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【关键词】数控仿真；多元整合；多元评价
对于机电类专业，社会需要的是既有理论知识，又有实践能力的务实性综合型人才。为适用社会发展的需要，我校在2003年购进了FANUC和西门子数控机床各10台，建成数控操作实习车间，并购买了上海宇龙数控加工仿真系统，构建了数控仿真实验室，用于学生数控教学与加工仿真实习。从而利用数控仿真软件在降低学习的门槛，激发学习兴趣等方面做了有益的尝试。
一、利用数控仿真系统熟悉操作面板
不管是学校还是培训机构，一般数控机床都不是太多。让学生一个个操作熟悉面板需要较长时间，在黑板上讲各按键的作用、名称与使用更是费力不讨好。利用仿真系统就能迅速有效地完成这个过程。我校的宇龙数控仿真系统机床操作面板的所有按键与实际机床的操作面板基本一致，学生可以通过数控仿真系统熟悉操作面板上各个键的操作方法。还可让学生通过输入和运行程序进一步掌握数控机床的操作。这样对数控机床就有了基本的了解， 再进行数控机床实际操作时就避免了入门困难的问题。
二、利用数控仿真系统提高学生的学习兴趣
相当部分技校学生基础差，教师的教学困难，传统的教学方式已很难使学生接受，因此，利用先进的教学方法、教学手段来提高学生的学习兴趣尤为重要。引入数控加工仿真系统进行教学以后，学生所编程序可以直接在数控加工仿真系统上进行模拟加工演示；零件的加工过程也和实际加工情况十分相似，学生可以从任意角度观察数控机床加工过程，毛坯加工为成品的过程直观形象，便于学习与掌握；编程与操作的作业可以直接在仿真系统上检查；使学生对这门课程有了浓厚的学习兴趣。
三、利用数控仿真系统降低训练成本、提高训练效率和安全性
数控机床是一种较为昂贵的机电一体化的新型设备。如果初学时就让学生直接在数控机床上操作，可能出现撞刀、损坏机床、浪费材料等现象，甚至因操作失误造成人身危害。引入数控加工仿真系统进行技能操作，可以大大降低训练成本的消耗，学生可以轻松对实习过程进行初始化，对未能完成的实习进行状态存贮，对已完成的实习课题进行调入回顾，而后再进行几次实际操作就能收到事半功倍的效果，降低了实习成本。同时在实际操作中的一些安全问题，如速度过大后撞击机床、超过行程开关无法复位、撞刀等，通过仿真系统的操作练习也可避免或减少实际操作中这类事故的发生，从而提高安全性。
四、多元整合，突出应用与实践
职业教育是一种以就业为导向的教育，其职业方向性的特点决定了它必须适应企业的用人需求，服务于特定职业岗位或技术领域。因此，我们应努力摆脱现有课堂教学理念的束缚，应从学校走出去，深入了解市场，把握市场需要毕业生具备哪些技术应用能力。第一，多元整合的目的是精简课本内容，打破课本章、节体系，突出应用与实践；第二，仿真内容应及时反映专业领域的最新发展；第三，课本内容的多元整合绝不是几个仿真的简单叠加，而是根据知识、能力的内在联系和相互间的逻辑关系进行有机整合。这种遵循学生认知规律的多元整合，有利于学生知识、技能、态度的合理形成与协调发展。
五、仿真教学中还应构建多元评价体系
教学评价直接影响学生学习的主动性和积极性，所以评价要做到：①合理且有一定的弹性。如一些仿真操作中学生实施方案的可行性讨论，实操过程中加工线路等。②既要评价操作结果，又要评价操作过程。对在技能操作中学生的积极参与表现出来的良好个性品质要给予充分的鼓励。③转换评价的主客体关系。对学生在课堂上的技能操作情况及结果不仅仅由教师来评，还可以让学自评或互评。可采用学生讨论评价的方式，在研讨中发现问题，得出正确结果，学习的主动性、积极性也就调动出来了。
