数控机床的用途范文

导语：如何才能写好一篇数控机床的用途，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：数控机床　控制技术

数控机床是机电一体化的典型产品，数控机床控制技术是集计算机及软件技术、自动控制技术、电子技术、自动检测技术、液压与气动技术和精密机械等技术为一体的多学科交叉的综合技术。随着科学技术的高速发展，机电一体化技术迅猛发展，数控机床在企业普遍应用，对生产线操作人员的知识和能力要求越来越高。

一、数控机床的优点与缺点

(一)数控机床的优点

对零件的适应性强，可加工复杂形状的零件表面。在同一台数控机床上，只需更换加工程序，就可适应不同品种及尺寸工件的自动加工，这就为复杂结构的单件、小批量生产以及试制新产品提供了极大的便利，特别是对那些普通机床很难加工或无法加工的精密复杂表面(如螺旋表面)，数控机床也能实现自动加工。

加工精度高，加工质量稳定。目前，数控机床控制的刀具和工作台最小移动量(脉冲当量)普遍达到0.0001mm，而且数控系统可自动补偿进给传动链的反向间隙和丝杠螺距误差，使数控机床达到很高的加工精度。此外，数控机床的制造精度高，其自动加工方式避免了生产者的人为操作误差，因此，同一批工件的尺寸一致性好，产品合格率高，加工质量稳定。

生产效率高。由于数控机床结构刚性好，允许进行大切削用量的强力切削，从主轴转速和进给量的变化范围比普通机床大，因此在加工时可选用最佳切削用量，提高了数控机床的切削效率，节省了机动时间。与普通机床相比，数控机床的生产效率可提高2—3倍。

良好的经济效益。使用数控机床进行单件、小批量生产时，可节省划线工时，减少调整、加工和检验时间，节省直接生产费用；同时还能节省工装设计、制造费用；数控机床加工精度高，质量稳定，减少了废品率，使生产成本进一步下降。此外，数控机床还可实现一机多用，所以数控机床虽然价格较高，仍可获得良好的经济效益。

自动化程度高。数控机床自动化程度高，可大大减轻工人的劳动强度，减少操作人员的人数，同时有利于现代化管理，可向更高级的制造系统发展。

(二)数控机床的缺点

数控机床的主要缺点如下：价格较高，设备首次投资大；对操作、维修人员的技术要求较高；加工复杂形状的零件时。手工编程的工作量大。

二、数控机床的种类

数控机床的种类很多，主要分类如下：

按工艺用途分类。按工艺用途，数控机床可分类如下。普通数控机床：这种分类方式与普通机床分类方法一样，铣床、数控锚床、数控钻床、数控磨床、数控齿轮加工机床等。加工中心机床：数控加工中心是在普通数控机床上加装一个刀库和自动换刀装置而构成的数控机床，它可在一次装夹后进行多种工序加工。

按运动方式分类。按运动方式，数控机床可分类如下：点位控制数控机床。数控系统只控制刀具从要有数控钻床、数控坐标锤床、数控冲剪床等。直线控制数控机床：数控系统除了控制点与点之间的准确位置以外，还要保证两点之间移动的轨迹是一条直线，而且对移动的速度也要进行控制。这类机床主要有简易数控车床、数控销、铣床等。轮廓控制数控机床：数控系统能对两个或两个以上运动坐标的位移及速度进行连续相关的控制，使合成的运动轨迹能满足加工的要求。这类机床主要有数控车床、数控铣床等。

按伺服系统的控制方式分类。按伺服系统的控制方式，数控机床可分类如下。开环控制系统的数控机床。闭环控制系统的数控机床。半闭环控制系统的数控机床。

按数控系统的功能水平分类。技功能水平分类，数控系统可分类如下。经济性数控机床。经济性数控机床大多指采用开环控制系统的数控机床价格便宜，适用于自动化程度要求不高的场合。中档数控机床。这类数控机床功能较全，价格适中，应用较广。高档数控机床。这类数控机床功能齐全，价格较贵。

三、数控机床控制技术的发展

机械设备最早的控制装置是手动控制器。目前，继电器—接触器控制仍然是我国机械设备最基本的电气控制形式之一。到了20世纪奶年代至50年代，出现了交磁放大机—电动机控制，这是一种闭环反馈系统，系统的控制精度和快速性都有了提高。20世纪60年代出现了晶体管——晶闸管控制，由晶闸管供电的直流调速系统和交流调速系统不仅调运性能大为改善，而且减少了机械设备和占地面积，耗电少，效率局，完全取代了交磁放大机—电动机控制系统。

在20世纪的60年代出现丁一种能够根据需要方便地改变控制程序，结构简单、价格低廉的自动化装置—顺序控制器。随着大规模集成电路和微处理器技术的发展及应用，在20世纪70年代出现了一种以微处理器为核心的新型工业控制器——可编程序控制器。这种器件完全能够适应恶劣的工业环境，由于它具备了计算机控制和继电器控制系统两方面的优点，故目前已作为一种标准化通用设备普通应用于工业控制。

随着计算机技术的迅速发展，数控机床的应用日益广泛，井进一步推动了数控系统的发展，产生了自动编程系统、计算机数控系统、计算机群控系统和天性制造系统。计算机集成制造系统及计算机辅助设计、制造一体化是机械制造一体化的高级阶段，可实现产品从设计到制造的全部自动化。

综上所述，机械设备控制技术的产生，并不是孤立的，而是各种技术相互渗透的结果。它代表了正在形成中的新一代的生产技术，已显示出并将越来越显示出强大的威力。

四、数控机床控制技术的发展趋势

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关键词：数控机床　控制技术

数控机床是机电一体化的典型产品，数控机床控制技术是集计算机及软件技术、自动控制技术、电子技术、自动检测技术、液压与气动技术和精密机械等技术为一体的多学科交叉的综合技术。随着科学技术的高速发展，机电一体化技术迅猛发展，数控机床在企业普遍应用，对生产线操作人员的知识和能力要求越来越高。

一、数控机床的优点与缺点

(一)数控机床的优点

对零件的适应性强，可加工复杂形状的零件表面。在同一台数控机床上，只需更换加工程序，就可适应不同品种及尺寸工件的自动加工，这就为复杂结构的单件、小批量生产以及试制新产品提供了极大的便利，特别是对那些普通机床很难加工或无法加工的精密复杂表面(如螺旋表面)，数控机床也能实现自动加工。

加工精度高，加工质量稳定。目前，数控机床控制的刀具和工作台最小移动量(脉冲当量)普遍达到0.0001mm，而且数控系统可自动补偿进给传动链的反向间隙和丝杠螺距误差，使数控机床达到很高的加工精度。此外，数控机床的制造精度高，其自动加工方式避免了生产者的人为操作误差，因此，同一批工件的尺寸一致性好，产品合格率高，加工质量稳定。

生产效率高。由于数控机床结构刚性好，允许进行大切削用量的强力切削，从主轴转速和进给量的变化范围比普通机床大，因此在加工时可选用最佳切削用量，提高了数控机床的切削效率，节省了机动时间。与普通机床相比，数控机床的生产效率可提高2—3倍。

良好的经济效益。使用数控机床进行单件、小批量生产时，可节省划线工时，减少调整、加工和检验时间，节省直接生产费用；同时还能节省工装设计、制造费用；数控机床加工精度高，质量稳定，减少了废品率，使生产成本进一步下降。此外，数控机床还可实现一机多用，所以数控机床虽然价格较高，仍可获得良好的经济效益。

自动化程度高。数控机床自动化程度高，可大大减轻工人的劳动强度，减少操作人员的人数，同时有利于现代化管理，可向更高级的制造系统发展。

(二)数控机床的缺点

数控机床的主要缺点如下：价格较高，设备首次投资大；对操作、维修人员的技术要求较高；加工复杂形状的零件时。手工编程的工作量大。

二、数控机床的种类

数控机床的种类很多，主要分类如下：

按工艺用途分类。按工艺用途，数控机床可分类如下。普通数控机床：这种分类方式与普通机床分类方法一样，铣床、数控锚床、数控钻床、数控磨床、数控齿轮加工机床等。加工中心机床：数控加工中心是在普通数控机床上加装一个刀库和自动换刀装置而构成的数控机床，它可在一次装夹后进行多种工序加工。

按运动方式分类。按运动方式，数控机床可分类如下：点位控制数控机床。数控系统只控制刀具从要有数控钻床、数控坐标锤床、数控冲剪床等。直线控制数控机床：数控系统除了控制点与点之间的准确位置以外，还要保证两点之间移动的轨迹是一条直线，而且对移动的速度也要进行控制。这类机床主要有简易数控车床、数控销、铣床等。轮廓控制数控机床：数控系统能对两个或两个以上运动坐标的位移及速度进行连续相关的控制，使合成的运动轨迹能满足加工的要求。这类机床主要有数控车床、数控铣床等。

按伺服系统的控制方式分类。按伺服系统的控制方式，数控机床可分类如下。开环控制系统的数控机床。闭环控制系统的数控机床。半闭环控制系统的数控机床。

按数控系统的功能水平分类。技功能水平分类，数控系统可分类如下。经济性数控机床。经济性数控机床大多指采用开环控制系统的数控机床价格便宜，适用于自动化程度要求不高的场合。中档数控机床。这类数控机床功能较全，价格适中，应用较广。高档数控机床。这类数控机床功能齐全，价格较贵。

三、数控机床控制技术的发展

机械设备最早的控制装置是手动控制器。目前，继电器—接触器控制仍然是我国机械设备最基本的电气控制形式之一。到了20世纪奶年代至50年代，出现了交磁放大机—电动机控制，这是一种闭环反馈系统，系统的控制精度和快速性都有了提高。20世纪60年代出现了晶体管——晶闸管控制，由晶闸管供电的直流调速系统和交流调速系统不仅调运性能大为改善，而且减少了机械设备和占地面积，耗电少，效率局，完全取代了交磁放大机—电动机控制系统。

在20世纪的60年代出现丁一种能够根据需要方便地改变控制程序，结构简单、价格低廉的自动化装置—顺序控制器。随着大规模集成电路和微处理器技术的发展及应用，在20世纪70年代出现了一种以微处理器为核心的新型工业控制器——可编程序控制器。这种器件完全能够适应恶劣的工业环境，由于它具备了计算机控制和继电器控制系统两方面的优点，故目前已作为一种标准化通用设备普通应用于工业控制。

随着计算机技术的迅速发展，数控机床的应用日益广泛，井进一步推动了数控系统的发展，产生了自动编程系统、计算机数控系统、计算机群控系统和天性制造系统。计算机集成制造系统及计算机辅助设计、制造一体化是机械制造一体化的高级阶段，可实现产品从设计到制造的全部自动化。

综上所述，机械设备控制技术的产生，并不是孤立的，而是各种技术相互渗透的结果。它代表了正在形成中的新一代的生产技术，已显示出并将越来越显示出强大的威力。

四、数控机床控制技术的发展趋势

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关键词 数控机床；第四轴；改造方式

中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）24-0132-02

数控机床在承接外加任务的时候，不仅要在数控机床上进行正常的轮廓加工，而且还需要进行曲线、曲面类零件的加工。曲线等零件的加工子在普通的三坐标上是铣床上是无法完成的，因此，这就需要扩展数控机床的功能，在数控机床上增加第四轴。和购买四轴数控机床相比，增加第四轴的成本相对来说比较低。本文即探讨数控机床增加第四轴的改造方式。

