傅穎俊

（浙江大學(xué) 工程訓(xùn)練中心，浙江 杭州 310058）

數(shù)控雕刻在工程實踐教學(xué)中的應(yīng)用

傅穎俊

（浙江大學(xué) 工程訓(xùn)練中心，浙江 杭州 310058）

為跟上社會發(fā)展步伐，各高等院校工程訓(xùn)練經(jīng)歷教學(xué)改革，從傳統(tǒng)金工中心向現(xiàn)代化工程訓(xùn)練中心轉(zhuǎn)換，從常規(guī)實習(xí)訓(xùn)練向工程實踐教學(xué)轉(zhuǎn)換，從普通機床設(shè)備向先進數(shù)控機床設(shè)備轉(zhuǎn)換，數(shù)控機床亦逐步取代普通機床。該文以研究浙江大學(xué)工程訓(xùn)練中心開設(shè)的雕銑加強實訓(xùn)（浮雕制作）為目的，根據(jù)數(shù)控雕刻在工程實踐教學(xué)的課程安排、操作流程等手段，結(jié)合數(shù)控雕刻的特點，闡述數(shù)控雕刻在工程實踐教學(xué)中的具體應(yīng)用。

教學(xué)改革；工程實踐；數(shù)控機床；數(shù)控雕刻；浮雕

工程實踐教學(xué)是高等工科各專業(yè)進行工程教育的第一步，是引導(dǎo)學(xué)生進入工程殿堂的基礎(chǔ)，是促使學(xué)生了解工程科學(xué)、探知工程奧秘的原動力。工程實踐教育的目的是培養(yǎng)學(xué)生的工程意識、工程素質(zhì)和工程創(chuàng)新能力，其充分體現(xiàn)了基礎(chǔ)性、實踐性和制造性的特點［1］。為此，高等工科院校建立工程訓(xùn)練中心，引進各種傳統(tǒng)的和先進的加工設(shè)備，開設(shè)工程實踐課程，對學(xué)生理解、鞏固、深化和應(yīng)用所學(xué)理論，對學(xué)生分析問題和解決問題能力的培養(yǎng)，對學(xué)生工程觀念、勞動觀點和群眾觀點的樹立，以及對生產(chǎn)知識、管理知識的獲得都起著重要的作用［2］。

隨著社會經(jīng)濟發(fā)展迅速，傳統(tǒng)設(shè)備跟不上時代潮流，即將面臨淘汰。比如雕刻，傳統(tǒng)雕刻是手工業(yè)的一個分支，從學(xué)徒到師傅需要很長一段時間，而且很多高超的技能只能在今后的實踐中不斷地摸索和領(lǐng)悟，所以傳統(tǒng)雕刻發(fā)展緩慢。各類CNC數(shù)控設(shè)備發(fā)展的崛起，取代了傳統(tǒng)設(shè)備的地位，而CNC數(shù)控雕刻技術(shù)就是將傳統(tǒng)雕刻技術(shù)和現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，它根據(jù)零件圖紙和加工路線計算出機床控制裝置所需輸入數(shù)據(jù)［3］，成為一種先進的雕刻技術(shù)，同時它秉承了傳統(tǒng)雕刻精細輕巧、靈活自如的操作特點，順應(yīng)了時代發(fā)展需求。

浙江大學(xué)工程訓(xùn)練中心根據(jù)以培養(yǎng)學(xué)生綜合能力和創(chuàng)新能力為主線的課程安排要求，結(jié)合CNC數(shù)控雕刻的特點，開設(shè)了雕銑工程實訓(xùn)課程。

1 雕銑實訓(xùn)教學(xué)課程安排

中心工程實訓(xùn)課程主要分常規(guī)實訓(xùn)和加強實訓(xùn)兩大類。1）常規(guī)實訓(xùn)作為工程實訓(xùn)的基礎(chǔ)必修課，讓學(xué)生熟悉整個工藝流程，制定該零件的機械加工工藝規(guī)程，再根據(jù)工藝規(guī)程進行加工準備［4］，工科類的學(xué)生都必須參加；2）加強實訓(xùn)作為工程實訓(xùn)的綜合訓(xùn)練課，讓學(xué)生產(chǎn)生綜合設(shè)計及制造的創(chuàng)新性思維，機械類的學(xué)生都要求參加。常規(guī)實訓(xùn)分車、銑／齒、鉗、數(shù)車、數(shù)銑、CAD／CAM、焊、鑄、熱、雕銑、逆、特、電／柔13個課程；加強實訓(xùn)分車削加強、數(shù)車加強、鑄造加強、熱處理加強、焊接創(chuàng)新制作、線切割二維創(chuàng)新、摩托車拆裝、減速器制作、電路板制作、浮雕制作、CAD／CAM曲面造型、逆向工程12個課程。

雕銑常規(guī)實訓(xùn)安排了4個課時，要求學(xué)生進行平面圖形設(shè)計、2D刀路生成、程序傳輸、機床操作，最后完成圖形加工；雕銑加強實訓(xùn)（浮雕制作）安排了16個課時，要求學(xué)生進行浮雕作品設(shè)計、3D刀路生成、程序傳輸（粗、精加工程序分開或根據(jù)刀具類型程序分開）、機床操作，最后完成浮雕作品加工。

