《数控机床编程与操作》课程整体设计方案
课程简介
《数控机床编程与操作》是数控技术专业的核心专业课程之一，通过本课程的学习，主要掌握数控机床加工工艺的编制、加工程序编制和数控机床的操作技能，具有很强的综合性和实用性。
学分：
学时：240学时
授课对象：数控技术专业
性质：专业课
先修课：机械制图、公差配合与技术测量、机械制造工艺学、金属切削原理与刀具、CAD/CAM应用等
课程设计
一、课程目标设计
1.专业培养目标分析
数控技术专业主要是培养德、智、体、全面发展，牢固掌握必要的文化科学基础知识和数控机床加工技术方面的专业知识，有较强的实践能力，具有爱岗敬业，塌实肯干，勇于创新，与人合作的良好品德，能适应社会主义市场经济需要的高技能人才。毕业生具有数控机床加工的工艺工装设计和编程能力，能熟练地操作数控机床进行产品加工，能够进行数控机床的安装、调试、维护，也可以从事车间生产与技术管理工作。
2.本课程在专业培养方案中的定位
《数控机床编程与操作》课程是数控技术专业必修的核心主干课程，是一门实践性、综合性较强的专业实践技能训练课程，是对专业核心能力系统训练的重要环节，在专业人才培养中具有十分重要的地位。
3.本课程的培养目标定位
主要培养学生制订典型零件（中等复杂程度）的数控加工工艺、进行手工编程和自动编程的能力、熟练操作数控机床及加工零件的技能，对数控机床进行日常维护并能解决生产现场技术问题的能力。
4.能力目标：
（1）专业能力目标
1） 能够选择确定设备、刀具、夹具、量具与切削用量，能编制数控加工工艺卡片。
2） 能够正确编制程序并进行程序的调试与检验。
3） 能够熟练操作常用数控机床加工工件。
4） 能够使用常用量具合理检测工件。
5） 具备安全文明生产的能力。
6） 能够正确保养数控机床并排除常见故障。
7） 能够解决生产现场技术问题。
8） 掌握CAD/CAM的基本知识、能够应用CAD/CAM软件进行自动编程、完成中等复杂程度零件的后置处理。
（2）社会能力目标
1）具有良好的思想政治素质、行为规范和职业道德。
2）具有较强的自我控制能力和团队协作能力，有较强的责任感和认真的工作态度。
3）具有较强的开拓发展的创新能力。
4）具有较强的口头与书面表达能力、人际沟通能力。
（3）方法能力目标
1）具有较好的学习新知识与技能的能力。
2）具有较好的分析和解决问题的方法能力。
3）具有查资料、文献获取信息的能力。
4）具有合理制定工作计划的能力。
二、课程内容的设计
该课程设计思想是：根据课程性质，以“工作过程为导向”设计课程内容，以“任务驱动、项目导向”等行动导向的教学模式来组织实施教学。
在课程内容设计方面，按照数控加工职业岗位（数控工艺员、编程员和数控操作工）的工作内容及工作过程（工作内容及工作过程是：拿到图纸――读图并进行工艺分析，要求能够看懂零件的形状和加工技术要求――制订工艺规程，要求能够拟定工艺路线，并选择加工设备、刀具、夹具、量具以及加工参数――编制加工程序，能手工编制或者利用CAD/CAM软件进行自动编程――工艺验证，能够操作机床进行零件首件加工，验证加工工艺和加工程序――改进最终确定工艺规程以及加工程序并形成工艺文件）要求，参照数控机床操作工国家职业标准，确定职业岗位核心能力（数控加工工艺、数控编程、数控机床操作），对应职业岗位核心能力培养设置了实训教学情境。
