数控技术的基本原理范文

导语：如何才能写好一篇数控技术的基本原理，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： 同名配合 配合性质 孔的基本偏差

一、引言

公差和偏差是描述零件加工尺寸范围的两个基本要素，前者确定的是相对范围，后者则给出此相对范围与零线（即基本尺寸）之间的距离，二者缺一不可。公差与偏差的标准化即形成所谓的标准公差和基本偏差，这当中基本偏差特指与零线距离最近的那个偏差，既可能为上偏差又可能为下偏差。虽然标准公差和孔（轴）基本偏差数值都可以查表获得，但是关于它们数值的确定仍然是《几何量公差与检测》这门课的重要内容，学生必须正确理解。其中，标准公差的计算和轴的基本偏差的计算都有具体的经验公式，因此学生容易接受，而孔的基本偏差的确定则没有具体的计算公式，需要根据特定的规则确定，这套规则牵涉配合性质、同名配合等概念，再加上一些例外情形，因此比较繁琐。根据笔者的经验，大多数学生掌握起来比较困难，有必要对这套规则进行梳理，确定一个简单的理解路线，使得学生可以清晰地了解这套规则，从而迅速掌握这套规则。

二、理解换算原则的几个要点

根据《几何量公差与检测》（第9版，甘永立）第43页所述：孔的基本偏差数值是由相同字母代号轴的基本偏差数值换算而得，换算的前提是基孔制配合变成同名的基轴制配合，它们的配合性质必须相同[1]。

为了正确理解上述规则，笔者认为：

1.要厘清同名配合的含义，同名配合需要满足两个条件：a.代号互换：基孔制中孔的基本偏差代号与基轴制中的轴的基本偏差代号相同，与此同时基孔制中轴的基本偏差代号与基轴制中孔的基本偏差代号相同；b.公差对等：基孔制中孔的公差等级与基轴制中孔的公差等级相等，基孔制中轴的公差等级与基轴制中轴的公差等级相等。

2.要正确理解配合性质相同的同名配合，所谓配合性质相同，是指两种配合（满足同名配合的要求），它们的最小间隙和最大间隙必须同时对应相同。这是问题的关键，那么什么情况下，同名配合的配合性质相同呢？显然孔、轴的公差等级是否相等是回答这一问题的前提。为了满足工艺对等原则，对于基本尺寸在3mm～500mm范围内的孔轴，一般精度的孔、轴，它们配合的等级应该相同，而对于高精度的孔、轴，考虑到孔的加工比轴的加工要困难，因此孔的公差等级可以比轴的公差等级要低一个等级。另外，对于位于500mm～3150mm范围内的孔轴，由于孔的测量精度比轴的测量精度要高，因此孔的公差等级和轴的公差等级一般相同[2]；还有一个特例是：当尺寸小于等于3mm，此时国标（GB1800-79）强制规定公差等级必须相等[3]（笔者认为应该是因为尺寸太小，等级不相等所形成的在加工过程难以保证精度）。上述规则在具体应用中，要根据配合的性质区分如下：

*如果是A～G，那么与基轴h之间形成的是间隙配合，此时孔、轴的等级是否相同没有强制要求，不受精度影响，也就是说可以相等也可以不相等。

*如果是J～ZC，那么与基轴h之间形成的是过渡或过盈配合，此时孔、轴的等级是否相同就有强制要求，具体如图1所示：

图1 孔、轴等级是否相同的具体要求（图中阴影部分表示同级要求，空白处表示孔比轴低一等级）

在图1中，首先以尺寸作为划分界限，非常规尺寸（D≤3mm或D>500mm）的情况下，都是同级要求；如果是常规尺寸（3mm

四、规则之外的特例情况

孔的基本偏差（28种）中，除按表1中的方法确定的外，还有JS的基本偏差为±，J的基本偏差为经验数据[4]。这样根据表1中的公式及这里的特例情况，就可以计算编制出孔的基本偏差数值表，即为通常机械手册上所见的孔的基本偏差表。

五、结语

关于孔的基本偏差的确定原则，大多数教材都只是笼统给出了具体公式，缺少对这些公式来源的解释，容易让学生产生思维混乱。根据笔者的教学经验，按照本文内容讲解孔的基本偏差数值的换算方法，思路清晰，需要记忆的内容较少，且不需要画出公差带图，因此学生易于接受和理解，不易混淆。

参考文献：

[1]甘永立.几何量公差与检测[M].上海科学技术出版社，2010.

[2]王树胜.孙玉才，基本偏差的确定方法[J].机械工程师，4（1997）.

[3]刘毓兰.确定孔的基本偏差值时必须注意的问题[J].天津标准化，1989：37-39.

篇2

【关键词】机械制造，数控技术，应用

中图分类号： TG527 文献标识码： A

一、前言

近年来，我国机械制造工程虽然取得了飞速发展，但依然存在一些问题和不足需要改进，在各种机械技术不断发展的新时期，加强对机械制造中的数控技术的应用，对确保机械制造行业的提升有着重要意义。

二、数控技术的基本原理

数字控制技术是通过对计算机技术、自动控制技术、电气传动技术以及精密测量技术和机械制造等多种技术的综合运用而形成的产物，同时，它是自动化机械系统、机器人系统以及计算机集成制造系统等一系列先进的高科技技术的根本所在。

数控技术主要依靠程序的储存功能来对各类机床实现不同的控制工作，整个数字控制系统的主要组成部分有：相应的控制程序、输入设备、输出设备、计算机数字控制装置以及速度控制单元、可变控制单元和主轴控制单元等。该种系统人们一般习惯性的称之为CNC系统，该系统同时能够对输入设备上实现给出的数字值进行自动阅读工作，并能够将其自动解码。从而确保机床正常运行，并能使其加工出合格的零件。 数控技术系统的主要核心是装置，其装置实际上就是一种计算机，不过该计算机是系统中专用的计算机，它在具备普通计算机的基本功能与结构的基础之上，还有和相关的数字控制机床功能相关联的一些功能，和专用的接口单元，该装置主要包括硬件与软件两大重要部分，其主要工作过程是通过硬件设备的支持下来进行软件执行操作的过程。该装置的工作原理主要是通过对输入设各与输入机床在工作时所需要的相关数据进行采集，并对其进行编码翻译，通过计算机的处理运算工作将所得到的数据命令合理地分配到相关的驱动电路装置当中，并通过相应的转换与放大工作，对伺服电机进行相应的驱动，同时带动相关的坐标轴运动，使每个坐标轴都能有效准确的移动到指定需要的位置。

三、数控机床的特点

1．具有广泛的适应性和较大的灵活性

能适应不同零件的自动加工。在数控机床上加工零件，一般借用通用的工装夹具，很少采用专用的工装夹具；若要改变加工对象，只要重新编制一段数控加工程序，这就为高精度小批量生产以及试制新产品提供了极大的方便，缩短了生产的准备周期，节省了大量工装和费用，提高了企业的快速应变能力。

2．加工生产效率高

在数控机床上可以选择最有利的加工参数自动加工，有效地缩短了调整和检验等辅助时间；又由于采取了自动加速，自动减速等措施，使数控机床的移动部件能够快速移动和定位，大大节省了加工过程中的空程时间，生产效率明显提高。在带有刀库和自动换刀装置的数控加工中心机床上，一台数控机床实现了多道工序的连续加工，减少了半成品的周转时间，生产效率的提高就更为明显。

3．精度高，质量稳定

由于数控机床是按照事先编制好的数控程序进行自动加工，不受人为因素的影响，还可以利用软件来校正和补偿各种误差，因此零件的加工精度高，生产质量稳定，同一批加工零件的尺寸一致性好。

4．减轻劳动强度，改善生产条件

数控机床是按照所编程序自动完成零件加工的，操作者一般只需装卸工件和更换刀具，按下自动循环键后，由机床自动完成加工。因而大大减轻了操作者的劳动强度，改善了生产条件，减少了对熟练技术工人的需求，并可实现一人管理多台机床加工。

5．能实现复杂零件的加工

普通机床难以实现或无法实现轨迹为二次以上的曲线或曲面运动，如螺旋桨、汽轮机叶片之类的空间曲面。而数控机床由于采用了计算机插补技术和多坐标联动控制，可以实现几乎是任意轨迹的运动和加工任何形状的空间曲面，适用于各种复杂形面的零件加工。

6．有利于生产管理现代化

用数控机床加工零件，能准确地计算零件的加工工时，能有效地简化测量和检验工序，能大大减少工、夹、量具和在制品的管理工作，这些特点都有利于生产管理的现代化。

7．初始投资大，技术含量高

数控机床是典型的机电一体化产品，其组成部分大多属于高技术范畴，起始阶段的投资大，对设备使用和维护的难度较大，因此对使用者和维护人员都有很高的要求。

四、机械制造中数控技术的应用

1．工业生产

工业机器人和传统的数控系统一样是由控制单元、驱动单元和执行机构组成的。主要运用机器设备的生产线上，或者运用于复杂恶劣的劳动环境下下，完成人类难以完成的工作，很大程度上改善了劳动条件，保证了生产质量和人身安全。