下面以雕銑加強實訓(xùn)（浮雕制作）安排為例，介紹CNC數(shù)控雕刻在工程實踐教學(xué)中的應(yīng)用。

1.1 實訓(xùn)目的

1）使學(xué)生了解CNC數(shù)控雕刻系統(tǒng)的組成，學(xué)會JDPaint軟件（CNC數(shù)控雕刻系統(tǒng)的核心部分）的簡單操作；

2）通過指導(dǎo)老師的演示操作，學(xué)生初步了解CNC數(shù)控雕刻機是如何工作的；

3）學(xué)生自行設(shè)計平面或浮雕作品，操作CNC數(shù)控雕刻機完成加工。

1.2 實訓(xùn)內(nèi)容學(xué)時分配

表1 學(xué)時分配表

1.3 實訓(xùn)流程

1）根據(jù)指導(dǎo)老師提供的工件，借由一些實物模型的參考，明確自己要設(shè)計的作品（比如做一個U盤外殼）。

2）打開JDPaint軟件，通過載入 jpg、 bmp等格式圖片，對圖片進行描圖，借由U盤一些固定的尺寸要求（比如U盤插口的長、寬尺寸），完成平面圖形設(shè)計。

3）通過JDPaint軟件，對部分平面圖形進行“堆料”—“去料”—“區(qū)域浮雕”—“顏色浮雕”等操作命令完成浮雕制作，完成整個作品設(shè)計。

4）根據(jù)作品的“平面”“曲面”和“浮雕”等元素加工要求不同，區(qū)分“平面雕刻”和“曲面雕刻”部分，通過“路徑向?qū)А敝械摹皢尉€切割”“區(qū)域加工”“分層區(qū)域粗加工”和“曲面精加工”等加工方式而生成不同的刀具加工路徑。

5）刀具路徑生成后程序便可自動生成，借由傳輸軟件，完成程序傳輸。

6）開啟CNC數(shù)控雕刻機，通過對刀等一系列機床操作，最后作品加工結(jié)束。

7）對作品進行打磨，拋光等后續(xù)處理。

部分完成的作品展示如圖4和圖5所示。

圖1 CNC雕刻系統(tǒng)圖

圖2 U盤浮雕外殼圖

圖3 實訓(xùn)操作流程圖

圖4 實物展示圖1

圖5 實物展示圖2

2 結(jié)束語

CNC數(shù)控雕刻其實屬于銑削加工，只不過它比普通的銑削加工涉及范圍更廣，其一是因為它的高轉(zhuǎn)速主軸，再者是因為它的刀具直徑可小至0.2 mm，所以它能夠精細地加工出各種圖案，再加上它的高效率、高精度，滿足多品種、小批量的自動化生產(chǎn)，為單件、小批生產(chǎn)的精密復(fù)雜零件提供了自動化加工手段［5］，由此它替代了手工雕刻。CNC數(shù)控機床已是集現(xiàn)代機械制造技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)、液壓氣動技術(shù)和光電技術(shù)為一體的機械自動化設(shè)備［6］，本中心根據(jù)由CNC數(shù)控雕刻開設(shè)的雕銑常規(guī)實習(xí)教學(xué)和雕銑加強實習(xí)教學(xué)（浮雕制作）的反饋，學(xué)生對工程實踐課程充滿了熱情，充分調(diào)動了他們學(xué)習(xí)的積極性，激發(fā)了他們設(shè)計的靈感，培養(yǎng)了他們創(chuàng)新實踐的能力，提高了他們工程素質(zhì)的水平。

［1］蔡安江，李明貴.工程實踐基礎(chǔ)［M］.北京：兵器工業(yè)出版社，2003：1－5.

［2］張進生，王志.機械工程實習(xí)教程［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2003：1－3.

［3］周德儉.數(shù)控技術(shù)［M］.重慶：重慶大學(xué)出版社，2001：34－36.

［4］張世昌，李旦，高航.機械制造技術(shù)基礎(chǔ)［M］.北京：高等教育出版社，2001：169－170.

［5］劉書華.數(shù)控機床與編程［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2001：1－3.

［6］潘曉弘，陳培里.工程訓(xùn)練指導(dǎo)［M］.杭州：浙江大學(xué)出版社，2008：194－195.

CNC Engraving Applications in Engineering Practice Teaching

FU Yingjun
（Engineering Training Center of Zhejiang University，Hangzhou 310058，China）

In order to keep up with the pace of social development，the reform of engineering training experience in colleges and universities，from the traditionalmetalworking center to themodernization of engineering training center conversion，from conventional practice training to engineering practice teaching conversion，from ordinarymachine equipment to advanced computer numerical control（CNC）machine tools，CNCmachine tools are also gradually replace the ordinarymachine.In this paper，based on the engraving and milling strengthening training（relief production）of Zhejiang University engineering training center，according to the curriculum ar rangementand operation process of CNC engraving in engineering practice teaching，combined with the characteristics of CNC carving，the specific application of CNC carving in engineering practice teaching was elaborated.

reform in education；engineering practice；CNC；CNC engraving；relief

TP29

A

10.3969／j．issn．1672－4550.2017.03.033

2015－11－02；修改日期：2017－04－21

傅穎俊（1983－），女，本科，助理工程師，主要從事數(shù)控教學(xué)工作。