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摘要：以数控技术为基础的数控机床是典型的机电一体化产品。介绍了面向“高等教育”，强化“应用性”人才的培养方式下“数控技术”课程教学与实训的创新与实践，以及在教学内容调整、项目化教学、教学方法和教学手段的应用等方面的措施和体会。
关键词：数控技术；实训；整合
作者简介：张欣波（1970-），男，辽宁辽阳人，厦门理工学院机械与汽车工程学院机电实验中心主任，高级工程师；常雪峰（1975-），男，湖北荆州人，厦门理工学院机械与汽车工程学院，副教授。（福建 厦门 351024）
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）05-0156-02
数控技术专业人才是我国目前“十八大”紧缺专业技术人才之一，然而通过对相关企业和对数控专业毕业生的调查发现，企业对毕业生的满意度不高，认为技术、技能优势不明显，实际工作能力不足，不太适应企业的要求。目前，针对数控技术人才的培养主要集中在职业技术学院，受训人员学历普遍较低，经过短期培训后即上岗，这样只重操作，难以对数控技术的发展起到显著的推动作用；其次对CAD/CAM软件、自主产权的数控系统等数控技术核心进行研发的部门很少，目前国内只有少数公司在从事此领域的研究。这都导致数控技术和数控装备成为制约我国制造业发展的瓶颈。因此，要培养出集机械、电子、电气控制、计算机技术等于一身的复合性数控技术人才，还需要从高校做起。
厦门理工学院（以下简称“我校”）秉持“明理精工，与时偕行”的校训，紧密结合时代要求和地方发展，在大陆第一个鲜明提出了“创建特色、精致、具有较强竞争力的开放式、应用型、地方性、国际化的海西一流亲产业大学”的宏伟目标。因此，整合数控技术课程教学与实训内容，对于学生深入了解数控技术，响应学校培养“应用型人才”和“卓越工程师计划”都具有重要的意义。以下是我校在“数控技术”课程改革的一些做法。
一、数控理论课程整合
学校原课程设置存在着一些问题，主要表现在：以学科为中心，“数控技术”课程与社会对数控人才的需要脱节；原有体系中，过分强调数控机床的加工与工艺编程。而对数控控制原理的涉及内容不多，尤其体现在实践环节中。
我校根据学生原有的知识基础结合学校的实际情况，针对“数控技术”课程的实用性特点，以理论知识的应用和实践能力的培养为重点，对相关课程进行整合、更新、删减了部分教学内容，构建新的课程体系和教学内容。新的课程体系中既注重了传统制造工种的学习，又增加了数控控制原理的应用、数控机床安装调试及维修维护的内容，形成从“传统工艺工装→传统制造（车、铣、钻等）→数控设备编程→数控加工→数控设备维修维护→数控设备改造（再制造）”一条龙培养体系，课程体系见图1。
二、建设数控技术试验室
本次教学改革的主要内容之一就是在传统的数控技术课程体系中增加数控机床调试与维修维护的相关内容。目前我校机械工程系也建有数控实验室，主要装备只有VMC-2002B数控加工中心、TH-DNC-Ⅲ型多功能数控教学机床和模拟编程器等设备，可供学生进行数控编程及上机操作时训。而在现代工程训练中心的数控机床主要针对学生进行“金工实习”也做一些“数控技术”实训而用，学生通过这些机床完成“加工程序”的编制，并在机床上进行实训，主要培养目的集中在机械制造方面。而对数控机床本身的控制在理论课、实践课上几乎没有相关的教学内容，这和市场上对“数控技术”人才的需求有较大差距。
利用我校目前现有的数控机床进行数控技术的实验教育课程存在以下一些问题：以加工中心为代表的成型的数控设备其数控系统的硬件及软件相对固定，不能进行随机的系统参数的改变，从而影响学生对于深入了解数控系统、伺服系统、伺服电机及测量反馈等模型的理解；另外由于数控实验室配备的数控教学机配置的数控系统在实际大中型企业中所占份额极少，不是市场主流，也影响到学生在今后的实际工作中对数控技术的掌握。现有的设备已经逐渐难以满足机制、机电等相关专业学生在数控方面课程的实验及培训需求。因此，建立一个以当前市场占有率高的数控系统为基础的数控技术实验室，对于学生深入了解数控技术，全面掌握所需的技能，以及响应学校培养“应用型人才”和“卓越工程师计划”都具有重要的意义。
在进行充分的市场调研后，我校建设了FANUC 0I数控系统实验台、SINUMERIK 802d sl数控系统实验台、SINUMERIK 840d数控系统实验台、华中世纪星21M数控系统实验台。这些数控系统多为当今市场流行数控品牌，每个实验台均采用开放式、工业级配置。见图2。