在实际操作中，控制单元是由计算机系统组成，指挥机器人按照写入内核的程序向驱动单元发出指令，完成预想的操作，同时同步检测执行动作，一旦出现错误或发生故障，由传感系统和检测系统反馈到控制单元，发出报警信号和相应的保护动作。而执行机构是由伺服系统和机械构件组成。有动力部分向执行机构提供动力，使执行机构在驱动元件的作用下完成规定操作。

2． 煤矿机械

现代采煤机开发速度快、品种多，都是小批量的生产，各种机壳的毛坯制造越来越多地采用焊件，传统机械加工难以实现单件的下料问题，而使用数控气割，代替了过去流行的仿型法，使用龙骨板程序对采煤机叶片、滚筒等下料，从而优化套料的选用方案。使其发挥了切割速度快、质量可靠的优势，一些零件的焊接坡口可直接割出，这样大大提高了生产效率。同时，数控气割机装有自动可调的切缝补偿装置。它允许对构件的实际轮廓进行程序控制，好比数控机床上对铣刀的半径补偿一样。这样可以通过调节切缝的补偿值来精确的控制毛坯件的加工余量。

3．汽车工业

汽车工业近20年来发展尤为迅猛，在快速发展的过程中，汽车零部件的加工技术也在快速发展，数控技术的出现，更加快了复杂零部件快速制造的实现过程。将高速加工中心和其它高速数控机床组成的高速柔性生产线集“高柔性”与“高效率”于一体，既可满足产品不断更新换代的要求，做到一次投资，长期受益，又有接近于组合机床刚性自动线的生产效率，从而打破汽车生产中有关“经济规模”的传统观念，实现了多品种、中小批量的高效生产。数控加工技术中的快速成形制造技术在复杂的零部件加工制造中可以很轻易方便的实现，不仅如此，数控技术中的虚拟制造技术、柔性制造技术、集成制造技术等等，在汽车制造工业中都得到了广泛深入的应用。21世纪的汽车加工制造业已经离不开数控加工技术的应用了。

4．机床设备

机械设备是机械制造中的重中之重，面对现代机械制造业的需求，具备了控制能力的机床设备是现代机电一体化产品的重要组成部分。计算机数控技术为机械制造业提供了良好的机床控制能力，即把计算机控制装置运用到机床上，也就是用数控技术对机床的加工实施控制，这样的机床就是数控机床。它是以代码实现机床控制的机电一体化产品，它把刀具和工件之间的相对位置、主轴变速、刀具的选择、冷却泵的起停等各种操作和顺序动作数字码记录在控制介质上，从而发出控制指令来控制机床的伺服系统或其他执行元件，使机床自动加工出所需零件。

五、结束语

随着机械制造行业的不断完善，机械制造中的数控技术将会得到更多管理者的重视，在市场竞争日趋激烈的背景下，机械制造中的数控技术的应用将会发挥着越来越重要的作用。

参考文献

[l]南生春，傅万四．浅谈数控技术在木材加工机械上的应用[J]．木材加工机械，2004(01)．

[2]孙荣创．数控技术及装备的发展趋势及策略[J]．中国科技信息，2006(12)．

[3]陈光明．基于数控加工的工艺设计原则及方法研究[J]．制造业自动化，2005(09)．

篇3

关键词：数控技术 机械制造 运用

中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：

将数控技术广泛应用于机械制造业，无论是从战略角度还是发展策略考虑，都是我国实现工业经济大国目标必须要大力提倡和发展的。我们衷心期望我国社会各界把握好知识经济给我们带来的机遇，迎接全球化带来的严峻挑战，为我国数控技术在 21 世纪走向世界的前列，使我国经济继续保持强劲的发展势头而共同努力奋斗。

1 数字控制技术的基本原理

所谓的数字控制技术主要是指在信息时代背景下对计算机技术、网络通讯技术、现代光机电技术以及机械制造工艺的充分利用，同时以设计要求与工艺要求为基本依据，以数字信息来对当代制造技术进行控制的一种全新的高科技控制技术，该技术同时具备柔性自动化、高效率以及高精度等一系列优点。该技术还是一种能够使机械生产制造达到自动化的标准，并能有效的提高综合效益的先进的控制技术。

目前，中国的综合实力已经实现了二十一世纪新的飞跃，数控技术被广泛的应用于汽车制造业，医疗保障体系、交通运输管理、电子商务行业等等，看一个国家是否拥有先进的科学技术水平，在世界这个大舞台上是否拥有一个上好的战略地位，我们可以把计算机数控技术在该国中的发展和使用作为一项必要的考量标准。在各国的机械制造生产行业链条中，计算机数控技术也日益的收受到人们的青睐，计算机以及它所衍生的各种信息化技术已经成为了现代科技发展的引领者，伴随着现代化经济市场产品的竞争的日益节烈，比较保守陈旧的一些机械生产技术已经被淹没在产品高效率生产，高速度更新换代的大潮之中，已经无法跟上现代化进程的脚步，要想实现我国工业化生产的大目标，实现经济大国强国的称号，也为了更好地适应现代化市场经济的发展，努力的满足机械制造产品的供应量以及质量要求，我们要大力的提倡并且广泛的应用现代化的电子计算机数控技术，并且能够灵活的改进和发展该技术，使其能够在最大程度上被机械生产制造业所使用，不断的通过改进机械制造装置的自身性能，加工生产效率、安全可靠保障以及产品的质量来供应或者说是满足市场供需要求，因此在现代市场经济体制下利于不败的竞争地位。

1.1 现代数字控制系统的主要构成部分

现代数字控制系统简称为现代数控技术，其主要依靠程序的储存功能来对各类机床实现不同的控制工作，整个数字控制系统的主要组成部分有：相应的控制程序、输入设备、输出设备、计算机数字控制装置以及速度控制单元、可变控制单元和主轴控制单元等。该种系统人们一般习惯性的称之为CNC 系统，该系统同时能够对输入设备上实现给出的数字值进行自动阅读工作，并能够将其自动解码。从而确保机床正常运行，并能使其加工出合格的零件。

1.2 现代数控系统装置的基本工作原理

该系统的主要核心是装置，其装置实际上就是一种计算机，不过该计算机是系统中专用的计算机，它在具备普通计算机的基本功能与结构的基础之上，还有和相关的数字控制机床功能相关联的一些功能，和专用的接口单元，该装置主要包括硬件与软件两大重要部分，其主要工作过程是通过硬件设备的支持下来进行软件执行操作的过程。该装置的工作原理主要是通过对输入设备与输入机床在工作时所需要的相关数据进行采集，并对其进行编码翻译，通过计算机的处理运算工作将所得到的数据命令合理地分配到相关的驱动电路装置当中，并通过相应的转换与放大工作，对伺服电机进行相应的驱动，同时带动相关的坐标轴运动，使每个坐标轴都能有效准确的移动到指定需要的位置。

2 数控技术在机械制造中的应用

2.1 数控技术在机床上的应用

机械设备是机械制造中的重中之重，面对现代机械制造业的需求，具备了控制能力的机床设备是现代机电一体化产品的重要组成部分。计算机数控技术为机械制造业提供了良好的机床控制能力，即把计算机控制装置运用到机床上，也就是用数控技术对机床的加工实施控制，这样的机床就是数控机床。它是以代码实现机床控制的机电一体化产品，它把刀具和工件之间的相对位置、主轴变速、刀具的选择、冷却泵的起停等各种操作和顺序动作数字码记录在控制介质上，从而发出控制指令来控制机床的伺服系统或其他执行元件，使机床自动加工出所需零件。

2.2数控系统在工业生产上的应用

工业机器人和传统的数控系统一样是由控制单元、驱动单元和执行机构组成的。主要运用机器设备的生产线上，比如装配、焊接、喷漆等方面。或者运用于复杂恶劣的劳动环境下下，完成人类难以完成的工作，比如深水作业、太空作业等。它可以模拟人手或者腕等动作通过程序完成对构件的搬运、抓取等动作。很大程度上改善了劳动条件，保证了生产质量和人身安全。尤其在汽车批量装配、喷漆或者大型集装箱的安装、搬运等方面起到了不可忽视的作用。在实际操作中，控制单元是由计算机系统组成，它好比人的中枢神经，指挥机器人按照写入内核的程序向驱动单元发出指令，完成预想的操作，同时同步检测执行动作，一旦出现错误或发生故障，由传感系统和检测系统反馈到控制单元，发出报警信号和相应的保护动作。而执行机构是由伺服系统和机械构件组成。有动力部分向执行机构提供动力，使执行机构在驱动元件的作用下完成规定操作。

2.3 煤矿机械

进入21 世纪，煤炭仍然是我国的主要能源，这就决定了我国的煤机企业主要任务是为煤炭系统生产高质量、高可靠性的煤炭开采及保护装备。目前，煤矿机械采取普通机床和数控机床相结合的生产模式。而在充分发挥数控机床精度重复性好、加工质量稳定等优势的同时，选择国产或进口数控机床对旧机床实行改造，通过数控化使之成为全新概念的数控机床，是煤矿企业装备应用的大势所趋。数控化改造投入少，改造后的设备易操作，且功能和精度得到了提高，能有力促进煤矿行业生产效率的提高。

