五轴数控编程培训范文
时间：2023-10-18 17:37:43
导语：如何才能写好一篇五轴数控编程培训，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
关键词：中职；数控机床；培训；教学方法
中图分类号：G712；G718.3 文献标志码：A 文章编号：1008-3561（2017）05-0048-01
随着科学技术水平的不断提高，各种先进制造技术得到日益广泛的应用，生产企业需要大量善于进行技术创新的应用型人才，其中，数控机床操作技术工更是目前迫切需要的“灰领”人才。在这样的背景下，数控培训方兴未艾，许多职校跨出校门接受社会培训。因而如何尽快、有效地提高数控培训学员的知识水平与操作技能是一个重要课题。
一、形象比喻，通俗易懂
由于大多数学员是初次接触数控机床，且文化程度较低，对一些基础知识与概念的理解有困难，这时可以举一些通俗易懂的例子来进行教学。例如，数控机床的基本M成及工作原理可以以人作比喻：控制介质相当于语言、数控装置相当于大脑、伺服系统相当于神经系统和肌肉、检测装置相当于感觉器官、机床本体相当于人体骨架。比如在做队列操时，人听到“立正”口令时，将语音信号变换后传递给大脑，这个“立正”命令必须是人能听懂并明白其含义的，否则无法做出反应。大脑接受了“立正”命令信息后，马上记忆起该命令的动作要求，即人站直、腿并拢、手放好，并通过感觉器官检查动作是否准确到位、符合要求，然后发出动作指令。这个指令是很微弱的脑电波信号，不足以刺激肌肉运动，通过神经系统放大并传递后刺激相应部位的肌肉舒展或收缩，牵引骨骼运动，这才最终完成了“立正”动作。如果听不懂命令、不知道命令的含义、大脑不能正常思维或神经系统有障碍、肌肉拉伤或萎缩、骨骼有损伤，那么人就不可能做出正确的动作。同样，如果程序有误、数控装置有问题、伺服系统有故障、机床本体部件损坏，那么机床就无法正常运转，也就不能加工出合格的零件。有时程序出错，甚至会造成严重事故。这样一来就把基本概念讲清楚了，学员也容易理解。其他如开环、闭环、半闭环控制方式、可控轴与联动轴等都可以用类似的方法讲解。
二、分析透彻，搞清概念
有些简单却重要的概念往往不被重视，包括专业人员，但又很容易出差错，这些问题必须讲清讲透，否则学员一知半解，掌握不了要领，导致在实际操作时出现失误。例如，数控车床坐标系的问题，数控车床同样采用人人皆知的右手笛卡儿直角坐标系，简单易懂，但问题是如何在所用机床的实际坐标系上判别圆弧的顺逆时针走向。多数学校的工业训练中心和社会培训机构因经费原因，一般采用经济型数控机床进行培训，而企业则多采用中高档数控机床进行生产。经济型数控车床的刀架位置与中高档数控车床不同，X轴及Y轴的正向正好相反。判断圆弧的顺逆时针走向应对着Y轴正向看过去，而经济型数控车床的Y轴正向向下，判别朝向和视线方向相反，因此看起来是顺时针其实是逆时针。这个基本概念很简单，但也容易出错，甚至在某些数控机床的操作说明书上也出现这类错误。其他如数控指令的用法，尤其是循环指令的功能与刀路、坐标及刀具参数的设置等问题也必须要讲清楚、准确到位。
三、工艺是重点，编程是基础
初学者往往很重视编程，把精力都花在这上面，而忽视了加工工艺。其实，数控机床是按照人所编的数控程序进行自动加工的，程序里面包含了工艺因素，反映了编程者的工艺思路，所以说，程序编得好不好，完全取决于工艺排得好不好。因此，除了编程方法还需要介绍数控机床有别于普通机床的特点与要求，重点讲解工艺分析、切削参数、刀具选择、走刀路线等工艺性问题。数控培训也可尝试创新教学，在学员初步掌握基本编程及操作技能后，让他们按照自己的兴趣设计一个零件并进行加工，从中可以发现许多工艺问题，尤其是刀具选择和刀路安排，此时教师再指出错误并给予指导，使学员印象深刻更易于接受，效果比教师单向讲解要好得多。
四、掌握要领，运用技巧
接受培训的学员有些是普通机床的操作工，有一定的切削加工经验。有些则刚取得初级证书，工作经验很少，在习惯上往往还按照普通机床的操作过程来编制数控程序，这就需要在培训中反复强调数控机床的工艺特点，指导学员逐渐接受、掌握数控机床有别于普通机床的一些工艺处理方法。对培训中出现的典型问题和特别容易出错的地方，可召集学员进行现场讨论，让大家相互汲取教训，这样做学员们既印象深刻，又能共同提高。培训使用的经济型数控机床，采用的是开环系统和步进电动机，在运行过程中极易失步且无法补偿，故而精度较低、误差较大，在操作中应加以注意。编程时仍按图纸规定的尺寸作为坐标参数，但在对刀设置坐标时要留出一些余量，或修改调整刀补参数，加工结束后按实际测得的零件尺寸重新设置坐标或修改刀补参数，再运行精加工程序予以修正，这样就能加工出合格的零件。
五、结束语
数控机床操作工为紧缺工种，社会需求量大，政策扶持力度大，考工不受年限，取得某级别资格后，可马上申报高一级资格鉴定。因此，在培训中要加强学员的素质教育，抓好基本技能的训练，给学员打好扎实的基础，使他们能够尽快达到工作要求，提高专业技能。
参考文献：
篇2
关键词：教学改革 项目化教学 数控编程与加工 教学设计
数控专业及机电专业部分课程开展项目化教学后积累了一些经验，现将数控编程与加工课程项目化教学实施过程与经验总结如下：
一、 “项目化教学”的解读
所谓项目化教学法就是以所制作的项目为载体，教师带领学生对实际生产项目进行分析、研究、开发和制作。项目化教学也是师生共同学习、探讨的过程。最后通过师生的共同努力完成项目的制作。
我们认为，必须摒弃“填鸭式”教学，充分发挥学生的主观能动性，由 “被学习”转变为“我要学”。教师已经不再是教学过程单一的讲授者，而应成为学生项目制作的引导者。
二、数控编程与加工课程培养目标与内容
通过学习本课程，要求学生掌握数控加工工艺设计方法：熟悉并掌握数控编程方法及其操作；教学过程中采用多媒体和现场教学相结合方式，采用实践性教学，让学生自己分析图纸，确定工艺路线，编写加工程序并在机床上完成加工，使学生具有独立使用数控机床并进行加工的工作能力。
该课程主要讲授数控机床的工作原理、组成及其分类；数控加工工艺设计方法；数控程序的编制、数控编程中的数值计算、刀具补偿概念和编程技巧；数控车床、数控铣床及加工中心的编程方法和编程实例。
三、数控编程与加工课程特点与要求
本课程属机械制造领域专业课，以技术应用为主，理论知识较少，实践性很强。本该课程要求学生具备以下能力：（1）工艺分析及手动编程能力；（2）实际操作能力；（3）数控机床维护维修能力；（4）自动编程能力；（5）仿真加工能力；（6）创新研究能力。
四、实施方法
数控编程与加工设置为两种工种，分为“数控车削与加工”和“数控铣削与加工”。数控车削与加工主要集中培养学生的数控车床实操能力，数控铣削与加工主要是加强学生数控铣床和加工中心的实际操作能力，这样设置是为了更好教学。每周6学时，因难度和实际情况，理论指导2～4学时，实践指导2～4学时。划分知识模块，每个模块由若干课题组成，每个课题为一个教学项目。以车削轴为例：
1.确立项目
学生选择感兴趣的零件图纸用作车削加工，例如 “子弹”“陀螺”等，也可以由教师依据学校教学资源提出若干个项目，再由学生选择其中之一。所选项目最好是来源于生产一线的，有实际应用价值的。对学生今后的实践和岗位培训要有一定帮助，本节课学生最后选的项目是轴的加工。 如下图示：
教师对学生提出要求：这个零件加工所需要的时间4课时，项目结束后，学生必须上交零件和自评报告。教师做出成绩评定，作为平时成绩，记入期末总评。
2.教师和学生的准备
教师在项目制作之前要准备好课件、实施提纲、仿真软件、项目制作的工具和材料，以及该项目化教学周工作配档，还要根据所选的项目确定数控系统。
数控系统可选择范围相对较小。目前主流的数控系统以西门子、法那克、法歌等为主。国产数控系统以华中数控、广州数控等为代表。西门子数控系统价格昂贵，往往占机床价格一半以上，也因数控系统与机床硬件不匹配造成浪费。法那克数控系统在我国市场占有率很高，多数企业在使用，价格高于国内系统，精度控制较好。国产数控系统能满足一般生产加工需要，且价格也能接受。华中数控系统从低端至多轴控制的高端系统都有，在各大高校应用较广，所以选用华中数控系统。
把学生按数控实训车床数，分为15个教学组。指导教师将项目的目标、任务、要求提供给每个学生或小组。学生之间相互讨论，初步确定各自的加工方案（包括项目工作计划、项目实施步骤和程序等），目的是使学生熟悉实际生产工艺过程，让学生独立思考，对知识点进行理解，探索工程中解决要点。
学生应该提前查阅项目相关资料，做好预习，为项目研究和生产做好准备。
3.项目实施阶段
（1）知识衔接
