数控车床的保养范文

导语：如何才能写好一篇数控车床的保养，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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1、学习任务

本项目任务培养学生了解数控车床的日常保养作业知识和保养知识，懂得数控车床的日常保养作业要求，掌握数控车床的日常保养作业操作规程，能独立进行数控车床日常保养维护操作；进行日常保养作业；具有安全生产知识和文明生产的习惯。在教师的指导下进行数控车床规范的日常保养作业。完成数控车床（如图1）的日常维护保养任务。

 

图1  数控车床

2、学习目标

1）掌握数控车床日常保养知识。能按照数控车床的日常保养标准指导书进行保养作业。

2）能正确选用油及油脂机床，正确选用保养工具。

3、知识准备

数控车床日常维护管理规定：通过数控车床的日常维护可以及时发现机床故障，减少机械传动部件的磨损，延长电子元器件的使用寿命，从而增加数控机床的可靠性和稳定性。做好预防性维护工作是使用数控机床的一个重要环节，数控维修人员、操作人员及管理人员应共同做好这项工作、数控机床的编程、操作和维修人员必须经过专门的技术培训，熟悉所用数控机床的数控系统、机械、液压、电气等部分的结构原理，按照机床和系统使用说明书的要求，正确合理地操作使用、维护数控系统和机床，避免因使用不当而引起的故障。

（1）数控车床日常维护管理检查制度的建立

为保证数控设备处于完好的技术状态，使其充分发挥效用，应重视日常维护管理工作。

1） 健全维修机构。设立数控设备维修室，专门负责数控设备日常维护工作。

2） 制定和健全规章制度。针对数控机床的特点，制定相应的管理制度，如操作规程、管理与维护制度，操作人员使用和维修人员的职责范围等，使设备管理规范化、系统化。

3） 建立完善的维修档案。建立数控设备维修档案及交接班记录，将数控设备运行情况及故障情况详细记录，以便在以后的操作及维修工作中参考借鉴。

4） 建立基础管理信息库。建立数控设备信息库，详细记录数控设备的基本特征和基础数据，为数控设备的管理、应用、产品加工、设备调整和维修提供参考依据。

（2）数控车床的作业要求

为了使数控车床在工作中减少机件磨损，保持车床的精度，延长车床的使用寿命，必须对车床上所有摩擦部位定期进行。常采用以下几种方式：

1）浇油：车床露在外部的滑动表面。擦干净后用油壶浇油。每班一次。

2）溅油：车床主轴箱内等部位的零件。注入油应用滤网过滤，油面不低于油标中心线。换油期一般三个月更换一次。

3）弹子油杯：车床尾座采用这种方式。每班次至少加油一次。

4）油泵循环：这种方式是依靠车床内的油泵供应充足的油量来进行。

（3）数控车床的日常保养标准作业指导书如表1.2-27

表1.2-27数控车床日常保养基准表

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

（4）数控车床维护保养清洁部位及清洁标准如表1.2-28

表1.2-28数控车床维护保养清洁部位及清洁标准表

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4、数控车床日常保养实施

（1) 数控车床日常保养实施方案

1）以学习小组学习数控车床文明生产安全技术操作规程、操作技术规程，根据数控车床日常保养标准及清洁标准要求，准备保养工具和所需材料。根据车床日常保养作业标准及清洁标准提出具体保养操作实施方案。 

2）准备工具和材料：车床清洗液、毛巾、棉纱、46号液压油、油壶、油枪、小棕刷、小毛刷、扫把、清洁桶、橡胶手套、螺丝刀、洗衣粉、拖把等。

3）按照数控车工上岗要求正确穿戴劳保用品，女同志要准备工作帽。以CAK40100型数控车床为训练载体进行日常保养操作训练。

（2）数控车床日常清洁保养的部位

CAK40100型数控车床每班保养部位有：车床外观各油漆表面、操作面板、各操作手柄、夹紧装置、刀架、尾座、加工导轨面、丝杆、电气箱及电机外罩、集油盘、工作台、工具箱等。如表1.2-29所示

表1.2-29数控车床日常清洁保养部位

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

（3）数控车床日常保养操作步骤和方法

注意：保养前，必须切断电源，然后按保养内容和要求进行日常保养作业。

1）先用清洗液兑水（清洗液兑水比例为1/10），然后用棉纱沾湿清洗液擦拭车床所有的油漆面部位，从上到下（内到外）擦拭。

2）用棉纱沾湿擦拭刀架、加工导轨面、丝杆等部位（戴橡胶手套以防伤手）。

3）用小毛刷清除电气箱、电机外壳灰尘，用干棉纱擦拭电气箱、电机外壳部位。

4）用干棉纱擦干车床各部位及集油盘。保持车床各部位无污渍、无水渍、无油渍。

5）用干棉纱擦拭工具箱、工作台等部位。保持各部位无污渍、无水渍、无油渍。

6）车床清洁后按要求和系统位置对车床部位进行加油。

7）按照5S管理要求清洁车床周边地面，车床及周边环境无异物、无油污、干净整洁。

（4）数控车床日常保养清洁要求

1）下班前清扫干净车床无铁屑；保持车床各部位无污渍、无水渍、无油渍。

    2）各导轨面和刀架加机油防锈；

    3）清理工、量、夹具擦干净归位；打扫机床底下和周边卫生，工作环境干净。

4）每个工作班结束后，应关闭机床总电源。填写交接班记录本（机床运行情况）。

（5）数控车床日常保养安全操作注意事项

1）按上岗要求正确穿戴工作服、工作帽。交接班时注意检查车床各操作手柄是否在正确位置，部位的油量是否充足或漏油。

2）带电及旋转部位必须断电停机后再清扫、清洁、擦拭，注意安全操作。

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一、数控车床的特点与发展现状

作为数控机床家族中数量最多，应用最为广泛的数控车床，长期以来为用户创造了大量的价值。数控车床以其广泛的应用，较高的市场占有率，良好的性能，一直以来被认为是一款性价比极高的数控机床产品。数控车床主要是完成回转零件的表面加工。数控车床的结构并不复杂，包括车床床身、防护、数控系统、伺服进给系统、主轴部分、导轨、机械传动机构、逻辑控制刀架、液压部分、卡盘、台尾、对刀装置、传感检测设备等。伺服进给系统是数控车床非常重要的部分，是数控车床完成加工的重要运动控制核心部分，也是本文的研究核心。伺服进给系统主要包括伺服驱动器、伺服电机、丝杠、导轨、减速机、滑板滑鞍、电机支撑架、联轴器、位置检测反馈光栅尺等。在数控系统的控制下，伺服系统按照指定的CNC指令要求，进行相关的运动、检测，通过驱动电气部分电路和电机，按照CNC要求的各种位移指令，完成插补切削。数控车床比普通车床的优势之处就在于其具有数控系统以及伺服系统。

现阶段，我国各种数控车床设备都能够制造生产。我国制造的数控车床设备一部分处于世界的领先地位，一部分却要落后世界同行业的国家达到10到15年。值得欣慰的、是，这种情况在不断地发展变化，近些年来我国的数控车床制造行业发展迅猛，并且己经出现了很多可喜的成果。作为国内机床行业的领军企业―沈阳机床集团，成功的收购了具有100多年机床制造发展史的、世界著名的德国希斯机床公司，其意义重大。

二、数控车床伺服系统调整的叙述

数控车床与数控加工中心相比，结构相对并不复杂，其通常的机床机械结构主要包括主轴、X轴、Z轴、刀塔、尾台等。影响其加工工件质量高低的主要因素来源于主轴、X轴、Z轴。作为数控车床完成插补加工的主要机构―X轴、Z轴伺服的研究，长久以来一直是众多伺服研究的重要内容。

早期的数控车床的两轴电机为步进电机，步进电机的控制属于开环控制，没有反馈，往往由于丢脉冲等问题，带来加工尺寸的偏差与不稳定。而现代伺服的控制基本已经发展为伺服驱动控制。伺服控制的特点是增加了电机的反馈，加之伺服电机编码器的精准分度，使得对于伺服电机的反馈控制更加精确。这就构成了半闭环控制。

如果再给伺服轴加装光栅尺，就可以形成全闭环控制，这种控制精度更加准确。从理论上，可以达到非常高的控制精度。但在实际应用中，全闭环的控制由于受成本的制约，使用的不多，大多数数控车床，特别是市场占有率最高的经济型数控车床，主要使用的就是半闭环控制。在半闭环控制方式下，如何使数控系统、伺服驱动器完成对伺服电机的控制能够适应外部机械结构的差异，达到最好的加工效果，就成为伺服调整中电气优化调整的重点。