在课程组织方面，以“任务驱动、项目导向”组织实施教学。实训教学紧密结合专业先修课程理论教学内容，相互穿插，互为提高，强化学生的实际动手能力和数控技术的应用、数控机床的操作能力；革新教学方法和课程组织实施形式，课程在实训基地进行，实现“教、学、做一体化”；课程教学注重与生产一线主流数控系统相一致，数控车床以GSK980T数控系统为主，数控铣床及加工中心以SIEMENS数控系统为主，同时兼顾数控系统的多样性，为学生指出其它数控系统指令在格式上差别，开阔了学生的视野，为学生今后进入企业尽快适应不同的数控系统奠定基础。
在教学中采用生产一线通用的设备，通过典型零件的加工，特别是在综合加工训练时，利用来自企业真实产品，创造了较为真实的职业环境，促进了学生职业素养的提高；针对学生在实训过程中出现的问题，教师面对面引导解决，增强了学生的自信心、解决问题的能力和成就感，激发了学生的学习热情；在实训中，提倡学生根据自己的爱好、兴趣、机床的加工工艺范围和刀具、材料等情况，自行设计零件结构、形状、尺寸，独立编程、选择加工的刀具、确定加工的工艺、独立加工出所构思的零件，体现了自主学习和个性化发展，同时也巩固了学生的制图、工艺、装夹、刀具等方面的知识。
课程考核方面，单纯的课程成绩考核转向对学生的核心职业能力综合评价，考核方式采用阶段考核与综合考核相结合的方式，阶段考核按实训单元进行，课程最后一周选择一个中等复杂程度的配合件加工项目进行综合考核。在教学情境考核时采用职业技能鉴定“应知＋应会”的方式，课程最终考核成绩合格者，可以直接参加由学院鉴定中心具体组织的数控操作工职业资格鉴定，否则需要进行强化培训。对学生课程成绩的考核已经逐步形成了“项目技能考核—模块综合考核—课程最终考核（评价）—职业资格鉴定”的考核评价体系。
课程结束后，学生应具备制订中等复杂程度零件的数控加工工艺的能力，能进行手工编程和利用CAD/CAM软件进行自动编程，熟练操作数控机床进行加工，能解决生产一线的技术问题，操作技能达到数控机床操作工高级工水平。
模块名称
内容
学时
程序编制与仿真加工教学单元
教学情景1：课程认知
教学情景2：简单轴类零件的程序编制与模拟加工
教学情景3：复杂轴类零件的程序编制与模拟加工
教学情景4：套类零件的程序编制与模拟加工
教学情景5：螺纹的零件的程序编制与模拟加工
教学情景6：数控车综合练习
教学情景7：数控铣床及加工中心轮廓零件的程序编制与模拟加工
教学情景8：数控铣床及加工中心曲面零件的程序编制与模拟加工
教学情景9：数控铣床及加工中心孔系零件的程序编制与模拟加工
教学情景10：数控铣床及加工中心综合练习
90
机床操作与零件加工教学单元
(任选其一)
数控车床操作与零件加工
实训情景1：异型轴加工
实训情景2：套类工件的加工
实训情景3：联接轴加工
实训情景4：生产性实习（导向套、导向柱、管接头）
150
数控铣床及加工中心操作与零件加工
实训情景1：数控铣床及加工中心轮廓加工
实训情景2：数控铣床及加工中心曲面加工
实训情景3：数控铣床及加工中心孔系加工
实训情景4：生产性实习（法兰盘、模具压板、异型腔体、轮毂）
150
三、学习载体（学习性工作任务）设计
编号
任务
拟实现的能力目标
相关支撑知识
训练方式手段及步骤
结果
1
课程认知
1、了解本课程的性质和任务；
2、了解数控机床的入门知识；
3、熟悉数控及数控机床的概念；
4、熟悉数控机床的工作原理。
1、普通机械加工的基本概念；
2、数控机床的分类及应用；
3、数控机床的工作原理及组成。
1、讲授法
2、现场教学法
2
简单轴类零件的程序编制与模拟加工
1、掌握数控车床控制面板的功能及正确使用的方法；
2、掌握数控车床坐标系；
3、掌握G、M、S、T各指令代码的含义及正确使用。
1、数控仿真软件平台的使用；
2、GSK980T系统的使用；
3、机床、工件坐标系的建立；