在项目正式进行前，教师要完成学生知识衔接的任务，教师有必要说明加工这个零件的工艺基础，如装夹方式、加工工艺、刀具选择、切削用量、程序编制和数控系统选择等等。
（2）分组讨论
15个组，每个小组选出一名负责人，在小组中组织同学讨论，每个小组自行讨论，研究制作方案，同时写出项目实施计划，计划中应包括零件图分析、所需材料的测算、工艺分析、程序的编制、相关技术参数确定等内容。
（3）计划实施
计划实施是项目化教学关键的一环，学生在小组讨论后归纳出实施计划，教师指导学生对该计划进行修正，然后按形成的最终方案实施计划。
五、教学总结
在尝试项目化教学法近半年的过程中，我们认为项目化教学法的优势在于，改变了单调枯燥的课堂教学，理论与实际相互融合，是“产学教”浓缩版，有利于培养学生的多种能力，学生专业素质也有很大提高。评价系统注重过程，不再单单看学生的理论课成绩，而是采用理论和实操相结合的方式进行考评，更能全面地评价学生。
项目化教学，适合应用类学科的教学，应该普遍推广。
参考文献：
[1]王爱玲.现代数控原理及控制系统.国防工业出版社，2002
篇3
【关键词】数控车床 G32 油槽
一、引言
轴瓦是滑动轴承和轴接触的部分，滑动轴承的运动方式是滑动， 滑动轴承工作时，由于不良，轴瓦与转轴之间存在直接摩擦，温度不断升高，轴瓦还可能由于负荷过大、温度过高、油存在杂质或黏度异常等因素造成烧瓦使滑动轴承就损坏。所以在轴轴瓦的内壁加工出油槽，来保证油膜的形成。减少轴承和轴的磨损，延长轴瓦的使用寿命。
在实践生产时遇到油槽零件的加工，用到普通车床加工，油槽对生产者的要求较高，不仅要车床的精度高，同对操作者对车床的熟悉程度要求较高。随着数控车床的普遍使用，油槽的加工变得灵活、简易。例如在2012年的全国职业院校技能大赛，薄壁套零件上的“8字型”油槽，对数控车床的加工提出了新的要求。下面以全国大赛2012薄壁套零件图为例进行分析，来说明在数控车床上如何编程加工油槽。
二、加工难点
在普通车床上，采用传统螺纹的加工方法，通过左右掉头法加工出油槽，但是这样不能保证油槽的加工出的油槽在工件的中心有交点。通过数控车则可以轻松的加工工出油槽。在数控车上加工螺纹，常用到的G代码是G92，但在用G92加工时，不能保证在内沟中心起刀，这样只能使用G32的X方向加工螺纹功能定位，加工螺纹。
三、零件分析
如图所示，该工件为铜件，内外的表面粗糙度为Ra1.6，壁厚为1.5mm。在薄壁套内壁，有两条R0.4mm槽，深0.3mm的两条油是属于特难加工零件， 在加工的过程中，通过加工工艺来保证上述要求。
四、加工工艺
工件毛坯预留Φ26的孔。
1、夹持毛坯左端，留出切刀3mm位置，保证切下工件能够达到零件图的要求。2、用93度外圆刀加工工件的外圆，保证Φ33尺寸。3、用镗孔刀加工零件的孔，预留0.2mm余量，为最终加工作准备。4、用3mm内沟槽刀，加工薄壁套两端内沟槽。5、用R0.3内孔刀加工“8字型”油槽。6、精加工内孔，保证Φ33精度。7、切下零件。
五、切削用量的选择原则
由于本零件是铜件，选择车削用量的基本原则是在车床刚度足够的前提下，首先选取尽可能大的切削深度； 其次是在车床动力和刚度允许的范围内， 同时又满足已加工表面粗糙度的要求下，选取尽可能大的进给量；最后再确定最佳的车削速度。我们在加工中不断测试机床和刀具的承受能力， 使切削用量达到最佳状态。
（1）切削深度的选取。在粗车时， 尽可能一次车完全部加工余量。我们在比赛中可以根据提供的刀具一次切削走刀切除余量。
（2）进给量的选取。粗车时，要充分考虑车削力的影响，在工艺系统强度和刚度允许的情况下取较大的进f 可选取 0. 3 ～ 0. 5mm精车时 f 可选取 0.05 ～ 0. 2mm /r。
（3）车削速度的选择。在粗车时，首先确定了切削深度 a p 和进给量 f，然后再依据车刀的合理寿命确定车削速度。 综合上述情况，车削速度 v c 取 90 ～110m /min。精车时车削速度 v c 取 130 ～ 160m /min。
六、编程思路
利用数控车床G32加工螺纹的功能。此油槽是一个螺距的螺纹，据此计算出油槽的起点的、终点，定义不同的螺纹起点，即可加工出该油槽。
七、图纸分析
如图1所示，螺纹的起点在宽为3的油槽内起刀、退刀。需要在加工“8字型”油槽前，先加工出薄壁套两端的内沟槽。
八、编制程序
九、注意事项
用G32加工此油槽，车床转速选择50-60转/分。油槽深度方向建议分层加工，可以使用修改磨耗法进行加工分别选择0.15、0.3两次加工而成。为保证薄壁套内孔的精度，可以在加工油槽前，内孔预留0.2mm余量，在加工完“8字型”油槽后，再精加工内孔。
总之，数控车床在加工零件的过程，可以使用一些技巧，来实现意想不到的效果，例如本零件，在使用G32螺纹功能，在X方向上加工螺纹，是平常不使用的功能，他本身的含义有一种定向作用，同时，X方向使用Z方向螺距一半，可以实现在直径方向定位更加准确，防止撞到工件。这些技巧需要我们在编程和加工过程不断去探索。
参考文献：
篇4
[关键词]实训教学;五轴加工;课程机构;过程考核;五轴教学
中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）22-0202-01
1 引言
近几年我国加工制造业得到了空前发展，数字制造技术的提升促使了我国相关制造技术的更新换代，传统加工设备的使用率在合理的范围内逐渐减少，同时先进数控装备的使用率日益增加，然而为了满足不断提高的产品精度，速度，难度等要求，高端数控装备的发展与使用已经成为了制造业发展的必然趋势，五轴数控机床作为高端装备的代表，受到了制造业的广泛追捧，然而能够操作五轴数控设备的技术工人却出现了严重短缺，作为培养技术人员的职业院校，在五轴加工技术实训课程建设和开展方面的不科学，是造成技术工人短缺的主要原因，当然许多中高职院校的教育工作者亦发现了此类问题，并做出了相关改革和研究。
2 五轴加工技术与实训课程特点分析
2.1 五轴加工技术发展趋势分析
随着数控加工技术的发展，五轴加工中心的应用越来越广泛。其优点在于使复杂零件的加工简单化。并缩短了加工周期，提高了加工质量[3]，因此五轴数控装备的市场占有率正在逐年增加。我国为满足日益增长的产业需求，亦不断提升五轴加工技术及五轴制造装备的研制水平，虽然大多企业仍采用进口技术和装备，但国产五轴数控系统和五轴装备的市场占有率也在逐年提升。表1为国内主要机床生产企业1996年至2014年数控机床的产量。
由表1不难看出随着加工制造业的发展和企业的生产需求，五轴加工中心在我国实现了从无到有的过程，截止2014年，国产五轴加工中心产销量达723台套，且不包含统计之外的其它国产机床生产厂家的产销量。随着企业对五轴制造装备需求量的不断提升，对五轴技术人员的需求亦随之增加，职业院校是否需要开展五轴加工技术的相关课程已经成为了研究和讨论的重点。技术成熟度预测，能够推测技术系统处于生命周期的哪个阶段，以辅助确定研发策略。因此可用于预测五轴加工技术的未来发展。且技术的发展与相关技术的教育有直接联系，因此可以通过技术系统的发展趋势，得出对应技术领域教育发展的情况。
2.2 五轴加工技术实训课程特点
开展五轴相关课程，首先需要分析五轴加工技术的特点。五轴加工技术实践性强，需要开展实训教学[5]。为更好地模拟实际工作环境，实训教学对硬件配置要求较高，然而开展高新技术领域的实训课程一般很难模拟实际工作环境，配置昂贵的实训设备。以五轴加工技术实训为例，进口小型五轴加工中心每台在200万左右，国产一般水平的五轴加工中心每台在100万左右。因此五轴加工技术实训课程具有设备昂贵，设备量少;不易实现大范围实训教学;课程难度大，不易掌握;课程涉及知识面广，不易入门;设备操作和系统编程复杂，学习课时长;实训教学需要材料多，成本高等特点。
3 五轴技工技术课程内容构建
3.1 课程结构建立
虚拟仿真技术是一种由计算机生成的一个以视觉感受为主，也包括听觉、触觉的综合可感知的人工环境，提供给人们通过计算机对复杂设备进行可视化操作与交互的一种全新方式。虚拟仿真技术在许多领域得到了广泛应用，在实训教学中，由于五轴数控机床的体积大，购置成本、维护成本及运行成本都很高。与其它数控设备相比，危险程度高，一旦不能正确操作，轻则损坏刀具，刀柄。重则损坏机床，甚至发生人身事故。
3.2 考核评价方式
课程考核评价方式一直是教学研究的重点，随着研究的不断深入，实训教学的考核评价方式亦趋于多样化，但与国外对比，我国的考核评价方式仍有很大的发展空间，英国国家职业资格证书考试与传统考试有很大区别，它以多样化的实际工作效果作为评定方式。澳大利亚对培训课程提出了最低的能力测试考核要求。多样化考核评价方式的综合运用，比采用单一试卷的考核方法，更能反映出学生的实际能力，因此参考国外职业教育考核评价方式，结合五轴加工技术的课程特点，建立新的考核评价方式。
