数控车床论文范文

导语：如何才能写好一篇数控车床论文，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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一般机床是能完成车、铣、刨、磨、镗、钻、电火花、剪板、折弯、激光切割等等机械加工的方法的设备，它能把金属毛坯零件加工成所需要的形状，其中包括尺寸精度和几何精度两个方面。

数控机床则是从普通机床的基础上发展过来的，它是一种装备了数控系统的机床。数控系统则是采用了自动控制技术，能用数控指令来控制机床的运动（称之为数控控制技术）的自动控制系统。

二、机床的雏形、诞生及发展

机床是人类进行生产劳动的重要工具，也是社会生产力发展水平的重要标志。

1、数控车床的雏形

机床最早的雏形是于公元前2000多年出现的树木车床。当时，工作时脚踏绳索下端的套圈，利用树枝的弹性使工作由绳索带动旋转，中世纪的弹性棒车床运用的仍是这一原理。1500年左右，意大利人达芬奇曾绘制过车床、镗床、螺纹加工机床的构想革图。中国明朝出版的《天工开物》中载有磨床的结构，用脚踏的方法使铁盘旋转，加上沙子和水剖切玉石。18世纪的工业革命推动了机床的发展。

1774年，英国人威尔金发明较精密的炮筒镗床，他用这台炮镗床镗出的汽缸，满足了瓦特蒸汽机的发展。1770年威尔金森制造了一台水轮驱动的镗床。1797年英国人莫利兹创造的车床能实现机动进给和车削螺纹，这是机床结构的一大变革。19世纪以后，由于纺织、动力、交通运输机械和军火生产的推动，各种基本类型的机床相继出现。

2、机床的诞生及发展

普通机床经经历了近两百年的历史。随着电子技术、计算机技术及自动化，精密机械与测量等技术的发展与综合应用，生产了机电一体化的新型机床一一数控机床。

在20世纪40年代，飞机和导弹制造业发展迅速，原来的加工设备已无能力加工航工业需要的高精度的复杂型面零件。1948年，美国PARSONS公司在加工直升机叶片轮廓检验样板的机床时，首先提出了数控机床的设想，在麻省理工学院（MIT）伺服机构研究所的协助下，于1952年成功研制了世界上第一台三坐标铣床样机。后又经过三年时间的改造和自动程序编制的研究，数控机床进入了实用阶段。于1958年，美国的KEANEY&TRECKER公司在世界上首先研制成功了带有自动换刀装置的加工中心。

可以说，数控机床的诞生为人类带来了不同凡响的意义。于此同时，数控机床的优越性也着重的体现出来了，在国际的竞争日益剧烈、产品品种变化频繁的形势下，各国也开始研究各种不同类型的数控机床，新品种的机床也随之增长。在这样的条件下，数控机床也经历了几代变化：

1952-1959年采用的是电子管构成的专用数控（NC）系统的数控机床，这是第一代。

1959年由于在计算机行业中研制出晶体管元件，因而便出现了采用晶体管电路NC系统的数控机床，从而跨入了第二代。

1965年出现了开始采用小、中规模集成的NC系统数控机床的第三代。

1970年为数控机床发展的第四代，此时采用大规模集成电路的小型通用电子计算机控制系统的系统数控机床。

1974年开始采用微型电子计算机数控系统（MNC）数控机床，此时为第五代。

在经历不同的年代的发展，机床的数控化率不断提高，也使数控机床加工对象改型的适应性加强，加工精度提高，大大的提高了生产效率，为制造业提供了良好的经济效益，且数控机床由于自动化程度很高，很利用现在化的生产管理，使其成为国民经济和国防建设发展的重要装备。

三、数控机床的发展趋向

数控机床一经使用就了其独特的优越性和强大生命力，使原来大量不能解决的问题，找到了科学解决的途径。然而，随着制造业对数控机床的大量需求以及计算机技术和现代设计技术的飞速进步，数控机床必须不断发展以更适应生产加工的需要，以达更高更好的效果。

随着数控机床的不断发展，不断提高，同时随着当今世界的快速发展，数控机床也将会有不同的发展方向：

1、迎合制造业的个性需求。

2、不断提高加工精度、加工效率，减少加工辅助时间，强调柔性化来满足生产和组织及管理的需要。

3、强调功能复合化。

4、5轴（坐标）联动控制技术及5轴联动数控机床成为世界机床制造业中的一个技术制高点。CIMT2007上共展出了70多台五轴联动数控机床，其中有40多台是中国自主开发的。

5、注重环保，涉及避免油污污染，以及机床再生、回收等方面。

6、智能化发展，即数控机床的控制系统逐步具备自诊断、自适应控制、逻辑分析判断等功能。最近，日本的山崎马扎克公司陆续开发了主动振动控制、智能热屏障、智能防撞屏障、语言提示；日本大隈公司开发了Thinc智能数字控制系统等等。

7、在并联结构机床方面，哈尔滨量具刃具集团数控设备公司在CIMT2007上展出的并联结构机床LINKS-EXE700具有新的突破意义，不单结构进一步简化，而且加工范围增大、动作快速、刚性和精度提高；五轴联动数控编程与使用常规化，可以加工五面体，在工件特别装夹的情况下，还可作六面加工，这是目前任何机床结构都做不到的。

8、从零件加工方法上来说，称得上革命性发展是出现了实现快速成型技术原理的机床新品种，它采用电热、激光束、离子束、电子束作为能量源，以复合纸、高聚物、金属粉末、高温合金、复合陶瓷、铸造型砂等作为加工材料，一改现有金属切削机床和金属成型机床“材料去除”加工方法，而采用“材料累加”的方法或称“增材制造”方法进行机械零件原型制造。

9、水切割已经与激光切割并驾齐驱成为一门崭新的技术和新的机床门类，中国目前有三、四个单位从事这方面开发，产品已上市。

数控机床的发展方向是多元化的，也可以使其向信息化发展，产生其联网效应，在数控机床工作时，工人和技术师之间有着短距离的联系，以确保加工过程的顺利，在任何一个环节中如若出现问题，可以不须远距离就可以解决。

四、中国的数控

我国的数控机床从20世纪80年代开始起步，2003年我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。在“十五”期间，我国数控机床行业实现了超高速发展。其产量2001年为17521台，2002年24803台，2003年36813台，2004年51861台，是2001年的3.7倍，平均年增长39％；2005年国产数控机床产量59639万台，接近6万台大关，是“九五”末期的424倍。中国机床行业在“十五”期间发展迅猛的主要原因是市场需求旺盛。固定资产投资增速快、汽车和机械制造行业发展迅猛、外商投资企业增长速度加快所致。

经过不断的发展，市场上的需求，近几年我国机床工业正处在黄金发展时期：机床工具行业连续8年快速增长，连续6年成为世界第一机床消费国、进口国。虽然我国的机床发展水平和国际还有一定的差距，但是部分产品已经达到国际水平。

在2008年4月21~25日的中国第五届中国国际数控展览会就体现了我国数控机床的发展，是我国国产数控机床自主创新20年的成果的全面展示。此次国展会就展示出我国的高档数控机床可谓是遍地开花，其中多家企业也展出了大规模系列产品，柔性制造系统成套的靓丽登场，而数控机床的整体水平也进行了全面的提升，以往的加工中心也从立式脱颖成卧式，这次展会也展示出了许多前所声誉鹊起有的大型、重型数控机床等。

这次展会也体现我国数控机床的技术先进、质量可靠、性能优越；体现了数控机床在我国经济的持续快速发展和国家政策的大力支持下，机床工业连续六年取得快速增长；体现数控机床在我国的市场的广阔，我国的能力之强大。

五、数控机床的接触

在学校实习时，我也曾经接触过机床与数控机床，感觉好对机床的调整，例如：对一段圆柱进行车圆锥面的时候，根据要求进行计算，将小滑板法转到计算出的角度；而数控机床只要根据技术员所编程序进行车削，自动调整，无须人力。从而看出数控机床比一般机床的高技术性、高效率等，体现了数控机床的优越性、高性能。

数控机床根据所实现加工的情况不同，也有不同的型号。我们刚开始接触数控机床，使用的是模拟型，在厂里所接触的就属于实用型，在这两者之间，也有不同的区别：程序所须代码的意思不同、系统不同、机床按键不同等。同时，根据实际情况所需，数控机床上的功能也随之变动：有的适用于加工普通零件，有的适用于加工高精度的零件。模型弄数控机床，是根据你所编的程度进行操作，没有任何的变动，相当于执行你的指令，不会自我完善；实用型数控机床则相反，它会根据所出现的情况，辨别进行完善，例如：机床用麻花钻进行钻孔，如果你没有设置退刀程序，模拟机床会根据你的程序，一直到钻孔结束；而厂里的机床，可以根据你设置的程序，进行完善，在钻孔时，会自动退一点点，让孔内的铁屑随着退刀出来，再继续钻孔。

在这样的对比之下，可以看出数控机床在向着人类所期待完美状态前进，它的“成长”标志着社会生产水平的发展，是我们人类的重要标志之一。

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关键词：改造；数控车床；质量控制

如果对所用的普通车床和长时间使用的车床不进行改造，仅购买新的数控车床，则会增加许多生产厂家设备方面的成本。所以生产厂家对普通车床及长时间使用的车床进行数控化改造是必经之路。