2.4宇航工业当中引入数控技术

宇航工业当中运用数控技术加工零部件，能够满足宇航零部件的特殊加工要求，此外少部分宇航零件的刚度性较差。因此，宇航的工业材质唯有使用数控技术进行小切削力加工，方可实现宇航工业零部件对机械的加工需求。先进的数控技术相对于传统的制造技术而言，不但能够满足零部件对加工的柔性以及精度的要求，而且还能够对铝合金的材质进行切割，有效节约能源，减少加工制造的人力、财力以及费用的支出。

3 对我国发展数控技术的几点建议

3.1注意发展的系统性

从我国基本国情的角度出发，以国家的战略需求和国民经济的市场需求为导向，以提高我国制造装备业综合竞争能力和产业化水平为目标，用系统的方法，选择能够主导21世纪初期我国制造装备业发展升级的关键技术以及支持产业化发展的支撑技术、配套技术作为研究开发的内容，实现制造装备业的跨越式发展。

3.2 积极创新

在当前数控技术竞争方面，强调创新，强调研究开发具有自主知识产权的技术和产品，为我国数控产业、装备制造业乃至整个制造业的可持续发展奠定基础。总之，对于国家的工业基础而言，数控技术以及数控设备的先进程度是衡量水平的重要标准之一。因此，我国要致力于发展本国的数控技术、研发新的数控设备，借此提高自己的工业实力。

4 结束语

随着目前机械制造业的市场竞争日趋激烈，以往传统的机械制造技术已经不能够满足当代机械制造市场的需求，与此同时，一个国家的机械制造工艺的自动化水平的高低也是对该国家的工业水平和国力衡量的重要标准之一。

参考文献：

[1] 陈光明.基于数控加工的工艺设计原则及方法研究[J].制造业自动化，2011，（9）.

篇4

关键词：中高职；数控技术；专业核心课程；衔接；设计

中高职衔接教育是构建现代职业教育体系的主要形式，数控技术专业在中职学校、高职院校中开设率很高，中职数控技术毕业生可以通过技能高考、高职单招、“3＋2”多种形式进入高职院校升造学习，提升专业技能。在岗位调查及其典型工作任务分析的基础上，对数控技术专业中高职课程、课程体系、核心课程内容等方面做一体化设计，以期达到中高职人才培养的协调发展。

1中高职数控技术专业课程体系

1．1总体设计

中、高职衔接关键是课程体系的衔接，它是实现中高职职业教育协调发展的核心。中高职课程设置面向工作岗位，来源于典型岗位工作任务分析。中等职业、高等职业教育目标相同，都是为社会各行各业培养需要的技能型人才。中等职业偏重于操作技能岗位人才培养，高等职业教育偏重于技术技能型人才培养，两者在人才能力培养呈递进式。因此制定中高等职业人才培养方案，关键是设置与行业企业对人才能力需求层次相适应、体现能力递进的衔接课程。中高职课程体系的衔接主要是基础知识学习领域课程衔接、专业学习领域的课程衔接、专业核心课程衔接、专业拓展领域的课程衔接、职业素养课程衔接、实训体系、教学方法及教学考核衔接等方面。本着知识能力螺旋上升的学习规律，中高职各课程模块应面向工作岗位构建衔接课程体系，其核心课程的衔接必然是课程体系衔接的核心。

1．2核心课程设置

中高职数控技术专业课程体系是基于专业调研，典型工作任务分析，行业企业核心岗位工作能力及企业任职资格要求构建，中高职分别确定核心能力与核心课程。数控机床已在机械加工制造企业广泛使用，设备数控率达37％，制造企业数控机床通常有不同类型、档次的数控机床，其中中低档数控车床、数控铣床、加工中心机床使用数量大，高档数控机床较少。数控机床加工是产品质量的重要保证，在产品加工制造中是关键工序。数控设备的正常生产需要具有相应的专业技术技能的人才，企业中有不同能力层次需求，需要面向数控机床的现场操作员、数控加工技术的工艺技术员、数控机床的维护维修技术员。操作工岗位能操作数控机床及机床日常维护，具备图纸工艺识读能力，简单几何形状加工程序编制及零件加工质量控制能力，具备数控机床结构知识；数控工艺技术员岗位除具备操作岗位能力之外，还要有产品零件加工工艺编制能力，三维空间曲面编程与加工能力；数控设备维护维修岗位需要懂得数控机床操作，更需要熟知数控机床的机械及电气控制结构，会运用数控技术知识，维护数控机床及数控机床故障诊断修复。这三类岗位就是机械制造企业的核心岗位。数控机床的操作岗位典型工作任务有零件图图纸、工艺文件识读、加工前准备、加工操作数控机床、调整加工工艺参数、控制产品加工质量；数控工艺技术员、数控设备维修技术员在工作中分别有零件图纸分析、工艺方案设计及工艺拟定、工装夹具设计、3D零件造型设计及工艺规划、自动编程、操作数控机床调试程序、产品质量分析与控制方案，数控机床故障诊断与维修，机床机械、电器装调、精度检验与恢复等。核心岗位工作任务转化成学习领域的情境学习课程，中职将数控机床操作加工能力的培养确定为核心能力，高职将数控工艺技术员、数控设备维修技术员所需能力确定为高职教育培养的核心能力。中职核心能力与高职确定的核心能力紧密相连，中高职分别设置《数控加工操作与编程》、《CAD／CAM软件应用》与《数控加工及夹具设计》、《3D造型与多轴加工》、《数控机床装调》、《数控机床故障诊断与维修》为核心课程。

2核心课程衔接设计

2．1核心课程教学标准

课程标准是体现学生在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等方面的基本要求，是教材编写、教学、评估和考试命题的依据，是教学管理和评价课程的基础。标准提出课程的性质、目标、内容框架，提出教学建议和评价建议，并提出了指导性的教学原则和评价建议、教学重点、难点、时间分配等具体内容，合理科学规划课程及教学内容，实现中高职教学无缝衔接。《数控加工操作与编程》、《CAD／CAM软件应用》为中职核心课程；《数控加工及夹具设计》、《3D造型与多轴加工》、《数控机床装调》、《数控机床故障诊断与维修》为高职核心课程，按照企业岗位目标和职业能力要求，逐步提高要求，中职阶段注重基础素质教育，高职阶段注重学生知识、技能和职业素养全面培养，提高学生可持续发展能力。中高职核心课程教学以国家职业标准（中、高级）规定的知识和技能要求为基本目标，将数控编程与加工的相关理论知识与加工操作融为一体。以学生为主体，以操作为重点，注重学生自主学习和关键能力（方法能力和社会）的培养。中职阶段更注重基础训练，高职阶段，注重知识面的扩展与提升，教学重点上，中职以熟练操作数控机床，手动编程加工2D几何形状零件，知道数控机床的基本原理与维护。高职阶段，确立复杂手工编程及3D曲面零件，熟练掌握数控机床结构与维护，能诊断数控机床故障并修复，以过渡巩固与提升衔接。核心课程教学评价注重考查学生能力，中高职考核方式相同，实际操作考核与理论考核相结合，中职考核，实操比重70％，理论30％，高职考核均占50％；兼顾平时学习过程与学习态度考核。