1 数控系统功能的简介

数控系统的功能有多种系列，不同的系列其功能各不相同，一般而言，数控系统的功能包括选择功能和基本功能。其中，基本功能是数控系统必备的功能之一。对于选择功能，用户可以根据机床的特点和用途，选择相应的选择功能。数控机床的类型、档次不同，则其功能差异很大，笔者介绍其主要的几种功能。

1.1 控制功能

控制功能是数控系统的主要功能之一。控制系统中的控制轴可以分为四种，一是移动轴，二是回转轴，三是基本轴，四是附加轴。控制系统通过轴的联动，就能够完成轮廓轨迹的加工。一般情况下，数控机床二轴联动就可以满足加工的需要。三轴联动或者是四轴联动，在编制程序比较复杂的情况下才使用。

1.2 插补功能

在数控系统中，运动轨迹的控制是通过软件的插补功能来实现的。我们知道，轮廓控制的现实性非常强，通常而言，插补软件的计算速度无法满足数控机床的速度和分辨率要求。同时，数控系统的功能不断扩展，这也要求其缩短其插补软件的计算时间。因此，数控系统的插补实际上也就被分成了粗插补和精插补两种。当前，数控机床硬件采用的是精插补。

1.3 准备功能

数控机床的准备功能，也被称之为G指令代码，应用于指定的数控机床的运动。它的基本功能有移动、平面选择和固定循环等指令。对于点位式的数控机床，如起钻床、冲床等，需要点位移动控制系统来完成。而对于轮廓控制的数控机床，则需要两个或者是两个以上的坐标定位系统进行联动。

1.4 辅助功能

数控机床的辅助功能主要是来控制主轴的转向和启停、刀库的启停、切削液的开关等等。不同类型的数控系统的辅助功能的差别非常大，而且有很多的自定义系统。

2 增加第四轴的系统设计

2.1 数控圆光栅的功能及其选型

2.1.1 数控圆光栅的功能

数控圆光栅是一种应用广泛的精密圆分度器件，主要的应用领域是数控铣床和数控加工中心。数控圆光栅和伺服电机或者是单坐标数控系统“联手”，能够高校完成回转坐标的任意角度或者是连续的分度工作，从而完成复杂的曲面加工。此外，其还可以与机床的数控系统直接相连接，为数控机床增加一个可以联动的回转坐标轴。

数控圆光栅如果安装在数控加工中心，则可以通过气动或者是液压使主轴刹筋或者是松开。主轴松开后，数控机床通过控制预选的顺序还有伺服电机，能够高效完成一个回转坐标的任意角度分度，或者是连续的分度运动，从而使数控机床高精度开展工作。

2.1.2 数控圆光栅的选型

数控机床在进行外加工时，常常会遇到需要在回转面上对孔加工的情况；此外如箱体类零件，需要在卧式加工中心上加工，但是加工单位有没有该加工设备，情急之下，就在设备上安装一个数控圆光栅，来暂时解决问题。

关于数控圆光栅，分度精度、装夹工件的直径和夹紧力矩等指标是选择数控圆光栅的关键指标。根据相关的加工精度和工件的质量要求，要达到所要求的精度，圆光栅的分度精度必须控制在合理的范围之内。笔者经过调查，发现烟台某厂家生产的数控圆光栅较好满足了课题改造所需。

2.2 数控圆光栅的结构设计

2.2.1 数控圆光栅的参数和安装尺寸

数控圆光栅的中心高为160 mm，总的转动比为1：180，最大承载重量为120 kg，总的分度误差在0.2 mm以下。

2.2.2 伺服系统的选型分析

最大转速、分度精度以及加工表面的质量、定位精度等是数控圆光栅的技术指标，这些技术指标都是由伺服系统的动态以及静态性能所决定的，其故障一般情况下也出现在伺服系统上。该机床在改造完成以后，需要满足以下技术要求。

1）可逆运行。

2）速度范围宽。

3）足够的速度稳定性和转动刚度。

4）高精度。

5）响应快且无超调。

6）在外界的干扰下，其功能的稳定性不受影响。

3 增加第四轴的调试以及试运行

3.1 伺服系统的调试

伺服系统的调试，主要检查的是伺服系统的位误差、实际速度和实际电流这三项。位置环增益是数控机床运动坐标性能优劣的最为直接的表现，并不能够随意的放大，如果可以对位置环增益进行适当调整，则表示其性能为优。

一般而言，数控系统中的位置伺服系统可分为两部分，一部分是位置环，一部分是速度环。这也就说是，伺服系统中有速度反馈和位置反馈这两个回路，可根据伺服机电参数手册进行调试。

3.2 机床总体的调试

机床总体的调试指的是在电气、机械方面做出调整和调试。一方面，要从失控机床设备上做进一步的调整，尽可能多的消除系统之间的缝隙；另一方面，要从电气的参数上做进一步的优化，力争使电气参数与机械设备的参数匹配度达到最优。

1）刚度。部件的刚度好，则其弹性变形就比较小，由其所组成的传动链条即便是受到干扰，也不容易引起振动，且转动仍然比较灵敏。在接收到转动的指令后，可立即转动，从而获得比较高的转动精度。

2）间隙。这里的间隙既包括伺服机构运动时的反向间隙，也包括各个机件之间的连接间隙。间隙是失动量的一部分，在收到运动指令的几秒内坐标轴是不动的。

3.3 机床总体性能的优化

1）系统参数的优化。数控系统正常运行之后，要对相应的坐标轴参数进行适当的优化调整，比如速度、增益等，是系统以最佳状态投入运行。

2）机械部分的调整。对于机床的机械部分，要对其轴间的垂直度、反向间隙和转动系统的精度进行调整，以使系统达到最佳的性能状态。

3）机床精度的补偿。机床的精度补偿可以分为两部分，一部分是反向间隙补偿，一部分是丝杠螺距补偿。

位置反馈编码器在电机的尾部，半闭环消除了机械传动部分的反向间歇，但丝杠本的间隙依旧存在，把该数值输入到系统中，即可进行自动补偿。

4 结束语

在本文中，笔者系统分析了数控机床增加第四轴后的功能，加装了数控圆光栅，分析了数控机床参数调整的最优方案，较好完成了数控机床的改造工作，从而增加了机床的功能，提高了产品加工的精度。改造成功后，数控设备每天的开机时间不低于16小时，性能稳定，无故障，经济效益显著。

参考文献

[1]皮智谋，申晓龙.为数控机床增加第四轴的改造[J].机床与液压，2012（4）.

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一、教学内容的改革

根据中职教育的特点，课程教学内容要围绕知识、能力、素质这三方面来进行。同时，必须具备基础性、实用性、时效性和新颖性。数控车床编程与操作理论教学内容包括基本的编程、零件的工艺分析、机床的基本操作、caxa数控车软件的基本操作和应用。由于数控车技术发展很快，而实训时间只有2周-4周，为了让学生在最短的时间内学到最多的知识，数控车这门课程应紧跟数控技术的发展，将目前有关数控技术应用方面的新知识、新技术及时传授给学生。所以，应对课程内容与教材进行更新和调整。教材以讲明基本概念、基本原理为主，可删去一些繁锁的计算过程和过时的教学内容。

二、教材内容与教学目标

在数控车课程教材的建设中，应以课程的基本要求为基础。笔者学校选择了中、高职职业技术学院数控类一体化教材。根据教学目标分类学理论知识，笔者认为可将认知领域的教学目标分为知识、理解、应用、分析、综合等5个类别。本课程知识级的主要教学目标是：数控编程中的基本规则以及数控编程中常用代码的意义、用途。“理解”是能力发展的基本层次，是对知识材料的转换、解释、推断。本课程理解数控指令编程的格式、应用；解释坐标系规则、定义，并识别各典型机床坐标系；理解数学处理的基本方法；理解典型数控机床加工程序编制的基础（机床主要功能、加工工艺范围、工艺装备、编程特点等）。“应用”是将知识和技能运用到实际中解决实际问题。本课程应用主要教学目标：掌握典型数控机床的常规编程方法，进行一般形状零件加工程序的分析及编制。

三、教学手段和实践教学的改革

随着计算机技术的普及，通讯技术和传媒手段迅猛发展，教学方法、教学手段应随着科学的发展而改变。一张嘴、一本书、一块黑板、一支粉笔的传统教学方法已不适合现代教学的要求，取而代之的将是幻灯、录像、多媒体教学，其丰富的信息储备量、快速的运行速度、强烈的感染力成为教师首选的教学手段。利用多媒体课件进行《数控车》课程的教学，可以使教学生动、形象，提高学生的学习兴趣。

数控车是一门实践性很强的课程，为了达到数控技术和其他机械类专业对本课程的要求，必须建立本课程独立的实践教学体系，即数控车床的编程及数控机床仿真操作实训──综合实践数控机床操作训练。

1.课程实验

主要开设数控机床结构实验，使学生了解数控机床的机械结构，同时开设数控编程的实训。每个学生一台电脑，完成数控车编程及仿真训练。对学生进行数控车床仿真操作训练，使学生掌握数控车床的程序输入、刀具参数设置、机床调整、机床维护知识，使学生能够操作数控车床并加工出合格零件，培养学生操作机床的基本技能。

2.综合实践训练

学生根据教师提供的零件进行选择与操作，分析零件结构、制订工艺过程、工艺路线，选择刀具、夹具等，编制加工程序，自己动手加工出零件，培养学生综合运用所学理论知识解决实际问题的能力。

四、考试方法的改革

考试是教师和学生每学期都必须经历的事情，然而，考试教育并不受学生欢迎，考试成绩并不代表学生学到的知识，学生为了考试而学习，效果不是很好。所以，怎样考核学生，是十分重要的。好的考试方法，可以调动学生的学习积极性，培养学生自主学习的能力，改善学生学习的风气，提高教学效率。为了寻找一种科学、合理、有效的考试方法，笔者认为有必要对目前的考试方法进行改革。考试应该采取多种形式进行，才能反映学生各方面的能力水平。

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关键词：机电一体化；信息技术；数控机床

机电一体化就是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机的结合，并应用到实际中去的综合技术。随着科学技术的飞速发展，现代化的自动生产设备可以说都是机电一体化的设备。

机电一体化也称为机械电子学，是由英文单词Mechanics（机械学）的词头和Electronics（电子学）的词尾组合而成的新词，即Mechatronics。机电一体化最早出现在1971年日本杂志《机械设计》的副刊上，随着机电一体化技术的快速发展，机电一体化的概念被世界各国所承认和应用。随着电子技术和信息技术的迅猛发展，机电一体化技术也获得了高速发展，并对现代工业的生产产生了重要影响。

1 机电一体化的含义

在人类漫长的发展历史中，有一种“看不见的思想”推动着技术的进步和发展，而这种“看不见的思想”就是人们追求的“精益求精”的思想，也正是这种思想使人们创造了一个又一个技术奇迹，也正是“精益求精”的思想迫使人们去提高工作效率，从而创造了机电一体化技术。

