时间：2023-03-23 15:11:37
绪论：在寻找写作灵感吗？爱发表网为您精选了8篇数控技师论文，愿这些内容能够启迪您的思维，激发您的创作热情，欢迎您的阅读与分享！
关键词：数控机床；故障诊断；检测
1数控机床的故障诊断技术
①数控系统自诊断。开机自诊断数控系统在通电开机后，都要运行开机自诊断程序，对系统中关键的硬件和控制软件进行检测，并将检测结果在CRT上显示出来。运行自诊断运行自诊断是数控系统正常工作时，运行内部诊断程序，对系统本身、PLC、位置伺服单元以及与数控装置相连的其他外部装置进行自动测试、检查，并显示有关状态信息和故障信息。
②在线诊断和离线诊断。在线诊断是指通过数控系统的控制程序，在系统处于正常运行状态下，实时自动地对数控装置、PLC控制器、伺服系统、PLC的输入输出和其他外部装置进行自检，并显示状态信息、故障信息。脱机诊断当数控系统出现故障时，需要停机进行检查，这就是脱机诊断。脱机诊断的目的是修复系统的错误和定位故障，将故障定位在最小的范围。
远程诊断实现远程诊断的数控系统，必须具备计算机网络功能。因此，远程诊断是近几年发展起来的一种新型的诊断技术。数控机床利用数控系统的网络功能通过互联网连接到机床制造厂家，数控机床出现故障后，通过机床厂家的专业人员远程诊断，快速确诊故障。
2数控机床故障的实用诊断方法
①诊断常用的仪器、仪表及工具万用表－可测电阻、交、直流电压、电流。
相序表－可检测直流驱动装置输入电流的相序。转速表－可测量伺服电动机的转速，是检查伺服调速系统的重要依据。钳形电流表－可不断线检测电流。测振仪－是振动检测中最常用、最基本的仪器。短路追踪仪－可检测电气维修中经常碰到的短路故障现象。逻辑测试笔－可测量数字电路的脉冲、电平。IC测试仪－用于数控系统集成电路元件的检测和筛选。工具－弹头钩形扳手、拉锥度平键工具、弹性手锤、拉卸工具等。
②诊断用技术资料主要有：数控机床电气说明书，电气控制原理图，电气连接图，参数表，PLC程序，编程手册，数控系统安装与维修手册，伺服驱动系统使用说明书等。数控机床的技术资料非常重要，必须参照机床实物认真仔细地阅读。一旦机床发生故障，在进行分析的同时查阅相关资料。
③故障处理。故障软故障－由调整、参数设置或操作不当引起硬故障－由数控机床（控制、检测、驱动、液气、机械装置）的硬件失效引起。
故障处理对策除非出现影响设备或人身安全的紧急情况，不要立即切断机床的电源，应保持故障现场。从机床外观、CRT显示的内容、主板或驱动装置报警灯等方面进行检查。可按系统复位键，观察系统的变化，报警是否消失。如消失，说明是随机性故障或是由操作错误引起的。如不能消失，把可能引起该故障的原因罗列出来，进行综合分析、判断，必要时进行一些检测或试验，达到确诊故障的目的。
④数控系统故障诊断方法。直观法（望闻问切）：问－机床的故障现象、加工状况等看－CRT报警信息、报警指示灯、电容器等元件变形烟熏烧焦、保护器脱扣等听－异常声响闻－电气元件焦糊味及其它异味摸－发热、振动、接触不良等。参数检查法：参数通常是存放在RAM中，有时电池电压不足、系统长期不通电或外部干扰都会使参数丢失或混乱，应根据故障特征，检查和校对有关参数。隔离法：一些故障，难以区分是数控部分，还是伺服系统或机械部分造成的，常采用隔离法。同类对调法用同功能的备用板替换被怀疑有故障的模板，或将功能相同的模板或单元相互交换。功能程序测试法：将G、M、S、T、功能的全部指令编写一些小程序，在诊断故障时运行这些程序，即可判断功能的缺失。
⑤故障诊断应遵循的原则。第一，先外部后内部数控机床的检修要求维修人员掌握先外部后内部的原则，由外向内逐一进行检查排除。第二，先机械后电气首先检查机械是否正常，行程开关是否灵活，气动液压部分是否正常等，在故障检修之前，首先注意排除机械的故障。第三，先静后动维修人员本身要做到先静后动。首先询问机床操作人员故障发生的过程及状态，查阅机床说明书、图纸资料，进行分析后，才可动手查找和处理故障。
数控机床是现代化企业进行生产的一种重要物质基础，是完成生产过程的重要技术手段，强化管理是关键，“防”与“治”的结合是解决数控机床“使用难、维修难”的唯一途径。
参考文献：
这个部分总课时为84学时，通过学习铸造、焊接、钳工、车工、铣工这些工种后，我们特意设计了一套包含这些工种的实用工具（套丝扳手和攻丝扳手）。经过这一套零件加工，学生别学习了这些工种牵涉的各种机床使用和安全操作方法，接触了钻床、车床、铣床、齿轮加工机床和内外磨床，掌握了工艺制定方法、加工方法及保证工件精度、表面粗糙度各种技术要求。在这一课题中，我们重点训练了孔加工、螺纹加工及尺寸精度控制等项目，每个学生逐一过关，并对学生在这些项目中出现的问题进行答疑，找出出现错误的原因，然后按照图纸重新进行加工，而对于一些次要项目只要求符合图纸要求。当学生把他们加工的零件组装成一件能使用的产品时，他们的脸上都露出甜美的笑容。