六、“仿真 的负面效应及解决方法
数控加工仿真系统是一种模拟教学应用软件，它不可能全盘代替教学，尤其是数控机床的技能训练。对此，教师应引起足够的重视。在应用数控加工仿真系统对学生进行训练期间，配合使用实际数控机床进行操作练习，可以弥补应用数控加工仿真系统进行教学时的缺陷。在利用数控加工仿真系统软件进行技能训练时，容易使学生对计算机产生依赖心理。沉迷于仿真加工，而疏于上数控机床实际操作，个别学生甚至趁老师不注意玩电脑游戏。这就要求数控实训教师提高管理能力和教学水平。合理分组，科学安排应用数控加工仿真系统软件进行技能训练的时间，将仿真训练与操作训练穿行。科学的管理可将这一负面效应减少到最低程度。
数控加工仿真软件在教学和鉴定中的应用正在研究探索阶段，我们只要积极思考在应用中产生的问题，主动采取应对措施，正确发挥其在教学和实践中的作用，就一定能收到事半功倍的效果。
参考文献：
[1]刘 虹.《高职数控编程课程教学探讨》.机械职业教育，2002（10）
关键词:数控加工工艺及编程 实践教学 评价模式
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:
[1]孙翰英.高职数控技术专业实践教学评价方法的探究[J].科教文汇,2007(7).
关键词 数控加工工艺 数控编程 模拟加工 实践教学
中图分类号：G424 文献标识码：A
数控加工工艺与编程课程是一门专业课程，通过学习本门课程，使学生能应用数控加工工艺编写数控程序。同时，掌握数控机床的操作，并且具有对其它种类数控机床的了解和使用能力。根据以上的要求，从以下几个方面对教材、教学手段、数控模拟仿真教学、实践教学和辅导等方面谈一谈我们的做法。
1 数控加工工艺与编程课程的准备
为了在数控加工工艺与编程教学中取得较好的教学效果，在教材选择、教学手段、数控仿真教学、实践教学和辅导等方面做了许多准备工作。
1.1 授课对象
开设数控加工工艺与编程是机电一体化和数控技术专业的高职班的学生，上课时间安排在第五学期，在学生学过本专业的专业基础课程和部分专业课程之后开设的。
1.2 教材
在教材选择上不强调统一使用一种版本，作法是在选用参考书基本内容的基础上，从工程实际出发，以应用型为主导，加强实际应用部分的讲解和训练。
1.3 教学手段
在数控加工工艺的教学过程中，主要是把机械加工工艺的基本知识和数控加工工艺的相同之处和不同点作比较，使学生充分了解数控加工工艺的特点。制作数控加工工艺的CAI教学课件、工装夹具、刀具与工艺参数的选择以及加工过程等用动画片的方法演示。结合课程内容，在授课开始和教学过程中插播数控加工的教学光盘。从感性上了解所学的内容，了解数控加工的全过程。
教学手段主要有多媒体教学课件，计算机辅助编程软件，计算机数控模拟仿真加工软件和数控加工教学光盘等。通过以上教学手段，使学生更容易掌握数控编程的每一个环节。
1.4 辅导与考核
数控加工工艺与数控编程是实践环节较强的课程，在课堂教学和辅导课中，引导学生自主完成数控程序的编制。考核方法采用理论考试和计算机数控仿真加工两种方式。理论考试为基础知识。数控程序编制考试，根据题目编写加工程序，通过计算机数控模拟仿真加工出工件。这样可以全面地考核学生对数控加工工艺和数控编程的掌握情况。
2 教学方法