机电一体化在国外被称为“Mechatronics”，这个词是由英文单词Mechanics（机械学）的词头和Electronics（电子学）的词尾组合而成的新词，意思是机械技术和电子技术的有机结合。随着科学技术的发展，这一技术已经得到包括我国在内的世界各国的承认和应用，我国的工程人员将这一名称译为“机电一体化技术”，机电一体化技术又称为机械电子技术，是机械技术、电子技术和信息技术有机结合的产物，是诸多高新技术产业和高新技术装备的基础。

2 机电一体化技术的发展历史

机电一体化技术的发展历程，大致可以分为三个阶段。

20世纪60年代以前是第一阶段，这一阶段是机电一体化的初创阶段，也就是电子技术开始在机械行业中得到广泛应用，因此，可以称其为“萌芽阶段”。在这一时期，电子技术研究的初步成果开始被人们用来完善机械产品的相关性能。尤其是第二次世界大战的爆发，更是刺激了机械产品与电子技术的结合，出现了一些机械性能相当优良的军事用途的机电产品。战后，这些军事用途的机电产品转为民用，对经济的恢复和技术的进步起到了积极的促进作用。

20世纪70年代到80年代是第二阶段，这一阶段机电一体化获得了蓬勃发展，因此，可以称其为“蓬勃发展阶段”。在这一时期，人们已经开始主动地去利用电子技术、通信技术和控制技术，也就是人们常讲的3C（Compute、Control、Communication Techology，简称3C）技术的发展成果来研究新的机电一体化产品。

20世纪90年代至今，是机电一体化技术发展的第三阶段，这一阶段智能化技术在机电一体化技术中得到了良好的应用，因此，这一阶段可以称其为“智能化阶段”。这一时期，由于人工智能技术、网络技术和光纤技术等的发展，为机电一体化带来了巨大的发展空间。而目前，随着机械技术与激光-微电子等技术的结合，光机电一体化技术将会成为机电一体化技术未来发展的重要方向。光机电一体化技术包括产品和技术两方面：光机电一体化产品是集光学、机械、微电子、自动控制和通信技术于一体的高科技产品，具有丰富的功能和很高附加值；光机电一体化技术是指其技术原理和使光机电一体化产品得以实现、使用和发展的技术。随着机电一体化技术在各行各业的广泛应用，光机电一体化技术将会获得巨大的发展空间。

3 机电一体化的发展趋势

机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合， 它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。[1]21世纪，随着科学技术和人们的环保意识的提升，机电一体化的发展趋势主要是智能化、数字化、网络化、微型化及绿色化。

3.1 智能化

智能化是21世纪机电一体化发展的重要趋势。随着计算机技术、信息技术、电子技术的飞速发展，机电一体化的智能化在工业中得到了广泛的应用，机器人就是机电一体化的重要体现。机器人就是通过计算机技术、电子技术、传感器技术等自动执行工作的机器装置，它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。机器人的主要任务就是协助或代替人类的工作，尤其是一些危险场合，如高电压环境、核电站等，都需要机器人来完成人类不适宜的工作。随着机器人性能的提高，在工业、医学、农业、建筑业甚至军事等领域，机器人都有着非常重要的用途。

3.2 数字化

数字化就是将许多复杂多变的信息转变为可以度量的数字、数据，再以这些数字、数据建立起适当的数字化模型，把它们转变为一系列二进制代码，引入计算机内部，进行统一处理，这是数字化的基本过程。21世纪是信息时代，信息的数字化越来越受到人们的重视。随着计算机技术的发展，奠定了机电产品数字化的基础，也为数字化设计和制造提供了重要手段，如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有具有高可靠性、易操作性、可维护性以及自诊断能力等。

3.3 网络化

网络化就是指利用通信技术和计算机技术，把分布在不同地点的计算机及各类电子终端设备互联起来，按照一定的网络协议相互通信，以达到所有用户都可以共享软件、硬件和数据资源的目的。20世纪90年代中期，网络技术得到了迅猛发展，它把互联网上分散的资源融为有机整体，实现资源的全面共享和有机协作，使人们能够透明地使用资源的整体能力并按需获取信息，给世界带来了巨大的变革，也给机电一体化的发展带来了重大影响，如可以通过网络对机电一体化的设备进行远程控制。机电一体化的产品很多，我们以数控机床为例来说明。

数控机床是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床，代表了现代机床控制技术的发展方向，是一种典型的机电一体化产品。

3.4 微型化

近年来，作为机电一体化技术的重要分支的微机电系统，得到了迅猛发展。微机电系统是微电路和微机械按功能要求在芯片上的集成，尺寸通常在毫米或微米级，自八十年代中后期崛起以来发展极其迅速，被认为是继微电子之后又一个对国民经济和军事具有重大影响的技术领域，将成为21世纪新的国民经济增长点和提高军事能力的重要技术途径。

由于微机电系统具有体积小、重量轻、能耗低、耐用性好、价格低廉、性能稳定等优点，在生物医学、航空航天、工业、农业乃至国防等领域等有着广阔的应用前景。虽然目前技术上还存在一定困难，但取得技术上的重大突破已经为期不远。

3.5 多样化

未来的机电一体化装置将会越来越强化其与生命机体的相似性，它高度依赖于信息，具有相当高的智能，能够学习和积累经验，有灵活适应环境的能力，并能根据需要和具体条件进行决策、指挥并完成某些任务。[2]这些在技术上虽然有一定难度，但其部分功能已经得以实现。人们正在研究如何用机电一体化技术取代人体的大部分器官，如人造假肢，过去只是外表和真肢相似的机械化装置，而目前，已经研究出可以和身体器官相连的装置，这种假臂的手非常灵活，甚至可以操作乐器等。

3.6 绿色化

绿色设计就是指充分利用资源来获得绿色产品的设计。在漫长的人类发展史中，工业设计为人类创造了现代生活方式和生活环境，与此同时，也加速了资源、能源的消耗，并对地球的生态平衡造成了严重破坏。但地球上的一次性资源、能源毕竟有限，随着世界人口的日益增多和人们对物质生活越来越高的要求，这种高投入高输出发展模式能否持续下去、还能持续多久，已成为国际社会的重点研究课题。[3]鉴于此，绿色设计也就成了机电一体化发展的重要方向。绿色设计反映了人们对于现代科技文化所引起的环境及生态破坏的反思，要求世界各国要合理的利用资源，转变传统粗放式的发展模式，采用以资源、能源高效利用为特色的集约型发展模式，是实现可持续发展的重要途径。

4 机电一体化的重要应用

机电一体化技术自问世以来获得了迅猛发展，推动了机械工业的良好发展，新产品层出不穷。无论是军事还是经济，亦或是生产、生活，机电一体化都在时刻推动着社会的发展。

4.1 数控机床

数控机床是一种装有程序控制系统的自动化机床。数控机床的基本组成包括加工程序载体、数控装置、伺服驱动装置、机床主体和其他辅助装置。数控机床工作时，不需要工人直接去操作机床，要对数控机床进行控制，必须编制加工程序。零件加工程序中，包括机床上刀具和工件的相对运动轨迹、工艺参数和辅助运动等。数控装置是数控机床的核心。现代数控装置均采用CNC（Computer Numerical Control）形式，这种CNC装置一般使用多个微处理器，以程序化的软件形式实现数控功能，因此又称软件数控（Software NC）。伺服系统是数控机床的重要组成部分，用于实现数控机床的进给伺服控制和主轴伺服控制。伺服系统的作用是把接受来自数控装置的指令信息，经功率放大、整形处理后，转换成机床执行部件的直线位移或角位移运动。机床主机是数控机床的主体。它包括床身、底座、立柱、横梁、滑座、工作台、主轴箱、进给机构、刀架及自动换刀装置等机械部件。它是在数控机床上自动地完成各种切削加工的机械部分。辅助装置是保证充分发挥数控机床功能所必需的配套装置，常用的辅助装置包括：气动、液压装置，排屑装置，冷却、装置，回转工作台和数控分度头，防护，照明等各种辅助装置。

4.2 工业机器人

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。工业机器人是工业物流自动化中的重要装置之一，是当今世界新技术革命的一个重要标志。[4]工业机器人是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。20世纪40年代中后期，机器人的研究与发明得到了更多人的关心与关注。50年代以后，美国橡树岭国家实验室开始研究能搬运核原料的遥控操纵机械手。1954年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念，并申请了专利。1959年UNIMATION公司的第一台工业机器人在美国诞生，开创了机器人发展的新纪元。UNIMATION的VAL（very advantage language）语言也成为机器人领域最早的编程语言在各大学及科研机构中传播，这也是各个机器人品牌的最基本范本。

5 结束语

机电一体化的出现不是孤立的，它是许多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。应当指出，机电一体化是机械理论与计算机和网络等信息理论的结合，是机械设计理论的发展，而不是取代。当然，与机电一体化相关的技术还有很多，并且随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。

参考文献

[1]梁俊彦，李玉翔，林树忠.机电一体化技术的发展及应用[J].科技资讯，2007.

[2]张杨林.机电一体化技术进展及发展趋势[J].机械制造，2005.

[3]周琴.机电一体化技术的现状和发展趋势[J].机械，2010.

[4]王恒升.机电一体化及其应用[J].机床电器，1998.

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关键词：机械工程训练 数控加工技术 教学改革

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）10（c）-0100-01

机械工程训练是高等工科教育重要的实践环节之一，它是理工科许多专业的技术基础课。数控加工技术是机械工程训练实习中的一门实践性课程，目的是培养学生的工程实践能力和创新能力。数控加工技术是一门理论与实践都很强的课程，课程内容涉及数控车、数控铣床、加工中心、线切割、激光加工等先进制造技术，包含机械、电气、液压、计算机、信息处理、零件加工工艺等基础知识。在工程训练中心学习的主要群体是大学低年级的学生，学生从未接触过机械设备，还没学习专业基础知识，每种数控机床安排的实习时间有限;传统的单向灌输教学方法，以讲授、示范操作为主，造成学生对基本概念掌握不清楚，缺少学习兴趣和积极性，因此有必要对该课程进行教学改革。

1 教学改革的内容

1.1 面向专业设置教学内容

数控加工技术课程由两部分组成：数控理论和数控机床操作实训。在数控机床操作实训之前，先学习数控理论，包括数控机床的基本知识、数控加工工艺及编程方法、CAM和数控仿真软件的应用。数控机床操作实训即实践教学环节，主要以学生动手为主。例如：对于机械类专业的学生，侧重讲解零件加工工艺、数控机床结构、机床维护、机床工作原理等机械方面的相关知识;同时利用图纸和CAM软件，锻炼学生的看图、识图、制图的能力。对于电气/计算机/信息类专业的学生，教学内容包括：数控机床自动控制原理、数控装置和PLC的工作原理、数控机床的电气装置维修等。通过因“需”施教，降低学习难度，锻炼学生综合运用所学知识的能力，同时增强学习专业知识的兴趣。