三、改革实训内容体系，开发校本教材
根据企业对“数控技术”人才的需要，认真处理教材，做到深入浅出，教为所用，学以致用。在课程内容方面，一方面强化数控实训中的机械加工工艺与编程，另一方面增加数控维修维护内容。在数控技术实训体系中十分注重教材的开发，努力加强教材建设。
1.在实验机房中增加了数控机床维修仿真的实际内容
根据最前沿的专业原理，采用先进的计算机仿真技术，对数控机床的装配、调试、排故等过程进行模拟，是一种经济、可靠、有效的工具。利用仿真软件对各类故障现象进行设置，使学生可以针对出现的故障现象利用仿真软件模块查找故障原因，通过反复练习，熟练掌握各种常见故障的维修方法，尽快地掌握和提高数控机床的维修技术，巩固所学的专业知识，锻炼逻辑思维的能力。
2.编写《数控机床常见故障诊断与维修技术》教材
由于厦门理工学院非常注重具有企业实践背景人才的引进，所以在“数控技术”人才方面既有重点大学的博士也有从一线企业招聘来的具有多年实践背景的人才。编著者在企业常年从事数控机床的维修工作，并多次负责或参与数控机床的改造工作，所以对数控机床经常出现的故障以及排除办法比较了解，总结了大量的维修实例并加以归类。 3.编写辅助教材
根据专业的培养目标结合数控技术实验室的建设，编写了适合学校的的实际教材，例如编写了《FANUC 0i数控系统连接调试》、《SINUMERIK 802d sl数控系统连接调试》、《华中世纪星21M数控系统连接调试》等多项实训教材。
四、充分利用校内外资源，进行数控项目实训
实践性教学是培养数控技术应用型人才的重要途径和保障，在专业培养方案中占重要地位。数控机床的再制造和维修维护需要大量的实践来保证教学质量的提高。厦门理工学院一方面广泛和企业进行深入交流，为企业数控设备进行维修维护，带动兴趣小组参与维修实际活动；另一方面在校内针对过去的老式机床进行数控化再制造，将所学为所用。例如，我校XK713型数控铣床采用华中Ⅰ型数控系统。该数控系统是由华中理工大学、华中数控有限公司研制开发的，其结构是在个人PC计算机（286以上）安装控制软件，通过并口与数控控制板相连接，并由控制板向步进电机的脉冲电源发布方向及脉冲指令来驱动步进电机带动机械传动链完成机床的进给运动。主轴采用普通交流异步电动机控制，机械换挡，满足不同加工需要。但由于此机床本身的机械传动链符合数控机床的基本要求，具有机床改造的先决条件，故可对机床进行数控化升级改造。根据机床的具体情况和性价比选择了采用武汉华中世纪星HNC-21MD数控单元进行升级改造，更换原来的华中Ⅰ型数控系统。由于该系统具有步进电机控制接口，可直接与原有机床的步进电机驱动电源相连接，即不更换驱动系统及步进电机。图3分别为改造前后的数控机床对比。
通过对教学镗铣床XK713型镗铣床的数控化升级改造，带领学生完全做到了从硬件连接到软件调试过程，使学生掌握数控机床构成的几大部分的关系。在此基础上分析传动链的数学模型，巩固必要的基础知识，例如电机拖动原理、工厂电气控制、自动控制原理、直流控制系统和交流控制系统、PLC的编程技术及技巧、测量反馈的原理等，彻底达到高等学校“数控技术”人才培养的目的。
五、总结与反思
数控技术应用专业工学结合课程的实践研究，课题组进行了积极的探索。在专业核心课程中构建了学习领域的课程模式，重点是针对高等学校的“数控技术”课程加入了大量的数控机床安装调试和维修维护内容，力争在实践体系内，加强学生的学习兴趣，并以此为突破口，强化机电一体化人才的课程培养体系。通过改革可以看出，学生的学习积极性和主动性明显加强，学生的学习潜能被充分发挥出来，学习成绩明显提高。由于强化了技能训练，增加实训项目和时间，学生的动手能力、职业技能得到了很大提高，特别是机电类数控技术方向的本科类学生以“数控机床”为核心，全面理清了课程体系。
但是，也应该清晰地看到，在我国尽管“工学结合”在高等教育体系中取得了一定的进展，可是在全局范围内，由于制度、法律对企业的优惠政策不明显，影响了企业参与高等教育的积极性。如果只靠学校单方面加强实践能力培养，终究会因为能力有限而难以展开。为此，如何开展“校企合作”，实现“工学结合”从制度上得到保障是以后人才培养模式的研究方向。
参考文献：
[1]孙新国，刘宏伟.仿真软件在数控机床维修中的应用[J].机床与液压，2013，（13）.
[2]齐文全.数控技术应用专业课程教学改革的探讨[J].广西轻工业，2010，（8）.
[3]刘仕昌，李智鹏.高职模具设计与制造课程设置的探索与实践[J].装备制造技术，2011，（8）.
