在職業(yè)教育改革日益深化的今天，對數(shù)控加工技術(shù)的教學(xué)要求也不斷提升，數(shù)控一體化教學(xué)成為重要趨勢。在數(shù)控技術(shù)教學(xué)中，CAD/CAM 一體化具有重要銜接作用，不僅有助于教師教學(xué)課堂，能夠促進(jìn)數(shù)控教學(xué)水平的提升，還有助于數(shù)控技術(shù)教學(xué)改革，具有突出應(yīng)用優(yōu)勢。在明確認(rèn)識 CAD/CAM 一體化在數(shù)控技術(shù)教學(xué)中的優(yōu)勢基礎(chǔ)上，對 CAD/CAM 一體化在數(shù)控技術(shù)教學(xué)中的有效應(yīng)用進(jìn)行了探討。

1 引言

在現(xiàn)代國家綜合國力的衡量指標(biāo)中，機(jī)械制造業(yè)的先進(jìn)程度為其中重要指標(biāo)，推動機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展是世界各國關(guān)注的重點(diǎn)問題。隨著現(xiàn)代制造業(yè)的不斷發(fā)展，CAD/CAM 技術(shù)的應(yīng)用給機(jī)械制造業(yè)帶來了巨大推動作用。基于 CAD/CAM 技術(shù)，促使圖形交互的自動編程方法不斷成熟，通過 CAD/CAM系統(tǒng)的應(yīng)用所形成的 NC 程序代碼對傳統(tǒng)手工編程加以取代，借助 CAD/CAM 對復(fù)雜零件加以設(shè)計和進(jìn)行加工制造，能夠促使有助于企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計與研發(fā)時間的縮短，在減少試驗(yàn)成本與提高勞動生產(chǎn)率方面具有顯著作用[1]。從當(dāng)前現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展來看，數(shù)控機(jī)床占有率不斷提高，面對這一形勢職業(yè)教育也需積極適應(yīng)現(xiàn)代化制造技術(shù)要求，對更多數(shù)控技術(shù)專業(yè)人才進(jìn)行培養(yǎng)。CAD/CAM 技術(shù)作為一種對復(fù)雜零件編程更為便捷的工具，也逐漸被引入數(shù)控技術(shù)教學(xué)中，表現(xiàn)出突出的教學(xué)優(yōu)勢[2]。基于此，在數(shù)控技術(shù)教學(xué)中，應(yīng)做到對 CAD/CAM 一體化的有效應(yīng)用，充分發(fā)揮其對數(shù)控技術(shù)教學(xué)的作用。

2 CAD/CAM 一體化數(shù)控技術(shù)的教學(xué)優(yōu)勢

CAD/CAM 技術(shù)主要指計算機(jī)輔助設(shè)計、制造技術(shù)，其中 CAD 為計算機(jī)輔助設(shè)計的簡稱，CAM為計算機(jī)輔助制造的簡稱[3]。CAD 主要對圖形進(jìn)行繪制，不僅包括二位圖形繪制，還包括三位圖形建模，基于其做好的圖形或模型可展開科學(xué)計算。CAM 主要對數(shù)控加工過程加以模擬仿真，如刀路軌跡的生成和加工路徑的仿真等。在數(shù)控技術(shù)教學(xué)中，CAD/CAM 一體化的應(yīng)用具有突出優(yōu)勢。

（1）豐富數(shù)控技術(shù)教學(xué)課堂。基于 CAD/CAM軟件的應(yīng)用，在數(shù)控技術(shù)教學(xué)中，關(guān)于刀具的運(yùn)動軌跡可以直觀地呈現(xiàn)到學(xué)生面前，極大地豐富了數(shù)控技術(shù)教學(xué)課堂內(nèi)容。學(xué)生能夠結(jié)合零件圖進(jìn)行造型、編程、加工，從而促進(jìn)學(xué)生編程速度的快速提升。且 CAD/CAM 軟件的應(yīng)用，可以將整個加工過程動態(tài)地顯示出來，讓刀具路徑進(jìn)一步清晰明了，針對不合理的參數(shù)也能夠隨時進(jìn)行修改，在直觀的視圖下便于學(xué)生發(fā)現(xiàn)不合理的加工工藝[4]。與此同時，CAD/CAM 軟件的應(yīng)用，可根據(jù)不同的數(shù)控系統(tǒng)，對與數(shù)控機(jī)床相適應(yīng)的加工程序進(jìn)行編制。教師可基于學(xué)生所編程序展開課堂評分，了解學(xué)生掌握情況，再實(shí)施針對性教學(xué)。