三、数控车床的伺服系统调整特点与发展现状

数字控制机床―数控机床，它是一种使用编制好的加工程序自动进行加工的机电设备。数控机床的种类非常多，除了包括数控车床、数控磨床、数控锉床、数控刨床、数控铣床、数控立式车床等完成单一加工的数控机床外，还包括立式车铣加工中心、卧式铣键加工中心、龙门键铣加工中心、数控车铣锉加工中心、数控纵切机床等完成复合加工的数控机床设备。此外，在近些年来新兴的电火花机床、激光切割机、水切割机床、线切割机床、并联数控机床、自动化复合机床生产线等，也发展得很快。一体化”

数控机床与普通机床相比，具有很多优点：由于数控系统可以对零件的加工过程进行细致入微的程序编程，因此对加工对象改变与转换的适应性更强，其特点决定了它尤其适合某些复杂单件零件的加工。由于控制上已不再采用机械光杠等传动，而是采用先进的伺服控制，这就有效的保证了很高的加工精度和相对非常稳定的加工质量。

数控机床加工的另一个显著特点是，可以完成以往普通机床的无法完成的复杂加工。由于采用数控编程，使数控机床的加工更加适合频繁更换零件的加工，新的用户订单需要加工不同的零件，只需对程序进行修改即可。同时又可以将编好的程序复制给其他机床，可以对多台机床同时改动程序，便于使用数控机床扩大零件的批量生产。由于数控机床的设计及控制特点，使得数控机床的控制自动化程度非常高，这样与普通车床相比，有效的减轻了操作者的劳动强度。

现代的数控系统，在文本文件的处理、接口传输、代码处理等问题上具备通用性，这就方便了很多工厂管理系统与机床的组网管理和监控，提高了生产自动化程度。结构复杂，对数控机床的保养维护人员的维护技能提出了新的标准。由于数控机床的设计逐渐完善，PLC控制程序的应用日趋成熟，以及大量检测设备、先进传感器的应用，使得数控机床的控制和使用变得更加可靠与完善。

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关键词：普通车床；一体化；教学模块

【中图分类号】 G718 【文献标识码】 B 【文章编号】 1671-1297（2012）08-0020-01

在过去的普通车床教学中，都是采用的单一的教学方式。例如：单一的学习几种加工方式，目的只是让学生学会基本的车床操作，实训完后，学生基本能够达到可以独自操作机床进行最简单的加工。但是，这样的技术将被社会淘汰，只有能够熟练地掌握一些普车典型零件（综合件）的工艺及车削方法，对以往的教学模式改革的基础上，同时促进数控实训教学的发展，才能满足今天企业的需求，与人才市场接轨。所以，虽然传统的普车工艺依然是必须掌握的基础，但是现在它的主要目的是为了数控车床服务，两者之间是相关联的技术，是属于一体化的教学。因此，构建好普通车床和数控车床的一体化的课程实训教学是关键。

一 双师型教师的培养

双师型教师，是指既有一定的专业理论知识，又有一定的专业操作技能水平。本文所指的双师型教师，是既懂得普通车床的实训教学，又掌握数控车床的一定操作技能，并达到一定的技术等级的一种双技师型教师。笔者认为：培养方式有以下几点作为参考：

1.有计划地安排相关专业教师参加普通车床的操作实践，提高教师的实践操作水平。从原有的普通车床实习指导教师中，选取具有一定文化功底和理论知识水平的教师，参与数控加工技术有关知识和技能的培训。

2.选拔青年教师参加数控车床实训教学。对普通车床和数控车床的一体化实训教学内容安排，将其划分为几个模块。让有不同的教师针对自己擅长的领域对实训模块进行重点突破。

3.一次实训教学完成后，对不同教师的教学内容进行调整，这样一来，每位教师就可以逐步掌握实训教学的全部内容。对于要求每位学生完成的模块，教师以身作则，首先完成。鼓励年轻教师多下车间，多到公司和工厂学习。以扩展自己的专业技能水平，并了解市场需求，保证自己的教学与社会不脱节。

二 教学模块的安排

普通车床和数控车实训教学一体化模块的安排，是整个实训训练的核心内容。只有确定好了最合理的实训内容与模块，实习才能起到最大的效果。其中，普通车床实训训练为第一阶段，使之能够更好的为数控车床实训打下基础。大体可以分为以下几个模块：①普车的文明生产、安全操作；②车床系统传动路线；③车床的维护与保养；④车削的基本知识；⑤车刀基本角度的定义及其初步选择；⑥典型零件的工艺分析与车削。这六大模块最终为数控编程与工艺、数控仿真、数控系统、CAD/CAM模块的教学服务。

从学生实训水平上考虑，可以将中级职业资格考核为要求，对于普通车床六个模块的实训，可以分三个时期进行（初、中、后期）实训时间可以在8-12周左右，接着安排数控车模块的实训为第二阶段，最重要的是要让所有学生都有实训工位，能够有充裕的时间来自己进行实际操作。同样可以分为三个时期进行，实训时间约12周左右。初期的任务是入门，打下数控车床相关的基础知识；中期根据学生整体接受情况，进行适当调整；后期可以以一些典型的零部件为实操对象，以学生自练为主，教师进行检查、辅导，进行模块的具体应用以及训练，并且通过一定时间的强化训练来达到相应的技术等级。而在其中，普通车床典型零件的工艺分析模块的教学是重点，也是难点，它是数控车床实训教学的基础。因此，只有加大普车典型零件的分析及车削的教学，抓住重点，分析难点，针对学生的具体情况来采取有效的方法，循序渐进，而对于比较难掌握的复杂内容，教师可以将难点分解成几个比较容易理解和掌握的部分，化难为易，层层深入来便于学生掌握，这样才能保证生产实训模块教学的质量。

三 普车实训为数车实训服务

在普通车床实训教学中，突出对学生自身能力的培养，在实训教学时，让学生成为教学活动中的主角。充分调动学生的主动性，而教师只作为引路人和答疑者，让学生在解决教师给出的项目中培养学习能力。在实训教学的后期，让学生有更多的自由支配，让学生学会时间的合理安排和分配，并学会协调与合作。鼓励和支持学生进行发明和创新。此时，教师可以加大指导有关专业学生课程设计的力度，使学生的理论能够真正和实训结合起来，让实训服务于课程设计，使学生的设计具有更强的实用性和说服力。通过这些形式的教学改革，学生的技能水平和素质得到提升，使学生在第二阶段的数控车床实训中的编程、仿真、上机、操作等能够更加的相互融通，训练内容更通俗易懂，并能在较短的时期内基本掌握，这样即避免了数控车床实训单一的教学模式，又降低了学生直接上机操作的难度，可以达到相互补充、相互促进的目的。

四 一体化教学的优势

普通车床和数控车床的一体化教学体现了教学内容和方法的适用性、针对性，调动了学生学习的内因，使学生想学、乐学，并能学会，提高学校的设备利用率，教学效果也上了一个台阶。同时，由于采用了综合模块化的教学课题，学生有充分的学习自由，真正体现了以学生为主体的教学原则，可以调动学生的学习积极性，学生有了兴趣，又能学有所得；因为实训与技能等级考核相关联，学生实训后还能通过自己的能力获得不同的技能等级证书。这样既达到了实训的效果，学生又取得了实际的利益，效果比以往的教学模式有了很大的提高。

普通车床和数控车床实训的一体化教学是是构建中等职业教育新课程体系的必经之路，是职业教育向社会输送高质量技能型人才的根本手段，它在提高教师素质和技能的同时，也可以为社会培养更多更好的技术人才。

参考文献

[1] 刘文勇.加大普车实训教学改革力度 促进数控车实训教学的发展，《辽宁教育行政学院学报》，2009年第6期

[2] 谢应善.浅谈职业学校数控车实习教学，《甘肃科技纵横》，2010年第4期

[3] 郝德成.提高数控车削加工教学效果的探讨，《东北电力大学学报》，2011年第3期

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刀塔性能状态直接影响数控车床的工作状况，带动力刀具的刀塔保养、故障诊断及维修对数控车床的影响是至关重要的。通过数控车床中带动力头的刀塔进行结构分析及保养要求分析，阐述了SAUTER刀塔常见故障与排除方法，并通过典型实例说明排除故障的方法。