2．2核心课程内容衔接设计

按照企业岗位目标和职业能力要求，中高职核心课程内容都是面向专业岗位，避免中、高职课程内容的简单重复，逐步拓宽和加深课程内容，螺旋上升，实现课程内容的衔接。中高职两阶段在知识技能教学的重点、难点要合理安排，以适应学生渐进性学习和终身学习的需要。中高职数控技术专业在技能人才培养上有共性，但培养能力层次不同，掌握专业技能与知识深度、广度不同。数控加工与编程能力的培养，中职阶段能实现手工编程，操作数控机床实现零件加工，设置数控机床基本操作、零件图纸工艺识读、简单轴内外车削加工、螺纹加工、槽类加工、2D内外轮廓铣削加工、对称、旋转几何形状编程与加工、数控机床基本原理与维护等学习情境；高职阶段数控加工与编程，手工编程加工为基础，能运用CAM软件实现复杂零件的自动编程，操作复杂数控机床加工零件，设置加工工艺及夹具、复杂轴内外轮廓车削加工、特殊螺纹车削加工、端面槽加工、非圆弧2D轮廓加工、3D曲面加工、车铣复合加工、数控机床结构装调维修维护等学习情境。在教学上，中职注重数控加工与编程的基本指令应用与经济型机床的操作，高职注重提升，学习高级数控加工与编程，中高职在学习内容上实现课程内容衔接的连续性、逻辑性和整合性。核心课程教学情境在内容选取时需一体化设计。（1）知识由简单到复杂，技能从低到高递进培养充分做好岗位典型工作任务调研，行业企业岗位任职资格中高职技能分界点，构建中职和高职学习情境内容。企业行业一线现场数控机床操作岗位需具备中职职业能力及数控类中级职业资格证书，数控工艺技术员，班组工段施工员要求编制数控加工工艺及现场程序调试，熟知数控机床结构与性能及数控类高级资格证书。中职阶段偏重基础知识、基础技能的学习，高职注重技术应用，面向行业企业高端岗位能力需求。知识与能力按简单2轴数控到3轴的数控机床操作学习，简单基本加工指令到复合加工编程指令学习，2D软件自动编程到3D自动编程，识读零件图纸工艺到零件图分析到工艺方案制定的螺旋上升培养。中高职在相同课程中，重构知识体系，由浅入深，先易后难，全面安排课程内容。（2）优化学材结构，提高教学效率学材就是实施教学的载体，学材的选取是依据人的认知规律由简单到复杂、由单一到综合、由浅入深原则而定。学材结构是将学习材料符合学习者心理，科学呈现给学习者的序化，是具体教学的进程组织形式。中高职课程基于工作过程将知识技能训练以情景模式形成专业知识技能学习材料，依据知识技能从低到高的提升顺序优化数控技术专业核心课程内容结构。中职阶段以专业基础知识与能力，选取数控机床操作、数控加工基本指令、简单零件加工、特征零件等情境，达到国家四级职业资格证书能力要求；高职教育进一步深化学习，学习任务情景依据岗位要求及行业企业需求，选取多轴加工中心机床操作、宏程序编程加工、复合循环指令加工、3D曲面造型与加工编程等情境，达到国家三级职业资格证书能力要求。一体化设计选取教学内容，优化中高职教材结构，避免教学内容的重复，可以提高教学效率。（3）突出核心能力培养，共编核心课程教材针对企业行业核心工作岗位所需核心工作能力，精心组织企业专家与相关教师共同编写教材。中高职数控技术专业面向数控机床操作、数控工艺技术员、数控设备维修维护技术员等核心岗位，要针对中高职两阶段的特点，优化学材结构，共同编写《数控机床操作加工与编程》、《数控加工工艺及夹具》、《数控机床装调与维修》教材的中高职版，固化中高职教学内容，协调数控技术专业的发展，真正起到促进中高职课程衔接和提高教学质量的作用。

3核心课程教学设计

中高职专业技术技能教学有着共同的特点，就是教授数控技术知识与技能，是职业教学，不是单纯的理论教学，也不是单纯的实践教学，需要新的教学模式，教学是一种师生共同的有目的、有组织的活动，教学活动的目的是使学生掌握知识技能，具备自我学习的能力，符合职业教育的，形成相对稳定的教学结构就是职业教学模式，如基于工作过程的理实一体化、行动导向、项目任务等。中高职核心课程是培养核心能力的重要学习材料，精心做好教学组织设计是达成教学目标的保障。中高职以就业为导向，本着理论知识够用为原则，重点培养学生实际操作动手及技术应用能力，理实一体化教学模式能较好融理论与实践操作训练于一体，是一种效率高的教学模式。理实一体化教学的核心是以学生的学习活动为中心，教师与学生角色化，教师即师傅，学生即徒弟；学习环境情境化，数控机床搬进教室，教室即车间；学习内容项目任务化，以数控技术专业课程知识点、技能点为中心，设计成产品加工项目，完成项目分解成子任务，如零件图分析拟定工艺方案、编写工艺、刀具、夹具、量具、机床等加工前准备、程序编写调试、操作机床零件加工、零件测量等子任务，加工工艺理论、工件装夹定位理论、金属切削理论、测量理论等知识依据任务完成需要，确定知识内容，在实践中运用学习，在实践中归纳知识点，理论实践相互印证；能力培养工作过程化，即实践理论再实践过程，各项目任务按程序完成，符合教育教学过程的模拟生产实际，教师在过程中指导、分配、检查、督促实施、解答疑惑、总结任务知识技能学习；学习效果评价个体化，学生自我评价、相互评价、教师评价等多种评价结合，学习效果现场评价，教师与学生面对面评价，及时总结；学时安排集中化，任务的完成是一个连续过程，通常按4或8学时为单位设计学习任务，较好保证教学效果。中高职在教学模式上有着共同的结构，不同在于学习知识技能层次，因此，学习内容的设计应区别对待。中职面向初中毕业学生，专业起始能力低，任务设计简单难度低，以基础知识能力为主；高职面向的是有着专业能力较高的中职毕业生，任务设计复杂些且难度要高些，以提升专业知识能力为主。为作好中高职课程的衔接设计，必须加强中高职学校之间的教学交流，进行科学的统筹规划。

4核心课程考核与评价

中高职数控技术专业教育重点在数控技术知识及技能的掌握，既要评价数控技术必需够用的理论知识掌握程度，又要评价数控机床操作技能及技术应用能力。中高职在学业评价上具有相同的评价目标，构建共同的评价体系，有助于中高职衔接的协调发展，共建构建学习过程评价体系、专业理论知识评价体系，职业技术技能评价体系，技能测试结合必要知识测试，还需要参考学习过程的综合评价，才能更好更全面评价学业状况，以利于衔接。

参考文献：

［1］顾明远，石中英．国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010－2020年）解读［M］．北京：北京师范大学出版社，2010．

［2］高淼，范有雄．数控技术专业中高职课程衔接研究［J］．机械职业教育，2015（11）．

［3］曾仙乐．实现中高职教育衔接的设想［J］．中国职业技术教育，2010（16）．

［4］杨哲，等．理实一体化教学模式探讨［J］．河南科技，2014（22）．

篇5

关键词：补偿功能；对刀原理；分析

对刀一直是数控加工的一项重要内容，对刀的精确性有利于零件位置精度的提高。加工中心的广泛使用，使得加工所用刀具数量逐渐增多，数控系统建立工件坐标系指令的数量不能满足经常性的换刀数量，补偿功能在此发挥了重要作用，同时有助于能提高加工效率。

1 对刀方式

对刀的目的是建立刀具在加工零件时的起点，也就是工件坐标系。我们常用的对刀方式有试切法对刀、对刀仪对刀、寻边器和Z向设定器对刀，刀具预调仪对刀等。但是其基本原理都是一致。铣削类机床对刀过程中，通过刀具在各轴上与工件各方向上的边或面进行接触，来获得编程时的起点位置，但是这个起点表现在刀具上不是刀具与工件的接触点，而是刀具的中心，也就是刀具的刀尖。在加工中，需求刀具较多的情况下，每把刀具都对刀会增大加工误差，位置精度会受到很大的影响，因此，我们通常采用只是对一把刀具进行机床上的对刀，其它刀具则在机外完成对刀内容，在编程中采用补偿功能来实现每把刀具的正确加工使用。

2 补偿功能

镗铣类数控机床具备的补偿功能有半径补偿和长度补偿。加工方式和加工尺寸不同，使用的刀具也不同，主要表现在半径和长度上。

2.1 半径补偿功能

我们采用两把不同尺寸的立铣刀来进行对刀，对刀中，以立方体零件的上表面的左下角建立工件坐标系。采用T01为φ12刀具，T02为φ20刀具，可以明显的看到，两把刀具的尺寸是不等的。用这两把刀具分别进行对刀，获得T01刀具的对刀数据：机床显示坐标X-168.650，Y-315.992，Z-453.650，获得T02刀具的对刀数据：机床显示坐标X-164.650，Y-319.992，Z-363.650，在对刀中各方向上同时使用了0.35mm的塞尺，由这两组数据可以看到，两把刀具在X向和Y向上正好相差4mm，即两刀具半径差。由此可见，刀具半径不管多大，我们在对刀时只需要对一把标准刀具进行对刀，就可以获得其他刀具在X向Y向的零点位置，它们在零件上表现为同一点，而且误差不变，在数控编程中，只需要用半径补偿功能来实现半径补偿就可以正确的加工了。

2.2 长度补偿功能

长度补偿功能表现在刀具长度上的变化。刀具半径不同，长度不同，因此体现在机床上的位置也不同。图1是所用对刀刀具尺寸参数。从图1中可以看到，两把刀具的长度不等，在机床上显示的坐标也不同，获得T01刀具的对刀数据：机床显示坐标Z-453.650，获得T02刀具的对刀数据：机床显示坐标Z-363.650，两刀具在位置上相差90mm。在机外对刀中，测量获得两把刀具长度，1号刀具长度是80mm，2号刀具长度是170mm，正好与对刀位置的差值一致。由此可见，对刀时，只需要对一把标准刀具进行对刀即可实现Z向的对刀，其它刀具的使用只要使用长度补偿即可实现该刀具的Z向位置的确定。

3 对刀原理分析

在对刀中，我们在XYZ三个方向上进行了确定刀具中心在工件上的位置。在XY平面中，表现出来刀具底平面与XY平面在同一平面中，切削时，正好是刀具中心与工件轮廓偏离一个刀具半径值时能够加工出正确的轮廓，由此可见，刀具半径补偿体现在平面上。刀具下刀距离的正确性则表现在Z轴上，因此，刀具长度补偿的应用体现了Z轴上的变化。从刀具的安装上来看，如图2，刀具中心线与主轴中心线重合，刀具的横截面与主轴的端面平行。在确定数控机床坐标轴时，以主轴中心线为Z轴。结合对刀过程，我们可以看到，对刀过程实际上是主轴中心在工件XY平面上的位置体现，在Z轴上是主轴端面在工件表面的体现。

综上分析，数控系统中的刀具半径补偿和刀具长度补偿功能是为了满足主轴端面中心在工件上的具置体现而设计，也就是说数控系统默认的标准刀具是主轴端面中心，该刀具的半径是零，刀具的长度是零。在加工中，用这把标准刀具不易确定在工件上的起点位置，因此需要使用其它的对刀工具来实现该位置的测量。

参考文献

[1]朴成道，沈文豪，尹凤哲，等.对刀仪在数控车床上的应用[J].机床与液压，2014（4）.