[4]蔡子顺.数控机床的使用与维护浅析[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2011，（7）.
（责任编辑：王意琴）
关键词：数控技术；实训；整合
作者简介：张欣波（1970-），男，辽宁辽阳人，厦门理工学院机械与汽车工程学院机电实验中心主任，高级工程师；常雪峰（1975-），男，湖北荆州人，厦门理工学院机械与汽车工程学院，副教授。（福建 厦门 351024）
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）05-0156-02
数控技术专业人才是我国目前“十八大”紧缺专业技术人才之一，然而通过对相关企业和对数控专业毕业生的调查发现，企业对毕业生的满意度不高，认为技术、技能优势不明显，实际工作能力不足，不太适应企业的要求。目前，针对数控技术人才的培养主要集中在职业技术学院，受训人员学历普遍较低，经过短期培训后即上岗，这样只重操作，难以对数控技术的发展起到显著的推动作用；其次对CAD/CAM软件、自主产权的数控系统等数控技术核心进行研发的部门很少，目前国内只有少数公司在从事此领域的研究。这都导致数控技术和数控装备成为制约我国制造业发展的瓶颈。因此，要培养出集机械、电子、电气控制、计算机技术等于一身的复合性数控技术人才，还需要从高校做起。
厦门理工学院（以下简称“我校”）秉持“明理精工，与时偕行”的校训，紧密结合时代要求和地方发展，在大陆第一个鲜明提出了“创建特色、精致、具有较强竞争力的开放式、应用型、地方性、国际化的海西一流亲产业大学”的宏伟目标。因此，整合数控技术课程教学与实训内容，对于学生深入了解数控技术，响应学校培养“应用型人才”和“卓越工程师计划”都具有重要的意义。以下是我校在“数控技术”课程改革的一些做法。
一、数控理论课程整合
学校原课程设置存在着一些问题，主要表现在：以学科为中心，“数控技术”课程与社会对数控人才的需要脱节；原有体系中，过分强调数控机床的加工与工艺编程。而对数控控制原理的涉及内容不多，尤其体现在实践环节中。
我校根据学生原有的知识基础结合学校的实际情况，针对“数控技术”课程的实用性特点，以理论知识的应用和实践能力的培养为重点，对相关课程进行整合、更新、删减了部分教学内容，构建新的课程体系和教学内容。新的课程体系中既注重了传统制造工种的学习，又增加了数控控制原理的应用、数控机床安装调试及维修维护的内容，形成从“传统工艺工装→传统制造（车、铣、钻等）→数控设备编程→数控加工→数控设备维修维护→数控设备改造（再制造）”一条龙培养体系，课程体系见图1。
二、建设数控技术试验室
本次教学改革的主要内容之一就是在传统的数控技术课程体系中增加数控机床调试与维修维护的相关内容。目前我校机械工程系也建有数控实验室，主要装备只有VMC-2002B数控加工中心、TH-DNC-Ⅲ型多功能数控教学机床和模拟编程器等设备，可供学生进行数控编程及上机操作时训。而在现代工程训练中心的数控机床主要针对学生进行“金工实习”也做一些“数控技术”实训而用，学生通过这些机床完成“加工程序”的编制，并在机床上进行实训，主要培养目的集中在机械制造方面。而对数控机床本身的控制在理论课、实践课上几乎没有相关的教学内容，这和市场上对“数控技术”人才的需求有较大差距。
利用我校目前现有的数控机床进行数控技术的实验教育课程存在以下一些问题：以加工中心为代表的成型的数控设备其数控系统的硬件及软件相对固定，不能进行随机的系统参数的改变，从而影响学生对于深入了解数控系统、伺服系统、伺服电机及测量反馈等模型的理解；另外由于数控实验室配备的数控教学机配置的数控系统在实际大中型企业中所占份额极少，不是市场主流，也影响到学生在今后的实际工作中对数控技术的掌握。现有的设备已经逐渐难以满足机制、机电等相关专业学生在数控方面课程的实验及培训需求。因此，建立一个以当前市场占有率高的数控系统为基础的数控技术实验室，对于学生深入了解数控技术，全面掌握所需的技能，以及响应学校培养“应用型人才”和“卓越工程师计划”都具有重要的意义。
在进行充分的市场调研后，我校建设了FANUC 0I数控系统实验台、SINUMERIK 802d sl数控系统实验台、SINUMERIK 840d数控系统实验台、华中世纪星21M数控系统实验台。这些数控系统多为当今市场流行数控品牌，每个实验台均采用开放式、工业级配置。见图2。
三、改革实训内容体系，开发校本教材