关键词：

刀塔；保养；故障分析；排除方法

数控机床是集机、电、液、气、计算机、自动控制及光电测试技术为一身的光机电一体化产品。目前许多企业和高职院校进口欧洲生产的数控车床和车削中心，大部分设备安装带动力刀头的刀塔。进口数控机床在使用中会出现各种各样的故障，尤其是动力刀塔作为数控车床的重要功能部件，如何让机床保持正常工作状态，如何迅速排除故障，对于数控维修人员来说，是必须掌握和解决的技术问题。本文以德国SAUTER动力刀塔为例，对刀塔进行结构分析及保养要求，重点研究SAUTER刀塔常见故障与排除方法，并通过典型实例说明排除故障的方法。

1刀塔工作特征

1.1刀塔结构刀塔主体结构分为箱体、法兰（离合器）、刀盘和端盖四个部分，其中箱体与法兰之间通过液压阀控制其连接或分离。液压控制时处于离合器处于分离状态，刀盘进入换刀准备，无液压时离合器闭合，锁住刀盘，如图1-3为刀塔的主体结构图[1]。

1.2刀塔转动（1）刀塔转动方式。刀塔在数控车床的动作主要体现为换刀动作和动力刀头的转动，其中换刀动作和动力刀头的转动都由同一伺服电机带动；通过不同齿轮啮合，电机工作的电机轴芯转变成两根轴分别传递动力，一轴命名为换刀轴，另一轴命名为动力轴。如图4、图5所示。（2）电机轴结构。电机轴包括连在一起的两个轴套，外圈传递动力轴，内圈传递换刀轴；其中电机轴与动力轴是永久的连接，而电机轴与换刀轴是通过液压阀控制切换工作，并由一个传感器控制分离，另一个传感器控制连接，这样就实现了一个伺服电机控制刀塔实施换刀功能和动力刀头的C轴功能。

1.3刀塔保养在设备保养正常的情况下，同时遵循规定的运行条件、额定负载和无碰撞发生等，SAUTER刀塔工作寿命可达8百万次运行或近5年工作寿命，动力刀头工作寿命可达8000小时。因此，为了确保刀塔运行保持正常寿命，机床维修人员应制订刀塔保养计划，相关人员按计划认真实施，做好内部保养，具体内容如表1所示。

2刀塔常见故障诊断及排除

2.1刀塔常见故障与纠正设备维修其实质包括以下项目：清洁、检查、评判和修复，其中清洁、检查和设备判断作为设备保养环节也属于维修之前的工作环节。设备维修开始之前要做的准备工作：关掉机床电源，刀塔卸压，以及设备进行清洁。表2所示为SAUTER刀塔常见故障、原因和纠正方法[2]。

2.2维修典型案例—刀盘没有停在指定位置

2.2.1刀盘换刀工作原理刀盘换刀时刀塔伺服电机转一圈，刀盘转动一个刀位。为了保证动力刀头和换刀时电机都有一个正确的位置，在换刀传动齿轮、动力齿轮和伺服电机传递齿轮上都有一个零位，安装时必须要把这三个零位统一到一条线上，换刀系统才能正确工作，如图6所示。刀盘换刀过程的正确控制如下。（1）换刀前，电机首先找到零位，反馈PLC零位找到，PLC控制三个液压阀工作，为换刀做准备：1）电机轴与换刀轴之间液压阀工作，传感器S4＝0、S5＝1；2）动力轴和动力头之间液压阀工作，传感器S6由1变成0；3）箱体与法兰之间液压阀工作，法兰离合器分离，刀盘处于自由状态。可以参考图7刀塔工作状态监控图。（2）换刀时，传感器反馈PLC所有位置正确，PLC开始控制电机执行换刀，电机转一圈刀盘转一个刀位，刀盘转到新刀位。（3）换刀后，电机传感器反馈PLC动作完成，PLC控制各液压阀工作，动力刀头传递动力作准备：1）电机轴与换刀轴之间液压阀工作，传感器S4＝1、S5＝0；2）动力轴和动力头之间的液压阀工作，传感器S6由0变成1；3）箱体与法兰之间的液压阀工作，连接法兰刀盘处于锁紧状态。（4）S4=1、S6=1、S5＝0为动力刀头工作状态；S4=0、S6=0、S5=1为换刀工作状态。（5）刀塔中传感器S1是刀塔回零时检测1号刀位，S1=0为1号刀位；传感器S10是检测电机轴与换刀传递齿轮之间的连接与脱离，连接（旋转）为1，脱离停止为0（注：正常工作时电机一直是转动的，所以S10一直为1状态）。

2.2.2刀盘位于错误位置的维修方法在了解和掌握刀盘换刀原理和控制过程之后，刀盘换刀时突然按下急停或卡刀时会使刀盘处于错误位置，可以在显示屏上调出换刀机构监视画面：MESSAGE-DIAGNOEMCO-Werkzeug-wender1-MT45MT65TCH-换刀机构画面，如图7所示[3]，按照下节介绍的操作步骤解决此类问题。

3解决刀盘错位的工作步骤

（1）在监视画面下显示的情况是S4=0、S5=1，并出现报警信号。（2）解决办法是手动复位刀盘，使动力轴传动齿轮零位调零（指向三点钟的方向），方法如下：1）打开参数锁：按两下Off/Set键；2）选择MDI模式和打开数据保护锁；3）把PARAM.SCHREIBEN设为1；4）屏闭报警信号：CAN+RESET键同时按下；5）修改K10和K20号参数：打开刀盘，打开刹车，按SYSTEM+PMC+PMCPRM+KEE⁃PRL键找到参数表，按上下键修改参数K10.7=1、K20.0=0、K20.2=0号；6）关机－开机，刀塔回零，不会有其他动作；7）调出换刀机构监视画面（过程略）：手动关闭刀盘使其自由状态；8）按Tooldiskon键，手动激活电机轴与换刀轴离合器脱离S4=1、S6＝1、S5=0；9）手动调整刀盘到零位，刀盘上有零位标记，成一直线，如图8所示；10）到零位后S1＝0；11）调整动力刀头的零位：①按Tooldiskon键，手动激活电机轴与换刀轴离合器闭合S4=0、S6＝0、S5=1；②关闭AUX；③调整动力刀头，预先将刀头的零位错位，伸出保险环，再转动动力刀头使其到零位，指向三点钟的方向，调整好后用再用动力刀头去校核，但要把刀头的零位对准退出保险环，齿轮能伸进去，如图9所示（注：可用内六角板手来调整）。（3）手动调整好后，用监视画面去检测，如图10和图11所示。1）手动打开刀盘工作状态，重新初始化一次；2）按drivetoolon键，手动激活电机轴与换刀轴离合器脱离S4=1、S6＝1、S5＝0；3）按tooldiskon键，手动激活电机轴与换刀轴离合器闭合S4=0、S6＝0、S5=1；4）如果2）和3）两步都达到要求，刀塔可以正常工作，否则重新调零。

4小结

（1）本文主要针对德国SAUTER刀塔的结构特征、工作方式和故障发生与解决方案进行分析、研究，同时提出解决方法，可供其他带动力刀具的刀塔维修参考。（2）在正常工作中，刀塔的日常维护保养和保证工况情况下使用是非常重要的。作为一名机床操作人员，每天都要进行清洁、、检查和保养，养成持之以恒的保养习惯，会减少故障发生的机会。

参考文献：

［1］EMCOGROUP.EMCOMAXXTURN65操作说明书［Z］.2008.

［2］EMCOGROUP.EMCOMAXXTURN65电气控制说明［Z］.2008.

