数控编程解析范文

导语：如何才能写好一篇数控编程解析，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。

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笔者学校现有一批南京数控设备有限公司生产的21DM液晶显示铣床，根据教学需要和安排，数控铣床手工编程操作教学将在此类数控系统的基础上进行。笔者在长期的教学生产过程中，发现、归纳并解决了手工编程的一些难点，对计算机生成的程序进行了有效改进，提高了加工效率，优化了加工工艺。

一、常见问题分析

理想的数控程序不仅能加工出符合零件图样要求的合格零件，还可使数控机床的功能得到合理应用与充分发挥。数控编程是指从零件图样到获得数控加工程序的全部工作过程，包括分析图样和制定工艺方案、数学处理、编写程序、程序校验、程序修改等步骤。

将编写好的加工程序输入数控系统，就可控制数控机床的加工工作。在正式加工之前，一般要对程序进行检验。通常采用机床空运转的方式，来检查机床动作和运动轨迹的正确性，以检验程序；在具有图形模拟显示功能的数控机床上，可通过显示走刀轨迹或模拟刀具对工件的切削过程，对程序进行检查；对于形状复杂和加工要求高的零件，也可先用铝件、塑料或石蜡等易切材料进行试切，以检验程序。通过检查试件，不仅可确认程序是否正确，还可知道加工精度是否符合要求。若能采用与被加工零件材料相同的材料进行试切，则更能反映实际加工效果，当发现加工的零件不符合加工技术要求时，可修改程序或采取尺寸补偿等措施。

在华中21DM液晶显示铣床的操作手册和编程手册中，对于编程的指令有全面的介绍，但对于程序编写过程中的具体注意事项和经验等却很少提及，其他资料也比较

有限。

二、改进方法与步骤

1.编程方式（G91，G90）的切换

在编程中有绝对值编程（G91）与增量值编程（G90）两种方式,这两种方式下所连接的编程坐标系是不同的。在使用G90和G91两种方式进行混合编程时，编程者经常会由于粗心大意，忘记切换编程方式，或者虽切换了方式，后续的编程坐标值却没改，导致编程坐标出错，机床不能执行程序，严重时甚至会引发撞机事故（见表1）。

2.直线插补（G01）与圆弧插补（G02，G03）的切换

绝大部分工件的轮廓线是由直线与圆弧构成的，有直线与直线、直线与圆弧、圆弧与圆弧三种连接。对于复杂轮廓，编程者在编程中经常忘记切换直线插补（G01）与圆弧插补（G02，G03），导致编程格式混淆出错，程序不能执行。

3.刀具半径补偿（G41，G42，G40）使用错误

编程者编写一个用铣刀加工工件轮廓的程序时，首先要根据工件的外形尺寸和刀具的半径计算坐标值来明确刀具中心所走的路线。可以忽略刀具半径，而根据工件尺寸进行编程，然后在半径补偿寄存器里设置半径补偿值。无论是更换铣刀还是进行粗精加工，只需更改刀具半径补偿值，就可以控制工件外形尺寸的大小了，基本上不用修改程序。

在刀具半径补偿建立（G41，G42）和取消（G40）中，常见的错误操作有5种。

（1）建立或取消半径补偿的区域错误，导致过切。在编程中应正确建立或取消补偿的区域，图1中阴影部分代表正确区域。

特别需要注意三点：整个刀具轮廓应在阴影部分内；切入建立刀补与切出取消刀补原理一致，避免过切；某些特定轮廓不在此范畴。

（2）建立和取消半径补偿的直线距离不够。建立和取消半径补偿的格式是G41（G42，G40）G01X__Y__，如果刀具直线插补G01X__Y__走过的实际距离小于刀具半径，则不能有效建立和取消半径补偿。

（3）没有取消刀补，多次补偿，导致加工轨迹偏移。这种情况在使用跳转加工或用子程序进行循环加工时经常出现。如果在循环中建立刀补后没有使用G40有效取消，那么循环几次就补偿几次，使刀具偏离正确轨迹，加工轨迹偏移（见表2）。

（4）切入切出设计路线不合理。考虑刀具的进、退刀（切入、切出）路线时，刀具的切出或切入点应在沿零件轮廓的切线上，以保证工件轮廓光滑。应避免刀具在工件轮廓面上垂直上、下移动而划伤工件表面，应尽量减少在轮廓加工切削过程中的暂停（切削力突然变化造成弹性变形），以免留下刀痕。在数控加工中，经常会用到倾斜线或圆弧切入切出，应减少刀具在工件轮廓某位置的停顿时间，避免出现表面缺陷。虽然大部分操作者都做到了在程序中加入切入和切出的程序段，但路线设计不合理，或者程序根本不能执行（见表3、表4）。

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关键词: 《数控编程》课程章节教学“数学处理”GAGD基点AutoCAD

《数控编程》课程 “数学处理”章节重点讲解如何求解零件几何轮廓的特征点,以便编程时使用。对于直线和圆弧组成的几何图形,学生需要求解这些几何图形的交点坐标,也称为基点;而对于曲线轮廓,需要往曲线中均匀地插入节点(点的数量由加工精度确定),然后求解这些节点的坐标。以往的教学是采用纯理论的解析几何的求解法,知识体系很完备,但讲解过程枯燥乏味,计算繁琐,容易出错,并且与企业的实际工作方式脱节。我们采用来源于企业实际工作方式的计算机几何作图求解法,使用CAGD理论和操作对该方法用于求解零件几何轮廓特征的可行性和精度进行验证,总结出一套全新的教学方案,替代原来的教学方式,并将其应用于《数控编程》课程 “数学处理”章节教学实践中,取得了较好的效果。

CAGD(Computer Aided Geometrical Design)是以计算几何为理论基础、以计算机软件为载体,进行几何图形的表达、分析、编辑和保存的一种技术方法,称为“计算机辅助几何设计”,CAGD 功能应用就是用作图法来求解设计参数。在CAGD功能支持下,用户不需有高深的数学基础,不需构建复杂的解析计算模型,也能完成精确而快速的二维甚至一些三维几何图形的构建与数据分析,进而得到要求的设计参数。实际上,目前主流的CAD软件(如AutoCAD )中的经典数学模型自动解析的程序实现方法的相关功能是由一些相当专业的数学――程序工程师开发的,具有非常高的计算精度和可靠性,也就是说只要具有充要条件,就能精确生成几何图线,就能方便地得出相关的精确几何参数或工程数据。因此,高职院校的教师应当在教学工作中充分挖掘和利用这些计算方法的结果,让学生掌握这个实用而高效的工具,以便在今后的工作中予以应用。

一、传统的解析求解教学方法与CAGD几何作图求解教学方法的比较

下面分别用计算求解方法与CAGD求解法,求解如图1所示零件轮廓图A、B、C、D、E、F五个基点的坐标值,在这里设定A点为编程原点。

根据图形和所标注的尺寸,A、B、C、F四个点的坐标值很容易得到,分别是A(0,0)、B(120,0)、C(120,45)和F(0,30),而D点和E点的坐标值,可以使用计算求解法和CAGD求解法进行求解,具体方法如下:

(二)CAGD几何作图求解法,就是在CAD软件中(如AutoCAD),按图纸的轮廓几何形状(包含如水平、竖直、垂直、相切等图线的几何特性)和尺寸大小,按1∶1的比例绘制零件的轮廓几何图形,绘制完成后再将整个图形移动,使A点定位到系统坐标的原点,最后使用CAD软件的点坐标查询功能,直接得到零件几何轮廓上基点的坐标值。

从以上解析求解法需要解析几何和CAGD几何作图求解法的操作过程中我们可以发现,使用解析法求解参数,过程繁琐,容易出错。以上的例子还是相对简单的,如果零件轮廓复杂些,那么计算过程将更加复杂,也就更容易出错。而应用CAGD几何作图求解法,是运用几何约束和几何尺寸来直接绘制出零件的几何图形,然后直接在几何图形中查找所需要的点坐标,符合人们的思维习惯,直观,不易出错,并且实用,能极大地提高学生的学习兴趣。

二、CAGD几何作图求解教学方案的设计

由于CAGD几何作图求解法是一个与解析求解法完全不同的教学方案,教师在教学中首先应验证CAGD几何作图方式的可行性,也就是通过一定的方式验证CAGD几何作图的精度应符合数控编程的要求,然后再讲解如何应用CAGD几何作图法来求救零件几何轮廓的基点和节点。具体教学方案如下:

(一)CAGD几何图形精度的验证

以AutoCAD为例来证明,所绘制的几何图形的其精度可以满足数控编程的精度要求。这里采用一个几何证明题的实例来证明,使用AutoCAD绘制的几何图形具有足够的精度,完全可以满足求解工程参数的需求。

如图3所示,AB为圆O的直径,C为圆O上的一点,作直线AD和过C点的切线垂直并与之相交于D,求证:AC平分∠DAB。

解:用几何作图法在AutoCAD中进行求解:

A、 首先绘制圆O,然后绘制圆O的直径AB,再在圆上任取一点C后,绘制直线AC和OC,如图4所示。

B、 绘制与直线OC垂直的直线EC后,移动EC直线的端点到C点,如图5所示。

C、 过A点绘制一条垂于直线EC的直线AD,再将直线EC延长与之相交于D点,如图6所示。

D、最后采用角度标注工具分别标注∠DAC和∠BAC两角度,并将精度调到最高(小数点后8位),可得两角度的大小相等(精确到小数点后8位,具体数字因所作的图形不同而不同)。以上命题得到求证,如图7所示。

综上所述,我们可以在AutoCAD中采用几何作图的方法来验证几何证明题,它的精度为小数点后8位,完全符合并超过工程参数对精度的要求,可以满足数控编程的最高精度要求。也就是说我们在实际工作中可以使用CAGD几何作图法来求解零件的几何轮廓的基点和节点坐标。

(二)用CAGD几何作图法求解零件几何轮廓基点的方法

如图8所示的图形是数控编程教材中的一个练习题,数控编程过程中需要以O为编程原点,求解出A、B、C、D、E、F、G、H、I、J十个基点的坐标值,如果按传统的解析法求解基点坐标,理论计算工作量非常大,而且容易出错。但用CAGD的方法来求解就非常直观和简单,下面详细介绍在该练习中如何使用几何作图法求解基点。

(三)用CAGD几何作图法求解曲线节点的方法

如果工件轮廓是非圆曲线,由于数控系统一般只能作直线和圆弧插补的切削运动,数控系统就无法对曲线实现自动插补,这就需要通过用多段直线或圆弧段去逼近非圆曲线的方法进行处理,逼近线段与被加工曲线交点即为节点。在传统的教学方法中,对求解曲线的节点的方法只是进行理论和概念上的介绍,在实际工作中无任何使用价值,而使用GAGD几何求解法,可以直接用于实际工作中,具有很强的实用性。

如图10所示,在AutoCAD中,我们可以按曲线的形状和尺寸精确绘制出非圆曲线轮廓,然后将所绘制的曲线使用“定数等分”或“定距等分”工具在非圆曲线上插入若干个点(根据轮廓所要求的精度确定点的数量),然后使用“List”工具选择所有插入的点,查询这些点的坐标值,最后在“AutoCAD文本窗口”中将其内容拷贝到文本文件中进行必要的编辑和排序,就可以得到可直接编程的节点坐标值文档。

A、使用“定数等分”工具后的命令提示:

命令: _divide

选择要定数等分的对象:

输入线段数目或[块(B)]:25

B、使用“List”工具后AutoCAD文本窗口显示内容:

命令:list

选择对象:制定对角点:找到124个

点图层:AM 0空间:模型空间句柄=ab0

于点,X= -618.19Y= -102.52Z= 0.00

点图层:AM 0空间:模型空间句柄=aaf

于点,X= -651.54Y= -107.46Z= 0.00

点图层:AM 0空间:模型空间句柄=aae

于点,X= -658.13Y= -113.31Z= 0.00

......

(四)将基点或节点坐标值用于数控加工程序中

在AutoCAD文本窗口中,应用复制功能,将所得到的基点或节点坐标数据,复制到编程文本文件中,再继续简单的编辑,前面加上G01、G02和G03等代码,就可以将这些数据直接用于数控加工程序中。

......

G01 X = -10.50 Y = -59.07

G01 X = 260.93 Y = -107.32

G03 X = 378.24 Y = -47.22 R109

G02 X = 448.74 Y = -25.83 R50

......

三、CAGD几何作图求解法教学的实施效果

从2007年到2009年,在数控技术专业班级的《数控编程》课程中,我使用CAGD几何作图求解法在 “数学处理”章节中进行教学,取得了较好的教学效果。学生普遍对这种教学方式具有很高的兴趣和积极性,能很快掌握用CAGD法求解基点和节点,与传统的教学方法相比较,显著地提高了教学的效果。

参考文献:

[1]顾京.数控加工编程及操作.高等教育出版社出版,2003,(1).

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与行业企业对应的岗位主要有数控编程员、数控机床操作工、机械绘图员、数控机床维修工，生产管理者等等。而CAD/CAM应用课程担负着培养学生的数控加工工艺分析与设计、数控加工自动编程的能力，该能力正是数控编程员必须掌握的核心能力之一。因此本课程是一门重点培养学生数控加工工艺分析与设计、数控加工自动编程能力的专业核心课程。

二、课程设计

(一)课程的设计理念

企业职业岗位的能力需求是本门课程的培养目标。因此本课程坚持以就业为导向，以岗位的职业工作过程来组织形成以工作任务为中心的项目式一体化教学模式，重点培养学生对数控加工工艺的分析与设计，并利用MasterCAM软件编制数控加工程序的能力。

(二)课程的设计思路。

1．人才培养与人才需求的矛盾

通过对企业技术专家的调研发现，数控编程人员只有具备了解决实际加工工艺问题的能力，才能更好地进行数控加工程序的编制，从而提高加工效率、保证产品的加工质量、降低生产成本。而目前学校的课程设置普遍存在“加工工艺分析与数控编程脱节、理论教学与实践环节脱节、学校教学与企业生产脱节”这样一种“三脱节”的问题，从而导致“教师自认为教得不错，学生也自认为学得不错，可是当学生一到企业却什么也不会做”的现象。