根据企业对“数控技术”人才的需要，认真处理教材，做到深入浅出，教为所用，学以致用。在课程内容方面，一方面强化数控实训中的机械加工工艺与编程，另一方面增加数控维修维护内容。在数控技术实训体系中十分注重教材的开发，努力加强教材建设。
1.在实验机房中增加了数控机床维修仿真的实际内容
根据最前沿的专业原理，采用先进的计算机仿真技术，对数控机床的装配、调试、排故等过程进行模拟，是一种经济、可靠、有效的工具。利用仿真软件对各类故障现象进行设置，使学生可以针对出现的故障现象利用仿真软件模块查找故障原因，通过反复练习，熟练掌握各种常见故障的维修方法，尽快地掌握和提高数控机床的维修技术，巩固所学的专业知识，锻炼逻辑思维的能力。
2.编写《数控机床常见故障诊断与维修技术》教材
由于厦门理工学院非常注重具有企业实践背景人才的引进，所以在“数控技术”人才方面既有重点大学的博士也有从一线企业招聘来的具有多年实践背景的人才。编著者在企业常年从事数控机床的维修工作，并多次负责或参与数控机床的改造工作，所以对数控机床经常出现的故障以及排除办法比较了解，总结了大量的维修实例并加以归类。 3.编写辅助教材
根据专业的培养目标结合数控技术实验室的建设，编写了适合学校的的实际教材，例如编写了《FANUC 0i数控系统连接调试》、《SINUMERIK 802d sl数控系统连接调试》、《华中世纪星21M数控系统连接调试》等多项实训教材。
四、充分利用校内外资源，进行数控项目实训
实践性教学是培养数控技术应用型人才的重要途径和保障，在专业培养方案中占重要地位。数控机床的再制造和维修维护需要大量的实践来保证教学质量的提高。厦门理工学院一方面广泛和企业进行深入交流，为企业数控设备进行维修维护，带动兴趣小组参与维修实际活动；另一方面在校内针对过去的老式机床进行数控化再制造，将所学为所用。例如，我校XK713型数控铣床采用华中Ⅰ型数控系统。该数控系统是由华中理工大学、华中数控有限公司研制开发的，其结构是在个人PC计算机（286以上）安装控制软件，通过并口与数控控制板相连接，并由控制板向步进电机的脉冲电源发布方向及脉冲指令来驱动步进电机带动机械传动链完成机床的进给运动。主轴采用普通交流异步电动机控制，机械换挡，满足不同加工需要。但由于此机床本身的机械传动链符合数控机床的基本要求，具有机床改造的先决条件，故可对机床进行数控化升级改造。根据机床的具体情况和性价比选择了采用武汉华中世纪星HNC-21MD数控单元进行升级改造，更换原来的华中Ⅰ型数控系统。由于该系统具有步进电机控制接口，可直接与原有机床的步进电机驱动电源相连接，即不更换驱动系统及步进电机。图3分别为改造前后的数控机床对比。
通过对教学镗铣床XK713型镗铣床的数控化升级改造，带领学生完全做到了从硬件连接到软件调试过程，使学生掌握数控机床构成的几大部分的关系。在此基础上分析传动链的数学模型，巩固必要的基础知识，例如电机拖动原理、工厂电气控制、自动控制原理、直流控制系统和交流控制系统、PLC的编程技术及技巧、测量反馈的原理等，彻底达到高等学校“数控技术”人才培养的目的。
五、总结与反思
数控技术应用专业工学结合课程的实践研究，课题组进行了积极的探索。在专业核心课程中构建了学习领域的课程模式，重点是针对高等学校的“数控技术”课程加入了大量的数控机床安装调试和维修维护内容，力争在实践体系内，加强学生的学习兴趣，并以此为突破口，强化机电一体化人才的课程培养体系。通过改革可以看出，学生的学习积极性和主动性明显加强，学生的学习潜能被充分发挥出来，学习成绩明显提高。由于强化了技能训练，增加实训项目和时间，学生的动手能力、职业技能得到了很大提高，特别是机电类数控技术方向的本科类学生以“数控机床”为核心，全面理清了课程体系。
但是，也应该清晰地看到，在我国尽管“工学结合”在高等教育体系中取得了一定的进展，可是在全局范围内，由于制度、法律对企业的优惠政策不明显，影响了企业参与高等教育的积极性。如果只靠学校单方面加强实践能力培养，终究会因为能力有限而难以展开。为此，如何开展“校企合作”，实现“工学结合”从制度上得到保障是以后人才培养模式的研究方向。
参考文献：
[1]孙新国，刘宏伟.仿真软件在数控机床维修中的应用[J].机床与液压，2013，（13）.
[2]齐文全.数控技术应用专业课程教学改革的探讨[J].广西轻工业，2010，（8）.
[3]刘仕昌，李智鹏.高职模具设计与制造课程设置的探索与实践[J].装备制造技术，2011，（8）.
[4]蔡子顺.数控机床的使用与维护浅析[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2011，（7）.
（责任编辑：王意琴）