4 五轴实训课程开展效果分析
为了检验上述课程内容以及考核评价方式的有效性和可实施性，从我校机械制造工艺教育专业、机械设计制造及自动化专业选出两个实验班进行实验性教学对比，使两个班对应AB两组，采用方差分析法对AB组的总成绩进行F值检验从而得出AB两个组哪一组教学效果较优，A组采用新课程内容和考核评价方式。
其中为条件假设，、为自由度，为对象个数，、为对象人数，、为方差估计值。
根据=1，=28，F查值表[8]，找到F（1，28）0.5=4.2，由于F=6.38>F（1，28）0.5=4.2，则假设不成立，即A、B两组教学效果存在较大差异，A组教学效果优于B组教学效果。结果表明采用新五轴加工技术课程以及考核评价方式的学生，教学效果更优。
5 小结
文章通过分析五轴加工技术发展趋势及五轴装备在国内的占有率，利用“S”曲线预测了五轴加工技术在我国职业教育领域的发展趋势及开展五轴加工技术的必要性和重要性，最后结合五轴加工技术的特点，建立了五轴加工技术实训的课程结构以及五轴加工技术的考核评价方式，并通过实验教学验证了课程结构和考核评价方式的有效性，对同类院校开展五轴加工技术实训课程具有一定的指导意义。
参考文献
[1]陈玉文，杨伟雪.五轴铣削加工在《模具数控加工》教学中的应用[J].模具制造，2014，（3）：90-93
篇5
index公司的g200车削中心集成化加工单元具有模块化、大功率双主轴、四轴联动的功能，从而使加工时间进一步缩短。与其他借助于工作轴进行装夹的概念相反，该产品运用集成智能加工单元可以使工件自动装夹到位并进行加工。换言之，自动装夹时，不会影响另一主轴的加工，这一特点可以缩短大约10％的加工时间。
此外，四轴加工非常迅速，可以同时有两把刀具进行加工。当机床是成对投入使用的时候，效率的提高更为明显。也就是说，常规车削和硬车可以并行设置两台机床。
常规车削和硬车之间的不同点仅仅在于刀架和集中恒温冷却液系统。但与常规加工不同的是：常规加工可用两个刀架和一个尾架进行加工；而硬车时只能使用一个刀架。在两种类型的机床上都可进行干式硬加工，只是工艺方案的制造者需要精心设计平衡的节拍时间，而index机床提供的模块结构使其具有更强的灵活性。
以高精度提高生产率
随着生产效率的不断提高，用户对于精度也提出了很高的要求。采用g200车削中心进行加工时，冷启动后最多需要加工4个工件，就可以达到±6mm的公差。加工过程中，精度通常保持在2mm。所以index公司提供给客户的是高精度、高效率的完整方案，而提供这种高精度的方案，需要精心选择主轴、轴承等功能部件。
g200车削中心在德国宝马landshut公司汽车制造厂的应用中取得了良好的效果。该厂不仅生产发动机，而且还生产由轻金属铸造而成的零部件、车内塑料装饰件和转向轴。质量监督人员认为，其加工精度非常精确：连续公差带为±15mm，轴承座公差为±6.5mm。
此外，加工的万向节使用了index公司全自动智能加工单元。首批的两台车削中心用来进行工件打号之前的预加工，加工后进行在线测量，然后通过传送带送出进行滚齿、清洗和淬火处理。最后一道工序中，采用了第二个index加工系统。由两台g200车削中心对转向节的轴承座进行硬车。在机床内完成在线测量，然后送至卸料单元。集成的加工单元完全融合到车间的布局之中，符合人类工程学要求，占地面积大大减少，并且只需两名员工看管制造单元即可。
数控车削加工中妙用g00及保证尺寸精度的技巧
数控车削加工技术已广泛应用于机械制造行业，如何高效、合理、按质按量完成工件的加工，每个从事该行业的工程技术人员或多或少都有自己的经验。笔者从事数控教学、培训及加工工作多年，积累了一定的经验与技巧，现以广州数控设备厂生产的gsk980t系列机床为例，介绍几例数控车削加工技巧。
一、程序首句妙用g00的技巧
目前我们所接触到的教科书及数控车削方面的技术书籍，程序首句均为建立工件坐标系，即以g50 xα zβ作为程序首句。根据该指令，可设定一个坐标系，使刀具的某一点在此坐标系中的坐标值为(xα zβ)(本文工件坐标系原点均设定在工件右端面)。采用这种方法编写程序，对刀后，必须将刀移动到g50设定的既定位置方能进行加工，找准该位置的过程如下。
1. 对刀后，装夹好工件毛坯；
2. 主轴正转，手轮基准刀平工件右端面a；
3. z轴不动，沿x轴释放刀具至c点，输入g50 z0，电脑记忆该点；
4. 程序录入方式，输入g01 w-8 f50，将工件车削出一台阶；
5. x轴不动，沿z轴释放刀具至c点，停车测量车削出的工件台阶直径γ，输入g50 xγ，电脑记忆该点；
6. 程序录入方式下，输入g00 xα zβ，刀具运行至编程指定的程序原点，再输入g50 xα zβ，电脑记忆该程序原点。
上述步骤中，步骤6即刀具定位在xαzβ处至关重要，否则，工件坐标系就会被修改，无法正常加工工件。有过加工经验的人都知道，上述将刀具定位到xαzβ处的过程繁琐，一旦出现意外，x或z轴无伺服，跟踪出错，断电等情况发生，系统只能重启，重启后系统失去对g50设定的工件坐标值的记忆，“复位、回零运行”不再起作用，需重新将刀具运行至xαzβ位置并重设g50。如果是批量生产加工完一件后，回g50起点继续加工下一件，在操作过程中稍有失误，就可能修改工件坐标系。鉴于上述程序首句使用g50建立工件坐标系的种种弊端，笔者想办法将工件坐标系固定在机床上，将程序首句g50 xαzβ改为g00 xα zβ后，问题迎刃而解。其操作过程只需采用上述找g50过程的前五步，即完成步骤1、2、3、4、5后，将刀具运行至安全位置，调出程序，按自动运行即可。即使发生断电等意外情况，重启系统后，在编辑方式下将光标移至能安全加工又不影响工件加工进程的程序段，按自动运行方式继续加工即可。上述程序首句用 g00代替g50的实质是将工件坐标系固定在机床上，不再囿于g50 xα zβ程序原点的限制，不改变工件坐标系，操作简单，可靠性强，收到了意想不到的效果。中国金属加工在线
二、控制尺寸精度的技巧
1. 修改刀补值保证尺寸精度
由于第一次对刀误差或者其他原因造成工件误差超出工件公差，不能满足加工要求时，可通过修改刀补使工件达到要求尺寸，保证径向尺寸方法如下：
a. 绝对坐标输入法
根据“大减小，小加大”的原则，在刀补001～004处修改。如用2号切断刀切槽时工件尺寸大了0.1mm，而002处刀补显示是x3.8，则可输入x3.7，减少2号刀补。
b. 相对坐标法
如上例，002刀补处输入u-0.1，亦可收到同样的效果。
同理，对于轴向尺寸的控制亦如此类推。如用1号外圆刀加工某处轴段，尺寸长了0.1mm，可在001刀补处输入w0.1。
2. 半精加工消除丝杆间隙影响保证尺寸精度
对于大部分数控车床来说，使用较长时间后，由于丝杆间隙的影响，加工出的工件尺寸经常出现不稳定的现象。这时，我们可在粗加工之后，进行一次半精加工消除丝杆间隙的影响。如用1号刀g71粗加工外圆之后，可在001刀补处输入u0.3，调用g70精车一次，停车测量后，再在001刀补处输入u-0.3，再次调用g70精车一次。经过此番半精车，消除了丝杆间隙的影响，保证了尺寸精度的稳定。
3. 程序编制保证尺寸精度
a. 绝对编程保证尺寸精度
编程有绝对编程和相对编程。相对编程是指在加工轮廓曲线上，各线段的终点位置以该线段起点为坐标原点而确定的坐标系。也就是说，相对编程的坐标原点经常在变换，连续位移时必然产生累积误差，绝对编程是在加工的全过程中，均有相对统一的基准点，即坐标原点，故累积误差较相对编程小。数控车削工件时，工件径向尺寸的精度一般比轴向尺寸精度高，故在编写程序时，径向尺寸最好采用绝对编程，考虑到加工及编写程序的方便，轴向尺寸常采用相对编程，但对于重要的轴向尺寸，最好采用绝对编程。
b. 数值换算保证尺寸精度
很多情况下，图样上的尺寸基准与编程所需的尺寸基准不一致，故应先将图样上的基准尺寸换算为编程坐标系中的尺寸。如图2b中，除尺寸13.06mm外，其余均属直接按图2a标注尺寸经换算后而得到的编程尺寸。其中， φ29.95mm、φ16mm及60.07mm三个尺寸为分别取两极限尺寸平均值后得到的编程尺寸。
4. 修改程序和刀补控制尺寸
数控加工中，我们经常碰到这样一种现象：程序自动运行后，停车测量，发现工件尺寸达不到要求，尺寸变化无规律。如用1号外圆刀加工图3所示工件，经粗加工和半精加工后停车测量，各轴段径向尺寸如下：φ30.06mm、φ23.03mm及φ16.02mm。对此，笔者采用修改程序和刀补的方法进行补救，方法如下：
a. 修改程序