2．内容选取的考虑

(1)突出数控加工工艺分析和流程设计，掌握零件工艺文件的编制。综合企业技术专家反馈的意见可以看出，对于机械制造及其自动化专业数控加工技术方向的专科毕业生，在生产一线从事零件加工、生产管理的技术人员，主要完成零件加工工艺分析，零件加工工艺流程设计、零件工艺文件编制及利用MasterCAM软件按照既定的工艺设计进行刀路设计并生成数控加工程序等几个方面的工作任务，因此学校教育教学过程中就应突出学生数控加工工艺分析和流程设计、零件工艺文件编制的工作能力，为高质量的刀具路径设计及数控编程奠定基础。

(2)与前期课程形成梯度结构，体现培养层次。学习本门课程之前，学生应该具有工程制图、机械制造技术基础、公差配合与技术测量等基础知识，在此基础上学习数控编程与加工知识，掌握利用MasterCAM软件进行刀路设计并生成数控加工程序的方法，初步具备自动编程技能，缩短与实际工作要求之间的差距。

(三)课程的设计内容

鉴于上述分析，并考虑到进一步提高学生的职业能力、培养高专业水准的技术应用型人才的需要，使学生的知识和技能更贴近生产实际，按照职业岗位的实际工作过程，以具体零件的加工为载体，采用项目式一体化的教学设计，理论与实践并重，充分融“教、学、练、做”为一体，以解决人才培养与人才需求之间的矛盾。首先组织企业技术专家对机械制造与自动化专业数控技术方向所面向的工作岗位的工作项目、工作任务和职业能力进行系统的分析，充分解析本课程所包含的工作任务:零件加工工艺分析、零件工艺文件编制、CAD/CAM软件的应用、零件加工效率分析、加工质量保障等。然后围绕这些工作任务，以数控加工的典型零件为载体，并结合数控铣工职业资格标准设计学习项目，组织课程内容。这些典型零件从简单到复杂，从考证训练项目到实际生产零件，形成项目序列，并附有一定的课外练习项目，让学生在学习项目的过程中不断提升职业能力。

三、结语

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关键词：自动编程；仿真；后置处理；G代码

中图分类号：TG659 文献标识码：A

数控车床适用于加工具有回转体表面的零件。对于简单的回转体零件，一般采用手工编程方式，但一些相对复杂的曲线，如椭圆、抛物线等非圆二次曲线的轮廓，手工编程则需要利用宏程序，工作效率较低。这类零件的程序编制一般选择自动编程来实现，既能提高数控车削精度又能提高编程效率。

自动编程就是利用计算机专用软件编制数控加工程序的过程。CAXA数控车是我国自主研发的一款集计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM)于一体的数控车床专用软件，具有零件二维轮廓建模、刀具路径模拟、切削验证加工和后置代码生成等功能。在该软件的支持下，我们可以较好地解决曲线零件的计算机辅助设计与制造问题。

1零件的设计与制造

在CAXA数控车中，零件的计算机辅助设计与制造分4个步骤：

（1）根据零件的设计图纸进行零件二维轮廓造型设计；（2）根据加工所用的车床及数控系统，设置车床参数；（3）定义加工参数，生成刀路轨迹图，进行加工轨迹仿真；（4）对仿真结果进行检查，检验加工结果是否符合设计要求。如符合设计要求，则根据加工轨迹直接生成具体数控车床用加工程序（G代码）；如不符合设计要求，则返回第（1）步或第（2）步，重新进行轮廓设计或加工定义，直到满足设计要求。零件的设计与制造流程如图1：

2零件的轮廓造型设计

2.1坐标系的使用

CAXA数控车中一般使用的是绝对直角坐标。机床坐标系Z轴相当于绝对坐标系X轴，机床坐标系X轴相当于绝对坐标系Y轴。

2.2曲线零件的轮廓造型

CAXA数控车提供了较强的二维平面造型功能。各种应用功能通过菜单条和工具条驱动；状态条指导用户进行操作并提示当前状态和所处位置；绘图区显示各种绘图操作的结果；同时绘图区和参数栏为用户实现各种功能提供数据的交互。具体做法简介如下：

（1）选取XY平面为基准平面，确定基准点。

（2）利用菜单条和工具条的编辑功能，绘制草图，并确定其封闭。

3设置机床参数

机床设置就是针对不同的机床、不同的数控系统，设置特定的数控代码、数控格式及参数，并生成配置文件。生成数控程序时，系统根据该配置文件的定义生成用户所需要的特定代码格式的加工指令。

通过设置系统配置参数，后置处理生成的数控程序可以直接输入数控机床或加工中心进行加工，而无需进行修改。如果已有的机床类型中没有所需的机床，可增加新的机床类型以满足使用要求，并可对新增的机床进行设置。

机床参数配置包括主轴控制、数值插补方法、补偿方式、冷却控制、程序起停及程序首尾控制符等。

4 零件的加工仿真

4.1 定义刀具参数

根据零件形状及加工要求，定义零件加工所用刀具。包括刀具半径、刀刃半径、刀杆长度等参数。在“应用”菜单下“数控车”子菜单区选取“刀具管理”菜单项，系统弹出刀具库管理对话框，可按自己的需求添加新的刀具、对已有的刀具参数进行修改、更换使用当前刀等。

4.2生成刀路图模拟加工

零件加工轨迹图指的是刀具中心的运动轨迹，是生成数控机床加工代码的前提，包括加工方式、切削用量等参数的确定。零件加工轨迹定义的好坏直接影响到零件的加工质量。可采用如下方法对曲线进行加工轨迹定义。

（1）轮廓粗车。该功能用于实现对工件外轮廓表面、内轮廓表面和端面的粗加工，用来快速清除毛坯的多余部分。

（2）轮廓精车。实现对工件外轮廓表面、内轮廓表面和端面的精加工。做轮廓精车是要确定被加工轮廓，即加工结束后的工件表面轮廓，被加工轮廓不能闭合或自相交。

（3）加工轨迹仿真模拟。拾取加工轮廓及毛坯轮廓，确定进退刀点生成刀路图，选择刀路确定后进行模拟加工。

5 后置处理

按照当前机床类型的配置要求，把已生成的加工轨迹转化为G代码数据文件，即CNC数控程序。生成实际加工用的G代码后，在数控车床和计算机联机的前提下，分别在数控车床和计算机上将两者之间进行数据传输的通讯协议设置好后，就可以进行实际加工了。

6 实例

（1）工艺品葫芦的轮廓设计。根据要求用CAXA数控车软件将工艺品葫芦轮廓绘出，如图2

（2）设置车床参数。根据实际机床型号类型，将车床选为华中数控。并配置主轴控制、数值插补方法、补偿方式、冷却控制、程序起停及程序首尾控制符机床参数等。

（3）葫芦的加工仿真。根据葫芦的形状，选择加工所用刀具为外轮廓车刀。刀具前角80.000，刀具后角50.000。使用轮廓粗加工方式，拾取加工轮廓及毛坯轮廓，确定进退刀点生成刀路图，选择刀路确定后进行模拟加工。

（4）后置处理。按照华中数控车床的配置要求，把已生成的加工轨迹转化为G代码数据文件，部分如下：

结语

在数控编程中，对于具有复杂曲面的回转体零件，利用CAXA数控车软件进行轮廓设计、仿真模拟，到最终生成程序代码的自动编程可以突破手工编程的局限性，避免手工编程时繁琐的节点计算工作，提高工作效率及质量。

参考文献

[1]熊隽.CAXA数控车自动编程注意要点及难点解析[J]. 机械工程与自动化，2011，(6).