由于进行数控化改造对于改造厂家来说，较杂又乱，但如何对改造的数控机床进行质量控制则是我们一直以来需要探讨的问题，在此谈一下如何进行改造数控车床的质量控制。

普通车床数控改造分为新机改造和旧机改造，新机改造是用户购买普通车床或普通光机（指仅带床头箱和纵、横向导轨的车床），改造厂家根据其要求进行数控化改造。旧机改造是指用户将已经使用过的普通车床或数控车床进行翻新并进行数控化改造。其中旧机改造包括大修车床改造和用户旧机部件改造。在此浅谈改造数控车床在机械方面的质量控制方法、着重控制点和检验过程。

1新机改造和旧机大修车床改造都必须经过如下相同改造

(1)更换X轴、Z轴丝杆、轴承、电机。

(2)增加电动刀架和主轴编码器。

(3)增加轴向电机的驱动装置，限制运行超程的行程开关，加装变频器（客户需要）以及为了加工和安全所需的电气部分。

(4)X轴、Z轴的丝杆两端支承面的配刮、滚珠丝杆副托架与床鞍的配刮、床身与床鞍导轨副进行配刮。

(5)据需要增加防护设施，如各向丝杆的防护罩，安全防护门，行程开关的防护装置。

2新机改造和旧机大修车床改造的不同点

(1)新机改造的主轴和尾座部分未进行改动，主轴部分和尾座部分无须进行再改造。

(2)旧机大修车床由于经过长时间使用，导轨已磨损，为了保证大修后，能继续长时间使用而不变形，必须经过淬火工序，然后磨导轨，且磨导轨后必须保证导轨硬度≥HRC47。

(3)旧机大修车床应根据客户需要对主轴部分和尾座部分进行改造和调整。

3新机改造和大修机床改造的精度检验是检验的重要项目

精度检验执行JB/T8324.1-1996《简式数控卧式车床精度》。

4新车床改造的精度质量控制如下

(1)铲刮检验。新车床改造经过对X轴、Z轴的丝杆两端支承面的进行配刮、对滚珠丝杆副托架与床鞍进行配刮、床身与床鞍导轨副进行配刮等。车床的主轴、尾座部分未拆动。检验方法如下：用配合面进行涂色，相互配合面进行结合，并相对摩擦，然后对铲刮面进行铲刮点数检验，并对结合处用塞尺进行结合程度检验，其中刮研点不得低于6点/25*25mm，0.03mm的塞尺塞结合处，不入。

(2)丝杆与导轨平行度检验：装配丝杆时，丝杆与导轨的平行度必须≤0.02mm。

(3)精度检验的G1项中导轨在垂直平面内的直线度(只许凸)应由普通车床厂家进行保证，不作为重点检验项目。

(4)精度检验中的主轴部分精度G4、G5、G6项也应由普通车床厂家进行保证，不作为重点检验项目。

(5)G11项床头、尾座两顶尖的等高度由普通车床厂家进行保证，不作为改造厂家质量控制的重点项目。5用户大修车床改造的精度检验

由于进行了磨导轨，基准面已变动，所以精度检验中的所有项目必须进行检验，且应严格进行控制，以保证改造后的使用性能。

6大修车床改造和新机改造的其它质量重要控制点

(1)锈蚀检查：各横、纵向导轨面，主轴、主轴法兰盘，尾座空心套和各

(2)外露非油漆表面都必须采取防锈措施，如清洗干净后，用脂等进行防锈检查：铲刮面、丝杆和轴承在进行装配前必须清洗干净，不得留有红丹粉、铁削和其它脏物质；电箱内侧、防护罩内侧无灰尘、脏物。

(3)渗漏检查：大修车床改造的主轴轴承和齿轮等必须保持，大修车床改造和新车床改造的轴向丝杆和轴承必须有，必须有冷却装置，且以上和冷却中接头处，油、水箱等处都不得有渗漏现象。

(4)机床噪声、温升、转速、空运转试验：

①主轴在各种转速下连续空运转4min，其中最高转速运转时间不小于2小时。整机空运行时间≥16h，对圆弧、螺纹、外圆、端面等循环车削进行模拟空运行试验。

②主轴轴承温度稳定后，测轴承温度及温升滚动轴承：温度≤70℃，温升≤40℃；滑动轴承：温度≤60℃，温升≤30℃。

③机床噪声声压级空运转条件下≤83dB(A)，且机床有无不正常尖叫、冲击声。各轴方向进给运动进行应平稳，无明显振动、颤动和爬行现象。

④机床连续空运转试验在规定连续空运转时间内，无故障，运行可靠，稳定。

(5)用户更换部件（包括机床部分的维修）的改造：由于车床更换部件的改造项目较多，主要是更换主轴轴承、轴向丝杆、轴向电机、轴向轴承和系统。

①更换主轴轴承：由于更换主轴轴承是为了保证加工外圆和端面的精度，必须在更换轴承后，先行检验主轴的噪声在无异常的情况下，整机噪声声压级不得超过83dB（A），然后进行加工精度检验，并检验加工工件的表面粗糙度。

②更换轴向丝杆检验：检验各向位置精度，确保在规定范围内，跑机运行达到轴向运行无不正常的冲击声和杂音。更换轴向电机：由于其它项目未进行改造，则检验仅对跑机运行的噪声进行检验，轴向运行无不正常的冲击声和杂音。检验其轴向反向间隙，以防在装配中由于装配引起反向差值不符合要求。

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关键词：数控机床，单片机数控系统，改装设计

第一章概述

机床作为机械制造业的重要基础装备，它的发展一直引起人们的关注，由于计算机技术的兴起，促使机床的控制信息出现了质的突破，导致了应用数字化技术进行柔性自动化控制的新一代机床－数控机床的诞生和发展。计算机的出现和应用，为人类提供了实现机械加工工艺过程自动化的理想手段。随着计算机的发展，数控机床也得到迅速的发展和广泛的应用，同时使人们对传统的机床传动及结构的概念发生了根本的转变。数控机床以其优异的性能和精度、灵捷而多样化的功能引起世人瞩目，并开创机械产品向机电一体化发展的先河。数控机床是以数字化的信息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，机床电机的启动和停止，主轴变速，工件松开和夹紧，刀具的选择，冷却泵的起停等各种操作和顺序动作等信息用代码化的数字记录在控制介质上，然后将数字信息送入数控装置或计算机，经过译码，运算，发出各种指令控制机床伺服系统或其它的执行元件，加工出所需的工件。数控机床与普通机床相比，其主要有以下的优点：1.适应性强，适合加工单件或小批量的复杂工件；在数控机床上改变加工工件时，只需重新编制新工件的加工程序，就能实现新工件加工。2.加工精度高；3.生产效率高；4.减轻劳动强度，改善劳动条件；5.良好的经济效益；6.有利于生产管理的现代化。数控机床已成为我国市场需求的主流产品，需求量逐年激增。我国数控机机床近几年在产业化和产品开发上取得了明显的进步，特别是在机床的高速化、多轴化、复合化、精密化方面进步很大。但是，国产数控机床与先进国家的同类产品相比，还存在差距，还不能满足国家建设的需要。我国是一个机床大国，有三百多万台普通机床。但机床的素质差，性能落后，单台机床的平均产值只有先进工业国家的1/10左右，差距太大，急待改造。旧机床的数控化改造，顾名思义就是在普通机床上增加微机控制装置，使其具有一定的自动化能力，以实现预定的加工工艺目标。随着数控机床越来越多的普及应用，数控机床的技术经济效益为大家所理解。在国内工厂的技术改造中，机床的微机数控化改造已成为重要方面。许多工厂一面购置数控机床一面利用数控、数显、PC技术改造普通机床，并取得了良好的经济效益。我国经济资源有限，国家大，机床需要量大，因此不可能拿出相当大的资金去购买新型的数控机床，而我国的旧机床很多，用经济型数控系统改造普通机床，在投资少的情况下，使其既能满足加工的需要，又能提高机床的自动化程度，比较符合我国的国情。1984年，我国开始生产经济型数控系统，并用于改造旧机床。到目前为止，已有很多厂家生产经济型数控系统。可以预料，今后，机床的经济型数控化改造将迅速发展和普及。所以说，本毕业设计实例具有典型性和实用性。