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【关键词】车工；数控车床；监测技术

0.前言

目前，我国及世界各国制造业广泛应用数控监测技术，它在帮助提高制造能力与水平的同时，提升了本国适应市场变动的能力及竞争力。虽然数控技术较成熟，但数控车工的监测技术还需要不断地探索和发展。通过大力发展车工监测技术，提高数控车工的精确度，可以有效地提高先进制造技术水平，并加速经济的发展，使数控车工技术往高速、高精、高效化及柔性化方向发展。

1.数控车工监测的重要意义

车工是用车床加工的一种方法。车床的种类很多。在各种车床中，普通车床是用途最广的一种通用机床，它的传动和构造也很典型，几乎所有形式的通用机床，都有其相应的数控机床存在，两类机床的要求有所不同。数控车床是目前使用较广泛的数控机床。同时，数控车工技术是集自动化、柔性化、敏捷化与数字化制造等于一体的现代制造业的关键技术与基础技术，它可以高效化、优质化地加工产品零件，尤其是形状复杂的零件。加强对数控车工的监测，可以有效、快速地完成大量加工难度较大的曲面零件，并大大增加了零件加工的准确性及精确度。其中，对数控车工技术的监测主要在于数控机床加工与数控编程监测。它对我国的车工及经济有着重要的意义。

2.数控车工的一些监测技术的分析

2.1关于车工的自适应控制技术的监测分析

数控车床加工过程中的自适应控制技术主要由数控装备自动化监测对设备本身有影响的信息，自动性、连续性地调整系统的相关参数，以便改善数控系统的运行状态。目前，我国的数控装备自动化监测水平一般，设备的先进度与监测的精确度不是特别高，相比与发达国家的监测自动化水平还有一段距离。其次，我国企业对设备的保持与维护欠缺妥当，经常维修，影响着设备的性能，间接影响着数控系统的运行。

2.2关于数控车工的专家技术的监测分析

专家技术主要是将专家的经验与机床切削加工的一般规律与特殊规律输入系统，并结合相关加工工艺的参数数据库信息，建立智能化的专家系统，为数控系统提供优化的切削参数。首先，对专家技术的监测需要严格审查车床的规律。其次，参数数据库必须要监测，并对其进行数据库的定期更新，使参加工艺的参数准确，另外，智能化的专家系统需要配以监测子系统，帮助专家系统找出安全漏洞，提高系统的安全性，同时还可以有效地提高数控设备的编程效率，缩短生产准备的时间。

2.3关于数控车工的故障自诊断技术的监测分析

故障自诊断技术为数控机械设备提供了维护决策信息集成系统及智能诊断系统，包括二次监测功能、故障诊断功能、安全保障等功能。它是数控车工的监测体系中不可或缺的重要部分。首先，二次监测功能帮助查找数控机械设备潜在的故障，提高设备的自查能力，延长其寿命，缩小企业的成本。其次，故障诊断也是监测的一方面，再者，安全保障是监测的目的之一。其故障自诊断技术为数控车工的安全实施提高了保障。

3.关于加强数控车工监测的一些建议

3.1对数控车工工艺与工装监测的建议

数控车床是一次装夹，数控车工工艺中尤其应当注意切削用量及刀具的选择。根据研究显示这个过程常给数控车工带来实施困境。笔者建议应该加强对其的监测。首先是切削用量的选择。由于数控车工工艺中的金属切削加工环节效率较高，其被加工材料、切削工具、切削条件是主要要素，它们与数控车床的加工时间、刀具寿命及加工治疗水平息息相关。对其的监测需要加强对切削条件的三大要素即切削速度、进给量、切身直接引起刀具的损伤的严格把关。而且，在进行切削用量及切削速度的选择时，应当注重结合被加工的材料、硬度、切削状态、材料种类、进给量、切深等要素进行选择。其次是刀具的选择。数控车工工艺中的刀具选择较为重要，由于刀具的寿命与刀具磨损、被加工尺寸变化、表面质量、加工热量、切削噪声等相关。因此，在进行具体加工条件确定之前，应当结合实际情况进行判断，因情制宜。例如粗车时，由于粗车时大背的吃刀量及进给量较大，应当选择耐用度与强度较高的刀具，而精车时，由于精车的加工精度要求较高，应当选择精度高、耐用度较好的刀具。另外，应当尽量采用机夹刀和机夹刀片。

3.2对其加工路线监测环节的建议

加工路线主要是指数控机床在加工过程中，刀具相对零件的运动轨迹与方向。首先，加工路线的设计。它需要结合实际情况，设计出切实可行的几种方案，并设有专门的部门对加工路线的科学合理性进行分析审查。其次，加工路线的选择。它应当尽量缩短加工路线，减少刀具的空行程时间，确保其加工精度与表面的粗糙度符合要求，可以预先进行小零件的测试已验证加工路线的正确性。另外便是加工路线与加工余量。由于数控车工技术对于数控车床的要求较高，在数控车床未达到普及使用的情况下，应当将毛坯上多余的余量，尤其是含有锻、铸硬皮层的余量安排在普通车床上加工。在使用数控车工工艺技术时，必须注意数控车床程序安排的灵活性。

3.3对数控机床监测的建议

数控机床的数控系统一个复杂的多方面的综合监测系统。它运用了数控机床结构计算机、自动化控制、精密测量、机床制造及其配套技术的最新成果，它可以有效地解决当前产品的多样化及复杂化、产品研制生产周期短、精度要求高的难题。数控机床主要由程序介质、数控系统、伺服驱动与机床主体四大部分组成。

首先，程序介质。程序介质主要以指令的形式记载各项加工信息，包括零件的加工工艺过程、工艺参数与刀具运动等，并将相关信息输入到数控装置内，由数控机床对零件进行切削加工控制。笔者建议运用电子信息以及计算机技术对信息进行安全性和完整性监测。其次，数控系统。数控系统为数控机床的核心系统，同时配有相应的监测子系统。另外，伺服驱动由伺服电机与伺服驱动装置组成。需要对数控装置发出速度、位移指令控制执行部件按进给速度进行精确地计算。除此之外，机床主体。目前，数控机床的动系统主要采用滚珠丝杠，其机床主体不仅结构简单，而且刚性好。

3.4对数控车工及监测人员的建议

数控车工亦指数控车床的操作人员。其职责重要，需要仔细研究和详细了解各种车床的零件，部件，机构和它们之间的相互关系。一是正确使用车床、车床的附件、其它工具以及排除故障，并熟悉车床各加油孔和一些零件的构造和保养。二是熟悉图纸和工艺，掌握有关车削工件的计算，了解常用金属材料性能及热处理知识。这能促进数控车工技术的准确实施。另外重要的是监测人员。首先需要提高自身的责任感，公正公平地进行监督管理。再者就是提高专业技能与素养，提高监测能力。

4.结语

数控技术已经广泛应用于世界各国的制造业。很多国家侧重于提高制造能力与水平，忽略了其监测能力的提高。要想稳定地提高国家的市场适应的能力及竞争力，长远的发展，我国必须要加大对车工监测技术的资金和研究投入，大力发展数控技术和监测技术，帮助减少工序、辅助时间进行复合加工，向多系列、高监测性的控制化方向发展。发展智能监测技术。基于数控车工的特点要求必须系统具备高强度的监测能力。同时，它又是现代化制造业发展的方向，是走向未来世界的必备利器。 [科]

【参考文献】

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关键词：一体化教学模式；理论学习；实际训练；数控车实训

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2014）11-0096-02

一体化教学模式是将理论学习与实际训练紧密结合的教学模式，该模式大胆突破以往理论与实践相脱节的现象，注重培养学生动手能力，在整个教学环节中，理论和实践交替进行，丰富了教学环节，提高了教学质量。所以在中职专业课教学改革中，一体化教学模式被广泛使用。本文针对数控车实训教学中实施一体化教学模式进行探讨。

一、一体化教学模式实施的必要性

数控车床编程与操作、数控加工工艺学、数控车工实训这三门课程是中职数控专业的核心课程。在课程安排上，传统的教学是将这三门课程单独开设。其中数控车床编程与操作、数控加工工艺学属于理论课程，一般由理论课教师进行教学，数控车工实训由实训教师进行教学。像这种课程独立开设的教学方式导致学生的理论学习与实际训练相脱节， 同时因理论课先开设，理论课教师与实训课教师又不同，所以实训课教师还要重复讲解相关知识，造成学时浪费，教学效果差，学生的学习兴趣不高。然而一体化教学不仅可以使理论与实践相结合，而且会有针对性地将理论知识融入到技能实训中，既解决了学生难以理解理论知识的难题，又提高了学生的操作技能。因此，将数控车床编程与操作、数控加工工艺学融合在数控车实训中进行一体化教学是必要的。

二、一体化教学模式实施的基本条件

数控车实训中要实施一体化教学，需提供合适的教学场所、配备足够的实训设备，安排教学技能强的实训教师，分配好实训学生人数。

1.教学场所。教学场所是既要满足理论教学又要满足实训教学的场所，使师生双方在场地内做到边讲边练，边学边做。数控车实训车间除了实训设备，要设立车间教室、模拟机房，这样方便一体化教学。