[2]顾丽敏，黄时炜.基于CAXA数控车的特殊弧形零件的自动编程[J]. 机床与液压，2011，(6).

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【关键词】数控机床；数控操作；误差原因；误差解析

中国机械制造业从21世纪初至今，基本上实现了数控机床的全面覆盖，其普及速度远远超过发达国家。但对于其他方面尚未成熟的中国制造业而言，数控机床的引入以及其高精度、快速度等特征能否得到充分体现，依然是一个研究关键。同时，人们对数控机床加工过程容易产生认知误差，认为数控机床的精度是可以完全保障的。事实上，数控机床所谓的“数字化精确度”是在理想环境下才能得到，但在现实机械制造业生产环境中，存在大量人为的、非机械类的干扰要素，数控机床自身难免受到影响，出现误差也是必然。

一、数控机床加工操作中的误差产生原因

鉴于机械加工产业生产环境及涉及要素的复杂性，导致数控机床加工操作中产生误差的原因很多，结合笔者实践经验来说，主要的原因有以下几种：

第一，数控机床编程导致的误差。很显然，数控机床可以有效地实现生产规模化效应，这源于它采用的数控技术，其中最关键的是编程软件及代码。由于数控软件编程代码中出现误差（插补误差），那么在生产过程中必然形成一系列的相同效应。例如借助直角、圆角、直线等在零件轮廓逼近的过程中形成的误差，虽然符合设计图的要求，但却严重的脱离了加工精确性。

第二，数控机床刀角圆弧的误差。由于加工材料的刚度、韧性较高大，车床刀具在进行切割的过程中不可能保持持续稳定，微弱的变化可能导致刀尖圆弧产生影响，当然，大幅度的尺寸、外观影响并不会出现，主要集中在锥面、圆弧等加工过程中，如出现多切、少切、变形等问题。

第三，操作过程出现的测量误差。测量是展开数控机床加工的前提，如果测量出现了误差，那么生产中的精度必然会受到影响。其原因包括两个方面，第一是测量人员自身缺乏严谨性，测量不科学、不准确，第二则是由测量工具导致的误差。

第四，刀具磨损导致的操作误差。前面已经阐述过，数控机床的加工材料硬度、刚度、韧性都很大，那么在长期的操作中必然Φ毒卟生严重的磨损。特别是一些金属材料的加工操作中，会产生极高的温度和氧化作用，进而导致磨损加剧，刀尖的磨损必然会影响预计精确度，最开始工作的时候，刀尖磨损的速度会比较快，后来就会越变越小；如下图所示，属于典型的刀具磨损导致的轮廓误差。

第五，反向失动量及对刀误差。机械加工生产中发现，数控机床会由于机械之间出现的缝隙以及机床传动部件的弹性形变而导致出现的误差，这种误差属于是反向失动量引起的，此外，对刀的过程中也容易出现误差，这主要是由于操作系统的进给修调比例值不对称造成的。

第六，机床系统误差。数控机床并非“铁板一块”，它也是由诸多部件构成的，那么在本体上也会出现公差现象，虽然在一定情况下其稳定性、整体性良好，但均匀度和传动路线都会对系统产生影响，进而导致误差的出现。

二、数控机床加工操作中减小误差的方法

科学实验表明，只有在理想环境下才能完全消除误差，现实生产中误差是必然存在的，只要将其控制在一个合理范围内，就不会对产品功能需求造成影响。因此，基于数控机床产生误差的原因，可以从以下三个方面展开减小误差的方法探讨。

首先，对数控机床的程序编写提高要求。程序编写直接影响着数控机床批量化生产的效果，在零件进行数控加工之前，必须要把具有一定可行度的加工程序编写出来，编写程序通常来说有两种方法：其一，采取手工编程的方式，这在大量嵌入式设备中具有体现，其二则是利用计算机辅助软件编程，笔者比较倾向于这一种，计算机辅助编程的方式可以规避很多人为失误，在精确控制方面也更科学，甚至可以实现生产模拟。

其次，对数控机床的刀具应用提高重视。刀具产生的误差也来源于两个方面，其一是刀具自身受到严重磨损的情况下，那么在加工的过程中必然会出现精确度误差。其二是对刀误差，要减小误差就要关注刀具的选择，一方面要满足高速度切削需要，另一方面则要具有相对的稳定性。

再次，对数控机床的整体误差进行把控。数控机床本身就存在大量的测量校对要求，相比普通机床而言，其管理要求更严格、涉及内容也更多，如果采用普通机床的管理方法来对待数控机床，很显然是不合理的。在管理方面要集中展开，按照生产需要合理布局，减少数控机床周边的影响因素。在误差检测方面，可以利用计算机进行整体管理，实现信息共享，满足参数对比的要求，从中发现数控机床自身存在的问题。

三、结束语

值得说明的是，“误差”并不是错误或失误，在科学研究范畴内讨论“误差”是合理的，任何一种严谨的研究或精密的设备中都可能存在误差，理论上也认为误差是不可避免的。但是，落实到机械加工层面，应该尽量的减小误差，将其控制在近乎可以省略的程度，并形成科学连贯的审核模式。在实际生产过程中，无论是大批量、大规模的加工，还是个性化、小批量的加工，都应该尽量控制误差、提高精确度。

作者简介：王钢（1979-），男，四川省自贡市人，自贡市职业培训学院，机械加工教研室教师，一级实习指导教师，从事数控加工专业教学工作。

参考文献：

[1]李恒亮，周洋.数控机床加工操作中的误差分析[J].河南科技，2012，17：78.