原程序中的x30不变，x23改为x23.03，x16改为x16.04，这样一来，各轴段均有超出名义尺寸的统一公差0.06mm；
b. 改刀补
在1号刀刀补001处输入u-0.06。
经过上述程序和刀补双管齐下的修改后，再调用精车程序，工件尺寸一般都能得到有效的保证。
数控车削加工是基于数控程序的自动化加工方式，实际加工中，操作者只有具备较强的程序指令运用能力和丰富的实践技能，方能编制出高质量的加工程序，加工出高质量的工件。
数控机床故障排除方法及其注意事项
由于经常参加维修任务，有些维修经验，现结合有关理论方面的阐述，在以下列出，希望抛砖引玉。
一、故障排除方法
（1）初始化复位法：一般情况下，由于瞬时故障引起的系统报警，可用硬件复位或开关系统电源依次来清除故障，若系统工作存贮区由于掉电，拔插线路板或电池欠压造成混乱，则必须对系统进行初始化清除，清除前应注意作好数据拷贝记录，若初始化后故障仍无法排除，则进行硬件诊断。
（2）参数更改，程序更正法：系统参数是确定系统功能的依据，参数设定错误就可能造成系统的故障或某功能无效。有时由于用户程序错误亦可造成故障停机，对此可以采用系统的块搜索功能进行检查，改正所有错误，以确保其正常运行。
（3）调节，最佳化调整法：调节是一种最简单易行的办法。通过对电位计的调节，修正系统故障。如某厂维修中，其系统显示器画面混乱，经调节后正常。如在某厂，其主轴在启动和制动时发生皮带打滑，原因是其主轴负载转矩大，而驱动装置的斜升时间设定过小，经调节后正常。
最佳化调整是系统地对伺服驱动系统与被拖动的机械系统实现最佳匹配的综合调节方法，其办法很简单，用一台多线记录仪或具有存贮功能的双踪示波器，分别观察指令和速度反馈或电流反馈的响应关系。通过调节速度调节器的比例系数和积分时间，来使伺服系统达到即有较高的动态响应特性，而又不振荡的最佳工作状态。在现场没有示波器或记录仪的情况下，根据经验，即调节使电机起振，然后向反向慢慢调节，直到消除震荡即可。
（4）备件替换法：用好的备件替换诊断出坏的线路板，并做相应的初始化启动，使机床迅速投入正常运转，然后将坏板修理或返修，这是目前最常用的排故办法。
（5）改善电源质量法：目前一般采用稳压电源，来改善电源波动。对于高频干扰可以采用电容滤波法，通过这些预防性措施来减少电源板的故障。
（6）维修信息跟踪法：一些大的制造公司根据实际工作中由于设计缺陷造成的偶然故障，不断修改和完善系统软件或硬件。这些修改以维修信息的形式不断提供给维修人员。以此做为故障排除的依据，可正确彻底地排除故障。
二、维修中应注意的事项
（1）从整机上取出某块线路板时，应注意记录其相对应的位置，连接的电缆号，对于固定安装的线路板，还应按前后取下相应的压接部件及螺钉作记录。拆卸下的压件及螺钉应放在专门的盒内，以免丢失，装配后，盒内的东西应全部用上，否则装配不完整。
（2）电烙铁应放在顺手的前方，远离维修线路板。烙铁头应作适当的修整，以适应集成电路的焊接，并避免焊接时碰伤别的元器件。
（3）测量线路间的阻值时，应断电源，测阻值时应红黑表笔互换测量两次，以阻值大的为参考值。
（4）线路板上大多刷有阻焊膜，因此测量时应找到相应的焊点作为测试点，不要铲除焊膜，有的板子全部刷有绝缘层，则只有在焊点处用刀片刮开绝缘层。
（5）不应随意切断印刷线路。有的维修人员具有一定的家电维修经验，习惯断线检查，但数控设备上的线路板大多是双面金属孔板或多层孔化板，印刷线路细而密，一旦切断不易焊接，且切线时易切断相邻的线，再则有的点，在切断某一根线时，并不能使其和线路脱离，需要同时切断几根线才行。
（6）不应随意拆换元器件。有的维修人员在没有确定故障元件的情况下只是凭感觉那一个元件坏了，就立即拆换，这样误判率较高，拆下的元件人为损坏率也较高。
（7）拆卸元件时应使用吸锡器及吸锡绳，切忌硬取。同一焊盘不应长时间加热及重复拆卸，以免损坏焊盘。
（8）更换新的器件，其引脚应作适当的处理，焊接中不应使用酸性焊油。
（9）记录线路上的开关，跳线位置，不应随意改变。进行两极以上的对照检查时，或互换元器件时注意标记各板上的元件，以免错乱，致使好板亦不能工作。 共4页,当前第3页1234
（10）查清线路板的电源配置及种类，根据检查的需要，可分别供电或全部供电。应注意高压，有的线路板直接接入高压，或板内有高压发生器，需适当绝缘，操作时应特别注意。
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关键词：数控机床；故障诊断；故障排除
中图分类号：TG519 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2012） 14-0206-02
数控机床技术起源于美国的机电一体化设备，它集计算机、精密测量、自动控制、数据通信和现代机械制造等技术于一体，最初是用于解决航空航天复杂零件的制造问题，运作高效，能按程序自动加工零件，而无需使用复杂和特殊的工装夹具，质量稳定，生产效率高，可以以一个更好的方式来自动化批量加工品种多样的复杂的零件，保持加工零件的一致性，便于产品的升级换代，同时具有机动灵活、精度高、速度快的特点，必须有强大的可靠性和可用性。然而随着数控机床因而在机械制造业中的比例越来越大，数控机床在使用过程中发生故障的可能性大大增强，诊断故障并维修排除才能保障数控机床长期可靠运行。
一、常见的数控机床故障分类
数控机床发生故障的原因比较多且复杂，涉及的知识面广，技术难度大，诊断与排除故障往往存在很大的困难，根据数控机床的故障性质、起因、有无诊断显示、装备情况和是否具有破坏性及部件故障等分为以下几种分类：
（一）电源故障。电源发生故障，既无法启动，对于其维修，需对照原理图进行。
（二）有无诊断显示故障。根据故障有无诊断显示可以分为有、无诊断显示故障。无诊断显示的故障只能根据出现故障前后的情况来分析判断， 较难排除。有诊断显示的故障相对来说比较容易排除，此种故障的经常是软件报警显示的故障与硬件报警显示两种类型。其中硬件报警显示故障可以通过各单元装置上的指示灯找到，一般以报警号的形式出现软件报警显示故障往往可以在数控系统显示器上显示。系统无报警显示故障，比较复杂和困难的诊断，通常是由硬件故障造成。
（三）数控装置故障。由装置设备问题引起的故障，分为硬件故障与软件故障两种。
（四）有无破坏性故障。有无破坏性故障又称为非破坏性故障和破坏性故障两类，是按故障发生的性质是否具有破坏性来分类的。非破坏性故障容易辨别，也危害较小，可以经过重演故障、多次试验检验来分析故障的原因，较易排除；破坏性故障危害较大，维修难度大且有一定风险，比如由于伺服系统失控造成飞车、短路烧保险等故障引起的破坏性故障对整个体统都将是致命的破坏。
（五）PLC部分出现故障。不报警的机床故障由于PLC编程有问题、编程不好等问题的出现而产生。
（六）机械故障和电气故障。根据机械运动部件发生故障的不同来分，分为机械故障和电气故障。由于机械部分的安装、、调试、液压系统、冷却、气动、排屑、使用和维护操作不当造成的机械变速箱故障和导轨运动摩擦产生的故障称为机械故障，主要集中在主轴停止、噪音大，导致切削振动炮塔不转，加工精度不稳定。电气故障是往往是由于松动的部件焊接，电器元件的品质因数的下降，连接器接触不良或由其他因素造成的发生在系统设备、伺服驱动装置和机床电器控制等部分的故障，具有一定的损害。
（七）检测元件故障。整个数控机床和检测元件是一个闭环的系统，检测元件是其中的数控机床的重要组成部分，经常会在机械暴走、机械振荡等方面体现出故障。
二、数控机床故障诊断方法
（一）直观诊断法。是最常用也是最简单的一种方法，是指利用人的感觉器官如手、眼、鼻、耳等缩小故障的检查范围，找出故障具体原因。
（二）状态诊断法。该种方法主要是动、静态的监测伺服进给系统、电源模块等部件的主要参数，或监测数控系统输入输出信号的状态，检测各元件的工作状态，从而来找出故障原因的方法。
（三）仪器诊断法。仪器诊断法是指运用一些常用仪器测量数控机床系统的相关直流与脉冲信号，进而查找可能的故障，比如运用常规的电工仪表、直流电源电压等来查找故障。
（四）系统的自我诊断功能。这种方法主要是使用数控机床系统内的自我诊断方法找到故障原因。这些软件或程序的测试离线和在线监测、开机自诊断等等。异常报警指示灯将通过硬件或软件报警指示报警。此外，数控机床系统的自诊断功能经常被用来作为衡量数控机床的性能的一个重要的指标。
（五）参数调整法。维修人员通晓数控机床的工作状态和作用主要是通过具体系统的主要参数来判断，主要考虑到不同的数控机床、不同的工作状态对数控系统、PLC及其伺服驱动系统的参数要求不尽相同，通过调整一个或多个相关参数来对其故障进行排除。
三、数控机床的维护与排除