4、准备功能指令（G00、G01、G90、G94、G71、G70、G97、G99）的使用
辅助功能指令（M00、M03、M05、M30）的应用；
5、加工刀具及加工参数的合理确定。
1、示范教学法
2、任务驱动法
提出任务—相关知识点的讲解—教师示范—学生分组练习（教师进行巡回指导）—学生总结，教师评价
3
复杂轴类零件的程序编制与模拟加工
1、掌握圆弧加工指令应用方法；
2、掌握轮廓粗车指令的应用方法；
3、掌握复杂轴类零件的加工工艺。
1、相关数学知识；
2、数控车床刀补的建立及使用；
3、准备功能指令（G02、G03、G40、G41入门电脑编程软件推荐、G42、G73）的使用；
5、加工刀具及加工参数的合理确定。
1、示范教学法
2、任务驱动法
提出任务—相关知识点的讲解—教师示范—学生分组练习（教师进行巡回指导）—学生总结，教师评价
4
套类零件的程序编制与模拟加工
1、掌握套类零件的加工程序编写方法；
2、掌握套类零件加工中的工艺安排。
1、内轮廓编程时循环起点的确定方法；
2、内轮廓加工时余量方向的确定方法；
3、内轮廓加工时进刀与退刀路线的选择；
4、内轮廓加工刀具及加工参数的合理确定。
1、示范教学法
2、任务驱动法
提出任务—相关知识点的讲解—教师示范—学生分组练习（教师进行巡回指导）—学生总结，教师评价
5
螺纹的零件的程序编制与模拟加工
1、掌握内、外三角螺纹加工的编程方法；
2、掌握螺纹加工程序循环起点的确定原则；
3、了解锥螺纹的有关计算和程序编制方法。
1、 准备功能指令（G32、G92、G76）的应用；
2、内、外三角螺纹加工的参数计算；
3、加工内、外螺纹时工艺路线的确定方法；
4、内外螺纹加工刀具及加工参数的合理确定。
1、示范教学法
2、任务驱动法
提出任务—相关知识点的讲解—教师示范—学生分组练习（教师进行巡回指导）—学生总结，教师评价
6
数控车综合练习
1、能够在仿真平台上按图样要求完成工件的加工；
2、能够合理拟订加工方案，较熟练的编制典型零件的加工程序；
3、程序的编制严谨，仿真加工操作规范；
4、操作过程中克服粗心大意、计算不精确等问题；养成条理性、科学性和认真负责的工作作风。
1、数控车床（GSK980T）系统的操作；
2、数控车床各指令的格式及适用环境；
3、数控车床加工工艺。
1、任务驱动法
提出任务—相关知识点的讲解—教师示范—学生分组练习（教师进行巡回指导）—学生总结，教师评价
7
数控铣床及加工中心轮廓零件的程序编制与模拟加工
1、掌握数控铣床及加工中心控制面板的功能及正确使用的方法；
2、掌握数控铣床及加工中心坐标系；
3、掌握G、M、S、T各指令代码的含义及正确使用；
4、掌握数控铣床及加工中心刀具补偿的使用；
5、了解数控铣床及加工中心在机械加工行业中的重要位置及先进性。
1、数控仿真软件平台的使用；
2、SIEMENS 802D系统的使用；
3机床、工件坐标系的建立；
4准备功能指令（G90、G91、G54~G59、G40、G41、G42、G43、G44、G49）的使用；
辅助功能指令（M00、M02、M03、M04、M05、M06、M30）的应用。
1、示范教学法
2、任务驱动法
提出任务—相关知识点的讲解—教师示范—学生分组练习（教师进行巡回指导）—学生总结，教师评价
8
数控铣床及加工中心曲面零件的程序编制与模拟加工
1、了解数控铣床及加工中心的结构和加工特点；
2、了解数控铣床及加工中心常用刀具和夹具；
3、熟练掌握数控铣床及加工中心加工程序的编制方法。
1、数控铣削加工工艺；
2、加工刀具、夹具的选择及加工参数的合理确定；