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关键词：职业学校;机电专业;立体化教材

一、立体化教材开发背景

（一）国家科学技术进步。微课教学、三维立体实践教学、多媒体教学等多种技术化教学手段，成为技术与知识进行沟通融合的桥梁，也成为职业学校针对自身的教学系统进行立体化创新的技术背景之一。（二）教学本质的需求。当前，从教学理念、教学方式、教学工具以及教学机制等方面都能够看出职业学校教学的创新力度正逐步加大，这是阶段性教学整改的重要过程。（三）职业学校服务社会的需求。传统的职业学校普遍采用学习实践、工厂实习等方式来增强学生的实践技能，成效较低、耗时长，往往会限制学生的发展。而大多数企业需要的是全能型高质量人才。立体化教材可以对职业学校人才培养质量的提升起到促进作用。

二、立体化教材开发内容的研究与分析

笔者结合山东临沂市商业学校（以下简称临沂商校）在立体化教材开发方面的工作进行重点内容分析。临沂商校经过多次教学案例分析、立体化教学理论研究，将学生作为立体化教材开发系统中的核心基础，对其学习需求进行分析，将理论教学作为立体化教材开发的首选环节，将辅助教学作为立体化教材开发的层次保障，将实践教学作为创新教学工具的指导，以此来完善立体化教材开发的框架，具体的开发内容如表1所示。三、立体化教材开发实践(一)结合理论教学开发基础教材。1.基础教材开发内容及方法。进行立体化教材开发的原则是在教材内容的基础上进行研究分析，结合教学的实际需要，以及教材大纲中的知识重点，分析其中的联系，解析教学的具体思路。临沂商校主要以机电专业《数控机床装调与维修》教材为开发对象，将教材中的重点知识内容进行提炼。教师在教学实践中进行重点技能解析，将数控机床在实践中的应用场景、应用问题以及解决措施进行整合，利用科学性强、层次性强的企业案例丰富教学内容，为学生展现完整的知识体系，从而提高其学习积极性。2.开发后的应用实践当学生面对教材中的大量章节时，可由教师带领学生对教材内容进行梳理，将教材中的基础知识和重点知识进行划分。例如基础的机电理论、工作原理以及零件工艺等章节简单易懂，可以作为补充类的知识内容来增加学生的基础知识；对于编程技术、机械装调等章节，因其内容与学生未来的实际工作有直接关系，应作为升级类的知识内容。这种层次的划分不仅能够优化教师授课的教学方向，还能够为学生提供清晰的学习脉络，促使其有选择、有目的地进行学习。（二）结合辅助教学开发网络课程。1.辅助教学的开发内容及方式。辅助教学可从网络教学、辅导答疑、交流讨论以及考核测试四个方面落实。临沂商校结合多媒体教学环境，开发辅助教学系统，收集丰富的网络授课素材，例如教学课件、练习题、考核方案等，并借助机电专业的校本教材开发，增强其适用性，利用先进教师的经验和技术，实现辅助教学的价值。2.开发后的应用实践。在教学实践中，教师可从网络信息课件制作入手，为学生展现信息技术对教学产生的影响，同时网络教学的方式也能够提升学生的学习兴趣。在课前，教师可指导学生利用网络查找案例，例如如何优化数控加工技术、当前数控机床有哪些创新等，引导学生学会使用辅助教学系统。另外，在课后的任务布置环节，教师可通过手机软件，与学生讨论课上未能解决的问题；在学生的社会实践阶段，教师可帮助学生解决在完成实践任务过程中遇到的难题等；在考核测试环节，教师将传统的纸质考试转变为在线考试、评价等。(三)结合实践教学开发实践平台。1.实践平台开发的内容及方法。针对教材进行实践平台的开发，需要搭建立体化的资源网络。职业学校可以与相应的网络平台开发机构进行合作，将实践平台软件的二维码应用在课堂教学中，引导学生在学习相关章节时，通过扫描二维码了解到将理论应用在实践中的相关视频、流程等。职业学校也可以建设具有本校特色的实践平台，使学生能够在平台上报名参加相关的实践活动、实习活动以及研发活动等。实践平台可为学生提供大量的实践机会，从而完善教材的应用价值。同时，在实践平台建立的初期，职业学校应建立实践应用研讨团队，与教师共同开发教材的实践应用价值，做好平台的后期维护管理，保证知识数据以及学生信息的安全。2.开发后的应用实践。首先，确定实践的内容。就机电专业的《数控机床装调与维修》这一教材的内容来看，教师应注重引导学生将装调方式、编程实践、数控加工技术等作为重点内容进行实践。其次，完善实践环境中的软件及硬件设施。职业学校应当针对机电专业学生的实践需求添置数控车床、铣床、数控加工中心等基础设施，并坚持高质量的保养和管理；完善教学实践软件的性能，及时更新教学知识，并确保学生可利用实践平台接触到更多的实践机会，从而满足学生的实践需求。最后，引进仿真实践系统，为学生提供基于互联网平台的实践体验。当今机电行业中常用的仿真实践系统以宇龙数控为代表，该仿真实践系统可以完全将实践活动落实在课上、课下以及实际生活中，可将教材中的重点知识进行立体化呈现，使学生易懂、易操作，从而满足立体化教学的要求。

参考文献：

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数控车床是数字程序控制车床的简称，它集通用性好的万能型车床、加工精度高的精密车床和加工效率{的专用型车床的特点于一身，是国内使用量大，覆盖面最广的一种车床。应用软件的投入使用能使车床工作的工作更加便利， 软件最重要的意义是使人们工作和生活变得更加方便和美好，而恰恰，随着智能手机、平板电脑等智能移动设备的普及，平台给软件开发带来了这么一个机会。所以在可以预见的未来，平台下的软件苑⑹谐〗会高速、持续的发展很长一段时间. 如今数控车床软件拥有比较成熟的版本，但是工程人员必须坐在电脑前进行绘图、设计等工作，局限性较大。

一应用软件发展的背景

自21世纪年代将计算机作为一种信息处理装置移植到古老的机床中诞生数控机床以来，揭粤诵蚰唬现已逐步成为计算机辅助设计数控编程计算机辅助制造信息集成的重要环节，是现代柔性制造单元、柔性制造系统的基本组成设备。数控车床的功能很强大，可以切削出各种复杂形状的工件，但是相对的，它的操作也比较复杂。例如数控车软件，它的功能很强大，可以画出很复杂的图形并且自动生成数控代码。但也因为功能太多，初学者很难使用它进行工作。于是西门子公司决定苑⒁豢罴虻ァ⒎奖愕娜砑――数控车床应用软件。使用数控车床应用软件可以在很大程度上简化操作，即使是新手也可以很简单的上手工作，并且可以很方便的跟车床进行连接。

二应用软件发展的意义

数字控制，是一种借助数字、字符或其他符号对某一工作过程（如加工、测量、装配等）进行可以编程控制的自动化方法。数控技术是指用数字量以及字符发出指令并且实现自动控制的技术，它已经成为制造业实现自动化、集成化、柔性化生产的基础技术。计算机辅助设计与制造、计算机集成制造系统、柔性制造系统、智能制造和敏捷制造等先进的制造技术都是建立在数控技术之上。数控技术不仅用于金属切削机床，同时还用于多种其他的机械设备，如机器人、坐标测量机、编织机、电火花切割机、剪裁机等。

数控系统是指采用数控技术的控制系统。数控机床是采用数控技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床，它把机械加工过程中的各种控制信息用代码化的数字来表示，通过信息载体输入数控装置。经过运算处理后由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按照图纸要求的形状和尺寸，自动将零件加工出来。数控机床比较好地解决了精密、复杂、小批量以及多品种的零件加工问题，是一种高效、柔性的自动化机床。