合理的日常维护措施可以减少正常磨损、延缓劣化、预防和降低数控机床发生故障的概率，保证其安全运行，因此，做好数控机床的日常维护、保养是做好数控机床的维护重中之重和关键所在，一方面要讲究具体的方式方法，另一方面要遵循具体的措施原则和立场，主要有以下几个方面。
（一）具体的数控机床故障维修与排除手段及方法
1.复位、初始化法
由于编程或者瞬时故障引起的CNC系统报警使数控机床停止运行的情况出现时，往往按复位按钮或复位键进行复位来清除故障，也可用强行关闭硬件电源；若系统存储器欠压、连接线路接触不良、掉电造成系统出现故障，则先做好系统初始化前应注意作好数据备份，再对CNC系统进行复位。
2.模块替换法
模块替换法是目前最常用解决故障的方法，主要方法是诊断出坏的系统模块（电器元件），然后再选择好的模块将其替换，设定好相应的参数，并做相应的初始化启动，使机床迅速投入正常运行。
3.设置参数
有正确的数控系统参数设置是确保系统功能正常的前提，许多数控机床不能工作或功能是无效的主要原因是由于数控系统的参数设置存在问题，也可以块搜索功能数控系统检查用户编程错误引起的故障报警或停机，纠错参数设置，以确保数控机床的正常运行。
例如，实际速度与设定速度主轴启动是不一致，因为主轴转速模拟电压控制功能处于激活状态，主轴转速S码输入设置一个固定的主轴转速（转/分）S代码时的值不会改变，称为恒线速控制（G97模式）2种方式，工具相对于圆柱形工件的切向速度（米/分）S代码来设置恒线速控制（G96模式），恒线速控制方式下，切削进给时的主轴转速随着编程轨迹X轴绝对CNC输出给主轴变频器0-10V控制电压受驱动装置的控制。
4.修调法
数控机床数控系统参数设置正确，在过程中发现进一步调整某些参数，如数控系统的LCD显示屏幕亮度，低维护，调整屏幕电源12V电压正常。
最好地实现数控系统及其他电子系统的控制，微调是非常关键的。主轴转速模拟电压控制模式，与主轴倍率微调至实际速度主轴倍率修剪主轴的最大速度在当前档位的限制，由恒定表面速度控制模式的最小主轴转速限制值和最高主轴主轴的实际速度限速值限制。数控系统提供了8主轴倍率（50%？120%，每级变化10%），实际的定义系列的主轴倍率阶梯，应使用机床制造商的指示为准功能低于标准梯形说明的，例如，标准定义的PLC梯形图GSK980TDa主轴，共有8级，实际主轴转速主轴倍率的速度范围为50%到120%的实时修整主轴倍率断电记忆中的指令覆盖的关键。
（二）遵循具体的措施原则和立场
强化管理是数控机床的维护的关键所在。做好日常维护工作，需遵循具体的措施原则和立场，严格执行操作规程、充分利用数控机床、加强人员培训，掌握日常使用与维护的知识，做好有效、及时的总结，这些必要的流程措施是数控机床有效运行的重要保证。
四、故障诊断与排除的系列案例
上述分析发现，作为一个用户级的维修人员，不仅要有电子技术、自动化技术，还要有计算机技术、机械原理、检测技术及机械加工、液压传动等知识，同时在其中应该有一个分析问题和解决问题的能力，文中例举了几个案例，形象说明如何及时排除故障提高数控机床的开动率。
案例一：在高校教学实践和企业生产实际中，数控机床已多次出现故障后，维修人员掌握一定的知识后，逐一进行排查，故障很快得到解决。例如，购买、投入使用GSK980T数控车床，操作人员经验不丰富，数控机床、按钮的功能和操作的结构性不熟练，就可以直接转移到的程序，周期起动工件，几乎引起了车刀和工件碰撞运营商急于紧急停止按钮的作用。随后回零，CRT显示准备不是线程报警字样。出现操作人员对新设备缺乏足够了解的情况下旋开急停按钮，按下复位键再回零后，反而轻而易举把故障排除了。
案例二：数控机床机械零件有时会产生故障。例如，配置FAGOR8055系统TH5660加工中心的有不换刀现象。加工中心执行换刀指令时，主轴能够移动到换刀和准确的定位，但没有换刀动作，检查I / O端口跟踪，发现该系统没有收到主轴定位应答信号，在调查到终端，终端响应信号线松动，紧固之后工作处于正常。
案例三：伺服驱动系统是数控机床的主要故障源之一。由于各轴的运动是靠伺服单元控制伺服电机驱动滚珠丝杠和旋转编码器速度反馈反馈光栅的位置，一般故障的驱动器旋转编码器与伺服单元模块。例如FANUCO-MD系统XK5025数控铣床，发生434报警，问题出在数控系统722的诊断参数的第7 位为1，说明Z-轴伺服过载，作进一步调查了解到是主轴转向发生错误，改变主轴转向就可以排除故障。数控机床的造价较高，维护成本也高。
案例四：设备的操作使用前的调整过程不当也是引起故障参数修改。例如，XK5025数控铣床FANUCO-MD系统引导程序显示混乱，机器不能正常工作，出现系统的传输过程中的101报警、内存溢出，在解除报警系统DELET按键上出现参数设置为重写的状态，有可能是操作不熟练，错按电源上的RESET按钮，产生的参数发生变化，如果重新输入备份参数，机床就处于工作状态了。如果机器出现故障，操作人员应正确地记录、描述的情况，在发生故障时，并方便维护人员及时和正确的调整。
参考文献：
[1]王兹宜.现代数控维修[M].北京：中央广播电视大学出版社，2004.
[2]邓三鹏.数控机床结构及维修[M].北京：国防工业出版社，2008.
[3]龚中华.数控机床维修技术与典型实例[M].北京：人民邮电出版社，2003.
[4]李大庆.PLC的数控机床故障诊断[J].煤矿机械，2007.
篇7
关键词： 《数控车床编程与操作》 一体化改革 改革实践
一、《数控车床编程与操作》课程一体化改革的必要性
人力资源和社会保障部《关于大力推进技工院校改革发展的意见》提出：“深化技工院校教学改革，提升办学水平……推进一体化教学改革。”上述文件对技工院校提出的关于培养过程中课程体系建设和教学改革要求，为技工教育改革发展指明了目标和方向。
《数控车床编程与操作》课程是一门传授数控车床编程与操作相关理论和技能知识的专业综合课。本课程采用数控车削加工中的各种典型实例，讲解相关的工艺知识、编程知识及操作加工方法，对数控编程与加工进行深入细致的讲解，内容涉及数控车床的编程、加工工艺及实训操作。目前，大多数学校的教学都是把数控编程、数控加工工艺和数控车实训操作分成三部分实施，即各部分的教学是各自独立的，不能实现一体化。通过近几年的研究发现，教学上继续沿用传统的理论和实习教学各自独立进行的方法，主要弊端有：一是理论和实训必须有一个先学和后学问题，先学理论的学生学习理论知识缺少兴趣，因为不能理解这些理论知识的重要性，先学实训的学生动手操作缺乏一定基础；二是教师的教学、教材各自独立，不能统一；三是教学环境不与企业相近或相似，不能实现“校企一体”，学生毕业就业很快适应企业。总之，上述问题出现，说明传统教学不能满足实现“以服务为宗旨，以就业为导向，以能力为本位”的职业教育教学目标，而要打破这一弊端就必须进行一系列教学改革。
理实一体化教学法即理论实践一体化教学法，是打破理论课、实验课和实训课的界限，将某门课程的理论教学、实践教学、生产、技术服务融于一体，教学环节相对集中，由同一教师主讲，教学场所直接安排在实验室或实训车间，达到某个教学目标，完成某个教学任务，师生双方边教、边学、边做，理论和实践交替进行，直观和抽象交错出现，没有固定的先实后理或先理后实，而理中有实，实中有理，注重学生动手能力和专业技能的培养，充分激发学生学习兴趣的一种教学方法。
二、实现一体化教学的要素
要实现理实一体化就必须创新人才培养模式，逐步建立以国家职业标准为依据，以工作任务为导向，以综合职业能力培养为核心的一体化教学课程体系，实现理论教学和技能训练融通合一，能力培养与工作岗位对接合一，教学环境与就业（工作）环境相近，教师教学能力与专业实践能力一体化。
三、《数控车床编程与操作》一体化改革的实践
针对我院的情况，我院在数控车床编程与操作课程一体化教学改革中做了以下工作。
1.编制课程标准
本课程依据国家职业技能标准《数控车工》及企业对数控加工人员岗位工作任务与职业能力要求设计课程内容，以典型零件的加工为载体，有机地融入理论知识与操作技能，教学内容设计成模块化项目。包括以下部分内容：模块一：数控机床的基本操作；模块二：简单轴类零件的加工；模块三：复杂轴类零件的加工；模块四：套类零件的加工；模块五：复杂零件的加工与中级技能鉴定。遵循小步化原则，以数控车床操作过程、数控车削加工工步为主线，按照先分步后综合的方式组织教学内容。
每一模块由相关理论知识、虚拟仿真操作、实际机床加工三部分组成，实际授课时按理论知识—仿真操作—机床加工的顺序进行。
2.编制与课程标准配套的校本教材