2.实训设备。在数控车间需配备足够的电脑和数控车床，保证每一个学生都有及时动手操作的机会，提高学习效率和质量。通常模拟机房的电脑是每人一台，每台机床最好不多于两人。

3.实训教师。一体化教学模式对实训教师提出了更高的要求，该教师既要有扎实的理论基础知识又要有较高的操作技能，也就是能承担理论教学与实训教学双重任务的双师型教师。数控车实训教师既要懂数控编程、数控加工工艺等方面的理论知识，又要有较高的操作技能。

4.学生人数。一体化教学中学生人数要适当，不易太多。在实操训练中，一位教师辅导的学生人数最好为15人以下，这样有利于教师讲解示范和巡回辅导，并能保证实训设备满足于每位学生的实操训练。

三、一体化教学模式实施的过程

1.确定教学目标。一体化教学模式要求理论与实践相结合，因此在确定教学目标时既要有知识目标，又要有能力目标。①知识目标：掌握安全操作规程和文明生产规则；熟悉数控加工的基本概念；了解数控车床的组成、工作原理及应用范围；熟悉数控系统的常用指令，理解数控编程的基本知识；会制定中等复杂轴类零件的车削加工工艺；熟悉各种数控车加工刀具的结构和用途，会根据加工零件选择刀具及切削用量；②能力目标：能熟练掌握数控机床的基本操作及日常的维护保养；能熟练使用各种工、量具；能正确加工出各类工件，达到中级工水平；能综合应用所学知识解决实际加工中出现的各类问题。

2.整合教学内容。在数控车实训中，将编程知识、工艺知识、实操训练三部分内容有机结合在一起同时进行。在训练内容上要由浅至深、由简至繁，循序渐进。从基本技能训练到专项技能训练，再到综合技能训练。表1为基本技能训练的教学内容设计。

以上内容设计以任务为导向，将理论知识的讲解与实操训练有机地融合在一起，充分体现了“教学做”的一体化教学模式。

3.优化教学环节。传统的教学环节由组织教学、知识讲解、示范操作、巡回指导、结束点评等组成。在数控车一体化教学的整个环节中，可以将知识讲解环节贯穿于示范操作与巡回指导中，也就是教师一边示范、一边讲解，学生可以进行直观的学习。教师在巡回指导时，通过在学生身边来回走动、观察发现学生的问题并及时纠正。这样的学习让学生体会到了学中做、做中学的乐趣，并突出了学生动手能力和专业技能的培养。比如在学习G71复合循环指令时，通过模拟仿真，学生可以观察到走刀路径，从而体会到G71的含义。

4.运用多种教学方法。在数控车实训教学中，常采用的教学方法有演示教学法、动手训练法、巡回指导法等。其中演示教学法是教师通过示范操作使学生获得具体、清晰、生动、形象的感性知识，从而掌握技能操作要领和相关基础知识。动手训练法是让学生按计划进行训练，训练时一定要掌握正确的操作要领，强调操作安全，提高训练的效果。同时教师进行巡回指导，及时解决学生实际操作中出现的各种问题。当然，教师可以根据教学内容和教学设备同时采用多种教学方法，以满足教学需要，达到教学目的。

5.实施有效的教学评价。传统的实训课评价只有终结性评价，因为它只注重了所加工零件尺寸的准确性，却忽视了教学各个环节中学生的表现。而一体化教学是理论教学与实践教学的结合，所以在评价中要采用多元化评价方式，既有终结性评价又有过程性评价。教师在巡回指导中可以及时观察到每位学生整节课的情况，了解他们在思考问题、回答问题、仿真模拟、实际加工中的具体表现，然后均给予有效评价，这样就会激励学生在每一个教学环节中都能有效地学习。

四、一体化教学实施的效果

一体化教学可以使理论知识与动手实践同步，让学生体会到理论与实践的相互联系，理论指导实践，在实践中又加强了理论学习，使学生更容易掌握知识和技能。一体化教学更符合中职学生乐于动手操作的学习特点，所以说一体化教学是职业教育发展的趋势，是提高技能训练的有效手段。

参考文献：

[1]李俊峰，韩桂芬.《数控车床编程与实训》一体化教学模式分析[J].现代商贸工业，2009，（14）.

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关键词:数控车床 实践教学 问题 编程 操作 避免

中图分类号:G63文献标识码:A 文章编号:1007-3973 (2010) 03-145-02

1安全文明生产意识不够

文明生产是现代企业生产现场管理好坏的重要标志和现代工业生产的客观要求。对于操作者来说,一方面要管好、用好和维护好数控机床,另一方面还必须养成文明生产的工作作风,应具有较好的职业素质、责任心和良好的合作精神。在实训中容易出现的问题一是机床上、下电时,不按顺序进行,尤其是关机时,有些学生觉得加工结束了,又快要下课了,什么将工作台移动到合适位置,先关闭机床操作电源,再关闭机床电源,最后关闭机床供给电源的关机顺序要求通通抛到脑后,机床电源一按走人。开机步骤不太容易出错,但开机过程中容易犯的一个错误是:刚一开机时,系统启动要有一个“准备”过程,而有些学生缺少耐心,系统还没有完全启动起来,就等不及了,频繁按键。如果经常出现这种操作或者按键用力过猛会造成按键的损坏,甚至系统故障。还有一个比较突出的问题就是忽略机床的日常维护和保养,认为那是车间工作人员的事,和自己没关系。作为一个合格的操作人员来说,不只是要有好的编程思维、精湛的技艺,而且还应有对机床进行日常维护的良好素养,这也是一个优秀的从业人员应具备的关键能力之一。正确的使用能防止设备非正常磨损,避免突发故障,精心的维护可使设备保持良好的技术状态,延缓劣化进程,及时发现和消除隐患与未然,从而保障安全运行,利人利己。素质的培养提高,惠及人的一生,而又不是一蹴而就的事情,要坚持从我做起,从小事做起。这也提醒我们老师,光用专业知识教育学生是不够的。马克思说过,教育绝非单纯的文化传递,教育之为教育,正是在于它是一种人格心灵的“唤醒”。所以在加强技能训练的同时,要使我们培养的学生成为一个和谐发展的人。

2坐标系、刀补设置中的问题

好多初次接触数控车床的同学,满脸疑惑:机床是怎样按照程序动作,又是怎样让数控系统识别加工程序的?还有少数同学则完全另一种态度,认为数控车床操作太简单了,只要程序输进去,一按按钮就得了。实际上他们是没有把机床坐标系、工件坐标系完全弄明白。在没有完全理解坐标系的情况下操作机床是非常危险的。

不同的数控机床有着不同的运动形式,为了编程时对机床运动进行描述,简化程序的编制及保证程序的通用性,编程时应采用统一的标准坐标系。机床坐标系是CNC进行坐标计算的基准坐标系,是机床固有的坐标系,机床在出厂时就已经确定。工件安装在卡盘上,机床坐标系与工件坐标系是不重合的,为便于编程,应建立一个工件坐标系,使刀具在此坐标系进行加工。我校使用的是GSK980T系统数控车床,用G50设定坐标系。但在加工过程中,不可能只使用一把刀具就完成零件的全部加工,而是需要几把刀具才能完成加工。这些刀具由于安装位置、几何形状有所不同,各刀具存在着位置差,程序编制中的运动轨迹是以每一个坐标点来描述的,所以应该把所有的刀尖点尽可能统一在一个点上,也就是说统一在一个坐标系中,这个过程也就是对刀。对刀的目的是建立工件坐标系,直观地说,就是求对刀点在机床坐标系中的坐标。我们实训中采用试切对刀。由于对坐标系概念理解不够清楚,对刀时常出现这样一些问题:

(1)每对一把刀,就在MDI状态下输入G50 Z0和G50 X外径测量值;

(2)第一把刀作为基准刀对刀完毕,退到安全位置,换第二把要对的刀,基本步骤与上面相同,但要注意的是Z向对刀不能重车端面,以免造成各把刀的Z轴零点不重合。而有好多同学当刀具要靠近工件时,不注意调整进给倍率,用手轮或步进增量方式慢慢接触端面,而是贪快,往往切入过深,就又重车端面,造成零件轴向尺寸甚至形状上的误差。