现如今，在计算机以及相应的计算机软件系统的支持下，能够自动生成数控加工的程序，充分地发挥了计算机快速运算和存储的特点。例如数控车软件，该软件的特点是采用简单、用户习惯的语言对加工对象的几何形状、切削参数、加工工艺以及辅助信息等内容按规则进行描述，再由计算机自动地进行数值计算、后置处理、刀具中心运动轨迹计算，自动生成零件加工程序，并且对加工过程进行仿真模拟。对于形状复杂，具有三维曲面、非圆曲线轮廓等零件编写加工程序，采用自动编程的方法，其效率高，可靠性好。在编程过程中，程序编制人可以随时检查程序是否正确，需要时可以随时修改。由于该软件使用计算机代替编程人员完成了繁琐的数值计算工作，且省去了书写程序单等工作，因此可以提高编程效率几十倍乃至上百倍，解决了手工编程无法解决的许多复杂零件的编程难题。

如今移动端的各种应用蓬勃发展，但是数控车编程软件却还没有一款成熟的移动平台下的软件应用。为了方便工程人员对工程的设计与实现，针对用户的需求，实现一款基于平台的数控车床应用。本课题所述项目是一款集画图、设置参数、生成代码、文件传输等功能为一体的应用软件，使用户能够在移动设备上，随时随地进行绘图设计以及非常方便地将信息传输到机床，极大的方便用户的操作。

三应用软件受众群体使用特征

应用软件的使用人群是数控机床的操作工人，由于之前工人是操作端的数控车床软件进行画图设计，所以应用软件的操作风格应该尽量简单，并且一些操作方式应该符合安卓版软件的操作习惯。根据了解，数控机床操作工人的主要表现特征有：

1.画图应符合工程图风格

我们平时画图一般习惯是从左到右的习惯，但是工程上画图坐标原点一般在最右边，是从右往左画图。所以要注意图形添加的方向为从右往左。

2.工程数据输入是通过键盘，并且参数只有数字

如果是在上操作数控车床软件，数据的输入是通过键盘。但是我们输入的数据只有数字，而在平板上若是使用默认的键盘，弹出的键盘太大太占屏幕。所以需要自己设计一个小的数字键盘。

3.图形应该加上标注线

平时数控机床操作工人画完工程图后，会给工程图的各个组件加上标注线，标注清楚各部分的详细坐标，方便后期的代码编写。所以本软件也应该有能够自动生成标注线这个内容。

应用软件开发的目标：

1.适配不同大小的屏幕

如今市场上有各种各样的系统的移动设备，对应的屏幕大小也不一样，并且各自的分辨率也不一样，所以开发的时候要考虑考虑适配不同尺寸的屏幕。让用户使用不同型号的设备都可以正常使用软件。

2.流畅的操作

移动设备上的软件主要就是为了方便用户使用，如果操作或者数据处理速度太慢，就会极大的降低用户体验。特别是一些涉及到图片转码和文件的解析部分，需要考虑处理速度这方面的问题。

3.软件的扩展功能

由于平台下的应用一般都是免费的，并且一般都会有消息推送的功能。所以除了基本的画图、设置参数、生成代码等功能外，应该考虑消息的推送或其他的一些扩展功能

四应用软件投入前的测试

软件在交付给用户使用之前，必须进行充分的测试，以保证软件的稳定以及各项功能能够满足用户的需求。

测试流程：每当软件实现了一部分功能后，就进行单元测试，测试这一部分相关的内容整体功能实现以后，各个模块集成后再进行集成测试，并反复地测试软件基本操作流程。软件的一个基本操作流程为：用户打开软件一进行注册、登录操作一用户新建一个项目一自动进入工程绘图模块一用户允蓟图一按照测试用例进行各种操作画图一完成画图后进入工程图界面一测试轮廓标注线、空心标注线和清空标注线功能一用户进入刀具管理界面，添加刀具，并测试对刀具的查看、编辑、删除等操作一用户进入工艺管理界面，设置各项参数一用户进入代码界面，测试代码的添加、修改、删除等操作一用户返回主界面，测试文件传输功能。经过测试以及调试，所有的功能测试都通过，无明显漏洞，满足软件版的要求，测试通过。

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关键词：模具；制造；数控加工

数控生产的过程中，加工技术朝着更加多元化的方向发展，出现了众多新型的数控加工技术，这些技术的出现很大程度上促进了数控模具加工的发展，在这些新技术中最为常用的一种技术就是数控铣床及加工技术，紧随其后的就是数控线切割加工和数控电火花加工技术，这些技术在数控加工行业的发展中都扮演着非常重要的角色。

1 模具数控加工的特点

模具具有结构.型面复杂.精度要求高.使用的材料硬度高.制造周期短等特点。模具制造是一个生产周期要求紧迫。技术手段要求较高的复杂的生产过程。每一副模具都是一个新的项目。有着不同的结构特点。因而对于机械加工的技术上水平要求较高。传统的机械加工技术及设备具有一定的局限性，工艺水平较低、精准度不够，且生产周期较长，直接影响到模具制造的生产效率以及质量。

1.1 模具制造的过程中都是单件生产，每一个模具在结构方面都是存在着十分明显的差异的，同时在生产的过程中没有二次开膜的机会，所以在编程和控制上都有着非常严格的要求，不能出现任何的闪失，如果所加工的模具需要复杂的流程支持，通常要选择第三方机械软件对其进行自动化编程，之后再通过模具加工人员对其进行仔细的修整。

1.2 模具的开发和设计并不是终端的产品，它主要是为新产品的研发提供一系列支持的一个程序，所以在数量上和时间上都有着非常强的不确定性，所以设计和制造者必须要具备非常强的专业能力，同时还应该具备丰富的实践经验，模具腔面的加工流程具有非常强的复杂性，所以其在加工的过程中也可能会出现非常大的障碍，在加工中，必须要达到精度的要求，采取有效的措施来减少和避免手工修整和手工的抛光。

1.3 模具加工的过程中对加工精度有着十分严格的要求。为了保证产品成型的效果，必须要在加工的过程中对误差进行有效的控制，不然模具上的误差就会在产品上得以充分的体现，只有保证加工精度达到要求，才能防止溢料问题的产生。

1.4 在模具加工的过程中还存在着一些特殊机械加工，通常情况下，模具的内部结构有着十分明显的复杂性，所以对尖角和肋条等比较细小的结构是很难实现用机械加工的，还有一些特殊的商品会要务求用电火花进行加工，同时电火花加工的过程中还要对电极之间的间隙进行设置，模具加工的过程中也应该使用纯铜和石墨作为材料，这样才能保证其导电性，从而也有效的对其加工速度进行有效的控制。采用这种加工方式所使用的成本也更低，但是需要注意的是，使用石墨加工对机床的性能会产生非常大的负面影响，所以在加工的过程中也应该设置一些专业的吸尘设备，或者是将其浸泡在液体中进行加工，同时还需要使用专门的数控石墨加工中心，保证加工整个过程的顺利进行。