在借鉴先进的职业教育理念、模式和方法的基础上，结合我院实际情况，对数控技术应用专业原有的课程结构、体系、内容和教学方法进行改革，组织教师编写了一套以项目为引导、以任务为驱动的《数控车床编程与操作》理实一体化校本教材。校本教材的内容按照零件的加工难度，每个过程分别安排四大类典型零件的加工任务，每一个加工任务均包含一个零件完整的工作过程，即：资讯、计划、决策、实施、检查与评价。
这本教材突破了传统的教材重视理论的全面性和系统性的课程体系。以能力为本位，以职业实践为主线，以任务驱动为主体，对课程内容进行创新整合，根据企业用人的具体要求和学校的实际情况，结合学生的个性发展需要，对教材内容进行必要的取舍与组合。对内容的深度和广度进行适当的调整，结合“双证融通”的人才培养模式，把职业资格标准融入校本教材中。针对中等职业学校的培养目标，降低专业理论的重心，突出与实践技能相关的必备专业知识。在结构和内容上以任务为驱动，保证理实一体化教学的实施。校本教材充分体现了“教、学、做合一”的职教思想，学生将来做什么，学生要学什么教师就教什么。
3.创造与企业生产环境相似的教学环境
数控车床编程与操作课程源于企业典型工作任务，而企业典型工作任务来自真实的生产工作任务，因此必须营造与企业真实生产环境相接近的生产环境。
从一体化课程实施来看，数控车床编程与操作一体化课程所设计的各学习任务，具有明确任务—获取信息—制订计划—作出决策—实施计划—检查控制—评价反馈等完整的工作与学习过程环节因此，建设具备教学区、咨询区、工作区、工具区、展示区等多个功能区域的综合性教学场所是比较符合课程实施需求的。
4.培养过硬的一体化教师团队
理实一体化教学要有过硬的师资队伍。要实施理实一体化教学，对教师的要求是高的，要求教师不仅具有较扎实的专业理论功底，而且具有较熟练的实践技能，更具有理实结合的教材分析及过程组合能力。教师不仅是传统意义上的双师型人才，更要具有创新综合能力，否则教学方案难以出台，教学过程难以控制，教师很难做到有求必应，有问必答，融会贯通。
学校的一体化教师队伍的建设需要采取“走出去、引进来”的策略，一方面把校内的教师选派到企业参加生产实践，积累企业生产经验，另一方面从企业一线引进技术能手，对他们进行基本教学能力的培训。同时，两个渠道培养共组的教师队伍，为了适应一体化课程开发与实施的要求，还需要进一步深化对一体化课程与教学理念的认识，学习一体化课程开发和技术，掌握一体化教学模式与教学方法，才能成为合格的一体化教师。
5.创新教学方法和评价方式
以一体化课程体系改革为基础，创新专业的教学方法和评价方式。推行行动导向教学，应用现代信息技术，多渠道系统优化教学过程，增强教学的实践性、针对性、实效性，构建具有鲜明技工教育特色的一体化教学方式方法；按照企业用人标准构建学校、行业、企业、研究机构和其他社会组织多方共同参与的评价机制，建立以能力为核心的学生评价模式。
6.以学生为主体设计教学系统
课程的教学系统设计要以学生为主体，以学生的学习为中心；要面向高职学生的特点和整体水平进行教学目标设计，促进课程总体目标的实现；要以建构主义等学习理论指导教学系统的元素设计，如：教学资讯的设计、媒体的选择、师资的配置要紧紧围绕学生的学习活动进行。教学中，应充分尊重学生的个体差异，为学生创造必要的主动学习、自主学习环境，促进学生的个性发展。
四、结语
通过一体化教学改革，教学效果显著，学生能够很好地将数控编程、加工工艺知识灵活运用到实操中，不仅能提高学习兴趣，更能提高综合职业能力。教师在实施一体化教学中不仅能够汲取数控加工的新技术、新工艺理论知识，而且在技能水平上能够更上一台阶，是加快培养双师教学队伍的有效途径之一。
参考文献：
[1]李木杰.技工院校一体化课程体系构建与实施[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2012.
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一、理论教学环节
1.建立坐标系的概念，它是数控机床自动加工工件的灵魂。机床坐标系、工件坐标系和加工工件坐标系的建立，以及它们之间的关系，很容易让初次接触这门课程又没有看到实物的学生概念混淆。所以，在讲解这个问题时，带学生到车间，让他们初步认识车床、铣床等，在机床上再一次提出坐标系的概念，学生较容易理解。
2.引出编制程序的基本功能指令，它是数控机床自动加工工件的基础。首先，讲授数控机床的五大功能指令（M功能、G功能、F功能、S功能、T功能）的作用。其次，介绍每个指令中常用命令的含义，并要求学生能背出它们。
3.介绍编制加工程序的格式。目前，常用的加工系统有FANUC系统和SIEMENS系统，这两种系统程序的格式框架基本相同，但也有一些区别。针对我校的实际机床系统，我们仅要求学生熟练掌握SIEMENS系统的程序格式。
4.通过大量的编制程序的练习，达到熟悉编程的方法和过程，提高编制程序的准确率。
在进行了理论课程的学习后，如果直接通过实际操作来验证程序的实用性，由于学生没有实践经验，应该说是非常冒险的。因为，学生虽然在实习老师的指导下操作机床，但因缺乏经验，熟练程度欠佳，一定会有许多不合理的操作，造成刀具和机床损坏。因此，我们在实习环节之前介入了数控加工仿真系统的学习和练习。这对更好地掌握这门技术非常必要。
二、仿真系统的学习和练习环节
数控加工仿真系统是在上世纪90年代源自美国的虚拟现实技术，是一种富有价值的工具，通过对数控车、铣等加工全过程的仿真，包括毛坯定义与夹具，刀具定义与选用，零件基准测量和设置，数控程序输入、编辑和组成，加工仿真，以及各种错误检测功能的学习和操作，提高学生的熟练操作程度，减少机床损坏几率，保证程序在真实操作状态下的准确性，更好地掌握这门技能。
我校所配置的数控加工仿真系统是南京宇航软件工程有限公司为数控机床操作课程专门开发的仿真软件，它配有FANUC、SIEMENS等系统的数控车床、铣床。我们重点让学生掌握SIEMENS系统。首先，让学生认识仿真系统的控制面板上每一个键的功能和操作方法，使学生能正确使用它们进行程序的验证。
在进入数控加工仿真步骤工作，首先强调有三步工作：第一，输入工件坐标系位置数据，设置刀具补偿参数。第二，输入数控程序。第三，自动加工零件。围绕这三步，在教学中，我采用了以下几步。
1.介绍系统面板
SIEMENS系统的界面有操作面板和控制面板两块，其上有许多功能键，只有熟悉它们，才能很好地应用。学生在初次接触它时，一下子记不住那么多键的作用，为帮助他们记忆，我专门将这些键的名称和作用汇总出来，并将操作步骤一一列出，使学生能尽快掌握这个验证工具。
2.演示整个操作步骤
（1）确定工件坐标系位置数据，设置刀具补偿参数。
①通过机床在界面选取机床后进入该系统的界面。如：点击“机床”，在出现的界面中分别选取系统和机床类型，确定后，在屏幕上出现所选的机床，通过选择不同的视图来确定观察方向，以求最佳位置。
②进行模拟选取毛坯并安装在机床上，定义并安装刀具，确定工件坐标系。
如：在工件装卡方式确定后，工件坐标系的X、Y、Z各轴对应于零件的相应方向，以及零点位置也就确定了。加工程序中的各运动轴代码控制刀具作相对位移。例如：G90 G00 X100 Z20，是指在绝对尺寸下，刀具相对位移到X=100mm，Z=20mm处。究竟刀具的什么部位相对位移到上述位置呢？这个部位称为控制部位，它选择得是否合理，直接影响加工工件精度的高低。确定了工件坐标系位置数据，在设置刀具补偿参数界面中输入各参数。
（2）输入数控程序。
在编制和输入程序时，要求学生对编制程序的一些工艺指令，如以G为首的准备功能指令，以M为首的辅助功能指令和其他的功能指令如F指令、S指令、T指令等的功用和格式有明确的了解，并能熟记一些常用指令，这样可以提高编程的速度及准确率。
（3）自动加工零件。
可通过选择轨迹显示或在机床上观察到程序执行情况，并可任意调整加工速度，加、减切削等，以增加加工的直观性和仿真性。
在仿真系统中还有一个检测功能，这是检测程序在指导加工时的准确性，教会学生使用这一功能，通过分析了解零件加工的准确性。
三、实际操作环节
有了前两个环节，使学生较好地掌握了编程方法，并通过仿真验证了程序的准确性，接下来的实践环节就是通过学生在实习教师的指导下，认真练习实践操作规程，做到胆大、心细。主要分为三个方面。
1.对刀
对刀是数控实践操作的重要环节，前面的程序通过仿真正确后也不一定能加工出正确的零件，只有保证程序、对刀都正确了才能最终加工出正确的零件。
2.自动加工
程序正确无误，对刀也完全正确，自动加工无非是按一下循环启动按钮就可以了。程序在学生用手工的方式输入到机床时，因为人为因素，可能会少一些地址符或数字之类，程序如果有一点点小错就会导致加工中出现大事故，好在我们可以通过机床本身自带的仿真再来检查一遍，但如果对刀因为人为的因素出错了，也会发生重大事故，造成机床和人员的损伤。这时我们就必须在自动加工时边加工边检查对刀是否正确，一般可采用单步运行的方式慢慢让刀移动，看看刀到达的目的地是否与预期的一致，一致则说明对刀正确，可放心运行，反之则必须停止运行，重新对刀。