1.2 利用现代教育技术和教学手段加强基础理论教学

（1）利用多媒体促进基础理论教学。数控加工实习涉及项目多，机床工作原理、零件加工程序编制、机床操作等差异较大，学生短期内难以掌握。在数控技术基础知识教学环节，充分利用录像、图片、视频等方法，演示数控机床的加工场面、工作原理、结构特点和加工方法，使抽象、深奥的原理简单化、直观化，有助于学生更好地加深对基本概念、原理的体验、理解和掌握，更好地激发学生兴趣。

（2）利用CAD/CAM软件提高学生编程能力。在零件加工程序编制教学环节，教师先讲解程序指令的含义和基本编程方法，让学生对编程基础知识有一定的了解。然后，由教师指导学生，结合实习项目任务，使用CAD/CAM软件完成零件的建模，确定加工方式、刀具规格、切削用量等加工工艺参数，并对加工轨迹进行的模拟加工;轨迹无误后自动生成程序代码。学生在应用CAD/CAM软件进行数控编程的过程，将数控编程、制造工艺、刀具、数控机床、数控加工等知识有机地结合起来，使学生所学的知识融会贯通，并在计算机上变得生动、形象起来。

（3）利用数控加工仿真软件，提高学生的学习兴趣和数控理论的教学效果。通过仿真软件，学生可以检查自己通过课堂学习所掌握的知识是否能够应用于数控实际操作，激发学生对数控技术的学习兴趣，提高学生的编程能力，缩短实际操作时熟悉机床的时间，减少误操作地发生。

1.3 安全第一，规范操作

在数控机床实操课，学生容易因编程的疏忽或操作失误，造成刀具或机床损坏，甚至造成人身伤害。所以在操作机床前，应对学生进行必要的安全教育以及基本操作训练。教师必须先讲解本次课中进行机床操作的注意事项，强调安全操作规程。为确保教学安全，学生每两人一组结成“互保对子”，同时按照机床的操作流程制定出标准的操作规范。

1.4 采用多种教学法

1.4.1 教师示范操作和学生讲授相结合

在进行机床基本操作训练时，采取四步教学法，教师先进行示范操作，操作过程中应说明机床上的开关、手柄、按钮的名称及用途，边讲解边示范;同时注意根据不同专业学生的知识特点，对照实物讲解机床的结构、原理、维护、保养和故障排除等知识。通过教师示范、学生互教、实际操作，可以使学生的实际操作技能得到很大的提高。

1.4.2 利用项目教学法提高学生的创新能力

在数控机床实操课能力提高阶段，采用项目教学法;根据机床数量，把全班学生划分成若干个学习小组，每组同学共同讨论相互协作完成一个项目任务。项目任务可以学生自己拟定，也由学生从教师提供的备选任务中选择;学生通过相互讨论、归纳分析、共同学习、团结协作完成工作任务。最后由教师根据学生独立操作完成的工件，从设计水平、构思及造型等方面给出该工种的成绩，并指出存在的问题。

1.5 促进自主学习

数控加工技术课程内容多，学生参加实训的课时有限，教师的教学重点只能放在基本的应知应会的部分，教学效果不好。为此，依照教学大纲要求并结合我校的实际情况，编写了《金工实习教材》和《金工实习指导书》两种教材。《金工实习教材》将先进加工方法与传统加工方法的结合，反映现代科技新成就，每章后都有思考题，思考题的题目难易结合、覆盖面广，便于学生自学和巩固所学知识。《金工实习指导书》的内容涵盖：机床的操作方法和实习报告。通过阅读指导书，学生可以按标准流程完成机床的操作，实现对学生实操技能的考察。教学中，要求学生每次课前必须根据教材先预习，上课过程中教师要对学生预习的内容进行抽问，对学生预习情况进行督促检查。采用课前预习的方式，可缩短教师在课堂上讲解理论的时间，把更多的课堂时间留给学生操作。

1.6 与职业技能鉴定相结合

发挥高校师资力量雄厚和数控机床种类齐全的优势，与国家职业技能鉴定机构合作，开展数控机床职业技能资格培训，将课堂教学与工程实践紧密结合。学生在完成实习任务的同时，可通过参加数控车床或加工中心操作工技能鉴定考试获得相应的职业资格证书。通过数控加工技术实习与职业技能鉴定培养相结合，提高了学生理论知识水平和综合技能，提高学生的就业优势和竞争力，拓宽学生的就业范围。

2 结语

通过对数控加工技术实习课程的教学内容、教学方法的改进，能够加深学生对知识的理解和应用，锻炼学生综合运用知识的能力，培养学生的动手能力，缩短学校教育与企业需要的距离，为学生将来的学习和就业打下良好的基础。

参考文献

[1] 刘军.CAD/CAM软件在数控教学中的应用探讨[J].教育教学论坛，2014（14）.

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关键词：多媒体；改革；数控编程；教学

Abstract: Some methods are mentioned in this paper in order to reforming the course NC programe， such as adjusting the contents of the course， regarding the construct of the textbook， reforming the ways of teaching， reforming the way of testing on the students and lifelong practal teaching．

Key words: multimedia; reform；NC programe；teaching

《数控编程》是高职高专数控技术应用和其他许多机电类专业的一门主干专业课，它以培养学生熟练掌握数控设备基本编程技能和数控设备的应用能力为目标。根据高职高专学生的培养目标，有必要对《数控编程》这门课程进行教学改革，从教学内容，课程体系，教学方法与手段和实践教学体系进行改革，以提高教学质量，培养掌握数控技术的应用型、技能型人才，满足市场对该类人才的需求。

1．教学内容的调整

根据高职教育的特点，课程教学内容要围绕知识、能力、素质这三方面来进行，同时，必须有基础性、实用性、时效性和新颖性。《数控编程》理论教学内容包括计算机数控系统、数控机床机械机构、数控编程等内容。由于数控技术发展很快，因此，《数控编程》这门课程应紧跟数控技术的发展，将目前有关数控技术应用方面的新知识、新技术及时传授给学生，所以，应对课程内容与教材随时进行更新和调整。教材以讲明基本概念、基本原理为度，应删去一些繁锁的计算过程和一些过时的教学内容。例如，由于自动编程在数控编程中已得到广泛应用，可将教材中一些复杂曲线的数学处理等内容进行了压缩；因穿孔纸带在企业中已很少使用，这部分内容也可以删减；由于高职学生主要是技能的培养，因此，有必要对理论性太强、岗位实用性较低的内容进行删减，突出实践技能性强的教学内容，所以对数控加工的原理也可以只进行简单讲解，还应将教材中内容接近的部分进行合并。同时还应根据不同的专业对《数控编程》课程教学内容按不同要求进行编排。如对于机械制造及计算机辅助设计专业，主要讲授数控机床机械结构、数控车床、铣床、加工中心、计算机辅助编程。对于模具设计与制造专业主要讲授数控车床、铣床、加工中心编程、数控电火花、线切割机床编程。这样，《数控编程》课程教学内容的安排就体现了系统性、完整性、科学性和先进性，同时要注重汲取近期先进制造技术和数控技术的最新研究成果，注重知识的前后连贯，注重基础知识的完整性。

2．教材的建设

教材是教学改革的物化成果。在确定了课程基本内容后，教材的编写就成为有效提高课程教学质量的重要方式之一。在《数控编程》课程教材的建设中，应以课程的基本要求为基础。以教材设计的教学目标分类原则为理论指导，进行高职高专《数控编程》教材的编写。根据教学目标分类学理论，笔者认为可将认知领域的教学目标分为知识、理解、应用、分析、综合等5个类别。知识级涉及的主要是心理过程的记忆。本课程知识级主要教学目标是：数控编程基本概念的名称、定义；数控编程中的基本规则以及数控编程中常用代码的意义、用途。“理解” 是能力发展的一个基本层次，是对知识材料的转换、解释、推断。本课程理解级教学目标是理解数控编程的定义、字与字的功能、程序格式；解释坐标系规则、定义，并识别各典型机床坐标系；理解数学处理的基本方法；解释常用代码的定义、使用方法及编写格式，各代码间的区别与联系；理解典型数控机床加工程序编制的基础（机床主要功能、加工工艺范围、工艺装备、编程特点等）。“应用”是将知识和技能运用到实际中解决新问题。本课程应用级主要教学目标：掌握典型数控机床的常规编程方法；进行一般形状零件加工程序的分析及编制。“分析” 是对一项信息，找出其构成的要素或部分，使得观念中相关的层次更为清楚，并且使得观念与观念的关系更为明白。本课程分析级主要教学目标：分析数控机床编程中，各项功能的适用场合，并使用其进行编程；对典型数控机床的对刀调整、工作台调整、程序调整等进行分析，并确定正确方法。综合是将多元素或部分加以组合以形成一个整体。本课程中“综合” 级教学目标主要表现为能对较复杂零件进行数控加 程序的多方案比较，对较复杂零件进行工艺、程序、加工调整分析，并确定加工方案。

教学目标分类理论的基本精神是教学要循序渐进，层层深入，这是教材设计的基本原则，遵循这一原则能有效提高教材的科学性、适用性和针对性。高职教材的编写必须要遵循这一基本理论，才能形成高职教材的特色。

3．教学手段的改革

媒体与手段是现代教育技术的一个重要组成部分， 随着计算机技术的普及， 通讯技术和传媒手段迅猛发展，教学方法、教学手段应随着科学的发展而改变。一张嘴、一本书、一块黑板、一支粉笔的传统教学方法已不适合现代学习的要求，取而代之的将是录音、幻灯、录像、电视，特别是多媒体电脑，以其丰富的信息储备、快速的运行速度、强烈的感染力成为教师首选的教学手段。利用多媒体课件进行《数控编程》课程的教学，可以使教学生动、形象，提高学生学习兴趣 过去学生在学习《数控编程》课程时，普遍感觉这门课枯燥、难学，但如果利用电子教案，采用多媒体形式组织教学，同时利用数控加工的仿真软件，对学生编制出的数控程序进行仿真加工，这样就会使教学直观、形象，也会大大提高学生的学习兴趣，使他们感觉数控编程不但易懂、易学，而且实用，这样就会对《数控编程》产生浓厚的兴趣，学好这门课也就不是难事了。利用多媒体课件进行《数控编程》课程的教学也可以减轻学生负担，提高课堂利用率。传统的教学方式一般是老师在上面讲，学生在下面做笔记。有些同学往往顾了做笔记就顾上听课，常常一堂课下来，笔记做了不少，但脑子却是一片空白。采用多媒体课件授课，学生无需做笔记，只须专心听课，课后将电子教案一COPY就行了，复习时也非常轻松，而且多媒体课件的信息量也非常丰富，还可以解决课时不足的问题。另外，传统的授课方法，不但板书需要花费大量时间，而且课堂气氛比较沉闷，教学效果也较差。但采用多媒体课件授课，就会大大节约课堂的教学时间，提高课堂的利用率