2 数控加工技术在模具制造中的应用

对模具的数据加工进行了详细的研究之后可以发现。模具制造的过程中对期间所使用的机械性能有着非常严格的要求，数控加工工作是当今一种非常重要的机械加工方式，这种加工方式可以有效的提高加工的效率，它还能很好的满足模具加工中的各种特殊的要求，尤其是在数字控制技术和数控机床生产中的精度控制。当前这些技术已经有了很明显的提升，在模具制作的过程中，应用数控加工技术可以十分有效的将加工的质量和效率提升到一个新的水平，同时还能有效的降低生产和加工的成本，数控加工技术在当今的模具加工中已经有了越来越广泛的应用，它可以降低对工人实际经验的要求，所以这种变化也是革命性的转变，在很多比较先进的企业中普遍使用的都是数控加工技术进行模具制造，同时还要以数控加工为主要的内容进行模具制造整个步骤的规划。

2.1 数控车削加工

一般来说，数控车削加工多用于模具制造中轴类标准件，如各种杆类零件，包括顶尖，导柱、等等，同时也可以用于回转体模具的制造加工，如瓶体、盆类的注塑模具，轴类、盘类零件的锻模，冲压模具的冲头等。数控车床由于加工平面的限制，往往仅能够用于模具中部分零件的加工。

2.2 数控铣削加工

由于模具外部结构多为平面结构，同时多为凹凸型面以及曲面的加工，因而数控铣床的应用较多，采用数控铣床可以加工外形轮廓较为复杂或者带有曲面的模具。如电火花成形加工用电极、注塑模、压铸模等，也可以采用数控铣削加工。随着数控加工技术的不断发展，目前大型数铣加工中心在模具制造中较为常用。

2.3 数控电火花加工

数控电火花加工方式普遍应用在快速成型交工当中，这种加工工艺的精度非常高，而整个过程的变成难度也不是很大，数控电火花额要比其他加工技术具备更好的适应性，而线切加工主要是针对直壁的模具进行加工，在加工中能够起到良好的作用，实现预期的加工效果。

3 数控加工技术的发展前景

效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会（CIRP）将其确定为21世纪的中心研究方向之一。

在加工精度方面，普通级数控机床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密级加工中心则从3～5μm，提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已开始进入纳米级（0.01μm）。

在可靠性方面，国外数控装置的MTBF值已达6000h以上，伺服系统的MTBF值达到30000h以上，表现出非常高的可靠性。为了实现高速、高精加工，与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展，应用领域进一步扩大。

结束语

当今，数控加工技术已经广泛地用于模具制造的各个生产领域，尤其是在家电、轻工、汽车、医疗器械、工艺品、儿童玩具等行业得到了更为充分地应用，而目前国外的先进数控加工技术已经开始为风电、水电、核电、铁路交通和航空航天等领域制造模具。总之，模具具有结构复杂、型面复杂、精度要求高、使用的材料硬度高、制造周期短等特点。应用数控加工模具可以大副度提高加工精度，减少人工操作，提高加工效率，缩短模具制造周期。同时，模具的数控加工具有一定的典型性，比普通产品的数控加工有更高的要求。

参考文献

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随着现代工业技术的发展，数控机床的应用越来越广泛,使得产品的加工精度有了极大的提高。在这种形势下,传统的测量工具及测量方法已不能满足检测需求。在精密测量中,三坐标测量机扮演了重要角色。然而由于三坐标测量机价格昂贵,绝大多数中小型企业无能力购买使用。考虑到NC机床结构上与三坐标测量机相似,有可能利用其进行坐标测量。数控机床和三坐标测量机均是机电一体化的数字控制自动化机械。数控机床是将被加工对象进行数字化处理,然后,利用数字信息进行控制,从而加工出合格产品。而三坐标测量机则是在已加工好的产品上,利用测头与工件型面接触测得一系列点的坐标值,进而计算出尺寸、形位误差值的测量设备。数控机床与三坐标测量机均利用坐标轴移动实现自身功能。基于这一共同点,本文试图在不改变数控机床CNC控制系统的条件下(直接从CNC经光电隔离得到X、Y、Z二进制数值,必须改变机床CNC系统),将数控机床功能加以扩展,附加适当装置组成检测系统,实现利用数控机床进行测量的功能。

1.总体方案

本文设计的检测系统是利用数控机床及其控制系统,附加测头、摄像头、控制盒、计算机等装置组成的检测系统,其组成如图1所示。利用这个系统进行测量,其工作原理是利用摄像头捕捉数控机床屏幕上显示有坐标值的图像画面,再对捕捉到的图像进行处理,识别出坐标数值,间接得到被测点坐标,并在此基础上求得尺寸、形位误差值,以完成数据采集与数据处理,实现精密测量的功能。

本文选用图1所示的检测系统,是完全独立于机床之外的附加检测装置,对机床本身的性能没有影响。它是在不改变机床本体和原有功能的基础上,利用机床的X、Y、Z坐标移动性能,将刀具换成测量头测出工件上某点的位置。例如,要测量工件上A点到B点的距离,就相当于用对刀的方法确定A点坐标(xA,yA,zA)、B点坐标(xB,yB,zB),则A、B两点的距离为d=√x2+y2+z2,其中x=xA-xB;y=yA-yB;z=zA-zB。显然,这是一种通过测量点的坐标获取测量结果的方法。

2.硬件配置

系统的硬件包括测量头、控制盒及摄像头。

2.1测头

测头的基本功能是触发、瞄准和过零发讯。测头分为机械式、光电式、电气式三种。测头性能的好坏,决定着测量方式的难易、测量精度的高低。本文选用我国生产的应用极为广泛的硬线连接式导电式测头,它属于接触式测头,为通用型球头测头,能测定高度、槽宽、孔径和轮廓形状等。使用时,可以将测头半径和测出的数据输入到计算机中进行数据处理,然后自动输出被测值。测量方便、准确,易操作。

2.2控制盒

控制盒是本测量系统重要的硬件配置,是实现测量控制和数控机床与测量系统接口的关键装置。其性能的好坏直接影响测量系统的功能和可靠性。从测量系统的功能完善和先进性、实用性考虑,控制盒的核心控制部分选用80C51单片机与8255A接口芯片,通过编程实现测量系统的控制与通讯。控制盒工作过程如图2所示。当触头接触工件时,产生触发信号,触发器D接收到低电平信号,向单片机发出中断请求,通过程序实现延时功能,并通过8255A接口,使继电器1接通,打开摄像头,进行拍照。拍照完毕,继电器1断开,继电器2接通,控制伺服系统动作进行下一次测量。

2.3摄像头

将数控机床屏幕上带有坐标值的图像导入到计算机中,需要图像采集装置。本文选用的是Logitech快看视讯版TM网络摄像头,它具有高质量CMOS感应器,其静态和动态分辨率均达到640×480像素(VGA)。帧速度为:最高30帧/秒,图像清晰,可以满足测量系统的要求。

3.软件设计

软件设计的两个关键内容是字符识别及数据处理。

3.1字符识别

从数控机床屏幕图像中获取的坐标数值,首先须将摄像头拍到的图片文件转化为计算机可以处理的文本信息,此过程需要通过字符识别技术完成。字符识别算法分为三种:模板匹配法、特征法和笔画结构法。由于需识别的字符种类少,本文开发的软件系统中用了模板匹配法及特征法,借助VB编程实现。算法的主要过程如图3所示。