数控加工工艺与数控编程课程中，数控加工工艺方面的知识，要求学生应具有一定实践方面的知识和综合运用能力，对这些知识的学习和复习，采用集中讲解要点和分散于后续的数控编程的课程中学习两种作法。如刀具材料和刀具选择的内容放在计算机数控仿真加工中学习，通过选择刀具选项，根据工件的加工要求，刀具与工件的相对运动关系和刀具在机床中的安装位置选择刀具，根据加工工件的材料选择刀具的材料，根据机床，工件的材料、尺寸和刀具等选择切削加工参数。
另一方面，是数控编程，这部分内容对初学者是不容易掌握的，数控程序编制的内容看似容易，但编写出符合加IT艺要求的数控程序，仍然需要时间和数控编程知识的积累，需要认真讲解和示范。
2.1 教学设计
(1)在授课过程中围绕基本知识点的讲解，采用课件的形式可以做到动静结合，将知识点的学习和欣赏现代数控加工结合起来，使学生对这门课程产生浓厚的兴趣、丰富的想象空间和强烈的求识欲望。从教学中学生的反映和教师的教学体会看，很多学生开始是很想把这门课程学好的。但是往往在听过几次课之后，信心就有所动摇，甚至认为不能学会所学内容。怎样解决这一问题呢?怎样使学生能轻松学好这门课程呢?这样就提出了一个问题，怎样能使所教的内容为学生接受，教师在准备讲课内容时，不能一味追求知识点的讲解，而应该把学生对课程内容的理解和掌握放在第一位，特别是在开始讲解数控编程的时候，常用的基本指令和数控编程格式，不要认为简单就一带而过，而应该把数控编程的基础内容讲解透彻，使教学节奏和学生的接受能力相结合。同时，采取课堂互动教学和与学生交谈，指定对象的内容提问，课堂随时小测验等方法。了解学生对所学内容的接受和掌握情况，以此为根据来确定教学进度。
(2)通过实践教学和计算机模拟仿真数控加工仿真，增强学生的感性认识。通过数控仿真加工，测量各部分的尺寸，使学生对数控编程，数控程序调试和数控加工的全过程有所了解。之后在教师的指导下，让学生自己编写简单的数控加工程序，用计算机数控仿真加工并检测所加工的工件的各部位尺寸，验证所编的数控加工程序。通过简单工件的数控编程，会增强学生对数控编程的认识和学好数控编程的信心。
(3)回到课堂教学，对数控指令和数控程序作进一步介绍，就会使学生轻松地跟上讲课的节奏，对后续教学大有好处。在黑板上讲解数控程序，能使学生跟上编写程序的思路，把一个数控指令和使用时的注意事项讲清楚，在学会了一种指令和注意事项后，就能达到理解数控指令和基本应用规则的能力，学会解决问题的方法。
(4)在介绍数控指令时，注意不要把数控指令一下子都介绍给学生，这样效果不好。集中将几个基本的数控指令，一个一个地都搞清楚之后，剩下的数控指令就容易掌握了。
2.2 教学过程的重复
数控程序的编制，数控指令与数控程序段编写中应注意的细节，对初学编写数控程序的学生还是较难掌握的。因此，在这部分的教学中，采用了三步式教学方法。
(1)课堂教学，把要介绍的基本内容，通过课件，观看光盘和录像，讲解等形式，从整体数控加工开始，即观看数控机床加工工件开始，到分散精讲数控指令、数控程序格式和数控程序段的其他相关内容结束。
(2)完整数控加工程序的编制。学生编写用基本数控指令组成的数控加工程序。经计算机数控仿真加工，检验所加工的工件。可加深学生对数控程序整体的了解。
(3)总结学生所编制的数控程序。从以下几个层面分析一个完整的数控程序：①程序层次分明；②内容正确；③工序安排和各项工艺参数选择合理。
在计算机数控仿真过程中还可以了解到学生对刀具的选择情况。在此基础上，可以进一步介绍简化程序指令与使用方法。如单一循环指令和多重循环指令的内容，讨论加工误差的影响因素和其它的内容。如刀具半径补偿，刀具磨耗补偿，坐标系和机床使用与操作方面等内容，使学生了解和掌握数控程序编写的内容和编制方法。