4．考试方法的改革

考试是教师和学生每学期都必须经历的事情。学生可以通过考试，对学期所学课程进行系统的、综合的复习；教师也以通过考试了解学生的学习情况，检查自己的教学教学效果。然而，采用什么样的考试方法，怎样考核学生，是十分重要的。好的考试方法，可以调动学生学习的积极性。培养学生自主学习的能力，改善学生学习的风气，促进教学。为了寻找一种科学的、合理的、有效的考试方法，我认为有必要对目前的考试方法进行改革。考试应该采取多种形式进行，才能反映学生各方面能力水平。考试成绩可以由三项内容组成：笔试（50％）+操作考试（30％）+综合考试（20％）=总成绩（100％）。1）笔试：主要考核学生对本课程基本理论知识的掌握情况（50分）；试卷可以采用从试题库中随机抽取的办法，这样真正做到“教考分离”。2）操作考试：主要考核学生操作数控机床基本技能（30分）；3）综合考试：每个学生独立加工一个零件，考核学生综合运用知识的能力（20分）。

5．实践教学的改革

高职专业课程的显著特点之一就是实践性强。为此，必须要重点建设好与理论教学体系互相联系、相互融合的实践教学体系，理论教学体系，必须与实践教学体系相结合，才能培养出高素质、高技能的应用型人才。《数控编程》是一门实践性很强的课程。为了达到数控技术和其他机械类专业对本课程的要求，必须建立本课程独立的实践教学体系，即数控机床结构及编程实验──数控机床操作实训──综合实践训练。

1）课程实验 主要开设数控机床结构实验，使学生了解数控机床的机械结构，同时开设数控编程的实验，包括①手工编程：每个学生一台模拟编程器，完成数控车床、铣床编程训练。②计算机辅助编程（自动编程）。每个学生一台计算机及配套CAD／CAM软件，完成复杂形状零件自动编程训练，通过编程训练使学生掌握数控编程的方法和技巧。

2）数控机床操作实训 对学生进行数控车床、铣床和加工中心实际操作训练，使学生掌握数控机床、加工中心的程序输入、刀具参数设置、机床调整、机床维护知识，使学生能够操作数控机床并加工出合格零件，培养学生操作机床的基本技能。

3）综合实践训练 学生自己选择中等复杂程度的零件，分析零件结构、制订工艺过程、工艺路线，选择数控机床、刀具、夹具等，编制加工程序，自己动手操作加工出零件，培养学生综合运用所学理论知识解决实际问题的能力。

参考文献

[1]刘启新 关于电机拖动教学改革的几点措施[J]．教学研究，2003．2

[2]单嵩麟等 二年制高职数控专业教学改革的探索与思考[J]．天津职业大学学报，2005．3

[3]田坤等”数控机床及编程”课程教学研究[J]．河南机电高等专科学校学报机，2002．1

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20世纪中期，随着电子技术的发展，自动信息处理、数据处理以及电子计算机的出现，给自动化技术带来了新的概念，用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制，推动了机床自动化的发展。

采用数字技术进行机械加工，最早是在40年代初，由美国北密支安的一个小型飞机工业承包商派尔逊斯公司（ParsonsCorporation）实现的。他们在制造飞机的框架及直升飞机的转动机翼时，利用全数字电子计算机对机翼加工路径进行数据处理，并考虑到刀具直径对加工路线的影响，使得加工精度达到±0.0381mm（±0.0015in），达到了当时的最高水平。

1952年，麻省理工学院在一台立式铣床上，装上了一套试验性的数控系统，成功地实现了同时控制三轴的运动。这台数控机床被大家称为世界上第一台数控机床。

这台机床是一台试验性机床，到了1954年11月，在派尔逊斯专利的基础上，第一台工业用的数控机床由美国本迪克斯公司（Bendix-Cooperation）正式生产出来。

在此以后，从1960年开始，其他一些工业国家，如德国、日本都陆续开发、生产及使用了数控机床。

数控机床中最初出现并获得使用的是数控铣床，因为数控机床能够解决普通机床难于胜任的、需要进行轮廓加工的曲线或曲面零件。

然而，由于当时的数控系统采用的是电子管，体积庞大，功耗高，因此除了在军事部门使用外，在其他行业没有得到推广使用。

到了1960年以后，点位控制的数控机床得到了迅速的发展。因为点位控制的数控系统比起轮廓控制的数控系统要简单得多。因此，数控铣床、冲床、坐标镗床大量发展，据统计资料表明，到1966年实际使用的约6000台数控机床中，85%是点位控制的机床。

数控机床的发展中，值得一提的是加工中心。这是一种具有自动换刀装置的数控机床，它能实现工件一次装卡而进行多工序的加工。这种产品最初是在1959年3月，由美国卡耐·;特雷克公司（Keaney&TreckerCorp.）开发出来的。这种机床在刀库中装有丝锥、钻头、铰刀、铣刀等刀具，根据穿孔带的指令自动选择刀具，并通过机械手将刀具装在主轴上，对工件进行加工。它可缩短机床上零件的装卸时间和更换刀具的时间。加工中心现在已经成为数控机床中一种非常重要的品种，不仅有立式、卧式等用于箱体零件加工的镗铣类加工中心，还有用于回转整体零件加工的车削中心、磨削中心等。

1967年，英国首先把几台数控机床连接成具有柔性的加工系统，这就是所谓的柔性制造系统（FlexibleManufacturingSystem——FMS）之后，美、欧、日等也相继进行开发及应用。1974年以后，随着微电子技术的迅速发展，微处理器直接用于数控机床，使数控的软件功能加强，发展成计算机数字控制机床（简称为CNC机床），进一步推动了数控机床的普及应用和大力发展。

80年代，国际上出现了1～4台加工中心或车削中心为主体，再配上工件自动装卸和监控检验装置的柔性制造单元（FlexibleManufacturingCell——FMC）。这种单元投资少，见效快，既可单独长时间少人看管运行，也可集成到FMS或更高级的集成制造系统中使用。

目前，FMS也从切削加工向板材冷作、焊接、装配等领域扩展，从中小批量加工向大批量加工发展。

所以机床数控技术，被认为是现代机械自动化的基础技术。

那什么是车床呢？据资料所载，所谓车床，是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床。在车床上还可用钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、板牙和滚花工具等进行相应的加工。车床主要用于加工轴、盘、套和其他具有回转表面的工件，是机械制造和修配工厂中使用最广的一类机床。

古代的车床是靠手拉或脚踏，通过绳索使工件旋转，并手持刀具而进行切削的。1797年，英国机械发明家莫兹利创制了用丝杠传动刀架的现代车床，并于1800年采用交换齿轮，可改变进给速度和被加工螺纹的螺距。1817年，另一位英国人罗伯茨采用了四级带轮和背轮机构来改变主轴转速。

为了提高机械化自动化程度，1845年，美国的菲奇发明转塔车床；1848年，美国又出现回轮车床；1873年，美国的斯潘塞制成一台单轴自动车床，不久他又制成三轴自动车床；20世纪初出现了由单独电机驱动的带有齿轮变速箱的车床。

第一次世界大战后，由于军火、汽车和其他机械工业的需要，各种高效自动车床和专门化车床迅速发展。为了提高小批量工件的生产率，40年代末，带液压仿形装置的车床得到推广，与此同时，多刀车床也得到发展。50年代中，发展了带穿孔卡、插销板和拨码盘等的程序控制车床。数控技术于60年代开始用于车床，70年代后得到迅速发展。

车床依用途和功能区分为多种类型。

普通车床的加工对象广，主轴转速和进给量的调整范围大，能加工工件的内外表面、端面和内外螺纹。这种车床主要由工人手工操作，生产效率低，适用于单件、小批生产和修配车间。

转塔车床和回转车床具有能装多把刀具的转塔刀架或回轮刀架，能在工件的一次装夹中由工人依次使用不同刀具完成多种工序，适用于成批生产。

自动车床能按一定程序自动完成中小型工件的多工序加工，能自动上下料，重复加工一批同样的工件，适用于大批、大量生产。

多刀半自动车床有单轴、多轴、卧式和立式之分。单轴卧式的布局形式与普通车床相似，但两组刀架分别装在主轴的前后或上下，用于加工盘、环和轴类工件，其生产率比普通车床提高3～5倍。

仿形车床能仿照样板或样件的形状尺寸，自动完成工件的加工循环，适用于形状较复杂的工件的小批和成批生产，生产率比普通车床高10～15倍。有多刀架、多轴、卡盘式、立式等类型

立式车床的主轴垂直于水平面，工件装夹在水平的回转工作台上，刀架在横粱或立柱上移动。适用于加工较大、较重、难于在普通车床上安装的工件，一般分为单柱和双柱两大类。

铲齿车床在车削的同时，刀架周期地作径向往复运动，用于铲车铣刀、滚刀等的成形齿面。通常带有铲磨附件，由单独电动机驱动的小砂轮铲磨齿面。

专门车床是用于加工某类工件的特定表面的车床，如曲轴车床、凸轮轴车床、车轮车床、车轴车床、轧辊车床和钢锭车床等。联合车床主要用于车削加工，但附加一些特殊部件和附件后，还可进行镗、铣、钻、插、磨等加工，具有“一机多能”的特点，适用于工程车、船舶或移动修理站

看机床的水平主要看金属切削机床，其他机床技术和复杂性不高，就是近几年很流行的电加工机床，也只是方法的改变，没什么复杂性和科技含量。

我国的数控磨床水平不错，每年都有大量出口，因为它简单，基本属于劳动密集型。

金属加工主要是去除材料，得到想得到的金属形状。去除材料，主要靠车和铣，车床发展为数控车床，铣床发展为加工中心。高精度多轴机床，可以让复杂零件在精度和形状上一次到位，例如，飞机上的一个复杂零件，以前由很多种工人：车工、铣工、磨床工、画线工、热处理工用好几个月干，其中还有报废的，最新的复合数控机床几天甚至几个小时就全干好了，而且精度比你设计的还高。零件精度高就意味着寿命长，可靠性好。

由普通发展到数控，一个人顶原来的十个，在精度上，更是没法说，适应性上，零件变了，换个程序就行。把人的因素也降为最低，以前在工厂，谁要时会车涡轮、蜗杆，没个10年8年的不行，要是谁掌握了，那牛得很。现在用数控设备，只要你会编程，把参数输进去就可以了，很简单，刚毕业的技校学生都会，而且批量的产品质量也有保证。

自美国在50年代末搞出世界一台数控车床后，机床制造业就进入了数控时代，中国在六十年代也搞出了第一代数控机床，但后来中国进入了什么年代，大家都知道。等80年代我们再去看世界的数控机床水平，差距就是20年了，其实奋起直追还有希望，但国营工厂不思进取，到了90年代，我们再去看世界水平，已有30年的差距了。中国改革开放前走的是苏联的路子，什么叫苏联的路子，举个例子来讲：比如，生产一根轴，苏联的方式是建一个专用生产线，用多台专用机床，好处是批量很容易上去，但一旦这根轴的参数发生了变化，这条线就报废了，生产人员也就没事做了。在1960－1980年代，国营工厂一个产品生产几十年不变样。到了1980年代后，当时搞商品经济，这些厂不能迅速适应市场，经营就困难了，到了90年代就大量破产，大量职工下岗。现代的生产也有大批量生产，但主要是单件小批量，不管是那种，只要你的设备是数控的，适应起来就快。专业机床的路子已经到头了，;西方走的路和前苏联不一样，当年的“东芝”事件，就是日本东芝卖给苏联了几台五轴联动的数控铣床，让苏联在潜艇的推进螺旋桨上的制造，上了一个档次，让美国的声纳听不到潜艇声音了，所以美国要惩处东芝公司。由此也可见，前苏联的机床制造业也落后了，他们落后，我们就更不用说了。虽然，美国搞出了世界第一台数控机床，但数控机床的发展，还是要数德国。德国本来在机械方面就是世界第一，数控机床无非就是搞机电一体化，机械方面德国已没问题，剩下的就是电子系统方面，德国的电子系统工业本来就强大，所以在上世纪六、七十年代，德国就执机床界的牛耳了。