3.零件检测与刀补修改
自动加工后零件的尺寸基本上都达不到图纸上的要求（对刀时必然会产生误差），此时就必须对刀补作适应调整才能加工出符合图纸要求的产品。
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关键词: 机床数控化改造 西门子802D 专业教学 应用
一、机床数控化改造的意义
数控机床改造是提高制造业技术水平的重要途径之一[1],大量的生产实践证明数控机床改造具有很强的实用性、经济性和可靠性。在高职院校中有很多旧机床和数控设备,由于使用时间长,无法满足技术的进步和产品革新的要求,购置数控机床或对旧机床进行数控化改造是解决这类问题的主要途径之一。但购买新型数控机床价格昂贵,闲置通用机床又会造成浪费。对旧机床进行数控改造,对学生讲授数控技术改造相关知识,与国家培养高技能型人才的要求相一致,符合工学结合的培养目标,企业对机床改造也非常重视,对这类人才需求更是强烈。所以选择数控系统对一些利用率低的通用机床进行改造势在必行。
二、教学中存在的问题
《机床电气装调》是数控专业一门理实一体化教学课程[2]。学生通过系统的学习,能够理解机床控制系统的一般工作过程,熟悉机床控制系统安装调试的方法,同时能培养一定的数控机床电气维修单项技能。原有的教学设备是用于电气连接调试的控制板,实践教学的安排主要从电气元件的识别与选用、PLC模块的接口与连接等方面入手培养学生的实践能力。教师上课只能在模拟的电气操作面板上进行演示,不能在真实的机床上进行具体的真实的工作任务,因而学生无法在真实的数控机床上对电气控制系统所控制设备的各项功能进行调试。还有一个更核心的问题就是教学是面对一个班级几十名的学生,即使学校配备专门用于电气装调的数控机床实训设备在教学中也无法保证每个学生在课堂上都得到充分的在真实机床控制板上的动手实践机会,在真实的数控机床上进行机床电气控制系统装调训练。
三、数控化改造的内容
为了解决专业教学中这一情况,同时有效利用学校已有闲置资源,在进行充分调研的基础上对专业已有设备CA6132车床进行数控化改造,改造的主导思想是数控化改造后的机床能在今后的教学中发挥最大的效果,能够达到使用一台数控机床就可提供一个整班实施本课程的实训的配套设备与环境。所以在机床改造时,首先要作全面配套改造的设想,绝不能搞局部改造。要利用现有资源节约成本,同时要采用针对教学的机床结构设计,电气元件的安装,接口信号的端子安排都要求进行最大限度的整合,最大限度地满足教学和科研的需要。
1.改造方案的确定
在改造方案的综合设想中,从全面配套考虑提出下列改造内容:(1)数控系统选用西门子802D。(2)机床电气柜改用PLC控制;SINUMERIK 802D集成了内置PLC系统,对机床进行逻辑控制。(3)配置机床电气操作面板。(4)重新对机床电器进行布线。(5)更换刀库部件,采用LD4B-CK6163型电动刀架。(6)进给伺服系统中用交流伺服电动机,机械连接采用电机与丝杠副通过联轴节带来传动。(7)用滚珠丝杠副代替原滑动丝杠副。(8)液压冷却系统作相应调整,去除多余的管路。(9)设计新型防护罩板。
2.数控系统的选择
数控系统的选择应根据改造后所要达到的精度、各种性能指标等选用性价比合适、技术先进的数控系统,当然还要考虑改造好设备在教学中的应用。目前市场上生产研发数控系统的厂家很多,在国外有德国的SIEMENS公司、日本的FANUC公司,在国内有华中数控设备有限公司等。数控系统所具有的功能要与准备改造的数控机床所能达到的功能相匹配,尽量避免系统功能过剩,同时考虑到专业已有数控机床的配置缺少SIEMENS数控系统,无法正常进行有关SIEMENS数控系统的教学,经综合考虑选用西门子802D数控系统[2]。
西门子802D数控系统是西门子公司2000年推出的经济型数控系统:核心部件PCU将CNC、PLC、人机界面和通讯等功能集成于一体,可以控制四个进给轴和一个模拟或者数字信号的主轴;模块化的驱动装置SIMODRIVE 611UE[3];可以配置两个I/O板,与驱动装置都通过生产现场总线连接;此外还可通过视窗化的调试工具软件便捷地设置驱动参数,并对驱动器的控制参数进行动态优化。在改造过程中,为达到最好的控制效果,进给轴采用了配套的1FK6交流伺服电机,主轴采用普通三相交流异步电机,采用变频器(MM420)来驱动主轴电机。802D输出±10V的模态信号经伺服驱动器使主轴电机获得不同转速。
3.电气控制系统设计改造
原有机床的机械部件和液压部件长时间使用后仍能保持很高的精度和稳定性,但电器元件使用寿命短,长时间使用后经常发生故障。因此需要设计接口转换电路和强电控制电路。电路中的控制变压器、中间继电器和交流接触器等需设计强电控制箱。
(1)电气控制系统设计的原则
首先机床改造后要满足整班学生电气装调的要求,其次要根据机床各项控制目的和要求,制定电气控制方案。设计方案要求简单经济,操作容易,使用维修方便,同时要选择合适的电器元件。
(2)电气控制系统设计的内容
系统设计内容一是选择控制方式,包括电源、继电器、主轴单元、输入/输出、伺服驱动电路图,也包括确定电动机的类型、型号、容量、转速;二是针对教学应用的特点,把教学中需要学生完成的电气装调内容单独列出来,设计电气原理图,制作电气安装板,各项控制功能通过航空插头传输到改造好的数控机床上来实现,电气调试到满足数控车床的各项控制功能至正常,这样就可以在真实的数控机床上检验学生电气装调的成果。表一描述了各个插头的线号和对应的导线连接功能。X1插头用39号红色导线和40号黄色导线连接机床工作灯,X2插头连接机床冷却泵,X3用插头连接机床集中部件,X4插头连接机床刀架部件,X5插头连接机床PCU与NC信号,X6插头连接数控车床X轴与Z轴超程限位,X7插头对数控车床驱动器与变频器信号进行传输。通过这样信号传输就可以把机床的一些电气控制功能单独从电路控制中提取出来,单独制作电气安装板,这样改造好的一台数控车床就可以配备多台电气控制板,平常可以进行正常的数控加工任务,在教学中又可以让学生在控制板上进行电气装调训练,按完成先后在改造好的CK6132数控车床上进行机床电气装调训练。
4.PLC程序设计与调试
采用SIEMENS 802D系统所使用PLC非常简单、方便灵活。我们使用S7-200作为编程工具,参照系统自带的工具盒(Tool box)中配备的“PLC802文件库”,在应用过程中对其车床的编程实例作一些简单的修改和扩展就可完成所需要的PLC程序。在子程序中,根据不同功能分别进行了定义,主要包括PLC-INI(系统初始化)、EMG-STOP(急停处理)、MCP-802D(传送控制面板I/O状态到接口)、AXES-CTL(各坐标轴控制)、LUBRICAT(定时、定量控制)、COOLING(冷却控制)等。
四、改造后数控车床CK6132在教学中的应用
针对“教学做一体”教学模式实施中支持环境与系统薄弱的不足,研制的数控加工操作与电气维修培训一体机解决了机床电气装调实训设备配套经费昂贵的瓶颈问题,仅需投入少量经费,就可利用现有旧机床改造获得可供一个整班实施本课程的实训的配套设备与环境。改造后的数控车床在满足正常加工工作任务外,还可以进行下列实验实训的安排:(1)SINUMERIK 802D数控车床电气装调基本连接,(2)SINUMERIK 802D系统的基本数据设置;(3)SIMODRIVE 611U伺服驱动配置与优化;(4)SINUMERIK 802D数控系统的数据保护;(5)机床故障模拟与诊断等方面的内容。
五、结语
以上是对通用车床结合教学实际进行数控化改造的实例,机床的数控化改造可以提高高职院校中设备的利用率[4],更重要的是在数控化改造过程中可以根据教学内容安排需要合理进行设备的改造过程,提高教师的现场动手技能,也便于在今后教学活动中进行教学组织,而且机床改造完成后,图纸(包括原理图、配置图、接线图、梯形图等)、资料(包括各类说明书)、软件(调试软件、通讯软件)等资源也是今后教学的宝贵财富,有利于教师充实教学内容。
参考文献:
[1]高杉,赵波.普通机床的数控改造策略,辽宁省交通高等专科学校学报,2009,(6):40-41.
[2]李南,张博等.西门子802D数控系统在DPS1800车床数控改造中的应用,机床与液压,2009,(5):181-182.
[3]陈平信.西门子系统与数控机床改造,中国设备工程,2008,(12):12-16.