(3)切断刀有两个刀位点,在对刀时所选择的刀位点与加工程序中的刀位点不一致,加工出的工件尺寸和图纸要求的相差一个刀宽,这也是容易出错的地方。

3编程时容易出现的问题

(1)走刀路线选择不够合理,程序不够优化。走刀路线是刀具在整个加工过程中的运动轨迹,即刀具从对刀点开始进给运动起,直到结束加工程序后退刀返回该点所经过的路径,是编写程序的重要依据之一。合理地选择走刀路线对于提高生产效率,保证零件的精度和表面质量及加工过程的安全性都是很重要的。在实际加工过程中,常会出现零件是加工出来了,但未充分发挥数控机床功能的情况。例如在循环加工中,未根据工件的实际加工情况,合理选择起刀点,使起刀点尽量靠近工件,减少空行程,缩短进给路线,节省在加工过程中的执行时间。另外工件表面加工后一般都有粗糙度要求,这就要认真规划刀具的切入、切出路线,尽量减少在轮廓处停刀,以避免切削力突然变化造成弹性变形而留下刀痕。一般应沿着零件表面的切向切入和切出,尽量避免沿工件轮廓垂直方向进、退刀而划伤工件。在确定轴向移动尺寸时,应考虑刀具的引入长度和超越长度。这都是初学者在编程时有时考虑不周的地方。

(2)编程时,对于换刀点的选择没有注意留有足够的空间,尤其是镗孔刀;较长工件的加工采用顶尖支撑,换刀有时会出现“顾头不顾尾”的情况。

(3)圆弧插补的顺逆判别,数控编程中,圆弧插补指令顺逆的判别,要引入第三轴,由于数控车床是二维加工,学生对引入第三轴不容易理解,就很难掌握顺逆时针判断过程,导致编程时出错。

(4)切槽加工,刀具定位采用“G00”速度,下一句进刀就直接输入切削后要得到的直径值,漏了“G01”,而“G00”是模态指令,就会发生刀具与工件相碰,造成刀具与工件损坏。退刀时,有时会出现“G00 X100 Z100”编程,后果可想而知。另外,切槽加工还容易出现切削完毕长度相差一个刀宽的情况,就是因为刀位点与对刀点不重合。

(5)G70～G73等循环语句前都有一G00定位点,作为循环起点,这些循环指令执行后的最后一刀是从程序终点快速返回到该点,要避免车刀在返回途中撞到工件,尤其是G73指令,可以加工内凹的零件,类似锉刀手柄之类两头小中间大的形状,在设置起点时应注意终点与起点的连线必须在工件之外,不能跟工件轮廓上的任一位置交叉,否则退刀时会发生碰撞。

(6)G92指令中的F字母后的数字是指定的螺纹导程,系统默认的走刀速度是主轴每转一圈刀具相对工件移动一个导程的速度,和G01、G02/G03中F不能混为一谈,在“G92”后面若紧跟着出现“G01”时,必须重新设置F值,不然在高速启动主轴的情况下,系统按螺纹加工的走刀速度执行,会出现两种情况:一种是机床不动,伺服系统报警;第二种是刀具移动速度非常快(大于G0),造成撞车事故。

4加工时容易出现的问题

切断刀折断是加工过程中最让人头痛与揪心的事。我们在实习过程中采用的是硬质合金刀具,材料为A3钢。数控车床与普通车床的车削方法不同,车削操作时不能用手感觉出来,切断时排屑不良,铁屑堵塞;切断刀的前角过大或副偏角、副后角磨得太大,消弱了刀头强度;切断刀装夹与工件轴心线不垂直,主刀刃与轴心线不一样高;进给速度过快,都容易造成刀头折断。因此,在加工时应注意:刀具几何角度选择要合理,刃磨质量要高,主刀刃与副刀刃要平直。刀具安装时主切削刃与车床主轴轴心线等高并垂直。根据加工材料、刀具情况,合理选择切削用量,控制好转速和进给速度;合理选择切槽或切断方法,可采用直线插补直接切断工件或左右借刀法,还有切槽循环的方法切断工件。对于难加工材料,还可以采取强制断屑工艺。

对于初学者在加工时还会出现尺寸控制不准,一方面因为对量具使用不熟练,测量不准确造成的;另一方面,好多学生认为数控机床是高精度机床,只要程序没错,对刀正确,就可以加工出合格的产品,所以从加工开始到结束都未安排检查。这也暴露出学生质量意识、经济观念不强。

5操作中易出现的问题

操作过程中容易出现的问题一个是回零时机床的小拖板和机床尾架相撞,回零时先X轴后Z轴方向,就不会发生此类问题。还有在输入数值时,有时输错正负号,有时小数点没输进去又没察觉,再比如对基准刀时,在录入方式下输入数值后,没有按【循环启动】键执行,实际上坐标设置无效;把“3”号刀的刀补值输在“2”号刀的位置上;刀补版面有多种,如GSK980TA系统,100版面为试切对刀的版面,而GSK980TD系统,就是000版面,不按要求输入其他版面则对刀错误。在以上几种情况下,机床启动后刀具在执行刀补时很可能直接冲向工件及卡盘。不同的系统要求有所不同,所以在操作之前要仔细研读机床说明书,熟悉数控系统的各种操作,操作时心到、眼到,完全可避免以上错误操作。

6避免或减少错误的发生

好多错误的发生跟操作者当时的心态有关,好多学生到了车间,比起教室相对宽松的环境,不能保持良好的状态,纪律松懈,注意力不集中,还有些学生对待实训的态度不端正,否则向前面所列举的不严格执行操作规程,程序输入时错输、漏输,这类错误完全可以避免。所以我们在实训前一定要对学生进行安全文明生产教育,在实训过程中严格管理,可借鉴企业的5S管理制度,制定出切实可行的管理办法,根据实训教学应达到的职业能力要求,制定科学可行的考核内容和办法,把安全生产、实训态度、团队合作等职业能力要求纳入考核内容,以考评促教学,有助于提高实训效果。

加强基本技能训练,在进行数控车床实训前,应该加强学生对普通机床的熟悉和常用知识技能的培养,让学生学会刃磨车刀,熟练掌握常用测量器具的使用方法,切削刀具的安装、调整,零件的装夹方法,熟悉机床加工的各种方法及切削用量的选择技巧,建立较为扎实的机械加工感性认识。

在编制程序时,一定要使学生养成拿到图纸先进行工艺分析的好习惯,避免盲目加工。加工刚开始运行程序时,要把进给倍率调低(如进给倍率调到15%),手不离开【进给保持】或【急停】按钮,一发现问题就立即按下,看清程序和刀具的位置后再慢慢提高进给倍率。养成先看后走、专心的好习惯,以减少事故的发生。

充分利用数控仿真软件。在数控仿真系统中,机床操作面板的使用与零件加工过程和实际加工情况基本一样,学生可以从任意角度观察数控机床加工过程,毛坯加工成成品的过程直观形象,栩栩如生,便于初学者熟悉机床操作系统,掌握机床操作要领。学生编制的程序可以直接通过数控仿真系统进行仿真加工并进行过程演示,对程序编写过程中出现的问题和错误可以直接查找出来。这样有助于减少学生在实操过程中因对系统不熟悉或程序问题而造成的错误。

7结束语

实训课的教学主要是培养学生全面、牢固掌握实际操作的技能和技巧,把学生在实习过程中暴露出来的问题、典型错误加以归纳总结,使教学更有针对性,有助于我们提高教学质量。

参考文献:

[1]黄丽芬.数控车床操作与编程[M].北京:中国劳动社会保障出版社,2007.

[2]周晓宏,胡旭兰,黄小云.数控机床操作与维护技术[M].北京:人民邮电出版社,2006.