第二章总体方案的设计

2.1设计任务本设计任务是对CA6140普通车床进行数控改造。利用微机对纵、横向进给系统进行开环控制，纵向（Z向）脉冲当量为0.01mm/脉冲，横向（X向）脉冲当量为0.005mm/脉冲，驱动元件采用步进电机，传动系统采用滚珠丝杠副，刀架采用自动转位刀架。2.2总体方案的论证对于普通机床的经济型数控改造，在确定总体设计方案时，应考虑在满足设计要求的前提下，对机床的改动应尽可能少，以降低成本。（1）数控系统运动方式的确定数控系统按运动方式可分为点位控制系统、点位直线控制系统、连续控制系统。由于要求CA6140车床加工复杂轮廓零件，所以本微机数控系统采用两轴联动连续控制系统。（2）伺服进给系统的改造设计数控机床的伺服进给系统有开环、半闭环和闭环之分。因为开环控制具有结构简单、设计制造容易、控制精度较好、容易调试、价格便宜、使用维修方便等优点。所以，本设计决定采用开环控制系统。（3）数控系统的硬件电路设计任何一个数控系统都由硬件和软件两部分组成。硬件是数控系统的基础，性能的好坏直接影响整体数控系统的工作性能。有了硬件，软件才能有效地运行。在设计的数控装置中，CPU的选择是关键，选择CPU应考虑以下要素：1.时钟频率和字长与被控对象的运动速度和精度密切相关；2.可扩展存储器的容量与数控功能的强弱相关；3.I/O口扩展的能力与对外设控制的能力相关。除此之外，还应根据数控系统的应用场合、控制对象以及各种性能、参数要求等，综合起来考虑以确定CPU。在我国，普通机床数控改造方面应用较普遍的是Z80CPU和MCS-51系列单片机，主要是因为它们的配套芯片便宜，普及性、通用性强，制造和维修方便，完全能满足经济型数控机床的改造需要。本设计中是以MCS-51系列单片机，51系列相对48系列指令更丰富，相对96系列价格更便宜，51系列中，是无ROM的8051，8751是用EPROM代替ROM的8051。目前，工控机中应用最多的是8031单片机。本设计以8031芯片为核心，增加存储器扩展电路、接口和面板操作开关组成的控制系统。2.3总体方案的确定经总体设计方案的论证后，确定的CA6140车床经济型数控改造示意图如图所示。CA6140车床的主轴转速部分保留原机床的功能，即手动变速。车床的纵向（Z轴）和横向（X轴）进给运动采用步进电机驱动。由8031单片机组成微机作为数控装置的核心，由I/O接口、环形分配器与功率放大器一起控制步进电机转动，经齿轮减速后带动滚珠丝杠转动，从而实现车床的纵向、横向进给运动。刀架改成由微机控制的经电机驱动的自动控制的自动转位刀架。为保持切削螺纹的功能，必须安装主轴脉冲发生器，为此采用主轴靠同步齿形带使脉冲发生器同步旋转，发出两路信号：每转发出的脉冲个数和一个同步信号，经隔离电路以及I/O接口送给微机。如图2－1所示：

第三章微机数控系统硬件电路设计

3.1微机数控系统硬件电路总体方案设计本系统选用8031CPU作为数控系统的中央处理机。外接一片2764EPROM，作为监控程序的程序存储器和存放常用零件的加工程序。再选用一片6264RAM用于存放需要随机修改的零件程序、工作参数。采用译码法对扩展芯片进行寻址，采用74LS138译码器完成此功能。8279作为系统的输入输出口扩展，分别接键盘的输入、输出显示，8255接步进电机的环形分配器，分别并行控制X轴和Z轴的步进电机。另外，还要考虑机床与单片机之间的光电隔离，功率放大电路等。其硬件框图如图3－1所示：图3－28031芯片内部结构图各引脚功能简要介绍如下：⒈源引脚VSS：电源接地端。VCC：＋5V电源端。⒉输入/输出（I/O）口线8031单片机有P0、P1、P2、P34个端口，每个端口8根I/O线。当系统扩展外部存储器时，P0口用来输出低8位并行数据，P2口用来输出高8位地址，P3口除可作为一个8位准双向并行口外，还具有第二功能，各引脚第二功能定义如下：P3.0RXD：串行数据输入端。P3.1TXD：串行数据输出端P3.2INT0：外部中断0请求信号输入端。P3.3INT1：外部中断1请求信号输入端。P3.4T0：定时器/计数器0外部输入端P3.5T1：定时器/计数器1外部输入端P3.6WR：外部数据存储器写选通。P3.7RD：外部数据存储器读选通。在进行第二功能操作前，对第二功能的输出锁存器必须由程序置1。⒊信号控制线RST/VPD：RST为复位信号线输入引脚，在时钟电路工作以后，该引脚上出现两个机器周期以上的高电平，完成一次复位操作。8031单片机采用两种复位方式：一种是加电自动复位，另一种为开关复位。ALE/PROG：ALE是地址锁存允许信号。它的作用是把CPU从P0口分时送出的低8位地址锁存在一个外加的锁存器中。外部程序存储器读选通信号。当其为低电平时有效。

VPP：当EA为高电平且PC值小于0FFFH时CPU执行内部程序存储器中的程序。当EA为低电平时，CPU仅执行外部程序存储器中的程序。XTAL1：震荡器的反相放大器输入，使用外部震荡器时必须接地；XTAL2：震荡器的反相放大器输出，使用外部震荡器时，接收震荡信号；（2）片外三总线结构单片机在实际应用中，常常要扩展外部存储器、I/O口等。单片机的引脚，除了电源、复位、时钟输入以及用户I/O口外，其余的引脚都是为了实现系统扩展而设置的，这些引脚构成了三总线形式：⒈地址总线AB地址总线宽度为16位。因此，外部存储器直接寻址范围为64KB。由P0口经地址锁存器提供16位地址总线的低8位地址（A7～A0），P2口直接提供高8位地址（A15～A8）。⒉数据总线DB数据总线宽度为8位，由P0口提供。⒊控制总线CB控制总线由第二功能状态下的P3口和4根独立的控制线RST、EA、ALE和PSEN组成。其引脚图如图3－3所示：3.1.28255A可编程并行I/O口扩展芯片8255A可编程并行I/O口扩展芯片可以直接与MCS系列单片机系统总线连接，它具有三个8位的并行I/O口，具有三种工作方式，通过编程能够方便地采用无条件传送、查询传送或中断传送方式完成CPU与设备之间的信息交换。8255A的结构及引脚功能：1、8255A的结构8255A的内部结构如图3－4所示。其中包括三个8位并行数据I/O端口，二个工作方式控制电路，一个读/写控制逻辑电路和一个8位数据总线缓冲器。各部分功能介绍如下：（1）三个8位并行I/O端口A、B、CA口：具有一个8位数据输出锁存/缓冲器和一个8位数据输入锁存器。可编程为8位输入、或8位输出、或8位双向寄存器。B口：具有一个8位数据输出锁存/缓冲器和一个8位输入或输出寄存器，但不能双向输入/输出。C口：具有一个8位数据输出锁存/缓冲器和一个8位数据输入缓冲器，C口可分作两个4位口，用于输入或输出，也可作为A口和B口选通方式工作时的状态控制信号。（2）工作方式控制电路A、B两组控制电路把三个端口分成A、B两组，A组控制A口各位和C口高四位，B组控制B口各位和C口低四位。两组控制电路各有一个控制命令寄存器，用来接收由CPU写入的控制字，以决定两组端口的工作方式。也可根据控制字的要求对C口按位清“0”或置“1”。（3）读/写控制逻辑电路它接收来自CPU的地址信号及一些控制信号，控制各个口的工作状态。（4）数据总线缓冲器它是一个三态双向缓冲器，用于和系统的数据总线直接相连，以实现CPU和8255A之间信息的传送。

参考文献：

[1]王润孝，秦现生.机床数控原理与系统.西安:西北工业大学出版社,2000

[2]李华，MCS-51单片机实用接口技术.北京:北京航空航天大学出版社,1993

[3]李圣怡等，Windows环境下软硬件接口设计.长沙:国防科技大学出版社,2001

[4]顾京，数控加工编程及操作.北京:高等教育出版社,2002

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【关键词】数控车床；维护保养

1.数控车床维护保养工作的基本条件

数控车床的身价从几十万元到上千万元，一般都是企业中关键产品、关键工序的关键设备，一旦故障停机，其影响和损失往往很大。但是，人们对这样的设备往往更多地是看重其效能，而不仅对合理地使用不够重视，更对其保养及维修工作关注太少，日常忽视对保养与维修工作条件的创造和投入，故障出现临时抱佛脚的现象很是普遍。因此，为了充分发挥数控车床的效益，我们一定要重视日常维护工作，创造出良好的维修条件。

1.1人员条件

数控车床电气维修工作的快速性、优质性关键取决于电气维修人员的素质条件。

首先要有高度的责任心和良好的职业道德；知识面要广，要学习并基本掌握有关数控车床的各学科知识，如计算机技术、模拟与数字电路技术、自动控制与拖动理论、控制技术、加工工艺以及机械传动技术，当然还包括基本数控知识；应经过良好的技术培训，数控技术基础理论的学习，尤其是针对具体数控车床的技术培训，首先是参加相关的培训班和车床安装现场的实际培训，然后向有经验的操作、维修人员学习，而更重要且更长时间的是自学；勇于实践，要积极投入数控车床的维修与操作的工作中去，在不断的实践中提高分析能力和动手能力；掌握科学的方法，要做好维修工作光有热情是不够的，还必须在长期的学习和实践中总结提高，从中提炼出分析问题、解决问题的科学的方法；学习并掌握各种电气维修中常用的仪器、仪表和工具。

1.2物质条件

准备好通用的和专用的数控车床电气备件；常备电器元件应做到采购渠道快速畅通；必要的维修工具、仪器仪表等，最好配有笔记本电脑并装有必要的维修软件；要有完整的数控车床技术图样和资料；数控车床使用、维修技术资料档案。

1.3关于预防性维护

预防性维护的目的是为了降低故障率，其工作内容主要包括下列几方面的工作：

要分配专门的操作人员、工艺人员和维修人员，所有人员都要不断地努力提高自己的业务技术水平；建档针对每台车床的具体性能和加工对象制定操作规章，建立工作与维修档案，要经常检查、总结、改进；建立日常维护保养计划，保养内容包括坐标轴传动系统的、磨损情况，主轴等，油、水、气路，各项温度控制，平衡系统，冷却系统，传动带的松紧，继电器、接触器触头清洁，各插头、接线端是否松动，电气柜通风状况等等，及各功能部件和元件的保养周期。

