CAD/CAM软件在数控编程教学中的应用
安顺职业技术学院 胡国荣
摘要：数控编程是职业院校数控专业的一门专业技术课，以编程为主的理论教学，学生难以理解。把数控专业理论编程教学，变成在计算机上普遍使用的CAD/CAM软件MASTERCAM、PRO-E或CAXA，把枯燥课堂教学变成形象的技能操作多媒体教学。改善了数控编程教学中效果不理想、效率较低的现象，提高了学生数控编程能力。 关键词：CAD/CAM ；数控技术；编程教学 ；职业技能
The application of CAD/CAM\'s software in the teaching of numerical control programming
Anshun vocational technology college Guorong Hu Abstract: NC programming is vocational profeional a profeional course to programming-based theory of teaching, students difficult to understand.NC Profeional Teaching the theory of programming into the computer widely used CAD / CAM software MASTERCAM, PRO-E or CAXA, the image of the dull claroom into a multimedia teaching the skills of operation.NC program to improve the teaching is not satisfactory, le efficient, and improve the ability of students to NC programming.Key word: CAD/CAM ；Numerical control technology；Compiler teaching；Occupation technical ability
数控编程是一门对学生科学思维要求很强的专业技术课，单纯的理论教学，易使初学者感到抽象、难学，加上目前职业院校学生知识结构、学习习惯等诸多因素，使我们的数控编程教学陷入困难的境地。如何改善了目前数控编程教学中效果不理想、效率较低的现象，激发学习兴趣，使学生化“难学”为“易学”，提高学生数控编程能力。我们在数控编程教学中，应用机械加工自动化中普遍使用的CAD/CAM软件MASTERCAM、PRO-E或CAXA，把枯燥课堂教学变成形象的技能操作多媒体教学，收到理想的教学效果，既可以培养学生实际应用数控编程能力，又能培养学生数控编程的开发能力。这样培养出来的学生毕业后走上工作岗位，可以很快地独立完成在数控编程应用与开发方面的工作任务。
目前职业院校数控专业学生获得数控编程与数控设备操作能力的途径，主要有两条:一是由校企合作的机械加工企业作为学校的实训实习基地，但在目前国内企业的生产经营状况下，很难做到按照学校的教学要求开展数控编程与数控设备操作的系统训练；二是学校用有限的资金投资购买数控机床或加工中心等设备，建立数控教学实训中心。由于数控设备价格昂贵，即使投入资金购置了几台设备，无论从数量上、成本上、还是从安全性上考虑，都不太适合学生的普及性实践教学和实训。这类教学实训中心即便建成，实际应用效率和效果往往也不是很理想。因此，如何改善和提高数控编程课程的实践教学环境，使学生能学有所练、学用结合，是数控编程教学工作面临的一个非常大的难题。
数控编程课程是一门实践性很强的课程，离开实践，就谈不上素质，实践是知识转化并升华为素质的根本条件。要想达到理想的教学和实践效果，仅在课堂上实施全方位的教学是不够的，还应具备一个良好的实践教学环境。考虑到前面谈到的企业生产过程很难按照学校教学要求开展数控编程实训与数控设备价格等因素，经过多方调研，我们选择了能在计算机上进行手工编程和自动编程、并能动态模拟加工轨迹、与数控机床有良好数据接口的CAD/CAM软件，如基于PC平台广泛使用的MASTERCAM、PRO-E或CAXA等应用软件。这类软件既能按照数控编程教学要求开展系统的实际编程训练，实现动态模拟加工轨迹，检验程序的正确性；又能结合目前企业广泛使用这类软件的生产实际需求，为学生毕业后直接进入制造型企业数控技术岗位工作打下扎实的基础。CAD/CAM软件在数控编程教学中的应用：
一、应用CAD/CAM软件对手工编程进行校验