（2）促進(jìn)數(shù)控技術(shù)教學(xué)水平的提升。數(shù)控技術(shù)課程具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，缺乏實(shí)踐教學(xué)就談不上教學(xué)質(zhì)量，實(shí)踐教學(xué)是數(shù)控技術(shù)教學(xué)水平的根本保障。在數(shù)控技術(shù)教學(xué)中，想要實(shí)現(xiàn)理想的教學(xué)水平與實(shí)踐效果，僅通過課堂教學(xué)并不夠，同時需要為學(xué)生提供良好的實(shí)踐教學(xué)環(huán)境。對 CAD/CAM 軟件加以應(yīng)用，學(xué)生可基于教師指導(dǎo)，借助計算機(jī)對三維造型設(shè)計（CAD）加以完成，然后可展開手工與自動數(shù)控編程（CAM-NC）訓(xùn)練，對加工方式與刀具規(guī)格以及切削用量等各種具體的加工工藝參數(shù)進(jìn)行確定，于計算機(jī)中對相應(yīng)的加工刀具軌跡迅速進(jìn)行生成，同時可根據(jù)加工軌跡展開直觀的加工仿真檢驗(yàn)；學(xué)生也可以對生成的加工軌跡實(shí)施再編輯，在確定生成的加工軌跡能夠?qū)?G 代碼進(jìn)行自動生成；學(xué)生還可以基于手工編寫的 G 代碼，對其進(jìn)行反讀，生成刀具軌跡，繼而實(shí)施仿真檢驗(yàn)；對于教師來說，則可直觀地對學(xué)生編寫的 G 代碼加以檢查，使檢查更加方便[5]。當(dāng) G 代碼被確認(rèn)無誤后，就可以基于數(shù)控機(jī)床及其所使用的數(shù)控操作系統(tǒng)實(shí)施機(jī)床后置處理及代碼傳輸，最終學(xué)生可以依托自己的能力操作機(jī)床，完成自己的實(shí)踐加工。在這一教學(xué)過程中，能夠有效地提升數(shù)控技術(shù)教學(xué)水平。

（3）促進(jìn)數(shù)控技術(shù)教學(xué)改革。在數(shù)控技術(shù)教學(xué)中，對 CAD/CAM 軟件加以應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對傳統(tǒng)課堂教學(xué)的改造，讓學(xué)生在課堂教學(xué)中也能有效地掌握計算機(jī)建模與工藝設(shè)計以及自動編程和模擬加工等，這些現(xiàn)代先進(jìn)制造的全過程學(xué)生都可以依托 CAD/CAM 軟件來實(shí)現(xiàn)，對計算機(jī)輔助制造性能形成更加深入的認(rèn)識，實(shí)現(xiàn)在數(shù)控編程與數(shù)控加工方面的課堂內(nèi)的實(shí)訓(xùn)，促進(jìn)了對傳統(tǒng)數(shù)控技術(shù)課堂教學(xué)的改革[6]。在這種教學(xué)模式中，教師能夠轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的理論性板書式教學(xué)，學(xué)生也能夠轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的記錄式學(xué)習(xí)和教師操作、學(xué)生觀看的學(xué)習(xí)方式，CAD/CAM 軟件的應(yīng)用，使數(shù)控技術(shù)教學(xué)更切合現(xiàn)代教學(xué)要求。