2.数控车床维护保养工作内容

数控车床具有集机、电、液为一体的自动化机床，经各部分的执行功能最后共同完成机械执行机构的移动、转动、夹紧、松开、变速和换刀等各种动作，可见做好数控车床的日常维护保养将直接影响机床性能。数控车床日常维护主要包括机床本体、主轴部件、滚珠丝杠螺母副、导轨副、电气控制系统、数控系统等维护。

2.1外观保养

每天做好机床清扫卫生，清扫铁屑，擦干净导轨部位的冷却液。下班时所有的加工面抹上机油，防止生锈；每天注意检查导轨、机床防护罩是否齐全有效；每天检查机床内外有无磕、碰、拉伤现象；定期清除各部件切屑、油垢，做到无死角，保持内外清洁，无锈蚀。

2.2主轴的维护

在数控车床中，主轴是最关键的部件，对机床的加工精度起着决定性作用。它的回转精度影响到工件的加工精度，功率大小和回转速度影响到加工效率。主轴部件机械结构的维护主要包括主轴支撑、传动、等。

定期检查主轴支撑轴承：轴承预紧力不够，或预紧螺钉松动，游隙过大，会使主轴产生轴向窜动，应及时调整；轴承拉毛或损坏应及时更换；定期检查主轴恒温油箱，及时清洗过滤器，更换油等，保证主轴有良好的；定期检查齿轮，若有严重损坏，或齿轮啮合间隙过大，应及时更换齿轮和调整啮合间隙；定期检查主轴驱动皮带，应及时调整皮带松紧程度或更换皮带。

2.3滚珠丝杠螺母副的维护

滚珠丝杠传动由于其有传动效率高、精度高、运动平稳、寿命长以及可预紧消隙等优点，因此在数控车床使用广泛。其日常维护保养包括以下几个方面：

定期检查滚珠丝杠螺母副的轴向间隙：一般情况下可以用控制系统自动补偿来消除间隙；当间隙过大，可以通过调整滚珠丝杠螺母副来保证，数控车床滚珠丝杠螺母副多数采用双螺母结构，可以通过双螺母预紧消除间隙；定期检查丝杠防护罩：以防止尘埃和磨粒黏结在丝杠表面，影响丝杠使用寿命和精度，发现丝杠防护罩破损应及时维修和更换；定期检查滚珠丝杠螺母副的：滚珠丝杠螺母副剂可以分为脂和油两种。脂每半年更换一次，清洗丝杠上的旧脂，涂上新的脂；用油的滚轴丝杠螺母副，可在每次机床工作前加油一次。

2.4导轨副的维护

导轨副是数控车床的重要的执行部件，常见的有滑动导轨和滚动导轨。导轨副的维护一般是不定期，主要内容包括：

检查各轴导轨上镶条、压紧滚轮，保证导轨面之间有合理间隙。根据机床说明书调整松紧状态，间隙调整方法有压板间隙调整间隙、镶条调整间隙和压板镶条调整间隙等；注意导轨副的：导轨面上进行后，可以降低摩擦，减少磨损，并且可以防止导轨生锈。根据导轨状况及时调整导轨油量，保证油压力，保证导轨良好；经常检查导轨防护罩：以防止切屑、磨粒或冷却液散落在导轨面上引起的磨损、擦伤和锈蚀。发现防护罩破损应及时维修和更换。

2.5电气控制系统的日常维护

数控车床电气控制系统是机床的关键部分，主要包括伺服与检测装置、PLC、电源和电气部件等，其日常维护包括以下几个方面：

（1）定期检查电气部件，检查各插头、插座、电缆、各继电器触点是否出现接触不良，短路故障；检查各印制电路板是否干净；检查主电源变压器、各电机绝缘电路是否在1MΩ以上。平时尽量少开电气柜门，保持电气柜内清洁。

（2）伺服电动机的维护。

应用于进给驱动的伺服电动机多采用交流永磁同步电动机，其特点是磁极是转子，定子的电枢绕组与三相交流电枢绕组一样，但它有三相逆变器供电，通过转子位置检测其产生的信号去控制定子绕组的开关器件，使其有序轮流导通，实现换流作用，从而使转子连续不断地旋转。转子位置检测器与转子同轴安装，用于转子的位置检测，检测装置一般为霍尔开关或具有相位检测的光电脉冲编码器。

【参考文献】

[1]李叶龙.数控机床与PLC的关系[J].赤峰学院学报（自然科学版），2009，（06）.

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【关键词】数控技术；加工方法；自动技术；程序指令

1.数控机床加工特点

数控技术是现代制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础，离开了数控技术，先进制造技术就成了无本之木。数控技术的广泛使用给机械制造业生产方式、生产结构、管理方式带来深刻的变化，它的关联效益和辐射能力更是难以估计。数控技术及数控装备已成为关系国家战略和体现国家综合国力水平的重要基础性产业，其水平高低是衡量一个国家制造业现代化程度的核心标志，实现加工机床及生产过程数控化，已经成为当今制造业的发展方向。数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域：（1）机械制造技术；（2）信息处理、加工、传输技术；（3）自动控制技术；（4）伺服驱动技术；（5）传感器技术；（6）软件技术等。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跃式发展。

2.数控机床零件加工前的准备要求与操作

2.1数控机床加工前的准备要求

2.1.1 机床位置环境要求

机床的位置应远离振源、应避免阳光直接照射和热辐射的影响，避免潮湿和气流的影响。如机床附近有振源，则机床四周应设置防振沟。否则将直接影响机床的加工精度及稳定性，将使电子元件接触不良，发生故障，影响机床的可靠性。

2.1.2 电源要求

一般数控车床安装在机加工车间，不仅环境温度变化大，使用条件差，而且各种机电设备多，致使电网波动大。因此，安装数控车床的位置，需要电源电压有严格控制。电源电压波动必须在允许范围内，并且保持相对稳定。否则会影响数控系统的正常工作。

2.1.3 温度条件

数控车床的环境温度低于30摄氏度，相对温度小于80%。一般来说，数控电控箱内部设有排风扇或冷风机，以保持电子元件，特别是中央处理器工作温度恒定或温度差变化很小。过高的温度和湿度将导致控制系统元件寿命降低，并导致故障增多。温度和湿度的增高，灰尘增多会在集成电路板产生粘结，并导致短路。

2.1.4按说明书的规定使用机床

用户在使用机床时，不允许随意改变控制系统内制造厂设定的参数。这些参数的设定直接关系到机床各部件动态特征。只有间隙补偿参数数值可根据实际情况予以调整。

用户不能随意更换机床附件，如使用超出说明书规定的液压卡盘。制造厂在设置附件时，充分考虑各项环节参数的匹配。盲目更换造成各项环节参数的不匹配，甚至造成估计不到的事故。

2.2数控车床是怎样操作的

2.2.1手工编程操作

将编制的加工程序输入数控系统，具体的操作方法是：先通过机械操作面板启动数控机床，接着由CRT/MDI面板输入加工程序，然后运行加工程序。

2.2.1.1启动数控机床操作

① 机床启动按钮ON

② 程序锁定按钮OFF

① 选择MDI方式或EDIT方式

② 按（PRGRM）健

③ 输入程序名 键入程序地址符、程序号字符后按（INSRT）键。

④ 键入程序段

⑤ 键入程序段号、操作指令代码后按（INPUT）键。

2.2.1.3运行程序操作

① 程序锁定按钮ON

② 选择自动循环方式

2.3、数控车床对刀操作

数控车床对刀方法有三种：试切削对刀法、机械对刀法和光学对刀法。

2.3.1 数控车床对刀方法

假设刀架在外圆刀所处位置换上切割刀，虽然刀架没有移动，刀具的坐标位置也没有发生变化，但两把刀尖不在同一位置上，如果不消除这种换刀后产生的刀尖位置误差，势必造成换刀后的切削加工误差。

2.3.2 基准刀对刀操作

① 用外圆车刀切削工件端面，向数控系统输入刀尖位置的Z坐标。

② 用外圆车刀切削工件外圆，测量工件的外圆直径，向数控系统输入该工件的外圆直径测量值，即刀尖位置的X坐标。

2.4刀位偏置值的修改与应用

如果车削工件外圆后，工件的外圆直径大了0.30mm。对此，我们可不用修改程序，而通过修改刀位偏置值来解决，即在X方向把刀具位置的偏置值减小0.30mm，这样方便地解决了切削加工中产生的加工误差。

3. 数控机床维修注意事项

数控机床维修中应注意的事项：

3.1从整机上取出某块线路板时，应注意记录其相对应的位置，连接的电缆号，对于固定安装的线路板，还应按前后取下相应的压接部件及螺钉作记录。拆卸下的压件及螺钉应放在专门的盒内，以免丢失，装配后，盒内的东西应全部用上，否则装配不完整。 3.2电烙铁应放在顺手的前方，远离维修线路板。烙铁头应作适当的修整，以适应集成电路的焊接，并避免焊接时碰伤别的元器件。