[2]毕忠梁.基于FANUC系统的无线对刀仪实现一键自动对刀[J].制造技术与机床，2014（3）.

篇6

关键词：数控教学；VNUC；仿真加工

Abstract: Introduced the VNUC simulation software features, analysis of the numerical control simulation software in teaching advantages, according to the simulation processing simple introduced the simulation processing in teaching the use of methods.

Key words: numerical control teaching;VNUC; Simulation processing

中图分类号：TG519.1文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

1 VNUC数控仿真软件的简介

目前国内已经出现了各种数控加工仿真教学系统，如北京斐克(VNUC)、上海宇龙和南京宇航等不同数控加工仿真软件。但结合学校现有的资源，在教学中主要以北京斐克(VNUC)系统为主辅助教学。该软件由北京市斐克科技有限责任公司和北京联高软件开发有限公司依据《全国现代制造技术应用软件课程远程培训》中的教学要求，联合研制开发的一款基于虚拟现实技术的数控加工技术教学软件[1]。

VNUC包含了常见型号的数控机床，如卧式数控车床、3轴立式数控铣床和3轴立式数控加工中心。该软件更包含了种类繁多的主流数控系统，如FANUC、GSK、华中HNC、KND和SIEMENS等系统。系统采用数据库统一管理的刀具材料、特性参数库, 含数百种不同材料、类型和形状的车刀、铣刀，同时还支持用户自定义刀具及相关特性参数。数控车床上的圆柱状毛坯可以是实心棒料和空心套筒两种，铣床或加工中心的毛坯是可以自行定义大小尺寸的长方体毛坯。不论车床还是铣床其毛坯材料的种类十分丰富，操作者可以根据实际情况来选择使用。

2 VNUC数控仿真软件教学中的优点

结合我校数控技术这门课程来说，由于学生基础差，学习被动无兴趣等，要在这样的条件下要培养一个合格的数控技术人才谈何容易，这就要求探索出一套适合当前现状的教学方法。通过一段时间的数控教学，发现数控仿真软件能在其中显示出桥梁作用，能使理论和实践有效的衔接，打破了传统的数控教学模式，增加了学生动手的机会，提高了操作的熟练程度。因此，把数控仿真软件用于教学，是解决这一问题的有效途径[2]。

数控机床仿真加工是数控技术课程的辅助教学手段，能充分利用现有资源节省时间降低风险，最大限度为学生提供动手实践机会，将课本上所学数控加工知识通过仿真加工模拟完成。数控仿真通过不同类型典型零件的模拟加工弥补实践操作中的种种不足。因此VNUC数控仿真软件在数控教学中发挥着重要的作用。

1)通过情境教学，提高学生学习的主动性、调动学生学习的积极性，培养他们的创新意思。

可以弥补学校数控设备不足的问题。

通过在教学过程中利用VNUC数控仿真软件学习，结合“三本”加强动手能力的特点，充分体现理论指导实践的理念。通过边学边练，让他们在愉快的氛围中接受新知识和新技能。

利用VNUC数控仿真软件的全面检测功能，可以设计出实际加工中可能出现的任何问题，让学生进行思考和解决，从而加深认识在课堂教学中无法达到的效果。

3 VNUC数控仿真软件的零件加工

下面通过一个车床的零件加工来反映数控仿真加工在教学中的应用（如图1所示）。在进行仿真加工教学环节之前一般会完成工艺以及编程等的基础课程的学习，通过所学知识在进行加工仿真之前应该进行准备工作，根据加工需求，进行工艺分析，编织程序生成NC代码（根据所辅助课程体系不同，可采用手工编程或利用CAD/CAM软件自动生成）在预备工作完成之后，利用VNUC进行零件的虚拟加工仿真。仿真加工步骤与实际加工基本相似，教学中可充分利用软件特点结合实践达到对学生综合能力的锻炼。

步骤1：机床、数控系统的选择（本实例选择大连机床厂卧式车床，华中世纪星数控系统）。

步骤2：设置毛坯，根据加工零件的需要设置毛坯大小并且选择毛坯的材料。（这里取代实践加工中毛坯的选择，选择材料45# 钢，Φ70×270棒料）。

图1

步骤3：开起数控系统，回零定义机床坐标原点。（与实际加工中开启数控机床顺序一致，启动数控系统，设置机床原点）。

步骤4：通过VNUC毛坯装夹面板选择适当的夹具与装夹方案（这里取代实践加工中的装夹步骤，本工件选择三爪卡盘）。

步骤5：切削刀具的选择，根据零件的加工工艺，程序中定义刀具编号选择所需的刀具并且定义好刀具的类型，长度，角度，补偿等各个参数。（这里与实际中选择刀具原理一致，本实例选择外圆车刀并设置刀具参数）。

步骤6： 进行对刀操作。对好所需加工刀具（无论车床铣床对刀方式步骤与实际操作一致）。

（1）平端面

在手动（jog）状态下，让刀具靠近毛坯并主轴打开正转。进给速率减慢， +X方向退刀。点击刀具补偿”进入刀偏表1进入坐标系设定补正里面在在X试切长度里面输入“0”并回车。如图2所示

（2）试切直径

在手动（jog）状态下，让刀具靠近毛坯并主轴打开正转。进给速率减小一点。试切直径，并+Z方向退刀。主轴停转，点击主菜单里面“工具”。点击测量功能就，把试切直径测量出来，例如：直径是68.026。点击刀具补偿”进入刀偏表1进入坐标系设定补正里面在X试切直径里输68.026里面并回车。如图3所示

图2

图3

步骤7：加载NC代码（等同在实际数控系统中录入程序）。

步骤8：进行自动加工完成零件的仿真过程。如图4所示仿真加工结果（相当于实际加工中按循环启动加工零件，这里仿真系统可调节观看速度大大缩短实际加工时间）

图4

在教学过程中，教师可利用计算机网络教学的优势，通过教师机演示帮助学生完成这个工作过程，可以做到每个细节的精益求精。对加工中的重点难点可反复演示大大缩短了教学过程。通过软件自带录像功能录制过程达到巩固教学效果反复温习的目的，同时也能增强学生积极性，满足他们求知的成就感。

4 结语

VNUC数控加工仿真软件是利用计算机虚拟动画技术来模拟实际机床的加工过程，可使用户既能掌握数控机床加工的基本原理，又能掌握数控机床操作的基本技能。将该软件应用于教学培训和实际生产中，可以减少培训成本，保证生产质量，具有十分重要的意义[3]。总之，合理的将VNUC仿真软件应用到数控教学中，就能更好地为教学服务，提高教学质量。

参考文献：

[1]李芹.基于VNUC数控仿真软件下的教学[J].科技风,2009,（19）

篇7

关键词：PLC技术；电子自动化；智能化

0引言

电气自动化是工业自动化的重要组成部分，也是工业经济发展的一项重要技术，是一个国家现代化发展的重要标志，可以说电气自动化水平代表着一个国家的工业发展水平。随着电气自动化的快速发展，各种先进的科学技术开始全面用于电气自动化当中，如远程控制技术、智能控制技术等。PLC技术是基于计算机技术而产生的一种可编程控制器，是智能控制技术的一种，这种技术已经开始应用到电气自动化当中，并且显著提高了电气自动化水平。

1PLC技术与电气自动化

1.1PLC技术

PLC技术是可编程控制器的简称，它虽然本身属于计算机技术，却是为工业控制应用专门设计制造的一种控制器。早期的可编程控制器又被称为可编程逻辑控制器，随着计算机技术的发展和PLC本身的逐渐成熟，现在所使用的PLC已经远远超出了逻辑控制的范围，不过习惯上仍称之为PLC。PLC的控制原理主要分为3个步骤，即输入采样阶段、用户程 序 执 行 阶段和输出刷新阶段。在输入阶段，PLC利用数据扫描器一次读入所有的输入状态和数据，并存在PLC的I/O映像区内。然后按照由上到下的基本顺序扫描用户程序，一般呈现出一个梯形图，扫描完成后进行逻辑运算，根据运算的结果刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应的位状态。扫描用户程序以后，就进入输出刷新阶段，控制器中的CPU向系统发出指令，按I/O映像区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，在经过输出电路驱动外设，达到控制电器系统的目的。