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0 引言

中职院校作为技术型、应用型人才的培养阵地，向来重视数控技术课程建设，将实现网络化、自动化、柔性化的超一流数控技术应用人才视作教学的核心目标，为社会输送了大量优秀人才。但是，具体操作中部分中职院校在数控教学实训设备配置上盲目从事，缺乏前瞻性，限制数控实训课程发展。对此，下面从数控技术教学实训设备配置角度入手，对实训设备的配置策略和注意事项进行了分析，仅供大家学习借鉴。

1 中职数控技术教学实训设备合理化配置的重要性

近年来，制造业对数控技术应用人才的需求量越来越大，国家教育部大力支持中职院校发展数控技术课程，中职院校纷纷开设数控技术课程，在实训设备购买与配置上花费了大量资金。但是，由于数控设备配置缺乏科学性，过于盲目，目的性不够明确，造成实训设备配置不合理、使用不科学。不仅影响数控技术教学实训，降低实践教学质量，也会产生一定的财力浪费。所以，无论从实训教学还是资金优化使用，都要注重数控技术实训设备的合理化配置，提高实训设备使用的科学性、合理化与适用性[1]。对于中职院校而言，数控技术教学实训设备合理化配置有着巨大的重要性，主要体现在以下几个方面：第一，通过实训设备合理化配置，优化数控技术教学实训设备使用，确保实训设备的种类、数量选择及先?M性符合中职院校人才培养需求。第二，通过合理的、科学的使用实训设备，一定程度上能避免教育资金浪费，提高中职院校资金利用的效益。第三，数控技术教学实训以数控设备为基础，盲目的使用实训设备，只会降低教学实训课程质量。因而，必须合理化配置数控技术教学实训设备，这样才能保证并提高数控教学实训质量。

2 中职数控技术教学实训设备合理化配置策略

2.1 数控机床配置

2.1.1 数控机床类型

从实际情况看，数控机床类型是非常多的，常见的有数控车床、数控钻床、数控铣床、数控冲床、数控磨床、数控电火花线切割机、加工中心等。中职院校很难配置齐全，也不需要配置齐全。根据制造业企业生产情况，数控车床、数控钻床、数控铣床、加工中心等类型设备的应用比例较高。中职院校可以将数控车床、数控钻床、数控铣床、加工中心等作为实训设备配置的基本类型。此外，电火花加工应用也比较广泛，也适量配置一定数量的数控电火花线切割机。对于其他类型的数控设备，可根据教学需要适量配置。总之，根据课程设置配置数控设备，品种尽量全些，但不应盲目选购，以免造成浪费。

2.1.2 数控机床数量

传统数控教学实训设备配置以数控车床为主，辅以数控铣床，其中，数控车床数量一般10-20台，数控铣床数量2-3台。数控车床基本采用二轴联动控制，程序简单，只需要几个或十几个程序段即可。但是就目前而言，企业实际生产中面对的加工空间已经超三维发展，传统的数控教学实训设备配置数量已经难以适应实际情况。为此，中职院校要立足于未来发展，多采用三轴联动控制的数控机床。同时，考虑到模具加工生产需要，应适当增加数控铣床的数量，适应信息化生产。

2.2 CAD/CAM软件配置

CAD/CAM软件是数控技术应用中的常见加工软件，是数控操作不可缺少的工具。当前，CAD/CAM软件多以一体化集成为主，数控加工的自动化、控制化程度较高。为适应制造业企业实际生产需要，中职院校数控技术教学实训设备应当增加CAD/CAM软件配置。从实践应用情况看，常见的CAD/CAM软件有Mastercam、UG、CAXA制造工程师等[2]。同国外发达国家软件相比，国内CAD/CAM软件技术含量有所不足，但是它们之间的技术差距正在不断缩短，而且，国内CAD/CAM软件价格普遍低于国外软件，性价比较高，所以建议中职院校配置国内自主知识产权的CAD/CAM软件。配置CAD/CAM软件后，无须重新建设专用机房，只需要在计算机上安装软件即可，操作起来非常简单。

2.3 附件和刀具配置

为发挥数控机床价值及作用，增强数控机床的制作加工能力，需要配置与之相适应的附件与刀具。千万不能花费了几十万元或上百万元配置了数控机床，因为附件或刀具配置适应性不足而造成数控机床无法使用。在国外数控行业一直流传这样一句话，“一台价值几十万美元的数控机床，其作用的发挥往往取决于一个价值几十美元的刀具。”这句话明显提出了刀具、附件配置的适合性对数控机床性能发挥的直接影响。因此，中职院校在合理配置数控机床的基础上还要配置与之相适应的、足够的附件和刀具，满足更多的实训项目，以充分发挥数控机床的价值。

2.4 实训仿真软件配置

众所周知，数控设备价格较高，如果全部实训项目都采用生产型设备，投资金额势必较大。加之，还要支付大量的设备维护与管理费用，成本投入相当大。对于一般经济实力的中职院校而言，很大承受如此巨大的资金投入，可能出现入不敷出的情况。即使这样做了，也不一定保证能够充分发挥实训设备的价值。出于减少成本投入与完善数控实训项目的双重考虑，中职院校可以配置实训仿真软件，构建数控仿真系统，模拟生产型设备环境，满足实训需求[3]。

配置数控技术教学实训仿真软件的现实作用是巨大的，具体表现在以下几个方面：第一，降低成本投入，减少实训成本，减少中职院校财务负担。第二，缓解中职院校机床数量配置的难题，为各类实训项目提供需要的各种数控设备条件，适应不同的教学需求。第三，由于应用了模拟实训系统，数控设备使用频率响应的降低， 一定程度上能大幅度减少数控设备故障。这样一来，不仅能保护教学安全及学生人身安全，还能减少设备维修费用。

3 中职数控技术教学实训设备合理化配置的注意事项

3.1 注重设备种类

为适应数控技术教学需要，培养具有一流操作技能的优秀人才，中职院校配置的数控设备种类一定要满足生产的实际需求。出于办学方面的考虑，很多实训中心都担负着生产创收的职能，既要适应课程教学，又能完成实际生产操作，为学校带来一定的经济效益。为此，实训设备配置时，一方面考虑设备的完整性、工艺的先进性，还要保证设备种类的齐全性，适应不同工种的合理配置，这样才能满足实训教学需求，切实锻炼学生各方面操作能力，增强学生的岗位适应力，便于未来更好地进入社会。

3.2 兼顾系统多样性

一般情况下，中职院校配置的数控系统以一种为主，这是为了方便教?W。但是，为开拓学生视野，丰富学生技能，增强学生的岗位适应能力，在以一种系统为主基础上可以适当使用其他系统，让学生接触多种类型的数控系统，了解市场上各种数控系统的特点、性能及相关参数等信息，帮助学生开拓视野，增长见识，满足不同系统的工作需求。

3.3 保管好资料

数控设备配置后，对配套的数控系统、各种设备的技术资料、说明书、使用手册、维修手册等资料进行严格核对，确保无误后加以整理、归档，作为日后设备操作、附加功能开发、设备维护保养及检修等的依据。此外，还要做好数控设备的技术后援、售后服务等工作，确保设备始终处于正常的工作状态，使用正常，不影响实训教学活动。

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【分类号】TG659

根据校办企业加工实物（鞋面定型螺钉），其产品为批量生产，产品主要的加工性能为，精度要求一般，效率要求较高。由于学院的机床都是07年统一购置，而且机床缺乏正确的保养，有一批机床已报废，根据这一现状，通过对已报废的数控车进行改造，改造成专门用于鞋面定型机螺钉专用机床。通过机床的改造，其一能够利用废旧机床，根据实际需要，变废为“宝”；其二能够在改造机床的过程中提高教师的专业能力水平；其三使学生能够参与其中，得到锻炼。鞋面定型机螺钉加工图纸如图1所示：

一、鞋面定型机螺钉专用机床进给伺服系统的设计理念

根据鞋面定型机螺钉专用机床的加工对象，确认采用半闭环交流进给伺服系统加工零件。半闭环伺服系统的工作原理是应用伺服电机带动移动部件的运动，脉冲编码器的选择是装在电动机内部，通过速度检测器件来构成该特定的半闭环控制系统，如图2所示。

二、鞋面定型机螺钉专用机床进给伺服系统的设计思路

近年来，用户对零部件的加工要求越来越高，精度的保证在通用件的使用性能上，可以提高利用率，设计出具有高效、高精度、高可靠性及高快速响应等特性的数控机床已经成为世界各国研究的重点。为此伺服装置机构静动态特性的优劣就显得尤为重要，为增强系统的稳定性和高速响应特性，选择更优的伺服系统参数成为整个研究的重点。

作为加工鞋面定型机螺钉的机床来说，首先应考虑到干扰的影响；其次要考虑到过载的影响，再者要特别对机械振动引起重视，因为振动会对零件的疲劳强度产生影响。这些影响会减弱设备的使用期，进而影响设备的使用寿命，因此要考虑一定的保险系数。