3 CAD/CAM 一體化數(shù)控技術(shù)的有效應(yīng)用

基于 CAD/CAM 一體化在數(shù)控技術(shù)教學(xué)中的突出優(yōu)勢，在數(shù)控技術(shù)教學(xué)中，應(yīng)將其有效地應(yīng)用到教學(xué)過程中。

（1）對 CAD/CAM 一體化教學(xué)體系進(jìn)行構(gòu)建。從數(shù)控技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)來看，其主要需要學(xué)生能夠?qū)?CAD/CAM 軟件熟練加以應(yīng)用，進(jìn)行產(chǎn)品的簡單設(shè)計，掌握較復(fù)雜零件的手工編程，并學(xué)會應(yīng)用 CAD/CAM 軟件自動編程，形成一定數(shù)控機(jī)床操作能力。對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行制定時，需要根據(jù)企業(yè)與社會在人才方面的需求為基點(diǎn)，根據(jù)企業(yè)調(diào)研對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化，對知識的應(yīng)用性與先進(jìn)性提高重視，讓學(xué)生能夠于有限的學(xué)習(xí)時間內(nèi)對必要職業(yè)所需技能進(jìn)行掌握[7]。在教學(xué)內(nèi)容方面，可通過對典型數(shù)控系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，將手工編程和自動編程均納入其中，讓學(xué)生通過教學(xué)對數(shù)控編程的一般方法進(jìn)行掌握，并對數(shù)控機(jī)床的操作方法加以掌握。

為了實(shí)現(xiàn)對 CAD/CAM 一體化的有效應(yīng)用，學(xué)校需配備充足的專用機(jī)房和電腦，為 CAD/CAM 一體化的應(yīng)用提供載體，確保能夠有效展開數(shù)控技術(shù)網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)，與此同時還應(yīng)配備一定的數(shù)控車床、加工中心以及三維激光掃描儀、線切割機(jī)床與鉆床、磨床等。

基于已有的硬件設(shè)施，數(shù)控技術(shù)教學(xué)科將典型零件作為主線，對 CAD/CAM 一體化教學(xué)體系進(jìn)行構(gòu)建，將職業(yè)工作過程中所涉及的所有要素，如對象、方式、內(nèi)容以及方法和組織等，均有機(jī)地投入到數(shù)控技術(shù)教學(xué)課程體系與教學(xué)內(nèi)容中，保證工作過程結(jié)構(gòu)的完整性能夠體現(xiàn)在 CAD/CAM 一體化應(yīng)用教學(xué)中，對基于知識應(yīng)用的課程體系進(jìn)行創(chuàng)建。

在 CAD/CAM 一體化應(yīng)用教學(xué)中，其基本思路可以設(shè)置為五個流程：一是零件圖樣分析，二是三維造型，三是工藝分析，四是自動編程及仿真加工，五是DNC 在線加工。對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)置的過程中，教師可對一條主線加以設(shè)置，通過完成項(xiàng)目的形式，使數(shù)控技術(shù)相關(guān)課程內(nèi)容聯(lián)系起來，在該過程中除了需對機(jī)械制圖與機(jī)械制造基礎(chǔ)知識進(jìn)行教學(xué)外，還需對機(jī)械制造技術(shù)以及數(shù)控加工技術(shù)等知識進(jìn)行教學(xué)，使這些知識通過 CAD/CAM 一體化的應(yīng)用串聯(lián)形成知識體系，并依托 CAD/CAM 一體化的應(yīng)用圍繞教學(xué)主線對相關(guān)課程進(jìn)行展開，確保學(xué)生在學(xué)習(xí)目標(biāo)上更有目的性，使數(shù)控技術(shù)教學(xué)中多門課程內(nèi)容緊密聯(lián)系起來，改變以往各門課程教學(xué)的獨(dú)立性，對學(xué)生進(jìn)入社會崗位所需的綜合能力進(jìn)行培養(yǎng)[8]。