但日本人的强项就是仿造，从上世纪70年代起，日本大量从德国引进技术，消化后大量仿造，经过努力，日本在90年代起，就超越了德国，成为世界第一大数控机床生产国，直到现在还是。他们在机床制造水平上，有一些也走在了世界前面，如在机床复合（一机多种功能）化方面，是世界第一。数控机床的核心就在数控系统方面，日本目前在系统方面也排世界第一，主要是它的发拿科公司。第一代的系统用步进电机，我们现在也能造，第二代用交流伺服电机。现在的数控系统的核心就是交流伺服电机和系统内的逻辑控制软件，交流伺服电机我们国家目前还没有谁能制造，这是一个光学、机械、电子的综合体。逻辑控制软件就是控制机床的各轴运动，而这些轴是用伺服电机驱动的，一般的系统能同时控制3轴，高级系统能控制五轴，能控5轴的，五轴以上也没问题。我们国家也由有5轴系统，但“做秀”的成份多，还没实用化。我们的工厂用的五轴和五轴以上机床，100％进口。

机床是一个国家制造业水平高低的象征，其核心就是数控系统。我们目前不要说系统，就是国内造的质量稍微好一点的数控机床，所用的高精度滚珠丝杠，轴承都是进口的，主要是买日本的，我们自产的滚珠丝杠、轴承在精度、寿命方面都有问题。目前国内的各大机床厂，数控系统100％外购，各厂家一般都买日本发那科、三菱的系统，占80％以上，也有德国西门子的系统，但比较少。德国西门子系统为什么用的少呢？早期，德国系统不太能适合我们的电网，我们的电网稳定性不够，西门子系统的电子伺服模块容易烧坏。日本就不同了，他们的系统就烧不坏。近来西门子系统改进了不少，价格方面还是略高。德国人很不重视中国，所以他们的系统汉语化最近才有，不像日本，老早就有汉语化版的。

就国产高级数控机床而言，其利润的主体是被外国人拿走了，中国只是挣了一个辛苦钱。

美国为什么没有能成为数控机床制造大国呢？这个和他们当时制定产业政策的人有关，再加上当时美国的劳动力贵，买比制造划算。机床属于投资大，见效慢，回报率底的产业，而且需要技术积累。不太附和美国情况。但后来美国发现，机床属于战略物资，没有它，飞机、大炮、坦克、军舰的制造都有问题，所以他们重新制定政策，扶植了一些机床厂，规定了一些单位只能买国产设备，就是贵也得买，这就为美国保留了一些数控机床行业。美国机床在世界上没有什么竞争力。

欧洲的机床，除德国外，瑞士的也很好，要说超高精密机床，瑞士的相当好，但价格也是天价。一般用户用不起。意大利、英国、法国属于二流，中国很少买他们的机床。西班牙为了让中国进口他们的机床，不惜贷款给中国，但买的人也很少??借钱总是要还的。

韩国、台湾的数控机床制造能力比大陆地区略强，不过水平差不多。他们也是在上世纪90年代引进日本技术发展的。韩国应该好一点，它有自己制造的、已经商业化了的数控系统，但进口到中国的机床，应我们的要求，也换成了日本系统。我们对他们的系统信不过。韩国数控机床主要有两家：大宇和现代。大宇目前在我国设有合资企业。台湾机床和我们大体一样，自己造机械部分，系统采购日本的。但他们的机床质量差，寿命短，目前在大陆影响很坏。其实他们比我们国产的要好一点。但我们自己的差，我们还能容忍，台湾的机床是用美金买来的，用的不好，那火就大了。台湾最主要的几家机床厂已打算把工厂迁往大陆，大部分都在上海。这些厂目前在国内的竞争中，也打着“国产”的旗号。

近来随着中国的经济发展，也引起了世界一些主要机床厂商的注意，2000年，日本最大的机床制造商“马扎克”在中国银川设立了一家数控机床合资厂，据说制造水平相当高，号称“智能化、网络化”工厂，和世界同步。今年日本另外一家大机床厂大隈公司在北京设立了一家能年产1000台数控机床的控股公司，德国的一家很有名的企业也在上海设立了工厂。

目前，国家制定了一些政策，鼓励国民使用国产数控机床，各厂家也在努力追赶。国内买机床最多的是军工企业，一个购买计划里，80％是进口，国产机床满足不了需要。今后五年内，这个趋势不会改变。不过就目前国内的需要来讲，我国的数控机床目前能满足中低档产品的订货。

美、德、日三国是当今世上在数控机床科研、设计、制造和使用上，技术最先进、经验最多的国家。因其社会条件不同，各有特点。

1.美国的数控发展史

美国政府重视机床工业，美国国防部等部门因其军事方面的需求而不断提出机床的发展方向、科研任务,并且提供充足的经费，且网罗世界人才，特别讲究“效率”和“创新”，注重基础科研。因而在机床技术上不断创新，如1952年研制出世界第一台数控机床、1958年创制出加工中心、70年代初研制成FMS、1987年首创开放式数控系统等。由於美国首先结合汽车、轴承生产需求，充分发展了大量大批生产自动化所需的自动线，而且电子、计算机技术在世界上领先，因此其数控机床的主机设计、制造及数控系统基础扎实，且一贯重视科研和创新，故其高性能数控机床技术在世界也一直领先。当今美国生产宇航等使用的高性能数控机床，其存在的教训是，偏重於基础科研，忽视应用技术，且在上世纪80代政府一度放松了引导，致使数控机床产量增加缓慢，于1982年被后进的日本超过，并大量进口。从90年代起，纠正过去偏向，数控机床技术上转向实用，产量又逐渐上升。

2.德国的数控发展史

德国政府一贯重视机床工业的重要战略地位，在多方面大力扶植。，於1956年研制出第一台数控机床后，德国特别注重科学试验，理论与实际相结合，基础科研与应用技术科研并重。企业与大学科研部门紧密合作，对数控机床的共性和特性问题进行深入的研究，在质量上精益求精。德国的数控机床质量及性能良好、先进实用、货真价实，出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密数控机床。德国特别重视数控机床主机及配套件之先进实用，其机、电、液、气、光、刀具、测量、数控系统、各种功能部件，在质量、性能上居世界前列。如西门子公司之数控系统，均为世界闻名，竞相采用。

3.日本的数控发展史

日本政府对机床工业之发展异常重视，通过规划、法规(如“机振法”、“机电法”、“机信法”等)引导发展。在重视人才及机床元部件配套上学习德国，在质量管理及数控机床技术上学习美国，甚至青出于蓝而胜于蓝。自1958年研制出第一台数控机床后，1978年产量(7,342台)超过美国(5,688台)，至今产量、出口量一直居世界首位(2001年产量46,604台，出口27,409台，占59%)。战略上先仿后创，先生产量大而广的中档数控机床，大量出口，占去世界广大市场。在上世纪80年代开始进一步加强科研，向高性能数控机床发展。日本FANUC公司战略正确，仿创结合，针对性地发展市场所需各种低中高档数控系统，在技术上领先，在产量上居世界第一。该公司现有职工3,674人，科研人员超过600人，月产能力7,000套，销售额在世界市场上占50%，在国内约占70%，对加速日本和世界数控机床的发展起了重大促进作用。

4.我国的现状

我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代，中国于1958年研制出第一台数控机床，发展过程大致可分为两大阶段。在1958~1979年间为第一阶段，从1979年至今为第二阶段。第一阶段中对数控机床特点、发展条件缺乏认识，在人员素质差、基础薄弱、配套件不过关的情况下，一哄而上又一哄而下，曾三起三落、终因表现欠佳，无法用于生产而停顿。主要存在的问题是盲目性大，缺乏实事求是的科学精神。在第二阶段从日、德、美、西班牙先后引进数控系统技术，从日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奥、韩国、台湾省共11国(地区)引进数控机床先进技术和合作、合资生产，解决了可靠性、稳定性问题，数控机床开始正式生产和使用，并逐步向前发展。通过“六五”期间引进数控技术，“七五”期间组织消化吸收“科技攻关”，我国数控技术和数控产业取得了相当大的成绩。特别是最近几年，我国数控产业发展迅速，1998～2004年国产数控机床产量和消费量的年平均增长率分别为39.3%和34.9%。尽管如此，进口机床的发展势头依然强劲，从2002年开始，中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国，2004年中国机床主机消费高达94.6亿美元，国内数控机床制造企业在中高档与大型数控机床的研究开发方面与国外的差距更加明显，70%以上的此类设备和绝大多数的功能部件均依赖进口。由此可以看出国产数控机床特别是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力，究其原因主要在于国产数控机床的研究开发深度不够、制造水平依然落后、服务意识与能力欠缺、数控,系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等。我们应看清形势，充分认识国产数控机床的不足，努力发展先进技术，加大技术创新与培训服务力度，以缩短与发达国家之问的差距。 

 在20余年间，数控机床的设计和制造技术有较大提高，主要表现在三大方面：培训一批设计、制造、使用和维护的人才；通过合作生产先进数控机床，使设计、制造、使用水平大大提高，缩小了与世界先进技术的差距；通过利用国外先进元部件、数控系统配套，开始能自行设计及制造高速、高性能、五面或五轴联动加工的数控机床，供应国内市场的需求，但对关键技术的试验、消化、掌握及创新却较差。至今许多重要功能部件、自动化刀具、数控系统依靠国外技术支撑，不能独立发展，基本上处于从仿制走向自行开发阶段，与日本数控机床的水平差距很大。存在的主要问题包括：缺乏象日本“机电法”、“机信法”那样的指引；严重缺乏各方面专家人才和熟练技术工人；缺少深入系统的科研工作；元部件和数控系统不配套；企业和专业间缺乏合作，基本上孤军作战，虽然厂多人众，但形成不了合力。我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代，通过“六五”期间引进数控技术，“七五”期间组织消化吸收“科技攻关”，我国数控技术和数控产业取得了相当大的成绩。特别是最近几年，我国数控产业发展迅速，1998～2004年国产数控机床产量和消费量的年平均增长率分别为39.3%和34.9%。尽管如此，进口机床的发展势头依然强劲，从2002年开始，中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国，2004年中国机床主机消费高达94.6亿美元，国内数控机床制造企业在中高档与大型数控机床的研究开发方面与国外的差距更加明显，70%以上的此类设备和绝大多数的功能部件均依赖进口。由此可以看出国产数控机床特别是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力，究其原因主要在于国产数控机床的研究开发深度不够、制造水平依然落后、服务意识与能力欠缺、数控,系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等。我们应看清形势，充分认识国产数控机床的不足，努力发展先进技术，加大技术创新与培训服务力度，以缩短与发达国家之问的差距。