3.3测量线路间的阻值时，应断电源，测阻值时应红黑表笔互换测量两次，以阻值大的为参考值。

3.4线路板上大多刷有阻焊膜，因此测量时应找到相应的焊点作为测试点，不要铲除焊膜，有的板子全部刷有绝缘层，则只有在焊点处用刀片刮开绝缘层。

3.5不应随意切断印刷线路。有的维修人员具有一定的家电维修经验，习惯断线检查，但数控设备上的线路板大多是双面金属孔板或多层孔化板，印刷线路细而密，一旦切断不易焊接，且切线时易切断相邻的线，再则有的点，在切断某一根线时，并不能使其和线路脱离，需要同时切断几根线才行。

3.6不应随意拆换元器件。有的维修人员在没有确定故障元件的情况下只是凭感觉那一个元件坏了，就立即拆换，这样误判率较高，拆下的元件人为损坏率也较高。进口泵 阀门

3.7拆卸元件时应使用吸锡器及吸锡绳，切忌硬取。同一焊盘不应长时间加热及重复拆卸，以免损坏焊盘。

3.8更换新的器件，其引脚应作适当的处理，焊接中不应使用酸性焊油。

3.9记录线路上的开关，跳线位置，不应随意改变。进行两极以上的对照检查时，或互换元器件时注意标记各板上的元件，以免错乱，致使好板亦不能工作。

3.10查清线路板的电源配置及种类，根据检查的需要，可分别供电或全部供电。应注意高压，有的线路板直接接入高压，或板内有高压发生器，需适当绝缘，操作时应特别注意。

参考文献：

[1] 胡占齐，机床数控技术，北京：机械工业出版社，2002

[2] 王润孝，机床数控原理与系统，西安：西北工业大学出版社，2003

[3] 卢小平，数控加工与编程，西安：电子科技大学出版社，1999

篇6

关键词：数控机床，对刀，刀位点

 

1 引言

数控机床一经设计，在装配、调试后便确定了一个固定的点，称为机床原点。与此建立了数控机床坐标系。编程人员编程时以工件上的某个基点作为编程零点,并以编程零点为原点建立一个编程坐标系。程序里的尺寸数据均以编程原点作为基准参考点。然而数控机床运行时是按机床坐标系的坐标而运行的,因此加工前,操作人员必须把编程原点转化为加工原点，即把编程坐标系原点在机床坐标系中的位置坐标告诉数控系统,建立加工坐标系。同时通过对刀确定各把刀具在各坐标轴上的偏置补偿值。

2 常见数控机床加工坐标系建立方法

数控系统一般采用2种方法来建立工件坐标系:(1)通过刀具起始点与工件零点的相对位置来确定工件在机床参考点坐标系中的位置,即G92指令方式；(2)通过找出工件零点与机床原点的相对距离,把这个相对距离作为零点偏置值输入到系统中,从而达到使工件在机床坐标系中有一个正确位置的目的,也就是G54～G59的方式。这里我们介绍G54～G59的对刀方法。

2.1数控车床的对刀

数控车床的数控功能和操作较为简单,一般多采用试切法对刀。如图1所示轴类工件,用四把刀对毛坯加工:用90°偏刀车外圆及右端面,用切断刀切槽,用圆弧车刀车外圆弧面,用螺纹刀车右端螺纹,最后用切断刀切断。为实现精确对刀,采用试切法对刀。选定90°偏刀(01号刀)作为基准刀, 刀尖移动到与工件坐标系的原点重合时(如果不能重合,推算出理论重合时的刀具在各坐标轴的机械坐标值)刀具在各坐标轴上的机械坐标值记录下来,加工前送入G54-G59程序中使用的那个坐标系设定指令下的(X-, Z-)寄存器中。对于基准刀,X、Z向补偿值为0,转位，选定02号刀,移到刚基准刀所在的位置，记下CRT上显示的X、Z坐标值, 由操作者在CRT/MD面板上用“刀具偏置”功能键输入至刀具补偿寄存器内,采用同样方法,设置其余两把刀具的偏置量。如下表。

表1

篇7

关键词：锗透镜、粗磨、精磨、车削

一、研究背景

在传统光学零件加工中，需要三大基本工序——粗磨、精磨和抛光。这三大工序中均未采用车削技术。究其原因是因为光学材料属于脆性材料，脆性材料的可加工性极差。所以人们一直沿用古老的研磨、抛光工艺对脆性材料进行光整加工，也就是上述三大基本工序。

粗磨是将块料或塑性毛坯加工成具有一定几何形状、尺寸精度和表面粗糙度的工序。目前国内大部分光学厂的粗磨工序普遍使用铣磨机加工。精磨的目的是保证工件达到抛光前所需要的面形精度、尺寸精度和表面粗糙度。精磨的方法分为散粒磨料精磨和金刚石精磨，前者称为古典法精磨，又称自由研磨，后者称为高速精磨。国内现普遍采用金刚石精磨，基本实现了光学加工的自动化和流水线生产。抛光是去除精磨的破坏层，达到规定的表面质量要求，同时精修面形，达到图纸要求的光圈和局部光圈，最后形成透明规则的表面。

虽然现行的光学零件加工工艺已趋于成熟和完善，但这些加工方法在生产效率、加工精度等方面还存有缺陷，而且加工过程不易实现计算机控制，对于曲面形状复杂的工件甚至无法加工，因此已经远远不能适应现代高科技发展和高效率的要求。特别是加工周期相对于经济发展的速度显得较慢，再与高速加工的车削工艺相比，这种加工周期的缓慢就尤其突出。

因而设想能将车削用于光学零件的表面加工，以车削代替粗磨和精磨，将会大大缩短光学零件加工的周期和大大提高劳动生产率。

在光学材料中，锗材料日益广泛地被用于红外、夜视技术中。锗属于第Ⅳ主族元素、金刚石结构， 锗具有比较优越的物理和化学性质， 其主要应用于半导体材料、红外光学材料、化工催化剂、医学应用及其他一些新用途领域， 尤其是作为一种优异的红外光学材料使用。锗不溶于水， 化学性能稳定， 在可见光区域它是不透明的。锗对微波则有很好的透过性，锗是一种比较脆的材料， 抗机械冲击性能也比较差。当锗作为红外材料使用时， 加工重点是要保证材料表面具有较高的光洁度和良好的透过率。与光学玻璃相比，锗的机械性能具有一定的优越性，因而选择锗晶体作为车削技术运用的加工材料进行实验。

经多次实验，现以锗晶体作为光学加工材料，以普通数控车床作为加工设备，开发出了一套替代传统光学零件加工研磨工艺的车削工艺，在现行光学零件加工中进行了工艺改革，提高了劳动效率。

二、加工实例

图1

如图1所示为加工零件图。

1、零件图纸技术要求参数：

外径18.575正负0.025

凸面R半径：11.368正0.021

中心厚：3.175正负0.025

弧高：3.40正负0.025

边缘不倒角

2、加工设备选择：

CK6430普通车床

2、车刀选择：

①车刀材料

金刚石车刀

②车刀几何角度

车刀的前角选取负15°，车刀的后角选取8°

3、夹具选择：

铝制弹性夹具，结构类似普通铣床用的收管

4、毛坯选择：

单晶锗

5、加工工艺

1）加工步骤

①选择毛坯为Φ18.575X10.8；

②先装夹左端，车削右端面；

③调头，用车削出来的右端面为装夹基准车削R11.368的球面。

2）切削用量：该锗透镜车削的方法的切削用量为：

①粗车球面时， 车床主轴转速设为1200 r/min切削进给速度f=20 mm/min，预留精车余量0.05 mm；

②精车球面时，车床主轴转速设为2000 r/min，进给速度f=10 mm/min；

⑹切削液选用

切削液用柴油

2、凸面数控车床编程（参考）：

T0101 M03 S2000；

M08；

G01 X10.5 F900；

Z2；

G01 Z5.118 F100；

X9.9 F5；

G02 X0 Z0 R12.113 F20；

G00 Z80；

X-60；

M09；

M05；

M30；

%

按上述方法加工出的零件，表面质量相当于302号砂精磨，生产时间缩短了60%以上。

三、结语

综上，以锗晶体作为光学加工材料，以普通数控车床作为加工设备，可用车削代替传统光学零件加工中的研磨工艺，即以车削代替传统三大加工工艺中的粗磨和精磨，大大缩短了加工时间，在现行光学零件加工中进行了工艺改革，提高了劳动生产效率。

基金项目：2011年云南省教育厅科学研究基金课题“光学零件加工中锗晶体车削工艺研究”（项目编号：2011C161）研究成果。

参考文献：

篇8

关键词：提高效率；夹具设计；加工工艺的准备

中图分类号：G712 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2014）10-018-02

在车间加工一产品如毛胚图1，零件图2所示，在薄壁零件处需加工M24X2-6h的螺纹，材料45号钢，形式为直径40X38mm。需加工5000件，批量加工。

毛胚图1（5000件）

材料为45＃钢棒料加工毛胚直径为40X38mm

图2 零件

一、加工效率对比分析

（1）手动钻孔和工序集中加工的分析：

车间一开始接到加工任务的加工方案：在数控车床上手动钻通孔――粗精车直径20通孔――粗精车直径38的外圆――调头利用专用夹具装夹加工螺纹外圆尺寸M24X2――加工螺纹――拆卸工件、完成加工。在一台车床上批量加工时，手动钻孔时，费时费力，增加劳动强度。工序集中时，在加工过程中基准刀出现崩刀或磨损，更换刀具重新对刀的时间长。需要反复上专用夹具和对刀，效率低，单件工时和单价过高，加工不经济。经过一段时间我发现，车间的数车比较空闲，我仔细研究寻求以机动钻孔代替手动钻孔和分工序加工，最大限度的扩展机床的使用范围和提高生产效率。最后我设计制作了在车床刀架上用专用夹具图3所示装夹钻头进行机动钻孔和分工序加工的工艺流程如下面所示。