1.2电气自动化

所谓电气自动化主要是指研究与电气工程相关的系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、实验分析、研制开发以及电子和计算机等领域的一门科学。随着经济的 发 展 和 各 种科学技术的运用，我国的电气自动化走上了快速发展的道路，电气自动化水平不断提高。目前，电气自动化已经运用于工业生产的各个领域，并且已经在电气自动化中融入了嵌入式网络通信技术等，收到了良好的效果。尤其是 PLC 技术的应用，显著提升了电气自动化的灵活性和控制性，大大拓展了其应用领域和应用范。

2PLC技术在电气自动化中的应用

PLC技术在电气自动化中的应用是非常广泛的，如在中央空调控制系统设计、公路交通系统设计、数控系统设计等方面，都有着比较广泛的应用。笔者就 PLC 技术在这些自动化系统中进行了详细的分析，以下将具体阐述。

2.1PLC在中央空调上的应用

中央空调与工农业生产和生活有着密切的关系，无论是在工业生产中，还是在城市居民的日常生活中，都是不可缺少的一种工业系统。例如，在一些对温度要求比较高的电子企业中，中央空调是车间生产的必备设备，一般要借助中央空调来稳定车间内的温度。目前，中央空调冷冻系统的控制方式主要有3种，即早期的继电器控制系统、直接数字式控 制 器（DDC）以及可编程序控制器（PLC）控制系统。其中，PLC 控制系统不仅智能化水平较高，而且具有良好的抗干扰能力，并且对控制系统的结构也没有硬性的要求，运行的可靠性大大提高，使用和维护起来也很方便，目前已经成为中央空调中应用最广泛的控制系统。

2.2PLC在公路交通系统上的应用

随着城市的快速发展，公路交通系统在很大程度上决定了城市的秩序，尤其是交通秩序，立交桥等城市交通系统的复杂化，使交通信号灯的控制更加困难。传统的交通信号灯的控制方式，已经不适应公路交通系统快速发展的需要。因此，现在很多城市将PLC技术应用到交通信号灯系统设计中，形成了PLC型交通信号灯控制器，对交通信号灯的控制能力大大增加，使其对城市发展的适应力能力明显地提高。这是因为PLC控制器对外部环境的适应力很强，并且内部也具有丰富的定时器资源，对城市交通发展中常用的“渐进式”信号灯能够进行精确的控制，特别是能够实现对岔路口的控制。目前，国内使用的PLC交通信号灯控制系统在内部具有实时时钟，通过PLC编程控制可以对交通信号进行全天候的无人管理。由于PLC控制器自身具有联网通讯的功能，这样就能够帮助交通部门对各个信号灯进行局域网式的统一调 度和管理，最大程度地缩小车辆信号灯的等候时间，从而更加科学地对城市交通进行管理。

2.3PLC在数控系统中的应用

随着我国工业技术的发展，数控技术已经成为工业生产中一种不可缺少的技术，而数控技术的实现与PLC应用有着密切的关系。目前常见的数控系统主要有3种，即点位控制系统、直线控制系统、连续控制系统。在工业生产中，数控系统主要用于机械加工，其中点位控制一般用于孔加工机床，如钻孔机床、镗孔机床等，其是为了在加工过程中实现由一个位置向另一个位置的精确移动，一般来说并不考虑加工物体的运动轨迹，移动过程中一般不进行加工。目前，数控系统的实现主要有2种方式，即全功能数控装置和单板机控制，这2种控制系统都应用了PLC，只不过在功能和应用范围上有很大的区别。全功能数控装置的功能非常完善，但是价格非常昂贵，对于一些企业来说这种装置的许多功能完全是多余的。为了满足一般企业的发展需要，市场上出现了基于PLC的单板机数据系统，其是为了解决传统单片机中长期存在的O计硬件电路、接口电路、驱动电路和抗干扰问题，不仅能根据生产需要调整机床功能，还能根据技术进步对机床功能进行升级，这一点满足了很多中小企业的发展需要，增加了企业经营管理的灵活性。

3结语

随着科技的不断发展与进步，PLC应用前景将更加广阔，其对电气自动化的提升作用将更加明显。基于PLC的电气自动化控制系统的规格、种类、应用范围将会进一步拓展，以满足不同工业控制场合的需求。因此，国家要加大对该系统的科研投入力度，使更多的先进技术能够应用于电气自动化中，为工业和企业发展提供更加先进的电气自动化控制设备。

参考文献：

篇8

【关键词】智能控制；数控；机械制造；机器人

机电一体化又称机械电子学，它是多只技术，有机地结合的应用到实际中去的综合技术。在计算机技术广泛应用和迅猛发展的条件下，机电一体化技术作为机械和微电子技术紧密集合的一门技术，广泛应用于现代化的自动生产设备中，而且更具人性化，智能化。在微电子技术及超大规模的集成电路不断发展的条件下，我国的机电一体化技术越来越成熟，机电一体化的长远发展具有了良好的外部环境，呈现出更加强大的生命力和发展前景，所以，智能控制在机电一体化方面的研究是当前人们热衷的一大课题。

一、智能控制的基本内涵

所谓智能控制就是指在无人干预的情况下就能独立由智能机器实现其目标的自动控制。它是一种将计算机模拟人类智能与现代控制理论相结合的一种控制。智能控制具有高度的非线性、变结构特点、不确定性的模型、智能控制的核心在高层控制、复杂的任务要求等几个方面的特征。智能控制的主要方法主要有：专家控制、模糊控制、神经网络控制、遗传算法。智能控制作为自动控制发展的高级阶段，它是由多个学科相互交叉所形成的学科。智能控制技术涉及自适应、自组织理论、Petri网理论、人机系统理论等许多智能理论。

智能控制系统具有极强的学习功能、组织功能及适应，即使在复杂的环境和任务中，智能控制加入人的知识经验，注重没开发学习、自组织和自适应能力，并以训练等方式来提高系统控制能力。因此，智能控制是当今国内、外自动化学科领域中获得应用，代表着当今科学和技术发展的最新方向之一，建筑与机器人的智能化就是其典型应用。 一些较发达国家在20世纪90年代后期开始机电一体化技术进入了智能控制的阶段。例如：机电一体化中通信技术、微细加工技术不断应用；微机电一体化及光电一体化成为自动化领域中发展迅速的一个分支学科；神经网络技术、人工智能控制和光纤技术等多领域都有了较大进步，这为机电一体化的技术发展提供了广阔空间，也为产业化奠定了基础。

二、智能控制在机电一体化系统中的主要应用

首先，机械制造领域中的智能控制应用

机电一体化系统的重要组成部分之一就是机械制造，目前，智能控制随之也被广泛地应用于机械制造行业。把智能控制技术应用于工程机械领域能够提高工程机械各种故障的自我诊断能力，提高了工作效率和工程质量，解决了传统控制力一直无法很好适应多变复杂对象的难题。特别是在一些特殊的情况工况中可以实现无施工人员的智能化、高质量的施工。向智能机械制造技术的方向发展是当前最先进的机械制造技术，其发展的基本原理是模拟人类制造机械的活动，利用先进的计算机技术及其它信息技术工具取代一部分人的脑力劳动。它可对制造过程进行动态环境建模，利用模糊数学、神经网络的方法通过传感器融合技术将进行预处理采集的信息，并采用“Then - If”逆向推理修改控制机构或者选择较好的控制模式和参数。 而对于一些残缺不全的信息而言，它利用模糊集合和模糊关系的特性，可以将一些模糊的信息集合到闭环控制中的外环决策机构来选取相应的控制动作，并利用神经网络的学习功能具有行处理信息的能力，对于残缺不全的信息进行在线的模式识别。在高新科技和信息时代的引领下的背景下，人力操作为主的机电相关机械制造已经不能够适应时代的节奏，未来其主要发展方向就是将智能控制及其相关科学技术与传统的机械理论进行有效的融合。目前，工程机械的智能化主要体现：工程机械单机集成化操作与智能控制技术；工程机械的智能监控、检测、预报、远程故障诊断与维护技术；基于网络的机群集成控制与智能化管理技术，特别是智能型救灾工程机械已成为当前研制热点。

其次，机器人领域中的智能控制应用

机器人系统是一种复杂、非线性且具有研制不确定性的系统，这些特征适合智能控制技术的应用。机器人智能控制机器人学一直是智能控制的一个重要应用领域，每一种新的控制理论方法都会在机器人控制系统中得到过应用，使得新型智能控制技术渗透到机器人学研究的各个方面，因此，对机器人的控制也成为检验各种控制方法优劣的试金石。当前智能控制技术在机器人领域中的应用主要表现在以下几个方面：通过模糊系统及专家控制系统对机器人轨迹规划的模糊控制策略；机器人在多传感器信息融合与视觉处理方面的智能控制；机器人轨迹规划中的模糊神经网络控制策略；机器人手臂姿态及动作的智能控制；机器人轨迹规划中的遗传算法控制策略。目前，采用模糊控制、人工神经网络、专家系统技术对机器人进行定位、环境建模、检测、控制和规划的研究已经在多个实际应用系统中得到验证。机器人控制系统的主要目的就是通过给定各个关节的驱动力矩，使得机器人的位置、速度等状态变量跟踪给定的理想轨迹。