在具體教學(xué)過程中，教師可以零件為主線，對實(shí)際生產(chǎn)中一些具有代表性的典型零件加以選擇，根據(jù)零件加工流程，讓學(xué)生以分組形式和分階段形式對一個零件的加工加以完成。進(jìn)行 CAD/CAM 一體化教學(xué)前，對于需要完成的項(xiàng)目，教師可通過書面形式進(jìn)行分配，對于項(xiàng)目中涉及的具體要求與需要掌握的課程內(nèi)容，也需要教師進(jìn)行詳細(xì)說明，讓學(xué)生可以于學(xué)習(xí)之初就能夠樹立明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)。應(yīng)用 CAD 機(jī)械制圖軟件進(jìn)行教學(xué)時，教師可在教學(xué)中設(shè)計指導(dǎo)學(xué)生對指定零件的三維模型進(jìn)行建立[9]。對機(jī)械制造技術(shù)課程進(jìn)行設(shè)計過程中，教師可指導(dǎo)學(xué)生展開零件加工工藝方面的分析，對詳細(xì)工藝規(guī)程進(jìn)行擬定和提交。對于數(shù)控車編程與加工教學(xué)以及數(shù)控銑編程與加工教學(xué)，教師可指導(dǎo)學(xué)生在結(jié)合工藝設(shè)計擬定的加工方案基礎(chǔ)上進(jìn)行手工編程，同時應(yīng)用CAD/CAM 一體化軟件，基于前期建立的三維模型對零件數(shù)控加工工藝的制定進(jìn)行自動或交互地完成，通過CAM 軟件實(shí)現(xiàn)在刀具軌跡上的自動生成，對數(shù)控機(jī)床使用源程序進(jìn)行輸出，對零件的自動編程和仿真加工進(jìn)行完成。展開數(shù)控實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程中，教師可引導(dǎo)學(xué)生根據(jù) CAD/CAM 一體化軟件應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，采用數(shù)控機(jī)床展開實(shí)際加工，同時注意加工中出現(xiàn)的各類問題，針對這些問題進(jìn)行分析。

基于典型零件這一主線，對相關(guān)課程內(nèi)容進(jìn)行串聯(lián)，結(jié)合 CAD/CAM 軟件教學(xué)，可以讓學(xué)生真切地了解零件數(shù)控加工過程，為學(xué)生今后的崗位工作打下基礎(chǔ)；與此同時，通過 CAD/CAM 軟件的應(yīng)用開展數(shù)控技術(shù)教學(xué)，帶有較強(qiáng)實(shí)踐性，可以通過模擬實(shí)踐來對理論知識加以檢驗(yàn)，提高數(shù)控技術(shù)教學(xué)中學(xué)生的理解能力，轉(zhuǎn)變數(shù)控技術(shù)教學(xué)缺乏實(shí)踐性的現(xiàn)狀。

（2）CAD/CAM 一體化在數(shù)控技術(shù)教學(xué)中具體應(yīng)用。以手柄的加工教學(xué)為例，這里主要對有難度的曲線部分的加工進(jìn)行介紹，加工臺階部分不再贅述。手柄零件圖見圖 1 所示。

在教學(xué)中，教師可應(yīng)用 CAD 軟件，指導(dǎo)學(xué)生在 CAD 軟件中對零件圖進(jìn)行導(dǎo)入，將其修改為能夠加工的圖樣。應(yīng)用 CAD 設(shè)置具體的加工參數(shù)，明確切削用量、刀具參數(shù)，對粗加工軌跡進(jìn)行生成。

然后指導(dǎo)學(xué)生將加工程序?qū)?CAM 系統(tǒng)中，讓學(xué)生自主完成仿真加工。CAM 系統(tǒng)中加工完成后如圖 2 所示。

4 結(jié)語

在數(shù)控技術(shù)快速發(fā)展的今天，社會對數(shù)控人才的需求不斷加大的同時，對其要求也不斷提升。在數(shù)控技術(shù)教學(xué)中，對 CAD/CAM 一體化進(jìn)行有效應(yīng)用，可以對數(shù)控技術(shù)實(shí)訓(xùn)教學(xué)進(jìn)行改進(jìn)，有效改善數(shù)控技術(shù)教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)出社會所需的具有實(shí)踐能力的技能型人才。