图3钻头夹具

（2）机动钻孔和分工序加工的分析：

调整后的加工方案：①先在一台数控车床上利用专用夹具装夹钻头进行机动钻孔――粗精车直径20的通孔――粗精车直径38的外圆――拆卸工件、完成加工。单个工序时只设计钻孔、镗孔和外圆加工的程序，程序简单，加工过程也简单，减少对刀的次数和时间，用机动钻孔代替手动钻孔，较大地降低了劳动强度，减少了装夹和换刀的次数和时间，真正实现批量加工。最大限度地扩展车床的使用范围和提高了生产效率。②在另一台数车上加工薄壁螺纹，利用专用夹具图4所示装夹工件――粗精车螺纹外圆尺寸――螺纹加工――拆卸工件，完成加工。单个工序加工时，程序设计简单，装夹和加工方便，对刀次数和时间减少，劳动强度降低，提高生产效率。

通过加工方案1和加工方案2的对比分析，加工效率是体现该夹具的设计（机动钻孔代替手动钻孔）和分工序加工的优点。方案1只能实现一次一件的加工，装夹时间长，劳动强度高，对刀次数和时间长，加工效率低，不经济，操作不当时还会影响工件的质量。方案2才用机动钻孔和分工序加工，装夹时间短，劳动强度低，对刀次数和时间少，同时还扩展了机床的使用范围，提高了生产效率，通过上述的对比和分析可知，在数车用机动钻孔和分工序加工，进行批量生产的效率高。

二、夹具的设计原理

夹具的设计原理就是通过夹具在刀架上安装麻花钻，用机动钻孔代替手动钻孔，最大限度的降低工人的劳动强度和提高生产效率，因此只需加工出麻花钻的夹具配合件即可。

三、夹具制作工艺

1、根据麻花钻的锥柄为莫氏锥柄2号，查表可得，各尺寸的如下表所示，制作麻花钻夹具。

莫氏圆锥的尺寸（内圆锥）

莫氏圆锥号（2号）

小端直径 大端直径 锥长

14.9 17.78 67

2、麻花钻夹具的加工工艺（夹具加工精度的保证）

（1）在数车上车麻花钻夹具图3所示，材料为45号钢，毛胚直径为45X150mm，工件伸出长度110mm。①平端面，用钻头直径是14mm钻孔，长度为80mm，――②镗锥孔，最大端直径为17.78mm，最小端直径为14.9mm，锥长为67mm――③车外圆尺寸直径为36mm――④切断，控制总长90mm――⑤拆卸工件，完成加工。在一次装夹加工过程中，可保证麻花钻与夹具体的同轴度。

（2）在数控铣床上铣平面，为了保证夹具体在刀架上安装过程中，不出现高低不平的现象，对其平面有平面度的要求，因此工件在装夹铣削过程中，要用百分表校正平面的平面度误差要小于0.01mm，分别进行3个平面的铣削，深度为4mm，保证了麻花钻夹具体安装时的同轴度。

（3）钻孔，在数控铣床上钻孔，孔径为5mm，用丝锥M6攻螺纹，保证麻花钻夹具体的定位，防止出现打滑现象。

四、加工工艺的准备

根据以上分析，该零件的加工采取分工序加工的方法，工序1是：机动钻孔与镗孔和外圆直径38的切削加工，工序2是：外圆M24X2和螺纹的切削加工。

1、刀具几何角度的合理选择：

①前角：在薄壁零件中，在保证车刀有足够强度前提下应尽量使刀具的前角增大，前角应取ro=30°

②主偏角：较大主偏角，有利于防止工件弯曲变形和振动，提高刀具寿命、便于断屑，主偏角选用Kr=85°~90°

③刃倾角：刃倾角影响车削过程中切屑的流向，在车削薄壁零件时，应采用刃倾角在+3°～+10°之间，以便切屑流向待加工表面。

根据以上分析，加工时为保证生产效率和加工质量，选用标准刀具为主：

(1)内镗孔刀采用机夹刀，缩短换刀时间，无需刃磨刀具，具有较好的刚性，能减少振动变形和防止产生振纹；

(2)外圆粗、精车均选用90°外圆机夹刀；

(3)螺纹刀选用机夹刀，标准刀尖角度，以便磨损时易于更换。

2、选用合理的切削用量

为减小因切削力产生的零件变形而造成零件报废，加工此薄壁零件时切削用量选择为：

(1)内孔粗车时，主轴转速为500～600r/min，进给速度F60～F80，背吃刀量1～2mm，留精车余量0.2～0.3mm；

(2)内孔精车时，主轴转速为1100～1200 r/min，为取得较好的表面粗糙度选用较低的进给速度F100～F120，采用一次走刀加工完成；

(3)外圆粗车时，主轴转速为500～600 r/min，进给速度F60～F80，背吃刀量2～3mm，留精车余量0.3～0.5mm；

(4)外圆精车时，主轴转速为1100～1200 r/min，进给速度F80～F100，采用一次走刀加工完成。

3、工件的装夹方式

由于工件壁薄，刚性较差，如果采用常规方法装夹，在夹紧力的作用下容易产生直径变形，在加工过程中将会受到切削力和热变形的影响出现弯曲变形，从而影响工件的尺寸精度和形状精度，很难达到技术要求。为解决此问题，我们设计出了一套适合上面零件的加工的专用夹具，如图4所示.

图4工件专用夹具

4、麻花钻的安装方式

（1）钻头装入夹具体的定位保证：根据麻花钻夹具图3所示，在夹具体安装麻花钻用机动钻孔代替手动钻孔时，在一次装夹加工夹具体锥孔的情况下，夹具体的圆锥孔具有定心和周向固定的作用，可保证夹具体与麻花钻的同轴度。在一次装夹车锥孔和用百分表校正平面铣削平面，保证了同轴度和平面度的形位公差，其作用是保证麻花钻夹具体在安装过程中不出现高低不平的现象，并保证钻头夹具体与工件的同轴度。使用螺钉压紧麻花钻是为了保证其与夹具体的定位，防止麻花钻在钻孔过程中出现打滑现象。

（2）保证钻头装入夹具体的刚性：钻头装入夹具体过程中，因为钻头本身过长的原因，在钻孔过程中，会出现晃动，刚性差，容易折断。因此钻头的工作长度不宜过长，使用线切割，切割麻花钻保证其工作长度为50mm，增强钻头的刚性，使其切削顺利。

（3）麻花钻装夹时要对准工件旋转中心：在车床安装麻花钻时，要使麻花钻的轴心线和工件的旋转中心平行，不能把麻花钻装斜，否则麻花钻容易折断和可能扩大钻孔直径。因此麻花钻装夹时要对准工件的旋转中心。数车的刀架在转位时不能确保其本身不出现歪斜现象和安装夹具体过程中不能确保麻花钻安装的很直很正对中心，这时会出现麻花钻的轴心线与工件的旋转中心不正的现象，利用百分表校正夹具体的平面，使其平面度小于0.01mm，保证麻花钻装夹时对准工件旋转中心。

（4）麻花钻装夹时要对准中心高：通过设计加工得到夹具体的高度为14mm，车床安装车刀时的高度为22mm，也就说要垫高8mm的垫片，为了保证麻花钻的夹具体的安装的精度，垫片要有一定的精度，其平面的平面度误差不小于0.02mm，我就使用二把刀宽是4mm的高速钢切断刀作为专用的垫片，因为其平面度误差小，能满足麻花钻夹具体安装时的要求。

5、麻花钻的对刀方式

X轴方向的对刀：利用麻花钻夹具的外边缘的面，轻碰工件的圆柱面，X轴方向的值就是工件的直径值加上夹具的半径值，即是X轴对刀的值。

Z轴方向的对刀：利用麻花钻的中心点的尖点，轻碰工件的端面，在对刀的方式下输入Z0，即可。

通过实际加工生产，以上措施很好地解决了批量加工的效率问题，减少了装夹和对刀的时间，减轻了操作者的劳动强度，提高效率并保证加工后零件的质量，经济效益十分明显。本文所介绍的，只是针对某一具体的工件所采取的加工策略，虽然不具备普遍性，但还是希望能起到抛砖引玉的作用。本人因写作时间仓促，理论水平有限，文中难免会有错漏及不足之处，在此，我诚恳地希望专家和教授及同行们批评指出。

本论文在撰写过程中，得到了广东省国防技师学院的老师们和广州市技师学院的老师们、特别是唐红权老师的具体指导并对本文提出宝贵意见，在此表示衷心的感谢！

参考文献：

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论文关键词：数控车工；能力结构；培养策略

数控车工是从事编制数控加工程序并操作数控车床进行零件车削加工的人员。数控车工作为机械加工类高技能人才，在我国目前的人才市场上一直处于供不应求的状况。因此，本研究旨在了解数控车工的能力结构，为建立科学的高技能人才培养策略提供心理学依据。