第三，数控领域中的智能控制应用

随着科学技术与信息技术的发展，智能控制和数控相关领域逐渐融合。由于研究的对象和系统越来越复杂，我国的机电一体化技术的发展对数控技术提出了更高的要求，大量学者、工程技术人员开始尝试应用智能控制理论，在机械加工、模具制造等领域运用数控技术。运用智能控制新兴技术可以让数控技术实现智能编程、监控、建立智能数据库等重要目标。当今数控技术的发展方向主要是开放式数控系统的构建。建立统一的可重构的系统平台，增强数控系统的柔性，借助于数学模型描述和分析的传统控制理论难以解决复杂系统的控制问题，调解变化频繁的需求与封闭控制系统之间的矛盾都是构建开放式数控系统的一些主要目的。

三、结语

21世纪机电一体化的系统研究中智能控制已成为发展的必然趋势，智能控制技术是利用先进的计算机技术与网络通讯技术发展起来的一项技术，其解决了大量的传统控制无法解决的实际控制应用问题。智能控制通过对人类智能的模拟，通过模糊系统、遗传算法、专家系统及神经网络等技术的应用，使其具有思维逻辑、判断推理能力以及决策能力，以获得更准确的控制目标。目前，智能控制技术广泛应用各个领域（农业、军事等）在国内外已有了较大的发展。我国机电一体化技术已实现了智能化的控制，它将随着专家系统、模糊控制、神经网络等控制技术的发展而不断发展。

参考文献

[1]朱传敏，周润青，陈明，李营垒.故障树与案例推理在数控机床故障诊断专家系统中的应用研究[J].制造业自动化，2011年10期.

篇9

关键词：PLC技术；电子自动化；智能化

0 前言

本文就PLC技术的相关情况进行简单的概述，并分析和讨论PLC技术在电气自动化领域中的应用情况，从而更好的使PLC技术在电气自动化领域中发挥自身的价值和作用，推动我国电气自动化行业的长效、健康、可持续发展。

正文

1 PLC技术与电气自动化

1.1 PLC技术的介绍

PLC技术全称为可编程控制器，属于专门为工业控制应用而设计制造的一种控制器。在早期，该技术称之为可编程逻辑控制器，随着计算机技术的发展而不断发展，现在的可编程控制器的应用范围也远远比过去更加广泛。可编程控制器局哟三个步骤的控制原理，包括了：输入采样阶段、用户程序执行阶段、输出刷新阶段。首先，在输入采样阶段可编程控制器可以一次性把所有数据扫描完毕，并且把所扫描的数据存入可编程控制器的映像区内，开始进行扫描，在扫描的过程中，注意按照从上到下的顺序依次扫描，最终的扫描结果显示为一个梯形，扫描结束后，进行逻辑运算，以运算的结果作为依据，对对位状态进行刷新。最后一个步骤就是，结束了扫描用户程序，可编程控制器进入输出刷新的阶段，可编程控制器的中央系统会发出指令，把所所有对应的状态以及数据的输出锁存电路进行刷新，然后通过输出电路驱动外设，最终实现可编程控制器系统操作的目的。

1.2 电气自动化的基本概念

电气自动化属于一门与电气工程具有密切关系的学科，其所涉及的领域包括了电气工程系统运行、自动控制、信息处理，还包括了计算机技术研发、电子技术研发等等。现在，世界经济正处于高速发展的阶段中，各个领域的科学技术也正在不断的更新换代，而科学技术在人类生活以及生产中的应用也越来越广泛，电气自动化也毫不例外，逐渐开创了一条新的发展道路，电气自动化水平正在不断提高。今天，电气自动化在工业生产的各个环节都得到了运用，为了提高电气自动化的应用效果，还引进了先进的计算机技术，尤其是可编程控制器技术，通过可编程控制器的应用来增加电器自动化的灵活性以及控制性，由此大大的扩展了电气自动化应用的领域以及范围。

2 PLC技术在电气自动化中的应用

可编程中至其在电气自动化中具有着极为广泛的应用，例如，在中央空调上的应用，在公路交通系统上的应用，在数控系统中的应用等等。

2.1 PLC在中央空调上的应用

在人们的工农业生产以及日常生活中，中央空调成为了必不可少的工业系统，尤其对于某些具有特殊需求的生产企业而言，中央空调成为其生产车间内必备的设备之一，通常需要利用中央空调来调节生产车间的温度。当前中央空调的冷冻系统的主要控制方式包括了三方面，一种是继电器控制系统，一种是直接数字式控制器，另一种是可编程控制器控制系统。可编程控制器控制系统具有着比较高的智能化水平，可以对外界感染因素发挥着抵御的作用，同时可编程控制器控制系统在结构方面不需要过于硬性的要要求，在运行的过程中具有极高的可靠性，而且操作和维护也比较方便，是中央空调控制系统应用最为广泛的。

2.2 PLC在公路交通系统上的应用

目前，我国正处于社会主义和谐社会的发展与建设之中，交通业也进入了全新的发展阶段，促进城市的建设与发展的关键在于提高公路交通系统的技术水平，以此促进城市的运行更加有秩序，尤其在现在的公路交通在多方面的因素都变得更加复杂的情况下，交通信号灯指挥交通工作的开展具有更加大的困难。在传统的交通灯指挥交通中，其控制方式对于今天如此发杂的交通环境而言已经显得比较落后，也难以满足今天的城市交通发展的需要。目前，随着可编程控制器控制系统的应用以及推广，该控制系统也在交通信号灯系统设计中得到了应用，设计制造出PLC型交通信号灯控制器，大大的提升了交通信号灯控制的能力，由于可编程控制器不受外部环境的影响，具有很强的适应能力，同时PLC控制系统中还包含了各种各样的定时器，因此该项控制系统在交通信号灯中的应用，可以实现对分岔路通的有效控制，甚至于现在的交通信号灯控制系统中安装了实时时钟，可以在无人管理的情况下进行全天候的交通指挥工作。

2.3 PLC在数控系统中的应用

我国工业技术正处于不断的高速发展当中，数控技术作为我国工业生产中极为重要的一门技术，可编程控制控制系统在该门技术中得到极为广泛的应用。当前常见的数控控制系统包括了三种，一种是点位控制系统，一种是直线控制系统，另一种是连续控制系统。数控系统的主要功能在于机械加工方面，点位控制主要适用于孔加工机床，是为了实现加工时点与点之间的精确移动。现在数控系统主要依靠两种方式来实现控制，一种是全功能数控装置的控制方法，另一种是单板机的控制方法，二者都应用了可编程控制器控制系统，但是在功能与应用范围方面存在着区别。全功能数控装置具有极为完善的功能，但是价格昂贵，而且许多项功能不适用一般企业的发展需要。为了更有针对性的满足一般企业的发展需要，基于可编程控制器控制系统的单板机控制系统得到了应用，这种单板机控制系统成功地解决了设计硬件电路、驱动电路以及抗干扰的问题，通过单板机控制系统可以根据生产的需要来对机床的功能进行调整，同时还可以随着技术的进步而升级机床的功能，由此更加灵活的满足一般企业的生产需要。

3 结语

综上所述，PLC技术是电气自动化行业中一种较为先进设备控制技术，目前已经广泛的应用于电气自动化领域的各个行业当中。

参考文献：

[1]邵国良，张西新.基于PLC的主运输皮带智能控制系统的研究与应用[J].中国矿业，2012（S1）.

[2]徐丽春.基于项目教学法的《机电控制与PLC》教学模式[J].职教论坛，2012（20）.

[3]潘美君，朱红梅.PLC和变频器在桥式起重机的运用[J].自动化应用，2010（03）.