(4)集中实习。一般为两周时间。集中实习可以加深对所学数控编程和数控机床操作的掌握。此阶段分为两步：①计算机数控仿真加工。可以先从数控车削加工仿真学起，在掌握了数控车削加工编程和仿真加工之后，数控铣削加工，数控加工中心加工以及各种电加工方法的加工仿真就更容易学了。数控仿真可以检验和调试数控程序，又可以学会数控机床的操作。②数控机床操作。仿真加工与在真实数控机床上加工，在操作者的感受上是有很大差别的，需要多次示范，重点是要做好手动操作机床的练习，特别是手摇操作和进给倍率转换过程的练习，做好试切对刀操作。在这一教学过程中要特别强调机床操作上的安全。
3 结束语
数控加工工艺与编程教学方法的变革，受益于数控教学软件，计算机数控仿真软件和各种数控机床的投入。有了这些教学媒体和教学设施。如何引导学生把所学的知识综合的应用于数控加工工艺的拟定，加工参数的选择和操作数控机床上。对于初次接触这方面内容的学生仍然是一个难点，要使学生学好这门课程应以基础知识，基本数控指令和数控车床的基本操作为主要讲授内容，有一个好的开端，才能实现学会一点通晓整体的目的。在教学过程中要及时找出和发现的问题，了解学生对所学内容的掌握情况，要经常与学生沟通，要善于总结，掌握课程的教学规律，采取切实可行的教学方式使学生在这门课程的学习中达到熟练应用的能力。这方面还有许多工作要做，在促进教学水平的提高方面仍需要进一步讨论。
参考文献
[1]晏初宏，数控加工工艺与编程[M]北京：化学工业版社,2006：1-255
【关键词】数控车床 编程 实训教学 撞刀现象
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889（2017）01B-0093-02
数控车床实训教学是数控模具专业教学的重要组成部分，数控车床是依靠程序来加工零件的，若程序编写错误或输入错误，比如未输入刀具号，未设换刀点，漏输小数点，长度尺寸漏输“负号”，镗内孔、切槽，X 和 Z 轴联动退刀，等等，都会导致撞刀现象发生。撞刀现象是学生刚接触数控车床初期实训过程中普遍发生的，很多刚接触数控车床的学生对车床编程、操作等都不清楚、不熟悉，稍有不慎就容易使机床刀架与工件、卡盘或尾座发生碰撞。在此，笔者根据多年从事数控车床教学的经历，粗浅谈一下如何从编程入手有效预防和减少数控车床实训教学中发生撞刀现象。
一、设置程序初始化是预防和减少撞刀现象发生的前提
中职教育学校在数控车床实训教学中由于受场地限制以及车床设备成本普遍较高等原因，学校大多是采用多人一机、轮流操作的方式进行实训教学，这样既能节约教学成本，又有利于培养学生的团队协作精神。但多人一机假如不重视数控车床程序初始化就容易发生撞刀现象，因为每个老师对编程教学方式和习惯不同，也会使学生效仿的实训编程方式不同，因而学生在实训中对机床程序进行初始化的设置也不同。这种情况在每年各类数控车床技能大赛中表现得尤其突出，比赛选手假如忽视了程序初始化设置，比如上位选手平时喜欢半径编程，那么不用半径编程模式的后面选手如果不重新进行初始设置必然受到影响。又比如实训教学时，上一位操作机床的同学采用增量坐标进行编程，实训结束后，下一位同学接着使用这台车床进行实训，但他不是用同样的编程方式，而是用绝对坐标 G90 方式进行编程，如果他忽略了程序初始化，那么此时这台车床的初始状态就是增量坐标 G91 编程的默认方式。当使用这台车床进行加工时，机床就会发生错误动作，甚至撞刀。因此，在实训中，老师要教育学生养成良好的操作习惯，在编制程序第一段时要进行程序初始化，这样做可以有效避免在车床加工时发生撞刀现象。我们就拿华中系统数控车床来说，编程时在程序第一段写上 G94 G21 G40 G90 等，就对机床编程加工时的分钟进给、公制编程方式、刀尖半径补偿取消、绝对坐标编程等进行了限制，这样学生用机床进行编程加工时，就不受前一位学生加工时所设置的初始化的影响，可以随意按照自己的编程习惯进行操作，不用担心撞刀现象发生。