篇10
关键词：数控车床 中级工 考证通过率 对策
国家数控技术类相关职业工种的技能鉴定考试分为理论知识考试与实训操作考试两部分。考生必须在这两个模块的考试中都合格才算通过鉴定考试，符合领取技能等级证书的要求。在准备实训操作考试时，大部分考生针对现有题库进行强化训练，以提高技能操作水平，达到考试要求。由于该部分考试通过率一般比较高，所以笔者对此不再详细讨论。
目前，各鉴定机构多采用无纸化网上考试的方式进行理论考试，大多数学校将现有的复习资料、题目整理成册，发给学生，学生以死记硬背的方式进行复习，应对理论考试。随着行业的发展，理论考试题目的难度不断加大，并且定期更改题库内容。考生按原有的复习方式进行学习已经不能适应题库的新变化。在每次更新题库内容后的初次考试中，都会出现较大面积通过率低的现象。针对这一问题，笔者从自身教学经验出发，结合考试大纲的内容，进行以下探讨。
一、题库更新后初次考试通过率低的原因分析
1.教学内容
教学内容更新的速度跟不上考试题库内容更新的速度。当前大多数学校数控车床类职业资格考试培训、教学所使用的教材是人社部指导教材。其中的内容基本能满足学生实训操作的要求，但不符合经常变换的理论试题考核要求。例如中国劳动社会保障出版社出版的《数控车床编程与操作――广数GSK980TD车床数控系统》因对实训操作的指导性强，被广泛使用，但目前单一地使用这类教材已不能满足数控车中级考证理论部分的考核要求。在最新的广州市技能鉴定数控车床中级证题库中，不单对机械加工基础知识提出考核要求，还对电工电子技术、液压和气压技术等方面的知识提出了考核要求，这部分内容占约20%的比例。考核的知识内容范围越来越广，一两本专业书籍是难以应对考试的。正是由于教学的内容与考试的内容不完全匹配，降低了通过率。
2.教学方式方法
（1）依赖题库。在题库更新之前，教师的教学过度依赖原有考试题库，收窄了学生学习的视野。
（2）教学观念落后。部分教师的教学观念陈旧、方法死板，不会使用以学生为中心的教学方法，学生的学习积极性没有得到有效的调动。教师教学采用“一刀切”的方式，不能做到因材施教，个别基础薄弱、学习困难的学生很难跟上教师的教学进度。
（3）缺乏系统教育。个别学校的课程安排不够合理，专业核心课程与专业基础课程没形成良好的对接关系，电类课程无法与机械加工类课程接轨形成合理的专业课程体系，致使学生在理论考试中无法正确完成数控车床这一科目以外的试题。
3.学生
职业院校学生的主要学习特点是动手能力相对较强，理论知识理解能力相对较弱。学生在学习方面可能出现的问题主要有：学习积极性不高，学习方法不科学，学习计划不合理甚至缺失等。学生课后的学习时间往往也得不到很好的规划，学习内容缺乏合理安排，使他们无法信心百倍地应对理论考试。
二、提高数控车床中级工考证通过率的对策研究
数控车床中级工证书对机械加工类专业学生而言，具有重要的作用。提高数控车床中级工考试通过率具有重要的意义，现从以下五个方面进行对策研究。
1.分析职业资格标准
任课教师应分析国家职业资格标准，认真研读数控车床中级工要求，从技能要求和知识要求方面进行全面的剖析。从图样分析到工艺制定，从程序编制到加工操作，从机床操作到简单维护，教师对每一个环节都要考虑如何将技能点和知识点更好地结合起来，以学习项目或学习任务列表的形式呈现出来。教师还要把握好资格标准，以其为根据，开展教学内容的设计并实施，以应对理论考试题库的更新，达到以不变应万变的效果。
2.合理设计教学内容
首先，会同专业骨干教师，结合国家职业资格标准要求，把握专业知识动态，运用“行动导向”的理念，重新设计出体现理论与操作一体化的《数控车床中级工证考试辅导课程标准（或教学大纲）》。其次，根据新修订的课程标准，明确课程各学习单元的学习目标，从学习者角度出发，设计出体现学生认知规律、符合综合职业能力发展要求的教学内容，具体学习任务名称见表1内容。
表1 数控车床中级工考证辅导学习任务名称列表
序号 学习任务名称 主要功能
学习任务1 光轴零件的车削加工 数控车床认识
学习任务2 阶梯轴零件的车削加工 基础知识与基本技能学习
学习任务3 沟槽轴件的车削加工 基础知识与基本技能学习
学习任务4 螺纹轴零件的车削加工 基础知识与基本技能学习
学习任务5 圆弧曲面结构轴件的车削加工 基础知识与基本技能学习
学习任务6 轴套零件的车削加工 基础知识与基本技能学习
学习任务7 综合件的车削加工 知识与技能综合运用
在教学实施内容的设计方面，可参照数控车床中级工考证辅导课程第2个学习任务的授课内容。
学习任务2 阶梯轴零件的车削加工
（1）学习目标：
能读懂技术图样和信息源，编制加工工艺；
应用G00、G01、G90以及M、F、S、T等指令代码编写出合理加工程序；
能使用机床自身刀具路径模拟功能，检验程序的正确性；
能正确选择、安装刀具；
能在数控车床上设置工作零偏；
能在程序运行中进行单段模式与自动模式的切换；
操作数控车床，加工出图样要求的零件；
根据检测结果，填写质量报告单，分析原因，提出改进意见；
能修正加工工艺过程；
编写小组工作过程的总结报告。
（2）学习内容：
零件图样分析；
工量夹具的确定；
加工流程确定；
技术文件的填写（零件图工艺信息分析卡、程序清单、零件加工工艺规程卡）；
数控程序结构认识（程序结构三部分）；
G00、G01、G90功能以及M功能指令；
加工程序编写（M、F、S、T代码）；
在机床上进行刀具路径模拟，检验程序；
在机床上的程序编辑（程序号检索、字的插入、修改、删除等）；
程序录入与调试；
工件零偏的设置（试切对刀、单步进给控制、MDI模式、G50）；
零件加工（单段、自动运行模式）；
质量检验与反馈。
3.师生制订教学计划
合理的学科教学计划是由师生共同参与制订和实施的。教师在数控车床中级工考证辅导课程开始之初，便要公布本门课程教学计划的初稿，并主导计划的讨论、调整，最终师生共同商量定稿。然后，教师要求学生在数控车床中级工考证课程教学计划的基础上，完成个人的体现学习内容、学习时间段、学习地点的学科学习计划。学生因参与课程教学计划的制订，又制订了自己的学习计划，所以十分清楚学习任务的重点，这有利于学生增强自身学习的紧迫感，激发学习的主动性。
4.解决学习中的关键问题
要高效地进行数控车床中级工考证辅导，提高证书通过率，必须要解决以下几个问题。
（1）解决交叉科学知识复习问题。目前理论考核的内容不单针对数控车床操作的知识，还对电工电子、液压气压、钳工工艺等交叉学科的知识进行考核。任课教师需要联合相关学科教师，尽量结合数控车床工种相关知识，编撰出该类知识的复习资料，形成相对系统的知识体系，满足学生的学习需求，解决学生复习资料缺乏的问题。
（2）解决理论与实践的结合问题。职业院校学生理论知识学习能力相对较弱，而动手能力较强，教师若能将考试的理论知识结合学生的实训操作过程进行讲解，则将会达到事半功倍的效果。特别是手工编程的指令知识、工件装夹过程所涉及的“六点定位”等相关知识，必须结合实训操作，才能方便学生理解。
（3）解决基础薄弱学生的学习问题。针对班级中基础薄弱的学生，教师要坚持因材施教的原则，进行分层教学。在课堂教学中，教师先进行知识的统一讲解，而对于个别因基础较弱无法在课堂上完全掌握知识的学生，教师需要再进行集中辅导，直到这部分学生基本掌握为止。
5.定期进行模拟测试
在制订了合理的教学计划的基础上，在教学实施的后期，教师还需要根据学生学习的情况进行定期的理论知识网上模拟测试。在测试的过程当中，教师要发现问题并解决问题。例如考试时间的把控、考试答题习惯、考试读题细致程度、无纸化网上考试环境的适应、考试“失分重灾区”等问题，都会在多次模拟考试中出现，在每一次模拟考总结之后得到改进。并且通过模拟考试，教师可以清楚地知道学生当前对知识的掌握程度，并由此调整教学进度或教学策略，决定模拟测试的频率。这也可作为教师对个别学生进行有针对性的学习辅导的依据。
三、小结
我们针对数控车床中级工考证中理论考试通过率低的现象进行分析，从国家职业资格标准出发，从考试题库动态变化的角度进行考虑，设计从容易到困难、从简单到复杂的教学内容，制订科学的学习计划，解决学生学习的关键问题，定期进行模拟考试训练，使学生轻松应对理论无纸化考试，有效提高考试通过率，经过实践，取得了实效。2013年6月，笔者所任教的11数控高职3班24名学生报考数控车床中级工证书考试，最终全部通过考试。
参考文献：
[1]刘安民，孔宪华.基于数控车加工仿真考试中的操作技巧[J].现代制造技术与装备，2010（3）.
[2]何平.网上考试方式在数控技能鉴定中的应用[J].职业教育研究，2010（9）.
[3]陈海丽.中职数控专业考试的改革[J].机械职业教育，2011（5）.
[4]程豪华.论数控加工一体化课堂教学的有效实施[J].职业，2013（33）.
[5]程豪华.数控技术专业人才培养方案[M].北京：机械工业出版社，2013.