3、CAD/CAM软件的应用。
1、示范教学法
2、任务驱动法
提出任务—相关知识点的讲解—教师示范—学生分组练习（教师进行巡回指导）—学生总结，教师评价
9
数控铣床及加工中心孔系零件的程序编制与模拟加工
1、掌握孔系加工工艺分析的步骤和方法；
2、掌握进给速度的计算方法。
1、孔系加工的工艺分析；
2、孔系加工的数学处理；
3、数控铣床及加工中心孔系加工循环功能（CYCLE81、CYCLE82、CYCLE83、CYCLE84）。
1、示范教学法
2、任务驱动法
提出任务—相关知识点的讲解—教师示范—学生分组练习（教师进行巡回指导）—学生总结，教师评价
10
数控铣床及加工中心综合练习
1、能够在仿真平台上按图样要求完成工件的加工；
2、能够合理拟订加工方案，较熟练的编制典型零件的加工程序；
3、程序的编制严谨；仿真加工操作规范；
4、子程序调用功能的灵活运用；
5、培养学生养成良好的操作习惯，严格按照编程顺序思考问题，克服粗心大意、计算不精确等问题；养成条理性、科学性和认真负责的工作作风。
1、数控铣床及加工中心（SIEMENS 802D）系统的操作；
2、数控铣床及加工中心各指令的格式及适用的环境（L--P--RET）；
3、数控铣床及加工中心加工工艺。
1、任务驱动法
提出任务—相关知识点的讲解—教师示范—学生分组练习（教师进行巡回指导）—学生总结，教师评价
11
异型轴加工
1、熟悉安全操作规程的内容；
2、强化基本编程指令的使用；
3、建立粗车、精车工艺概念，先粗后精；
4、掌握粗车走刀路线的选择，合理选用切削用量。
1、数控车床的操作；
2、加工参数的合理确定；
3、数控车床刀补的建立及刀补参数的计算和使用；
4、机夹刀具的选用和焊接刀具的刃磨。
1、任务驱动法
读图并进行工艺分析――制订工艺规程――编制加工程序，（手工编制或自动编程）―－工艺验证，加工――精度检验——学生总结，教师评价
12
套类工件的加工
1、掌握套类工件的加工程序编制方法；
2、掌握套类工件加工中的工艺安排。
1、套类工件加工时加工工艺的制订；
2、套类工件加工刀具及加工参数的合理确定。
1、任务驱动法
读图并进行工艺分析――制订工艺规程――编制加工程序，（手工编制或自动编程）―－工艺验证，加工――精度检验——学生总结，教师评价
13
联接轴加工
1、掌握内、外三角螺纹加工的编程方法；
2、掌握内、外三角螺纹加工的有关计算；
3、锥螺纹的计算方法和程序编制方法。
1、加工内、外螺纹时工艺路线的确定方法；
2、内外螺纹加工刀具及加工参数的合理确定。
1、任务驱动法
读图并进行工艺分析――制订工艺规程――编制加工程序，（手工编制或自动编程）―－工艺验证，加工――精度检验——学生总结，教师评价
14
生产性实习（导向套、导向柱、管接头）
1、掌握零件加工工序的编排；
2、熟悉工装的选用与调整；
3、掌握零件加工程序的校验与调试；
4、了解批量零件生产的工艺安排；
5、培养学生实际生产加工的组织能力；
6、培养学生团体协作能力；
7、掌握自动编程和数据传输功能。
1、零件加工工艺的编排；
2、加工程序的编制；
3、数控机床操作规范。
1、任务驱动法
读图并进行工艺分析――制订工艺规程――编制加工程序，（手工编制或自动编程）―－工艺验证，首件加工――改进最终确定工艺规程以及加工程序并形成工艺文件——批量加工
15
数控铣床及加工中心轮廓加工
1、熟悉数控铣床及加工中心的文明生产和安全操作技术及操作规程；
2、掌握刀具的预调方法和对刀仪的使用；
3、掌握工件正、安装的方法；
4、掌握工件坐标系的测量方法和计算方法。
1、数控铣削加工工艺的编排；