二、进刀和退刀路线的选择是预防和减少撞刀现象发生的关键
（一）如何合理选择进刀路线
在数控车床编程时要分析零件图样，这是工艺准备中的首要工作，分析零件图样后根据所要加工的毛坯尺寸和安装刀具时其所伸出的实际长度等进行编程，合理选择进刀路线。在编程时，为了提高加工效率，尽量缩短空行程，更不能在换刀点进行切削加工。一般来说，在空行程中，用 G00 指令快速从换刀点把刀具移动到靠近工件处，此时，刀具与加工工件的距离通常取离工件外圆及端面 2-5 mm 的安全距离，即循环起点或进刀点，然后才能进行切削加工。这一节距离很重要，太小易崩刀，太大空刀过多。实训教学中经常会碰到以下现象，学生在加工时，工件毛坯较长，加工完毕，准备切断的时候，不注意而发生撞刀现象。比如工件总长 56 mm，学生在外圆精加工时，一般也只会加工到长 60 mm 的位置，然后用 GOO 快速定位切断刀（刀宽 4 mm），当定位到 Z-60 时，学生记住了刀宽，却往往忘记了工件左边毛坯的实际直径尺寸，因少了这个尺寸，所以这时 GOO 定位的 X 坐标小于毛坯尺寸，使得刀很容易撞到工件左侧毛坯，如图 1 所示。
在深槽切削加工时，学生编程也往往采用两轴联动进刀，不考虑刀具运行轨迹，比如 G00 X Z 移刀至切槽定位点，很容易出现撞刀现象。正确做法是，应用单一坐标进刀方式，把 G00 X Z 分成两行，先执行 G00 Z，再执行 G00 X，再在 X 方向切削加工外圆槽，如图 2 所示，按虚线方向进刀。对于槽类零件加工来说，G00 进刀编程时应使刀具先走完 Z 轴方向尺寸，再走 X 方向尺寸，这样就能避免刀具撞向工件。在工件较长，需要一夹一顶的时候，进刀时如不小心也很容易导致刀具撞上顶尖，正确的进刀路线如图 3 所示，按虚线走刀，刀具先向 Z 方向移动，然后再向 X 方向移动，这样刀就撞不上顶尖。
编程加工时要根据图纸、工件的实际情况来确定进刀路线，编写程序写时要对应图纸来确定刀具行程，要做到心里有数。
（二）如何合理选择退刀路线
编程不够熟练的学生，初学时很容易忽略确定退刀路线，或者说不理解指令里面的退刀参数的含义，因此，加工时往往使刀具在退回的时候与工件、尾座等发生碰撞，这种碰撞现象也是数控车床实训教学中时常发生的现象。外圆退刀时，要按照先退 X 方向，再退 Z 方向；内孔退刀时，一般是先退 Z 方向再退 X 方向。实训教学中，在进行工件切断时常会碰到以下现象，学生先前装刀时，刀具比工件中心高低了，因此在切断指令指使切断时，刀具却无法切断工件，此时假如选择 G00 X100 Z100 两轴联动退刀又会发生撞刀现象。还有，如用 G01 指令切槽加工时，退刀时不能用 XZ 两轴联动退刀方式，应用单一坐标方向退刀，先在一个方向退刀完毕后，再在另一方向退刀。还有一种情况，槽加工完毕后，如采用 G00 X100 Z100 随意两轴同时运动，就会导致切槽刀具与工件相撞。为了避免切槽刀具在退刀时候撞刀，就要使刀具按图 4 中虚线所示的退刀路线进行退刀，把 G00 X Z 分成两段来执行，先退完 G00 X 再退 G00 Z。内孔加工时也经常出现撞刀现象，如图 5 所示，工件内孔编程加工时，要考虑底孔直径与刀杆进去后的间隙。尤其是小孔加工时，用循环指令如 G71 或 G75 加工时一定要注意程序里的参数“R”退刀距离，也要注意单位是微米还是毫米，数值不能过大，否则刀背会撞到工件孔壁。单一指令或手动加工内孔或内孔槽时，退刀先走 Z 方向，把刀具从孔里退出来，再走 X 方向使刀具移动至目标点。当需要顶尖辅助加工时，退刀路线为图 6 所示虚线，先走 X 方向，退出的距离要大于顶尖尾座尺寸，然后再走 Z 方向，这样就可以避免程序撞刀现象的发生。