为更好的提高教师的动手能力和实践教学能力，把一台报废的数控车床的伺服系统进行重新设计，设计改造成为适应教学和加工一体的专用机床。为了更好的把原有数控车床改造成能够适应实际生产产品和教学一体化机，通过生产产品的类型、尺寸等数据可以准确地计算机床的加工能力，为了满足加工精度和加工效率的要求，对已报废的一台数控车床的整个伺服系统进行翻新。根据加工零件特性，选择伺服电机，对机械部分进行装配，对部分零件进行配型，达到加工零件所需精度要求。另外这台机床可能还有其他部分有待维修，将对这部分进行综合分析，得出结论，加以改造或修复。改造的原由是成本较低，与一般购置新的数控机床相比可以节约50%～60%，又能促进教学、生产、科研为一体的效果。特别是对机床的特性有了更进一步的了解，对使用过程中出现的问题可以更快的维修好，具有一定的经济时效。

三、 鞋面定型机螺钉专用机床进给伺服系统的设计方案

数控机床中，伺服系统是非常重要的部分，伺服系统的作用是接收来自数控装置的脉冲信号并将其转换为机床移动部件的运动，由伺服电机、驱动信号控制转换电路、电力电子驱动放大模块、速度调节单元、位置调节单元、电流调节单元、检测装置等组成。

鞋面定型机螺钉采用的原材料是45钢，其材料在行业当是常用轴类零件材料。通过用机床车削加工后采用调质或者正火等热处理方式，能够完善鞋面定型机螺钉的切削性能，也可以满足鞋面定型机螺钉的强度及其韧性等使用要求。

根据材料抗拉强度：600Mpa； 屈服强度：355Mpa；伸长率：16%；收缩率：40%；冲击功：39J；热轧钢：≤229HB；退火钢：≤197HB等性能指标，对鞋面定型机螺钉专用机床的伺服系统的设计提供了依据。

综合考虑各系统的优缺点，根据生产需要和教学要求，本机床的加工精度要求不是很高，在加工上述零件和教学中，机床的刀架需要频繁转动，也为了降低设计成本，选择结构相对简单，精度较好的半闭环控制系统。

具体方案如下：

1.研究伺服系统的理论，并应用于数控机床系统当中；

2.对鞋面定型机螺钉专用机床的伺服系统进行设计，建立数学模型，并分析系统的稳态和动态性能，进而对该系统进行全面研究；

3.制作实体模型，实际运动，检测数据，对数据进行分析，并进行反馈，从而优化伺服系统；

4.根据设计要求对伺服电机进行选型，装配机械结构部分，电源连接，对机床进行调试，进行工件试切，分析数据，为达到正常的加工效果对机床进行调整；

5.按照有关要求对鞋面定型机螺钉进行加工，经检测零件尺寸来检验加工质量；

6.记录有关数据，进行总结，形成文字稿，撰写论文。

四、机械部分的改造方案

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[关键词]几何精度 精度补偿 误差分析

[中图分类号]G71 [文献标识码]A [文章编号]1672-5158（2013）06-0338-01

1、数控机精度分析

目前对数控数控机床的分类主要包括集合精度、位置精度以及加工精度。数控机床材质的刚度和工作时的温度，对机床的精度都会造成不同程度的影响。将数控车床的几何精度继续细分有可以分成主轴几何精度和直线运动精度。

在数控机床加工运作的过程中主动轴与回转轴之间的相对位置应该是保持相对固定的，在实际生产的过程中与设计的情况是不完全相同的，两轴之间的相对空间位置也并非固定不变的，因为构成主轴的轴承零部件在其制造的环节中会出现不同程度的误差，在使用过程中又会受到温度、工作强度、等条件的影响。主动轴的轴承精度、主轴箱在装配是的质量都会造成主轴和其回转部件在运行是发生不平衡，另外主动轴的支承轴颈在制造过程中会存在圆度误差，其前后同轴度也会存在一定程度的误差，再加之主轴在运转的过程中都会受热发生形变，这些因素都对数控机床的主轴几何精度造成影响。

在数控机床除主动轴造成的几何精度之外，导轨因为摩擦力以及机床所用的伺服电机可能会存在惯量匹配问题会对机床的位置精度造成影响。在数控机床中有部分需要不间断工作的部件如油缸油泵、电动机、液压机等，都需要长时间连续工作。在它们运转的过程中因为摩擦会产生一定的热量，其内部零件会受热膨胀发生形变，造成构件的实际尺寸与设计尺寸有出入，零件的结构也会因内部热应的作用变的不对称，发生构件的形变，因此数控机床运转部件受热发生形变会对机床的位置精度带来重要影响。

数控机床的加工精度与上述两种精度不同，它是整台机床在各种因素综合影响下的结果，与机床的几何精度和位置精度是密切相关的，与机床的传动系统误差、检查校正系统误差、零件固定部件无擦、刀具位置的误差等都有关联。而且数控机床的程序编辑是否正确、生产工艺是否合理对机床的加工生产的稳定型造成影响。因此在实际生产中，为提高数控机床的加工精度就需要提高机床的几何精度和位置精度。

2、检测数控机床精度

数控机床与所有其他电器、机械设备相同，在使用一段时间后，都会面临电子元件老化、零部件生锈、机械部件磨损等情况。因此为保持机床能够保持较好的状态，应定期对机床进行周期性的保养，对数控机床的精度进行检测和补偿。

2.1 检测几何精度

通常在加工中心机床的几何精度检测项目中，对直线运动轴的直线度检测项目所选用的工具是平尺和千分表，一般是测试运动部件在垂直于其运动轴的其他两个坐标轴上的线性偏差。在一台常见的普通立式数控加工中心为例，对其集合精度的检测内容主要包括对机床工作台面的平面度，运动轴在空间坐标各方向移动的相互垂直度。主轴在中心孔径向的跳动，主轴、回转轴轴心线与机床工作台面的垂直度。机床运动轴在X、Y坐标方向移动时工作台面的平行度；X坐标方向移动时工作台面T形槽侧面的平行度；主轴箱在延z轴的坐标方向移动时的直线度以及与主轴的轴心线的平行度，主轴的轴向窜动等。

2.2 检测位置精度

数控机床所需要的定位精度可以分为定位精度、反向偏差精度和重复定位精度三项。定位精度主要的内容指的是数控机床的工作台面或者机床的其他运动部件，在生产中实际的运动位置与程序指令位置相一致的程度；其不一致程度的差量就是定位误差。在机床各系统中，伺服系统、检测系统、进给系统等的误差，以及运动部件导轨的几何误差都是造成定位误差的重要因素，定位误差是会对机床加工零件的尺寸精度产生直接影响。

3、提高机床精度的措施

3.1 提高设计水平

目前我们大量使用的数控机床是以国产机床为主，机床的生产企业基本上的都具有部分的自主研发能力，可以自行设计、制造、改进产品的主体部分，机床的功能件部分人需外购。闭眼机床局部因受力过大而造成较大变形，影响加工精度。

机床主动轴在使用过程中要受到耐磨性和温度升高的影响，因此对其温度特性进行优化设计可以有效的保持机床的加工精度。通常在对主轴系统设计的是有，会将对机床加工精度造成较大影响的构件安装到一个与主动轴中心相交，而且与机床底座想垂直的安装面上，然后在主轴箱的两侧对称的安装其他构件，这样可以有效的改善机床因受热对加工精度。

3.2 提高机床几何精度

数控机床的几何精度能够对机床的生产精度起到决定性作用，因此在机床生产企业的设计中要能够合理的设定机床的工作精度，选择适合的加工负荷。在机床加工零件的过程中，主轴轴颈与轴承发生的摩擦会使其温度升高，它与主轴箱的箱体孔的空间位置如果存在较大误差，会造成轴承滚到的变形，严重影响到轴承的旋转精度。所以要严格控制主轴轴承的选配间隙。

数控机床在加工零件时长时间处于高负荷运转状态，通常机床制造企业会采用镶钢滑动导轨副结构来提高机床的刚性和精度。该结构可以使数控机床具有最好的几何精度。

3.3 综合提高加工精度

数控机床从设计到制造、装配、使用值一个复杂的过程，对其加工精度的控制也是一个综合性的系统问题，不能仅仅依靠对某个或某几个量的控制来获取较高加工精度。在生产制造环境，应充分考虑到制造工艺中会对机床精度造成影响的因素，消除铸造加工、机械加工对机床个构件引起的几何精度的改变。然后通过对数控机床的数控系统进行补偿值的设定，可有效的提升机床的加工精度。

4、结束语

目前我们国内采用数控机床虽然比传统的加工机床有更高的加工精度，但是与世界先最先进的数控设备还有这很大的差距。在现有的条件加，为提高机床的加工质量，保持更高的加工精度，需要对生产工艺精益求精，不断提高设计制作能力。

参考文献