其中,预处理的目的是为特征提取及字符学习提供方便,主要运用平滑去噪、图像的二值化处理,使图像更清晰、准确。特征提取即提取字符特征模式作为区分字符的特征量。主要方法是利用细化骨架的方法提取字符骨架,然后利用穿线法获得单个字符的特征。运用此系统检测时,先对机床屏幕的显示字体进行学习,建立标准模板。将每一个单独的字符划分成A×B个像素(Pixels),字符的一些特征像素与标准模板比较,如果相似程度达到95%,那么,就可以认为该标准模板上的字符为所要识别的字符,逐一将要识别的这些字符进行判断分类和确认,最后得到识别结果。将其存入计算机,待数据处理时取用。

3.2数据处理

数据处理是针对离散采样数据点的集合,用一定的数学模型进行计算以获得测量结果的过程。由于应用本测量系统测得值均为一些要素表面离散点的坐标,要测出需要的几何元素误差值,需进行相应的数学推导。在评定尺寸误差时,借助了空间解析几何及向量知识对各种几何要素的测量给出了准确的计算公式。对于形位误差的测量,依据的原则为最小条件及最小二乘法。例如:对直线度误差的评定,依据最小二乘原理,根据测得的若干点的坐标,建立最小二乘线的方程y=ax+b,其中最小二乘线的参数a,b由式(1)求得:

将此直线方程化为一般式:

ax-y+b=0(2)

然后,求得各个测量点到该最小二乘线的距离

取Δ=2dmax,此为任意方向上的直线度误差。从而实现直线度检测功能。检测系统计算项目如图4所示。

4.测量实例

图5所示,待测公差项目是φ25孔轴线的直线度公差为φ0.005mm。利用此系统检测时,先将孔沿轴向划分为N个截面(本例取N=5),测得每一截面上,孔内表面上的三个点的坐标(见表1),根据三点定圆的原则,可以求得各截面圆对应的孔心位置,将此N个孔心的坐标xi,yi代入式(1),拟合最小二乘直线y=ax+b,将各圆心点的坐标代入式(3),即可求出各中心点到该直线的距离,那么,误差Δ2dmax。

数据处理结果Δ=2dmax=φ0.008mm>φ0.005mm,因此该孔不合格。

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以我院为例，中职学生在学习过程中百分之七八十的处于教师高压下的被动学习状态，一个教学内容需要“灌输”好几遍才能被学生勉强接受。在数控实训教学中，由于数控设备数量的限制，往往出现多人共用一台数控机床的情况。在这种实习环境下，教师给所有学生布置实训课题后，每台机床实习学生中只要有一人完成实训任务，其他人“顺理成章”完成实训任务。自一体化教学改革进行后，我们在教学过程中尝试采用不同形式的教学方法试图改变现状。从2015年起，我们采用一种自命名为“任务模块化”的教学方式，在一定程度上使参与实训的学生的学习主动性得到强化，现对此教学方法进行解析，望有经验的教学工作者给予意见以便提高。

以一个30人的实训班级进行数控铣工实习为例，而目前能够提供给该班实训使用的机床只有6台。具体实训安排如下：

将30个实习学生分为6个实习小组，每个小组5人。当然前提是选出5个能够主动学习的组长，以便在小组中起到学习带头与督促作用。当组长选出后，允许其他学生在分组时有一定的自由选择的权力，我们在操作时会由授课教师和班主任推选出5个组长，然后让其他学生选择组长，尽量使多数学生都能够分到想到的组别，目的是在以后的小组协作过程中更协调。

将每个小组的5个人员分别定性为当前任务的查阅与检测人员，编程人员，准备人员，操作人员与协调人员。每个人员在任务实施中的分工如下表：

任务实施要点与过程：

（1）每组成员针对任务图纸进行分析与讨论（约0.5课时）。确定任务详细分工，即查阅人员前期查阅哪些内容，准备人员需要准备的毛坯尺寸，相关刀具及相关量具，操作人员需要准备的夹具，等。

（2）组内各人员同时开展工作，即查阅人员开始查阅图纸相关资料，准备人员开始准备毛坯及工量具，填写工艺卡片，编程人员开始对照图纸进行程序编写，操作人员开始对机床进行检查与夹具安装，协调人员负责在各人员间协调，实现资源共享，并同时进行过程记录（约0.5-1课时）。

（3）编程人员通过面板、键盘输入、电脑传输存储卡传输等方式将编制好的程序输入至数控机床的CNC系统。

（4）操作人员对程序进行加工模拟，如出现程序错误反馈给编程人员，由编程人员进行修改并更正或重新输入，直至程序完全正确。

（5）操作人员进行加工前期的对刀操作，对刀验证，零件粗加工等操作。

（6）查阅与检测人员对粗加工完成的工件进行检测，验证零件余量是否正确，并告知操作人员。

（7）操作人员针对目前余量进行刀补调整，并完成零件的精加工，使加工成品完成。

（8）查阅与检测人员对成品进行全面检测，并进行加工结果记录。

（9）协调人员对整个加工过程及各成员的工作状态进行记录。（以上3-8步骤累计约2课时）

（10）小组小结，对整个加工过程及加工结果进行小结，找出工作亮点及工作过程中的不足。

（11）教师在整个过程中做好随时答疑及课题结束时的小组等级评定及教学总结（10、11步骤约1课时）。

上述各步骤的实施过程，可综合如下图所示：

任务实施效果：在一体化教学改革的大环境下我们所做的一系列教学方法探索中，此种教学方式使我们在目前的教学环境下取得了以下效果。

（1）大大缩短任务学时。以前一个中级工水平的实训课题单个学生完成时间约为3个小时，约4课时，每组5个学生累计完成理论上需20课时。一方面传统教学方式既耗时又耗材，另一方面在进行传统模式教学时，只要有少数学生完成了零件的加工任务，其他学生的惰性学习习惯就会体现，出现加工程序抄袭、加工对刀“求帮忙”等不良现象，使整体教学质量大打折扣，使很多学生在实训学习过程中荒废渡过。而新的教学方式是要求各小组在协作情况下对一个零件加工任务进行操作，一个中级工水平课题要求在5个课时内完成从图纸到零件成品过程，并附小组小结报告，大大缩短同一课题在教学过程中的课时量。

（2）通过任务小结、教学小结等方式，对完成任务较好的小组进行表扬，对各小组中表现较好的学生进行表扬，对表现不好的小组及人员进行批评并进行思想交流，使其不断改进。由于在整个任务实施过程中，每个人员、每组人员及任务实施结果都要进行全程记录，也使得每个人员在学生过程中的表现得以详细彰显，方便对优秀人员与不积极人员进行鼓励与思想教育。

（3）由于任务结束后以整体小组完成情况对小组人员进行整体评定，使得每个小组的每个人员都要积极动起来，若一人不参与任务实施或实施过程中不够积极，都会直接影响整个小组的最终成绩。以这种新的教学方式进行实训教学安排，在很大程度上使同学们平时的同学友情、“哥们义气”转变为学习热情，学生的学习积极性也渐渐被调动起来，学习兴趣不断得到培养。