三、合理使用刀补指令是预防和减少撞刀现象发生的有效手段
刀补功能在数控车床加工中有非常重要的作用。使用刀具补偿功能后，如刀具磨损也不必改变加工程序的尺寸，它能将编程的计算量简化，大幅提升加工效率。但假如在编程中刀补指令使用不当，就会出现多切、少切或撞刀现象。初学数控车床加工的学生在使用刀具补偿功能时，由于对刀具补偿功能不理解，使用刀具补偿功能的方法和步骤不正确，容易出现刀具位置补偿错误。表现为当某号刀执行刀补后，导致实际与理论不符，从而出现撞刀事故发生。如学生在试切对刀时，用 1 号刀去车工件外圆和端面，却把 X 测量的数据和 ZO 输入进 2 号刀存储器里面去，在程序加工时刀具却又写上 T0101，这样肯定会导致与理论不符的错误。要想在数控车床加工上编出完整合格的程序，车出尺寸标准的零件，就必须要很好地掌握和利用刀具补偿功能。
总之，程序的编写、输入与校验在数控车床实训教学中是一个重要的环节。在编程中要养成细心、认真、负责、校验的习惯，一个好的编程习惯可以极大地避免一些不必要的碰撞现象。文中所讲的这些问题也仅仅是其中的一部分，我们还要在编程加工中积极探索，注意做好每个环节，注意把握细节，最大限度地降低因编程错误而造成的撞刀现象，避免撞刀事故发生。
【参考文献】
[1]王洪燕.数控车床床实训事故预防和解决方法的探讨[J].科技创新导报，2012（2）
[2]张浩峰.数控车床床实训过程中易出现撞刀原因分析[J].淮北职业职业技术学院学报，2016（5）
【基金项目】2015年度广西中职教改项目“提升机电专业群服务区域经济适应河池产业发展的能力与研究”（GXZZJG2015A035）
关键词：热传导方程；能控性；能达集
中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）03-0207-02
本文对热传导方程yt-yxx=u（x，t）y（0，t）=y（1，t）=0y（x，0）=y0（x） x∈[0，1]， t≥0的通解进行介绍.
yt-yxx=u（x，t）y（0，t）=y（1，t）=0y（x，0）=y0（x） x∈[0，1]，t≥0，y0（x）∈C[0，1]，|u（x，t）|≤1
（1）利用叠加原理，将y（x，t）表为下述两个初边值问题的解v和w之和.y（x，t）=v（x，t）+w（x，t），其中v，w分别满足问题：
vt-vxx=0v（0，t）=v（1，t）=0v（x，0）=y0（x） x∈[0，1]， t≥0 （1.1） 和wt-wxx=u（x，t）w（0，t）=w（1，t）=0w（x，0）=0 x∈[0，1]， t≥0 （1.2）
（2）解（1.1）式
首先，因为y0（x）∈C[0，1]，即存在常数k＞0，使得|an|＜k（?坌n∈N），因此，对?坌t1＞t0＞0，在闭矩形区域 ■={（x，t）|0≤x≤1，t0≤t≤t1}上有|ane■sinn?仔t|≤ke■，所以级数■ane■sinn?仔x在■上绝对且一致收敛，故和函数v（x，t）连续.由t＞0的任意性知v（x，t）在0≤x≤1，t＞0上连续.于是对?坌t＞0有v（0，t）=v（1，t）=0.