篇10

关键词：数控铣床 课程建设 职教发展

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2014）01（a）-0101-02

我校地处金秀县，这里也是瑶族自治州，丰裕浓厚的少数民族文化充斥着这里的每一个角落。为了践行地方职业教育要与地方经济发展相结合，为地方输送高素质技能人才，为地方经济发展注入新的活动需要，我校结合所在地区旅游工艺品广受欢迎并销路畅通的实际情况，采用了德国的“双元制”职教模式，开设数控铣床扶贫培训课程。

1 课程模式设计

1.1 专业与产业对接

近些年，我国的机械制造业迅速发展，社会对数控专业人才的需求量猛增，而数控铣床专业的学习，不需要过深的理论基础，只要学生认真学习相关理论知识，扎实掌握基本操作技能，就可以胜任这份工作。当前，机械制造厂的数控铣床操作工的基本工资都在3000元/月左右，如果学生通过在校专业课程与基本操作技能的学习，完全可以在毕业后从事这一行业，并且，伴随着经验的累积，技术的提升，收入达到8000元/月以上也是有可能的，这样就实现了本课程以“扶贫”为初期目标的设计要求。

让学生通过学习掌握基本的理论知识与基本的操作技能是本专业课程设计的目标，为了达到这一目标，必须将此专业与数控加工产业实现对接，既产业发展决定专业发展，专业人才的培养要以产业发展趋势为导向。专家预言：21世纪是机械制造业的竞争，其实质就是数控技术的竞争。机械制造业需要的是掌握一定的英语知识，会熟练的使用计算机，具有数控技术相关理论基础，并且一定程度的动手能力。数控人才根据所掌握的知识结构不同可以分为三个层次：第一层为蓝领层，也就是数控操作技术工人，要求其要精通机械加工和数控加工穰，可以熟练的进行机床的操作，懂机床维修，技术要领；第二层为灰领层，也就是数控编程人员与专业机床维修人员，这类人才需要掌握数控机床的基本原理，掌握复杂模具的设计与制作；第三层为金领层，是指精通数控机床实现原理、可以独立进行编程与维护的高级技术人员。作为中职院校来讲，培养的主要目标为蓝领层次，还要为学生打下可以成长为灰领层技术人员的基础。因此，我校数控铣床专业开设了基础教育课程，其中包括中职数学、语文、英语与计算机基础；开设了专业理论课程，其中包括机械制图、机械制造基础、电工与电子技术、机电控制技术基础以及数控机床等；为了提高学生的实践动手能力，我校采用校内集中实践的方式，开设了量具使用、铣床操作、绘图等实践类课程。这些课程的开设，就是将专业发展与产业发展相结合，将人才培养与社会需要相结合，最大限度的实现学校与企业的无缝连接。

1.2 课程内容与职业标准对接

数控专业的课程内容设计除了要考虑社会需求外，更重要的就是在课程体系中要渗透数控铣床操作工人的职业标准。我国颁布的《数控车工国家职业标准》中对数控车职业功能与工作内容作出了明确的规定，其中职业功能主要分为加工准备、数控编程、数控车床操作、零件加工以及数控车床维护与精度检验五个方面。每一类型的职业功能对应着不同的工作内容，例如，数控车床操作的主要工作内容包括操作面板、程序输入与编辑、对刀、程序调试与运行几方面。课程内容与职业标准的对接，是职业教育的一种新思路。

1.3 教学过程与生产过程对接

职业教育与基础教育最大的不同就是于教学目标，与基础教育对比，职业教育培养的是具有综合素质的技能型人才，尤其是对于学生动手能力的提高更加重视。向学生传授理论知识的过程中，同时也要传授专业技能，就要求执教的教师应该是“双师”型人才，既理论知识，也懂操作技能，那么，就要将教学过程中与生产过程紧密的结合到一起。为了将教学过程与生产过程有机的结合到一起，我校采取了三种措施：第一，专业技术人员进课堂。聘请了企业高级技术人员进课堂；第二，学习场所由教室变车间。让学生理论知识在实践中得到巩固，操作技能在实践中得到提升；第三，企业实践为补充。一个学期安排固定的时间让学生走进企业去实践，了解真实的工作环境，掌握真正的操作技术要领。

2 在学生掌握典型零件加工的基础上探讨民族工艺品的创新

数控铣床技术加工的典型零件有行轴、套类零件、盘类、支架类零件、普通三角螺纹、锥螺纹、内径槽、外径槽和端面槽的加工以及孔加工等。作为数控操作技术人员必须应该熟练掌握以上几种典型零件的加工。然而，这些都是普通数控铣工专业的发展方向。就我校所在地区金秀县而言，旅游业发达，一些具有民族特色的旅游工艺品市场销路旺盛，具有很大的市场潜力。那么，在确定专业发展方向时，我们就积极的探讨如何使用数控铣床生产出具有我县民族特色的旅游工艺品，这些旅游工艺品以数控铣床为加工工具，以体现地方民族特色为目标，以机械加工与旅游产品二者完美整合为特点，开创我县数控铣床制造业发展的途径。将民族工艺品研究作为专业发展的一个目标，我校是通过举办数控铣床操作技能大赛实现的，让学生突破创新，努力将自己掌握的数控车床技术与民族文化结合起来，生产出有创意、有想法，民族气息浓厚的艺术品。民族工艺品研究与数控铣床专业发展相结合是拓宽专业发展的思路，创新专业发展方向，融合地区经济发展需要的重要途径，它也是当前职业教育面向市场、面向社会的一种重要体现。

将数控铣床专业与民族工艺品研究结合起来，并非易事，然而，这条道路却是职业院校专业可持续发展的必经之路。探索适合本地区经济发展，具有地方特色的工艺产品，并且让工艺产品含有先进的加工技术，可以实现一些手工产品的批量生产，都是推动这一课题研究向前的动力。

将数控铣床专业与地方民族文化结合起来，笔者认为可以从以下三个方面入手：第一，成立课题研究小组，专门进行数控铣床的专业研究，深入挖掘地方民族特色与专业建设的结合点所在，顺藤摸瓜，找出实现这一想法的途径；第二，在专业建设期间，鼓励师生共同创新。将教师与学生的积极性充分的调动起来，发挥全体人员的聪明才智，集合大家的想法，让教师与学生利用自己掌握的操作技能进行特殊产品的生产；第三，边摸索，边实践。任何事物的产生与发展都不是一朝一夕能完成的，借鉴其他专业建设的成功经验，再结合自身专业与地区发展的实际情况“摸着石头过河”，探索适合自身专业发展的新道路。使这一举措服务于地方经济，同时推动地方经济的发展，实现地方扶贫的意义。

3 培养企业真正需要的人才

中职对职业技术人才的培养是希望实现企业与学校的无缝连接，希望学生走出校门，跨入厂门，不需要在企业有什么过渡期与适用期。为了实现这一目标，我校在深入研究企业用人要求后，采用了三项措施。

3.1 车间与教室合一

在课程设置中，开设了大量的实践课程，这些课程大都是在校内车间内完成的。校内车间不仅模拟了企业车间环境，还提供了数控铣床，让学生亲自动手进行操作。学生在车间在进行实践，既对将来的工作环境与条件有了预期的心理准备，又学习到了企业工作中最需要的操作技能。车间与教室合为一体，既实现了为学生提供实践的功能，又实现了让学生将理论知识消化吸引，并接着学习更多的技术知识的要求。车间与教室合一是数控铣床专业特色所在，我们所培养的学生就是要具有扎实的理论基础与过硬的操作技能，如果只在教室内进行理论传授那就是纸上谈兵，如果只在车间在进行实践那就是没地基盖高楼。将车间与教室合二为一，就有效的避免了上述问题的出现，可谓是一举两得。

3.2 师傅与教师合一

教师在数控人才的培养上，扮演着两个角色，其一是传授学生理论知识的教师，其二就是传授学生操作技能的师傅，这就要求学校的教师应深入企业参与实践，具有一定的实际操作技能，而从企业聘请的高级技术人员将精湛的操作技能传授给学生，还具备教师基本素质，可以将技能要领准确的传达给学生。然而，师傅与教师两个角色的扮演还涉及到不同情感知识的传递，不同学业情绪的培养。在中国的传统文化中，自有“师徒如父子”之说，手把手的传授操作技能，以师傅的身份与学生进行交流与沟通，会让学生感受到另一种学习体验，心情更轻松，内心更契合，这就会将教师身份在进行知识传授过程中与学生之间产生的一些隔膜消除了，提高了学生学习操作技能的效率。

3.3 学徒与学生合一

让学生认识到学习理论知识与提升操作技能同样重要，忽视任何一方面的发展都会影响自身的职业成长。学徒的学习重心在操作技能的学习，学生的学习重心在理论知识的学习，其实这只是一个相对的说法，并不绝对，只是对于职业院校的学生而言，定位这两种身份，并且将两种类型的学习区分对待，可以让他们对自己的学习、学业甚至未来的职业成长有一个更为清醒的认识。现代社会中需要的人才必须有技术，但是，如果想要拥有超人的技术，扎实的理论知识是不可少的。让学生在车间内当学徒，将教师当师傅，他会重点学习操作技能，让学生在教室内当学生，将教师当作知识的传授者，可以让学生头脑与身心发生变化，有利于不同类型学习内容的掌握。同样，教师也要对学生的操作实践课与理论课程分别进行考核，两种成绩都要记录下来，让学生在操作技能和理论知识的掌握上都达到课程要求标准。

4 结语

我校开设的数控铣床扶贫培训课程是为了适应社会经济发展对人才的需要，借鉴德国“双元型”职教模式是为了实现职业教育教学水平提升的需要。值得一提的是，进行专业建设，进行课程研究与设计也要结合实际情况，因地制宜的开展工作，切不可盲目追风，照搬其他人的成功经验，要有自己的特点，有自已的想法，才能实现专业的可持续发展。

参考文献

[1] 谭伟美，黄华.一体化教学在数控专业中的实践[J].新课程（教育学术），2013（4）：116-117.

[2] 彭伟健.培养数控专业实用型操作人才的思考[J].广西教育，2013（27）：91-92，98.