数控编程就是把零件的工艺过程、工艺参数、机床的运动以及刀具的位移量等信息用数控语言记录在程序单上，并经校核的全过程。数控加工程序主要分为手工编程与自动编程两种，手工编制是计算机自动数控编程的基础，应用计算机进行数控加工自动编程最终也还要经过后置处理转换成数控程序代码。作为数控编程人员，不仅是数控技术的应用者，更应该是数控技术的开发者。因此要使学生知其然并知其所以然，手工编程是学生熟悉并掌握数控程序基本原理的一个重要途径。但数控指令枯燥、不易记忆，编写的程序又不能得到实现，学生学习的兴趣不高，也得不到应有的实际动手的训练。同时对同一零件编程，学生编写的程序会有多种，老师批改作业、检查学生掌握情况也十分困难。这一难题在CAD/CAM软件MASTERCAM、PRO-E或CAXA中就迎刃而解了；只要将数控程序代码输入软件，通过加工轨迹校验,数控程序的结果就非常直观地仿真出来了。
二、应用CAD/CAM软件设计数控程序和加工方法
应用CAD/CAM软件MASTERCAM、PRO-E或CAXA中具有CAD绘图建模功能，可以绘制生成三维零件模型，或利用这类软件提供的数据接口将在其它CAD系统中做好的零件模型数据导入，然后综合运用所学过的如《机械制造工艺学》、《金属切削机床》等课程的相关知识，选择合适的加工工艺方法，安排零件的加工工序，确定粗加工、半精加工、精加工所对应的不同加工表面的刀具、切削用量、进退刀路线、主轴转速等参数后，这类软件便自动计算出机加工余量，并动态显示出与粗加工、半精加工、精加工所对应的不同加工表面的刀位轨迹和机床代码，省去了人为编制数控程序的烦恼。这一过程将数控编程、制造工艺、刀具、数控机床、数控加工等课程有机地结合起来，使学生觉得以前所学的知识不再孤立、枯燥，在数控编程课程中达到了融会贯通，并在计算机上变得生动、形象起来，巩固了学生的机械加工工艺方面的知识，强化了在数控编程教学中应用CAD/CAM软件的效果。
三、应用CAD/CAM软件对刀具轨迹进行动态仿真加工
为确保数控程序的正确性，防止加工过程中刀具发生干涉和碰撞，在实际生产中常采用试切法或轨迹显示法进行检验。但这些方法费工费料，代价昂贵，使生产成本上升，增加了产品加工时间和生产周期。应用CAD/CAM软件MASTERCAM、PRO-E或CAXA中具有模拟仿真功能，可以替代试切法与轨迹显示法，在计算机上直接进行三维或多维立体效果的动态仿真加工。这种在计算机上仿真加工，可以使每个学生反复进行模拟加工训练，省时间、省材料、省设备 1 投入。在仿真过程中，刀具沿着所定义的加工轨迹进行动态加工，学生可以直观地掌握数控加工的整个过程，判断刀具轨迹的连续性、合理性，是否存在刀具干涉、空走刀或撞刀等情况，以及刀位点计算是否正确，加深了学生对加工工艺的理解和对刀具轨迹的认识。通过对照加工结果，学生明白了不同的刀位轨迹，其加工结果实质上有很大的差异，加工刀具轨迹定义的合理与否，与学生对零件加工工艺知识掌握的熟练程度有密切的关系。学生可以通过动态仿真加工，发挥自己的创造性和综合能力，对不满意的加工结果重新进行零件建模或重新定义刀位轨迹，实现仿真设汁与加工。
四、应用CAD/CAM软件进行数据传送控制机床加工
应用CAD/CAM软件MASTERCAM、PRO-E或CAXA中具有数据传送接口功能，可以把在计算机上学生编制的零件加工程序通过数据接口传至数控机床，控制机床进行实际加工。这种把学生亲自编制的数控程序与实际加工直接联系起来，使学生对数控编程理解不仅仅停留在理论知识和感性认识上，实现数控编程教学改革，达到理论联系实际的应用能力综合训练。因此在条件允许的情况下，让每个学生都有机会把自己编制的加工零件数控程序，通过数据接口传到数控机床进行实际加工与检验程序的正确性，并可以获得满意的加工作品。在这个过程中，数控程序、数控系统、数据接口起了非常重要的作用。作为数控程序开发人才，应该熟练掌握数控编程、数据通讯、接口技术等专业基础知识，并得到相应的动手能力训练，提高数控机床的操作能力及系统的维护能力。
CAD/CAM软件在数控编程教学中应用是多方面的，除了满足教学需要外，还可以进行科研项目研究，提高教师自身的业务水平，同时为生产科研服务，开展对外技术培训和技术服务。促进计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）的教学与科研活动，推动教学改革与课程的建设。
参考文献：
1、韩旻主编、CAD/CAM应用软件：MasterCAM训练教程，北京：高等教育出版社，2003
2、顾京主编、数控加工编程及操作，北京：高等教育出版社，2003
3、王隆太主编、机械CAD/CAM技术，北京：机械工业出版社，2004
4、王贤坤、王贤坤、陈淑梅 主编、机械CAD/CAM技术应用与开发，北京：机械工业出版社，2004
5、杨伟群主编、CAXA--CAM与NC加工应用实例，北京：高等教育出版社，2005
作者简介：
胡国荣，(1955年出生，籍贯上海)，副教授，单位：安顺职业技术学院现代工程系，地址：贵州省安顺市凤凰西路27号，邮编：561000，电话：13708538873，研究方向：机械制造。