然后，寻求变量分离的解：v（x，t）=X（x）T（t），代入（1.1）式，得：■=■，并记为-?姿；由此可得：X''+?姿X=0T'+?姿T=0，由边界条件可知：X（0）=X（1）=0
因此可构成常微分方程的特征值问题 X''+?姿X=0X（0）=X（1）=0 （1.3），解法如下：
①当?姿＜0时，方程的通解为X（x）=Ae■+Be■ ， 代入边界条件得：
A=B=0，即方程仅有零解.故?姿＜0不是其特解.
②当?姿=0时，通解为X''（x）=0，代入边界条件后得X（x）=0，故?姿=0也不是特征值.
③当?姿＞0时，若记?姿=k2（k＞0），则得方程的通解为X（x）=Acoskx+Bsinkx
由边界条件X（0）=0得A=0；
再由X（1）=0 得Bsink=0 ，要求非零解，则B≠0，故应有k=n?仔或?姿n=（n?仔）2，n=1，2…此即特征值问题（1.3）的特征值，相应的非零解，即特征函数是Xn（x）=sinn?仔x n=1，2，3…（这里B取为1）
注：特征值?姿是使特征方程有非零解的值.
将?姿n代入T’+?姿T=0，得它的通解为Tn=ane■，
从而可得v（x，t）=■XnTn=■ane■sinn?仔x （1.4）
代入初始条件得：■ansinn?仔x=y0（x）
于是，an是y0（x）在[0，1]上的Fourier正弦级数的系数，即an=2■y0（?孜）sinn?仔?孜d?孜
（3）用特征函数法求解（1.2）式：
从（1.4）式，寻求问题（1.2）如下形式的解：
w（x，t）=■wn（t）sinn?仔x （1.5）
（1.5）式满足齐次边界条件，wn（t）待定.将函数u（x，t）也按特征函数系展开，得
u（x，t）=■un（t）sinn?仔x （1.6）
其中un（t）=2■u（x，t）sinn?仔xdx
将（1.5）（1.6）式代入（1.2）可得：wn'（t）+（n?仔）2wn（t）=un（t）un（0）=0，这是一阶常微分初值问题，其解为
wn（t）=e■■un（t）e■dt，将其代入（1.5）式，得（1.2）式的解为：
w（x，t）=2■[■e■（■u（?孜，t）sinn?仔?孜d?孜）dt]e■sinn?仔x
（4）由叠加原理，方程（*）的解为：y（x，t）=v（x，t）+w（x，t）=2■e■sinn?仔x（■y0（?孜）sinn?仔?孜d?孜）+2■[■e■（■u（?孜，t）sinn?仔?孜d?孜）dt]e■sinn?仔x
参考文献：
[1]陈祖墀.偏微分方程[M].第2版.合肥：中国科学技术大学出版社，2004.
关键词：工作过程导向 教学实践
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
情境完成后的总结评估是必不可少的重要环节。首先，让学生表达、分享自己都学会了什么，总结教学活动对他们的意义。通过总结，使学生找到自己理论及操作技巧上的不足，以及在情境活动实施过程的最大收获与体会。然后，教师要在评估中指出情境活动存在的问题及解决的方法。教师要总结比较各组的特点，引导学生相互学习各自的长处，使学生的综合能力在总结评估中得到提高。最后，进行情境完成后的综合评定，由学生自我评价、相互评价及教师的评价结合，对学生个人在情境活动实施过程中的参与程度、所起的作用、合作能力、团队精神及成果等方面进行综合评价。
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.