2、加工刀具、夹具的选择及加工参数的合理确定。
1、任务驱动法
读图并进行工艺分析――制订工艺规程――编制加工程序，（手工编制或自动编程）―－工艺验证，加工――精度检验——学生总结，教师评价
16
数控铣床及加工中心曲面加工
1、掌握轮廓加工的工艺分析和方法；
2、掌握编程原点的选择原则；
3、掌握程序校验的方法和步骤。
1、数控铣削加工工艺的编排；
2、加工刀具、夹具的选择及加工参数的合理确定。
1、任务驱动法
读图并进行工艺分析――制订工艺规程――编制加工程序，（手工编制或自动编程）―－工艺验证，加工――精度检验——学生总结，教师评价
17
数控铣床及加工中心孔系加工
1、掌握孔加工刀具的选用原则；
2、掌握孔系加工的程序编制和校验；
3、合理的选择加工参数。
1、孔的加工工艺；
2、孔加工专用刀具的知识。
1、任务驱动法
读图并进行工艺分析――制订工艺规程――编制加工程序，（手工编制或自动编程）―－工艺验证，加工――精度检验——学生总结，教师评价
18
生产性实习（法兰盘、模具压板、异型腔体、轮毂）
1、掌握零件加工工序的编排；
2、熟悉工装的选用与调整；
3、掌握零件加工程序的校验与调试；
4、了解批量零件生产的工艺安排；
5、培养学生实际生产加工的组织能力；
6、培养学生团体协作能力；
7、掌握自动编程和数据传输功能。
1、零件加工工艺的编排；
2、加工程序的编制；
3、数控机床操作规范。
1、任务驱动法
读图，进行工艺分析――制订工艺规程――编制加工程序，（手工编制或自动编程）―－工艺验证，首件加工――改进最终确定工艺规程和加工程序并形成工艺文件——批量加工
四、教学方法和手段设计
1、教学方法
（1）本课程采取“教学六步法”，学生自主学习，教师加以引导，充分发挥学生学习的主观能动性，由理论指导实践并在实践中自我检验。实施过程如下：资讯、计划、决策、实施、检查、评价六个步骤进行。
例如：数控车床复杂零件加工：
（2）根据每个学生的个性差异，因材施教，采用灵活适用的教学方法
在保证实现教学目标的前提下，教学在既面向全体学生进行，向他们提出统一要求的同时，又承认了学生的个性差异，根据学生的兴趣和能力，采取了不同的教学措施，使学生的个性得到充分发展。例如对于掌握基本知识较差且学习不努力的同学，教学中采用“问题式”教学
措施，在检查学生编制的程序出现易出现的错误时，在保证加工安全前提下，让学生犯错，当学生加工出的零件与图纸要求不符时，再引导学生寻问题的症结和解决方案，使他们深刻理解该知识点内容，避免今后编程中再犯同样错误。针对掌握基本知识较好且爱学、想学的学生，教学中主要采用“兴趣式”教学措施，学生根据自己兴趣爱好，结合教师提供的毛坯尺寸，自行设计零件，编程并加工，锻炼了学生的设计思想，加强了专业综合能力。对于专业核心技能掌握比较快的学生，主要采用“挖掘式”教学措施，根据学生各自能力水平，采用“台阶式”，一步一步加强难度，充分挖掘学生的学习潜能，使各个层次学生的学习成绩都有所提高，同时各人难度要求不一，减轻了学生学习的心理负担，数控编程与加工能力得到最大限度的提高。
（3）强化学生探究性学习能力与培育团队协作精神，采用小班授课。
为使探究性学习落到实处，取消学生因为该课程与理论课教学组织模式不一样而存在“蒙混过关”的侥幸心理，使学生得到有力管制，教学采用小班授课，教师根据学生学习情况，科学合理地将学生进行分组：根据学院数控设备的台数，每台数控设备3－4人，将全班成员按照能力强弱搭配，男女搭配；指派组长，阐明组长责任、组员与组员之间的协作关系，使学生形成了互帮互学的风气，增强了学生团队协作和竞争意识。