本研究以若干名天津职业技术师范大学机械工程学院数控加工专业高年级本科生（均达到中级工及以上水平）作为访谈对象，采取事先设计好的访谈提纲：（1）在整个学习过程中，哪些环节对你们来说是比较困难的？（2）在机床操作过程中，是否涉及注意的分配、转移、持久性、广度等问题？（3）在机床操作过程中，对手眼协调、身体动作协调的要求如何？(4)请你们谈谈导致学生学习效率高低不同的原因是什么？”具体的访谈过程采用集体访谈的形式，不仅采纳个人意见，还重视访谈者之间的相互激发。

数控车工能力结构

通过对访谈资料的整理和分析，初步归纳出数控车工必备的几种能力，结果如下。

语言理解能力和思维的灵活性编程的灵活性取决于语言理解能力和思维的灵活性，只有具备良好的语言理解能力和思维的灵活性，才能设计出更加简洁、完美的加工路线，提高数控加工的工作效率。充分的理论学习是操作数控机床的前提条件，语言理解能力的高低直接决定了理论学习水平的差异；且根据受访者叙述：“编程的过程是一个相对困难的过程。掌握基本的、最安全的编程方法是相对比较容易的，几乎都可以掌握，但因为个人理解能力、思维方式的不同，大家掌握编程的灵活性是有差异的，只有一部分人能够设计出更加简洁、完美的加工路线，提高工作效率和精细度。”由此可见，具备良好的语言理解能力和思维的灵活性，对于成为优秀的数控车工是两项重要的能力。

空间知觉能力和表象的三维旋转能力读图和绘图是数控车工加工的重要准备环节之一，只有具备良好的空间知觉能力和表象三维旋转能力，才能在平面图形和立体想象之间进行灵活的转换，判断出加工中零件的切削量和进深量，并最终加工出合格的零件。受访者普遍认为：“针对个人而言，有些人的三维感、立体感差，无法在头脑中很好地形成立体图形，甚至无法对凹凸做出判断，这不仅会影响他们看图，而且无法很好地判断出切削量和进深量。”而这个环节对于读图、绘图甚至编程都是至关重要的。

手眼协调能力数控车床操作的整个过程都需要良好的手眼协调能力，双手的协调，手、眼的协调，对于加工任务的完成是必不可少的。谈到手眼协调、动作协调方面，受访者认为：“还是比较重要的，因为操作的过程也是需要人监控的，如果发现不正常，要能够很快地按停止键。手指的协调性主要是右手的食指和中指，食指一般用来输入程序。操作过程中，食指控制开始键，中指控制停止键，对其他身体部位的协调性要求不高。”零件的加工过程虽然主要由数控机床依据预先编制的程序最终完成，然而，这毕竟是一项动作技能，手眼协调能力是相当关键的。

注意的稳定性和灵活性注意的稳定性和灵活性对于整个数控加工过程都是至关重要的。在某个加工阶段，需要注意的稳定和持久，在不同的加工阶段间隙，又需要注意的灵活转化。谈到操作机床过程中的注意特征状况，受访者认为：“注意力是很重要的，需要各个环节都施以注意，但是随着熟练度的增加，他们能够知道在各个环节的注意力指向的重点和中心”。一般来说，操作过程需要2~2.5个小时。在这么长的时间里，操作者如何分配注意呢？受访者根据个人经验总结到：“会把注意力高度集中在编程上，大约需要20~30分钟，一定要保证耐心、不出差错，一旦进入到执行阶段，注意力就不需要那么高度紧张了，只要运转正常，就可以稍微放松。”因此，整个操作过程中，注意力的集中是断断续续的，并不是连贯的。这就充分证明了在数控机床的操作过程中，对其中某一环节的注意稳定性和各个不同阶段间隙注意的灵活性是同样重要的。 转贴于

自我控制能力纪律性、细致性和耐心是熟练、灵活操作数控机床必备的良好人格品质。受访者表示：“操纵数控机床制作工件是一件偶然性很大的工作，可能因为一个很小的疏忽而导致操作的失败，如少编了一个小数点、符号等，并且将编号的程序输入控制面板的过程也可能出现失误，手指的力度不对就可能导致多输或少输。因此，操作过程中必须非常细心。”国内相关学者的研究也表明，自律性和有恒性是技工类学校学生突出的人格特征。这就充分说明自我控制能力对于数控车工而言也非常重要。

数控车工能力培养策略

不仅要加强理论学习，也要加强经验积累和足量的练习技能型人才是以技能的操作水平和掌握相应的理论知识的程度为衡量标准的，特别是操作技能的高低是衡量技能型人才水平高低的显著标志。这就意味着，在数控车工培养中，理论知识的学习和操作技能的训练是同样重要的，但在实践中却存在着重理论教学、轻实践训练，技能训练设施设备达不到要求，培训形式和培训方式单一等多种问题。因此，在数控车工的培养过程中，一定要理论学习与技能训练两手抓，不仅重视相应理论的学习，重视行业领域新技术、新知识的引入和介绍，更要重视实践教学环节，加强数控机床设备的引入，给学生提供充分的上机实习操作的机会，保证学生足够量的练习和必要的经验积累。

不仅要加强传统的教学内容，也要从心理学角度加强多种能力的培养和训练数控机床的操作过程，从外在看来是一系列动作的连续体，从内在看来又是一个信息加工的过程。操作数控机床的数控车工作为具有主观能动性的个体，其能力状况、动机水平、人格特征等方面是存在着很大的个体差异的，而这些差异又影响到数控机床的操作水平。因此，在数控车工的培养和训练过程中，心理学的参与是不可或缺的。其作用有二：一方面，加强技能学习过程的研究与探讨，了解数控机床加工过程中人的信息加工的特点，并用于指导技能学习的过程；另一方面，结合心理学现有的学科资源，传授学生一些相关的心理学知识，加强学生一些必要能力的训练，从而提高学生的综合素质和水平。

小结

综上所述，对数控车工能力结构的探索具有很高的理论价值和实践意义，进一步细化数控车工所需能力的种类，对于了解技能学习过程具有重要作用，从而也可为数控加工类高技能人才培养策略的制定奠定坚实的基础。

未来研究展望

能力结构的研究方法主要可以分成以西方为代表的因素分析法和以前苏联为代表的活动分析法。西方典型的因素分析法是先设计测验，然后根据测验结果分析能力因素；而前苏联的活动分析法则是先假定能力结构的因素，然后通过对个体的活动作定性分析以证实假设。目前，我国学者对能力结构的研究多沿用西方的因素分析法，先设计好相关的能力测验，再用因素分析法来探索更进一步的能力要素。

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论文摘要：在认真调研、分析机电工程技术专业人才培养模式改革的制造业背景、行业背景和学校背景的基础上，阐述了机电工程技术专业人才培养模式改革的目标、指导思想、基本思路和主要措施。并提出根据学生的能力不同建立以就业导向和职业能力为中心的阶梯式的“多元目标模式”。

一、机电工程技术专业人才培养模式改革的背景和培养目标

(一)机电工程技术专业人才培养模式改革的背景

1、制造业背景

制造技术是使原材料成为产品的一系列技术的总称。自从人类社会进入工业化社会以后，制造业一直是国民经济的支柱产业，制造技术水平的高低已成为衡量一个国家经济实力和科技发展水平的重要标志之一。

入世以来，世界许多发达国家纷纷将其制造业向中国转移，我国正在逐渐成为“世界制造业基地”，制造业的发展推动了机电工程技术进步和机电一体化产品的不断开发，从而推动了与此相关的教育服务的改革与发展。

2、行业背景

要发展国民经济，提高生产力水平，就必须发展装备工业，而装备工业的主要产品是机电一体化的产品，其核心代表是数控机床产业，要发展生产力，提高国家经济竞争力，必须优先发展数控机床产业。

据调查，抚顺挖掘机制造公司、韩国独资企业“双龙公司”、6409厂、三环机械制造总厂、煤矿电机厂、铝轮毂厂、减速机厂、抚顺机械厂、石油机械厂、星阳公司等都引进了机电设备及数控加工没备，需要相当数量高层次的机电设备及数控机床安装、调试、操作、编程、维护人员及车间管理人员。同时生产机电产品的厂家也需要懂机电技术的营销人员。

最近几年，机电专业毕业生年年供不应求，据2002至2003年就业统计，机电专业毕业生的供需比为1：3。为此，发展与先进制造业相关的高等职业技术教育，培养与之相适应的生产一线机电专业人才是当务之急，也是高职院校义不容辞的责任。

3、学校背景

抚顺职业技术学院有二十多年普通人学专科机械类专业办学历史，现已发展为包括“机械制造工艺及设备”、“数控应用技术”、“机电工程技术”、“机电一体化”等一系列专业群。1999年以来，针对制造业对机电及数控人才的迫切需要，我校机械类专业主要围绕数控应用技术及产品安装、调试、维护专业方向进行人才培养，并于2000年独立设置了高职机电工程技术专业。