2003年开始，中国就成了全球最大的机床消费国，也是世界上最大的数控机床进口国。目前正在提高机械加工设备的数控化率，1999年，我们国家机械加工设备数控华率是5－8％，目前预计是15－20％之间。一、什么是数控机床车、铣、刨、磨、镗、钻、电火花、剪板、折弯、激光切割等等都是机械加工方法，所谓机械加工，就是把金属毛坯零件加工成所需要的形状，包含尺寸精度和几何精度两个方面。能完成以上功能的设备都称为机床，数控机床就是在普通机床上发展过来的，数控的意思就是数字控制。给机床装上数控系统后，机床就成了数控机床。当然，普通机床发展到数控机床不只是加装系统这么简单，例如：从铣床发展到加工中心，机床结构发生变化，最主要的是加了刀库，大幅度提高了精度。加工中心最主要的功能是铣、镗、钻的功能。我们一般所说的数控设备，主要是指数控车床和加工中心。我国目前各种门类的数控机床都能生产，水平参差不齐，有的是世界水平，有的比国外落后10－15年，但如果国家支持，追赶起来也不是什么问题，例如：去年，沈阳机床集团收购了德国西思机床公司，意义很大，如果大力消化技术，可以缩短不少差距。大连机床公司也从德国引进了不少先进技术。上海一家企业购买日本著名的机床制造商池贝。，近几年随着中国制造的崛起，欧洲不少企业倒闭或者被兼并，如马毫、斯滨纳等。日本经济不景气，有不少在80年代很出名的机床制造商倒闭，例如：新泻铁工所。二、数控设备的发展方向六个方面：智能化、网络化、高速、高精度、符合、环保。目前德国和瑞士的机床精度最高，综合起来，德国的水平最高，日本的产值最大。美国的机床业一般。中国大陆、韩国。台湾属于同一水平。但就门类、种类多少而言，我们应该能进世界前4名。三、数控系统 由显示器、控制器伺服、伺服电机、和各种开关、传感器构成。目前世界最大的三家厂商是：日本发那客、德国西门子、日本三菱；其余还有法国扭姆、西班牙凡高等。国内由华中数控、航天数控等。国内的数控系统刚刚开始产业化、水平质量一般。高档次的系统全都是进口。华中数控这几年发展迅速，软件水平相当不错，但差就差在电器硬件上，故障率比较高。华中数控也有意向数控机床业进军，但机床的硬件方面不行，质量精度一般。目前国内一些大厂还没有采用华中数控的。广州机床厂的简易数控系统也不错。我们国家机床业最薄弱的环节在数控系统。

四、机床精度1、机械加工机床精度分静精度、加工精度（包括尺寸精度和几何精度）、定位精度、重复定位精度等5种。2、机床精度体系：目前我们国家内承认的大致是四种体系：德国VDI标准、日本JIS标准、国际标准ISO标准、国标GB，国标和国际标准差不多。3、看一台机床水平的高低，要看它的重复定位精度，一台机床的重复定位精度如果能达到0.005mm(ISO标准.、统计法),就是一台高精度机床，在0.005mm(ISO标准.、统计法)以下，就是超高精度机床，高精度的机床，要有最好的轴承、丝杠。;4、加工出高精度零件，不只要求机床精度高，还要有好的工艺方法、好的夹具、好的刀具。五、目前世界著名机床厂商在我国的投资情况1、2000年，世界最大的专业机床制造商马扎克（MAZAK）在宁夏银川投资建了名为“宁夏小巨人机床公司”的机床公司，生产数控车床、立式加工中心和车铣复合中心。机床质量不错，目前效益良好，年产600台，目前正在建2期工程，建成后可以年产1200台。2、2003年，德国著名的机床制造商德马吉在上海投资建厂，目前年组装生产数控车床和立式加工中心120台左右。3、2002年，日本著名的机床生产商大隈公司和北京第一机床厂合资建厂，年生产能力为1000台，生产数控车床、立式加工中心、卧式加工中心。4、韩国大宇在山东青岛投资建厂，目前生产能力不知。5、台湾省的著名机床制造商友嘉在浙江萧山投资建厂，年生产能力800台。5、民营企业进入机床行业情况1、浙江日发公司，2000年投产，生产数控车床、加工中心。年生产能力300台。2．2004年，浙江宁波著名的铸塑机厂商海天公司投资生产机床，主要是从日本引进技术，目前刚开始，起点比较高。3．2002年，西安北村投产，名字象日本的，其实老板是中国人，采用日本技术。生产小型仪表数控车床，水平相当不错。六、军工企业技改情况军工企业得到国家拨款开始于当年“大使馆被炸”，后来台湾上台后，大规模技改开始了，军工企业进入新一轮的技改高峰，我们很多军工企业开始停止购买普通设备。尤其是近3年来，我们的军工企业从欧洲和日本买了大批量的先进数控机床。也从国内机床厂哪里采购了大批普通数控机床，国内机床厂商为了迎接这次大技改，也引进了不少先进技术，争取军工企业的高端订单。听在军工企业的朋友讲，如果再能“顶”三年，我们的整体水平会上一个台阶。 其实，总书记掌权以来，已经把国防事业提到了和经济发展一样的高度上，他说，我们要建立和经济发展相适应的国防能力，相信再过10年，随着我国国防工业和汽车行业的发展，我们国家会诞生世界水平的机床制造商，也将会超越日本，成为世界第一机床生产大国。

参考文献：

1.《机床与液压》20041No171995-2005TsinghuaTongfang OpticalDiscCo¸,Ltd¸Allrightsreserved

4.《机床数控系统的发展趋势》黄勇陈子辰浙江大学

5.《中国机械工程》

6.《数控机床及应用》作者：李佳

7.《机械设计与制造工程》2001年第30卷第1期

8《机电新产品导报》2005年第12期

9.《瞭望》2007年第37期

篇9

关键词：数控加工；实训；模式；体系

近年来，中国的制造业取得了举世瞩目的成就，机械制造行业作为制造业基础，龙头的地位日益凸显。随着中国经济的飞速发展，机械制造行业的作用必将进一步得到提升和强化，同时随着国家产业结构的调整，机械制造业的就业前景一片光明。

我校模具数控专业学制三年，前两年在校学习理论知识，到实训车间接受实训。我校模具数控专业特开设了《钳工》 《车工加工工艺学 》 《模具数控加工技术》 《公差测量与技术》《机械制图》 《CAD》《UG》《Mastercam》等基础课程，使学生掌握编程理论及有关方面的知识，建立一个完整的知识体系。每周六进行全天的实训操作，掌握数控加工的实际操作技术，每个学期要进行三个月的实训，为第三年的顶岗实习做准备，这样才能源源不断的为企业输送“血液”，学生才能学以致用，更好的就业。为了熟练地掌握操作技能，巩固理论知识，本人将实训课的教学模式分为五个步骤，也做实训五步教学法。

1 钳工实训课：基础性技能

随着我国在世界制造业的中心地位的凸显，机械制造领域中技能型人才愈显紧缺，在“以服务为宗旨，以就业我导向”的职业教育办学思想的指导下，各职业学校更加重视对学生技能的培养和培训工作，钳工是机械制造中最古老的金属加工技术。19世纪以后，各种机床的发展和普及，虽然逐步使大部分钳工作业实现了机械化和自动化，但在机械制造过程中钳工仍是广泛应用的基本技术。

钳工的主要任务是使用钳工工具，钻床等，按技木要求对工件进行加工、修整、装配等工作。钳工主要用在机械加工方法不适宜或难以解决的场合。其特点是灵活性强，工作范围广，技术性强，操作者的技能水平直接决定工件的加工质量。国民经济建设中，钳工工种 占有很重要的地位，发挥着独特的作用，如装配、调式、安装、维修、工具 制造等都离开钳。

钳工基本内容划线、錾削、锯削、钻孔、扩孔、铰孔、锪孔、攻螺纹、套螺纹、刮削、研磨、技术测量、简单的热处理、并能部件机械进行配调试等。

钳工实训课的开设使学生正确使用和维护保养常用设备，了解钳工安全操作技术及所用设备安全操作规程和车间（实训室）安全文明生产管理规定。熟悉钳工的基本知识，了解钳工工艺范围，掌握钳工常用设备、工具的结构、用途及正确使用、维护保养方法。熟悉钳工常用量具的基本知识，掌握钳工常用量具使用和维护保养方法。掌握钳工常用刃具的使用和刃磨方法。掌握钳工的基本操作技能，按图样独立加工工件，达到中级钳工考核标准。培养勤学苦练精神，养成遵纪守规、安全操作、文明生产的职业习惯。并能使学生合理选择主轴转速切削用量、刀具的装夹方式等，能够根据零件的技术要求编制加工工艺。通过钳工 的实训使学生理解尺寸连接的概念，常用尺寸连接的基本方法，掌握尺寸定位、装夹的概念方法，和典型结构的装配工艺过程，并懂得机床的维修常识。

2 普车实训课：苦练基本功

普车加工是模具数控专业学生必须掌握的基本功，只有苦练好车工技术，才能为将来的数控车加工扫平困难。

磨刀是车工基础当中的基础，只要刀具能够磨对磨好，加工就能很顺畅的进行，如果刀具磨不好，就会出现各种各样的问题，例如：外圆车削不光滑，车削不动铁，并出现很大的响声；切断刀磨不好，就会出现崩刀和车不了槽的现象等等。

一个合格的车工必须学会磨刀，装刀，熟练操作机床，他们掌握工件的端面车削、内外外圆车削、槽车削、内外螺纹车削，以及更加复杂的细长轴车削、蜗杆蜗轮车削等，在此过程中学生会摸索出各种切削用量的最佳选择，并且制定出最好的机械加工工艺，为后面的数控加工打下坚实的基础。

不过从各学校机械专业学生组成结构来看，具有年龄小、个头低、农村学生多，这就给普车实训课安全操作带来了一定难度。从心理上对车床操作具有畏惧感，经常表现出不敢大胆上车床操作的情绪，就是勉强上去，也是提心吊胆，生怕出现事故，因而造成心理的过度紧张或焦虑。当一旦发生小事故时，他们就惊慌失措，不是果断地压下安全按钮或采取停车等措施，而是手足无措大喊大叫，或者逃离操作平台，头脑迷蒙误操作，往往将一个小事故演变为一个大事故。这就要求实训指导老师要多了解熟悉每一个学生，因人施教，进行差别化指导，除了多对他们手把手地传授操作技能外，还要对他们进行心理上的训练与指导，克服生理和心理上的障碍，培养学生勇敢、果断、镇静和有必胜的意志品质。

