任务。实训过程采用班组管理的模式，教师、技师根据生产项目和教学内容的要求，合理组织实施生产任务和教学任务，使实训过程不但满足生产要求，同时满足教学、实训的要求。学生既能学到必需够用的理论知识，又能通过真实的生产，掌握实际职业技能，领略职场氛围和企业文化。
4 实践教学体系设计
按照“生产导向、能力为本、校企互动”的原则，根据职业技能形成的内在规律，充分考虑学生职业生涯的需要，以学习者为中心，以项目为载体，以生产流程为导向，融入国家职业标准和德国DMG多轴数控培训标准，校企共同构建“四层次、六模块”的数控技术专业实践教学体系，以提高实习实训的针对性和实效性，适应不同阶段、不同层次、不同就业的需要[3]。数控技术专业实践教学和培训体系如图2所示。
5 基地功能建设和内涵建设
基地满足技能培养要求，突出生产性实训
1）承担学院的数控实训及技能鉴定教学任务，突出实践技能与创新能力培养，体现为教学服务的宗旨。
2）营造生产环境，培养学生工程实践应用能力，熟悉职场规范，顺利实现零距离上岗。
3）基地承接部分学生的毕业实习和设计任务。
4）实现与区域内中高职院校共享共用，接纳区域内职业院校学生实习实训与培训。
基地成为产、教、研结合的平台
1）通过基地的张家界市机械工程技术研究中心，面向先进制造企业、湖南省国防科技工业，积极开展与中南大学、吉首大学等高等学校的联合研究，充分发挥基地的设备资源和人力资源优势，加强技术服务团队的建设，共同开展和承担课题研究、技术开发、应用技术咨询、新技术培训和推广等服务，并针对企业生产中遇到的问题进行技术诊断，推动企业改进工艺流程，实现协同创新[4]。
2）数控专业教师可以利用基地的有利条件，在实训基地的各项实际工作环境中顶岗实践，积累实际工作经历，提高实践教学能力，使基地成为学院培养“双师型”教师队伍的摇篮。
3）校企合作共同编写实习实训教材，并开发相应实训项目题库，校企合作开发典型零件加工工艺过程仿真教学软件、数控编程教学软件、实践教学微课等，构建校企共享的学生、职工培训数字化课程资源库、案例库。
基地为学生提供自身发展的平台
1）成立数控兴趣小组，给有能力、有潜力的学生提供课外学习的场所，拓展学生的知识面，提高学生的学习兴趣，从而提高学生的就业竞争实力，同时为学院参加省、市数控技术技能竞赛储备人才。
2）为学生课外科技创新及创业活动提供场所。
3）为学生提供校内顶岗实习岗位。
基地成为校企合作的纽带
1）校内实训基地通过引入企业产品生产，在生产计划、生产组织、工艺流程制定、生产流程、产品质量控制等方面与企业合作，共同实施产品制造，从而成为校企合作的坚实纽带[5]。
2）充分利用实训基地教学资源，与行业企业共同开发培训项目。
3）紧贴湖南先进装备制造产业发展需求，与湖南装备企业进行深度合作，开展装备高端人才研修培训项目，推动关键技术、工艺、流程的研发，促进科技成果转化。
4）与企业联合开展“订单班”培养。
6 结语
校企合作是生产性实训教学的关键，校企合作校内生产性实训基地的建设是高职院校培养高素质教师和受企业欢迎的高技术技能人才培养的有效保障。面对新的职业教育模式，校企合作生产性实训基地建设的发展在于创新机制，校企合作生产性实训基地建设的重点在于基地的功能和内涵建设。
参考文献
[1]李仁山.校企合作人才培养模式下高职教学及其管理改革探讨[J].北京市经济管理干部学院学报，2011（2）：51-55.
[2]湖南省教育厅.关于印发《湖南省职业院校校企合作生产性实习实训基地建设方案》的通知（湘教通〔2014〕176号）[Z].长沙：2014.
[3]黄涛，吴劭宸.浅谈我校摄影及后期处理经营性实训基地建设[J].科教文汇，2013（19）：89-90.