(二)业务规格与专业特点

l、业务规格

以服务为宗旨、以就业为导向、以培养职业应用能力为主线，设计学生的知识、能力、素质结构，使学生具有基础理论知识适度、技术应用能力强、知识面较宽、素质高等特点。

根据学生能力及爱好的不同，建立以就业导向和职业能力为中心的阶梯式的“多元目标模式”。一级：具有熟练的AutoCAD绘图能力，考取AutoCAD认证证书；二级：熟练的电工电子方面的知识和技能，考取维修电工中级职业技能证书；三级：常用传动件的设计及典型零件的工艺规程编制，熟练使用CAXA电子工艺图表；四级：能够熟练掌握手工编程及熟练应用一款CAD，CAM软件(CAXA、Pro／E、MasterCAM)和数控仿真软件，考取数控工艺员证书，五级：熟练操作至少一种数控机床(车铣或加工中心)，考取数控车(铣或加工中心)中高级职业技能证书；六级：熟悉机床电气控制、PLC数控技术、机械工程检测技术、微机和单片机控制及接口技术知识，具有简单机电设备安装、调试、维修的能力，考取机电设备维修工中级职业技能证书。不同能力的学生可以达到不同级别，达到其中任意一个即可实现就业。

2、专业特，最

理论教学和实践教学相结合，以强化就业导向的职业能力和综合能力培养为特色，加强职业应用能力的培养。

二、人才培养模式改革指导思想和目标

(一)人才培养模式改革的指导思想

以就业为导向，培养面向生产、建设、管理、服务第一线需要的“下得去、留得住、用得上”，实践能力强、具有良好职业道德的机电行业高等技术应用性人才。同时使学生们具备一定的可持续发展能力。

(二)人才培养模式改革的目标

以就业导向和职业能力为目的，以人才培养模式改革和创新为主题，形成培养高职人才的新模式一是在培养内容上，做到“知识与技能相结合”，使学生知识够用，技能过硬。二是从培养方式上，做到“讲授与实训相结合”。三是从培养主体上，做到“学校与企业相结合”，校企联合，共同培养人才

三、人才培养模式改革基本思路和措施

(一)人才培养模式改革的基本思路

以为辽宁及东北老工业基地的机械制造业培养高等技术应用型人才为根本任务，以机电工程技术应用岗位人才必备的能力和基本素质为主线，构建课程的知能结构，重组课程体系：突出理论知识在实践中的应用和实际能力的培养，以技能和能力培养为重点，坚持常规技术训练与先进技术训练相结合，坚持数控机床单机训练和局域网条件下综合训练相结合，创建具有现代水平的训练教学基地，构建具有特色的理论教学和实践教学新体系。

(二)人才培养模式改革的主要措施是：

1、加强教学软、硬件的建设

围绕提高教学质量这一主题，加强教学工作的领导和管理，建立一套较为完善的教学文件，加大教学资源与教学设施投入，改善实验、实习设施。

2、重组课程体系，制定合理的教学计划

理论以“必需、够用”为度，突出“适用性”和“针对性”，不强调理论的系统性，侧重于基本理论对实践的指导和应用。专业核心课程：AUTOCAD、机械设计基础、机械制造技术、数控原理与编程、CAD／CAM(CAXA、Pro／E或MasterCAM)软件应用、机床电气控制与PLC等。

3、实践环节突出四个特性

一是基础实践教学环节的普及性。对于金工实习，在传统教学基础上，立足专业方面，这样在实际操作中，以车工、钳工、铣工、焊接等工种的操作为基础，紧紧围绕机电工程技术专业实施，特别在普通车、铣床与简易数控机床操作上多下功夫。

二是专业基础实训的严格性。专业基础实训学习量大，范围广，学生掌握程度直接影响对专业的认识。这一环节掌握好，可以提高学生对专业的学习兴趣。我们开设AUTOCAD实训、电工电子课程实训、机械设计基础课程设计等。

三是专业实训的必备性。我们建设了CAD／CAM实验室和数控实训基地，装备了先进的计算机和正版CAD／CAM软件以及10台先进的数控机床，利用正版的数控加工系统仿真模拟软件实施教学，之后再到机床上真刀实枪的进行操作。把工厂中典型零件的制造工艺、常用数控机床操作、编程的内容整合成“典型零件的工艺制订”、“数控机床编程”等实训项目，保证学生能熟练掌握数控机床的操作，学会常规典型零件的数控编程，基本了解数控机床的常见故障及排除方法。

四是毕业实习环节的针对性。毕业实习环节教学，主要针对学生面向社会需求，学生尽管是同一专业，但实际工作中会有不同的选择，因而毕业环节就应该体现这一点，以所学专业为主，结合自己情况完成毕业环节，尽量以普通机床的经济型数控改造为主，但考虑就业导向，有意拓宽，如在企业中流行的CAD／CAM软件的运用(AutoCAD、CAXA制造工程师等)、现代车间及班组的管理、机电设备的营销、机电设备的设计、开发等，做到真题真做。

4、加快实习实训基地建设，充分发挥实习实训基地的作用

加快实验实训基地建设，为专业建设打下了坚实的物质基础。现有实验室8个、专业机房1个，已建成数控加工实训基地，第一期购置两台生产型数控车床，华中的数控铣和数控车床各三台以及方正系统的电火花、线切割各一台，并已陆续开始使用，使学生职业技能的培养有了基本保证。

专业机房全天对全系学生开放，通过科学地管理，学生的知识面不断扩展，实际动手能力逐渐增强，自身的务实创新能力显著提高。

校外实习基地的建设本着“先求合作、后求发展”原则，已与沈阳金杯汽车培训中心、市煤矿电机厂、市机械厂、双龙公司等多家不同性质、地域、行业企业签订了校企合作协议，建立稳固校外顶岗实训基地。充分发挥实训基地的作用：校内基地打基础，以数控加工操作技能为主，并进行数控设备编程与操作实训，故障诊断与维护实训等。校外实习基地主要针对机电设备、数控机床的装配、调试、验收等环节。使学生开阔眼界，增长见识。

5、课堂教学与现场教学相结合

对数控机床的结构、机械设计等内容，采用多媒体等现代教学手段，辅以现场教学的方法，增强学生的感性认识，以提高学生的学习积极性。

6、技能证书与毕业证结合

实行双证书或多证书教育。课程实训与职业技能培训相结合，对学生进行数控机床操作等方面的职业技能培训。在完成课程教学的基础上，考取美国Autodesk公司颁发的AutoCAD二级认证、国家劳动部颁发的数控工艺员证书及职业技能等级证书等等。

7、加强师资队伍的建设，以“双师素质”教师培养“双证书”学生

根据高职高专院校建设“双师型”教师队伍的要求和教学工作的实际需要，注重教师“双素质”能力的培养；采用自身培养与送到国家指定的师资培训基地等地相结合的方法，使多数教师到企业进行实践，经过近两年的努力，已有3名教师获教育部颁发的“双师素质”证书，有8名教师具备劳动部门认定的考评员资格，有2名教师考取了加工中心国家职业技能鉴定高级工证书，还有4名教师专程到华中数控接受为期两周的培训；专业教师双师型素质合格率已达到80％，三年内将达到100％；现已基本实现双师素质教师培养双证书学生。

8、毕业实践与就业环节相结合

改革毕业设计原有的限于纸面的图纸设计、毕业论文的形式，将毕业环节变为毕业实践、毕业设计和毕业制作，使其内容多样化、形式多样化、过程多样化，逐步转为对职业技能培训更有促进的、机电一体化产品或控制器的实体制造与制作。在实体制作与加工中，培养综合运用单片机、PLC控制技术的能力，培养数控设备的故障诊断与维护能力，培养机电产品CAD／CAM技术应用能力。

学生到企业顶岗实习，为学生就业和企业招聘人才提供了双赢的机会，一方面学生获得了就业机会，另一方面缺少现代化人才的企业也招聘到了就了自己所需要的人才，对学校则初步实现了后期订单教育。

9、教材建设与规划

专业理论课：以教育部规划的高职高专教材为主，自编部分教材，无论选何种教材，都要以制定的课程教学大纲为教学依据。积极参加各类教材编写，其中主编了《机械设计基础》等教材。

实习、实训课：以实习、实训大纲为指导，自编实习、实训指导书，明确实训项目、实习任务，实习、实训方式，实习、实训效果和成绩评定方法。实习、实训内容以操作技能的训练为主，突出训练过程和操作效果。根据新技术出现的实际情况，实习、实训指导书应定期修订。

拟自编教材有：《机械制图》、《机械工程基础》、《单片机及接口技术实训教程》、《可编程控制器实训教程》、《数控编程及加工实训教程》、《电火花型腔加工及线切割加工教程》、{(CDA／CAM软件应用实训教程》等。

大力推进电子教案、多媒体课件、音像制品等立体化教材的建设；现已做出机械制图、AutoCDA 2000、工程力学、机械设计基础、机械制造基础、数控原理与编程、CAXA制造工程师、MsterCMA等课程的多媒体课件。

10、注重文化素质和职业道德的培养．

从2000级开始，将音乐欣赏和美术欣赏作为本专业的选修课，以陶冶情操，提高学生文化素质；通过学生的演讲、爱国教育等，培养学生勤奋、踏实、朴素的工作作风，培养学生职业道德。

四、通过人才培养模式改革，体现高职特色

根据学生能力及爱好的不同，建立以就业导向的职业能力为中心的阶梯式“多元目标模式”，坚持多证书毕业。

置受教育者于集机械、电子、信息、系统、和管理为一体的现代工程背景下，坚持常规技术训练与先进技术训练相结合，坚持数控机床单机训练和局域网条件下综合训练相结合。

大幅度增加实践教学的比重，加大教学设施的投入，注重校内实训基地的建设。

淡化理论教学与实践教学的界限，采用交叉培训的方式，建设“双师型”教师队伍，以“双素质”教师培养双证书学生。