3 数控仿真课：模拟数控技术

随着科学技术的飞速发展，机械制造技术正在发生着深刻的变革，传统的普通加工设备难以适应市场对产品质量、生产效率、多元化的要求，而以数控技术为核心的现在制造技术正在逐渐取代传统的机械制造技术。数控制造技术是集机械制造技术、计算机技术、微电子 技术、现代控制技术、网络信息技术、光机电一体化技术于一身的多学科高新制造技术。数 控技术水平的高低、数控机床的拥有量，已经成为衡量一个国家工业现代化水平的重要 标 志。

数控技术课程是一门实践性很强的课程，离开实践，就谈不上素质，实践是知识转化并升华为素质的根本条件。要想达到理想的教学和实践效果，仅在课堂上实施全方位的教学是不够的，还应具备一个良好的实践教学环境。

但是大部分农村中职学校设备不足，要想让每个学生都拥有一台机床跟着教师操作练习很困难，而数控加工仿真软件的出现解决了这一问题。

它既能解决实训设备不足，学生实习时间少的问题，又能加强学生对数控系统操作及控制面板的熟悉度，还能提高学生的编程能力及对加工工艺安排的能力。

数控仿真是对数控加工零件的走刀路线的模拟，通过计算机仿真练习，可以验证程序 编写的准确程度，防止试加工时撞刀，及时对加工程序给予修正。仿真练习中使学生熟悉仿真机床的操作面板和录入面板，明确每个按键的功能，掌握建立工件坐标系，选择刀具集合度，设置刀偏、刀位的方法。正确灵活地选用切削指令，制定加工程序加工出符合要求 的零件。

4 数控实训课：增强综合素质

近年来，数控机床以其加工精度高、柔性好、适应中批量生产而日益受到重视，由于数 控机床是通过数控程序完成加工循环的，无需人工操作，调试方便，适应灵活多变的产品，使得中小批生产自动化成为可能。目前国内市场需要大批数控人才，急需大批能熟练掌握数控机床编程、操作、维护的一线工人，所以中职学校加强数控实训，以增强学生的综合素质为基础，以能力为本位，把培养学生的职业能力放在首要位置，加强实践性教学环节，使学 生成为企业生产一线迫切需要的高素质劳动者。基予数控仿真的练习，同学把仿真后的程 序输 数控机床上进行实操练习。由于仿真软件和数控车床按键功能，车削的方法，刀具的 选择等是基本相同的，所以学生短时间内可以熟练操作机床。数控机床练习时，除了严格按操作规执行外，遇到具体问题，能够正确解决，具体在数控车床和数控铣床操作时还要注意以下几点。

（1）学会选择刀具及切削参数，工件的材质不同，所用的刀具几何角度不同。

（2）数控加工之前，要根据工件的图形编制好程序。模拟加工，确认无误后把程序传送到数控机床上。

（3）进行数控机床的对刀工作，这一项十分重要，直接关系到人身安全和工件的好坏。

（4）精加工前使用MO0指令使机床暂停测量后，重新检查是否需要调整刀补，再继续精车，要保质保量地加工出合格的产品。

（5）加工的过程中要遵循由易到难，由简单到复杂，由单项到综合的原则进行加工。加工之前对零件进行加工工艺分析，确定装夹方法、切削用量等，做到万无一失，从而训练学生的实践能力及严谨的科学学习态度。

（6）认真填写好实验报告，组织学生以小组为单位对加工出来的零件互评、自评。不能放过任何一个细节，选出优秀的零件放到展柜里展览，以激发学生的上进心。中职学校 实训课注重培养学生的技能，掌握加工常用工件的工艺分析方法，编程方法和机床的实际操 作技能，这样才能使学生在这一行业中、在自己的岗位上，实现自己的价值。

5 探究提高：优化实训效果“教学相长”，在教学过程中，师生共同学习，相互总结提高，通过多年的实践，笔者认为数控实训的重点要从以下几个方面人手

（1）明确实训目的，安排数控实训的基本目的是通过该课程的学习，使学生熟练的掌握数控车床、数控铣床的基本手工编程方法，电火花、线切割数控机床操作方法，初步掌握数控机床精度检验和维护技能。

（2）精心组织，认真做好实习教学。在零件车削的实际教学中，要根据实训的教学内容，机床的种类，合理的安排加工工艺和准确的编写加工程序，实践中优化实训效果，在 数控专业的实训课中，钳工―― 普车加工―― 数控仿真―― 数控加工，充分的利用了教 学资源，避免了事故的发生，提高了机床的利用率和使用寿命。

（3）实训教学取得的成果实训是职业教育中最主要的教学环节，动手能力的高低直接影响学生的就业。在实训课程之后，绝大多数学基本掌握数控机床的基本操作，感到不仅实际动手能力得到了前所未有的提高，而且通过具体的实践进一步激发学生对专业知识的 兴趣，并且做到理论和实践相结合，为今后自身的就业及发展打下扎实的基础，现在学校一直进行“校企合作”，教学和生产相结合，教学效果会更好。

（4）存在的问题和努力方向

①我校数控设备不足，影响学生的正常实训，远远不能满足教学需求。

②大部分年轻专业教师实际操作水平较低，需要多进行培训和下厂实践，这样可以提高教学能力。

③以后一定会努力提高自己的专业知识水平和实际操作能力，更好的胜任教学工作。

参考文献：

[l]王锦亚.数控加工技术【M1.北京邮电大学出版社，2006 .

[2]孙建东，袁锋.数控机床加工技术【 M】.北京：高等教育出版社，2007.

[3]高枫，肖卫宁.数控车削编程与操作训练[ M】.北京：高等教育出版社，20O 4 .

篇10

关键词:刀具 种类 要求 选择 切削用量

现在,如Pro/ENGINEER、UG、Cimatron、MasterCAM等许多CAD/CAM软件包都提供自动编程功能,这些软件一般是在编程界面中提示工艺规划的有关问题,比如,刀具选择、加工路径规划 、切削用量设定等,编程人员只要设置了有关的参数,就可以自动生成NC程序并传输至数控机床完成加工。因此,数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的,这与普通机床加工形成鲜明的对比,同时也要求编程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基本原则,在编程时充分考虑数控加工的特点。众所周知,在借助CAM软件进行数控编程的过程中,刀具的选择和切削用量的确定是十分重要,它不仅对被加工零件的质量影响巨大,甚至可以决定着机床功效的发挥和安全生产的顺利进行。所以无论是手工编程或计算机辅助编程,在编制加工程序时,选择合理的刀具和切削用量,是编制高质量加工程序的前提。本文对数控编程中必须面对的刀具选择和切削用量确定问题进行了探讨,给出了若干原则和建议,并对应该注意的问题进行了讨论。

一、刀具的选择

1、 数控铣加工常用刀具的种类

数控铣加工刀具种类很多,为了适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点,所用刀具正朝着标准化、通用化和模块化的方向发展,主要包括铣削刀具和孔加工刀具两大类。为了满足高效和特殊的铣削要求,又发展了各种特殊用途的专用刀具。数控铣刀具的分类有多种方法,根据刀具结构可分为:①整体式;②镶嵌式,采用焊接或机夹式连接,机夹式又可分为不转位和可转位两种;③特殊型式,如复合式刀具,减震式刀具等。根据制造刀具所用的材料可分为:①高速钢刀具;②硬质合金刀具;③金刚石刀具;④其他材料刀具,如立方氮化硼刀具,陶瓷刀具等。从切削工艺上可分为:平端立铣刀、圆角立铣刀、球头刀和锥度铣刀等。

2、数控铣加工对刀具的要求

为了保证数控铣机床的加工精度,提高数控铣机床的生产效率及降低刀具材料的消耗,在选用数控铣机床刀具和刀具材料时,除满足普通机床应具备的基本条件外, 还要考虑在数控铣机床中刀具工作条件等多方面因素,如切屑的断屑性能、刀具快速调整与更换,因此对刀具和刀具材料提出更高的要求。

1)铣刀刚性要好 一是为提高生产效率而采用大切削用量的需要;二是为适应数控铣床加工过程中难以调整切削用量的特点。当工件各处的加工余量相差悬殊时,通用铣床遇到这种情况很容易采取分层铣削方法加以解决,而数控铣削就必须按程序规定的走刀路线前进,遇到余量大时无法象通用铣床那样“随机应变”,除非在编程时能够预先考虑到,否则铣刀必须返回原点,用改变切削面高度或加大刀具半径补偿值的方法从头开始加工,多走几刀。但这样势必造成余量少的地方经常走空刀,降低了生产效率,如刀具刚性较好就不必这么办。2)铣刀的耐用度要高 尤其是当一把铣刀加工的内容很多时,如刀具不耐用而磨损较快,就会影响工件的表面质量与加工精度,而且会增加换刀引起的调刀与对刀次数,也会使工作表面留下因对刀误差而形成的接刀台阶,降低了工件的表面质量。除上述两点之外,互换性好,便于快速换刀;刀具的尺寸便于调整,以减少换刀调整时间; 刀具应能可靠地断屑或卷屑,以利于切屑的排除; 系列化,标准化,以利于编程和刀具管理,等等这些是数控加工与普通机床加工对刀具的不同要求。

3、数控铣加工刀具类型的选择

刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是:安装调整方便,刚性好,耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下,尽量选择较短的刀柄,以提高刀具加工的刚性。生产中,被加工零件的几何形状是选择刀具类型的主要依据。1)铣削刀具的选用:加工曲面类零件时,为了保证刀具切削刃与加工轮廓在切削点相切,而避免刀刃与工件轮廓发生干涉,一般采用球头刀,粗加工用两刃铣刀,半精加工和精加工用四刃铣刀;铣较大平面时,为了提高生产效率和提高加工表面粗糙度,一般采用刀片镶嵌式盘形铣刀;铣小平面或台阶面时一般采用通用铣刀;铣键槽时,为了保证槽的尺寸精度、一般用两刃键槽铣刀;2)孔加工刀具的选用: 数控机床孔加工一般无钻模,由于钻头的刚性和切削条件差,选用钻头直径D应满足L/D≤5(L为钻孔深度)的条件;钻孔前先用中心钻定位,保证孔加工的定位精度;精绞前可选用浮动绞刀,绞孔前孔口要倒角;镗孔时应尽量选用对称的多刃镗刀头进行切削,以平衡镗削振动;尽量选择较粗和较短的刀杆,以减少切削振动。在经济型数控加工中,由于刀具的刃磨、测量和更换多为人工手动进行,占用辅助时间较长,因此,必须合理安排刀具的排列顺序。一般应遵循以下原则:①尽量减少刀具数量;②一把刀具装夹后,应完成其所能进行的所有加工部位;③粗精加工的刀具应分开使用,即使是相同尺寸规格的刀具;④先铣后钻;⑤先进行曲面精加工,后进行二维轮廓精加工;⑥在可能的情况下,应尽可能利用数控机床的自动换刀功能,以提高生产效率等。另外,刀具的耐用度和精度与刀具价格关系极大,必须引起注意的是,在大多数情况下,选择好的刀具虽然增加了刀具成本,但由此带来的加工质量和加工效率的提高,则可以使整个加工成本大大降低。总之, 根据被加工工件材料的热处理状态、切削性能及加工余量,选择刚性好,耐用度高的铣刀,是充分发挥数控铣床的生产效率和获得满意的加工质量的前提。

二、切削用量的确定