二、数字加工技术训练
在这一课题中，我们分为两个部分数控车和数控铣。设计课时为56学时，在数控车中，要求学生熟练使用常用指令、熟练地编程，加工中避免出现不安全的冒险动作和操作。把重点放在高效加工工艺确定、准确的走刀路线使用、程序的最佳优化上。在这样的训练后，让学生按图加工一个（手用千斤顶），不但包含数控车加工的内容，还是一个很美观的小工具。在数控铣中，我们设计了一个精美的（首饰盒），这个产品中，要求学生必须掌握平面、台阶面、内型腔、V型槽、螺纹等项目的加工。要求学生考虑工件的装夹、工艺的确定、保证获得较高表面粗糙度的方法，最后组装成一个小巧可爱的工艺品。
三、拓展创新加工训练
这一课题为28学时，起初阶段我们首先介绍了三轴、五轴加工中心的使用知识和操作方法。紧接着给学生布置拓展内容，拓展中要求学生敢于思考、敢于创新，只要学过的知识点都可以设计在要加工的工件中，按照这样的思路先设计产品，简述产品设计思路，再画出CAD图纸、拟定加工工艺及加工设备。在这些内容基本完成后教给指导老师审核，在指导老师认可的情况下就可以进行产品加工。在这一课题中，学生的思维很活跃，有些还很先进，符合拓展学习要求，如有的学生设计加工出西湖的“三潭”、荷兰风车、国际象棋……
四、实施方法及成绩评定
一般把六位学生分为一组，这样在设计中学生可以集思广益，在操作中又可以分工合作，最终成绩评定中又是“风雨同舟”。不断提高互相合作、患难与共的精神。如果一组成绩被老师评定后，那这六个人的成绩都是同一层次的。打分前，老师会对设计思路、工艺、加工易难程度当着学生的面进行点评，指出优缺点，对于存在的问题一一给予分析解答，并指出修改思路，使学生彻底掌握最优化的工艺和加工流程。通过我院数控11241和数控11242两个班级的实践，总体效果如下：
1.实训课时安排充分，一共178学时。
2.涉及机械加工中的所有工种，面广量大。
3.应用新型教学模式———拓展创新教学法。
4.培养学生团队合作精神，发扬集体的智慧。
数控技术在机械制造中经历了数控铣床、数控车床、数控钻床、数控镗床、数控磨床、数控线切割机床、加工中心、车削中心、数控冲床、数控弯管机、数控折弯机、板材加工中心、数控齿轮机床、数控激光加工机床、数控火焰切割机等多个阶段，其的不断更新与进步促进了机械制造业向高精度、高效率、柔性自动化的方向发展。
1）数控技术带动汽车工业发展
数控技术在各行业的生产中起到了重要的作用，通过运用数控技术，改善劳动者的作业条件，减少劳动者在高危险环境中的作业次数，降低劳动者的作业强度，实现生产线的机械化甚至自动化。在汽车工业领域，零部件的制造过程中广泛使用数控技术，大大提高了零部件的制造效率，实现标准化生产；在汽车行业的高速加工中心，普遍应用数控技术，促进汽车制造现代化生产线的构建，满足产品不断更新换代的需求，同时保证了产品的质量。数控技术在汽车工业的整体运用，提高了汽车行业的整体效率，促进汽车行业由传统的制造业向现代先进高效的制造业过渡。
2）数控技术带动机床设备的更新
机床设备是制造行业发展的重要组成，数控技术在车床方面的应用直接推动机电一体化的发展。数控技术通过计算机控制增强了机床设备的控制能力，准确控制刀具与工件的具置，提高机床运行中的精度，增强了车床的运转效率，促进车床在高精度、高效率、精细化方面的不断发展。
3）数控技术带动采煤业发展
众所周知，在采煤过程中，对于采煤机的要求极高，采煤机的状况直接影响到人工作业的危险程度及采煤作业的完成与否。采煤机改变传统制造的技术工艺，通过数控技术使用龙骨板进行下料工作，同时，改变采煤生产过程中劳动者的作业条件，不仅解决了采煤作业的效率问题，而且提高了采煤作业的精准程度，将作业人员处于危险环境的程度降至较低程度，降低矿难事故的发生频率。
2新时期数控技术在机械制造中的发展趋势
新时期数控技术在工业各方面得到了普遍的应用，对于提高工业的效率，增强工业方面的竞争力发挥了不可替代的作用，在不久的未来，数控技术在硬件、程序的编制及结构方面会不断优化，促进数控技术的发展，也带动机械制造行业的迅速前进。
1）机电一体化结构
优化之后的数控技术在数控结构方面也将发生巨大的变化，显著变化便是实现了机电一体化。通过自动交换刀具、自动交换工件、主轴立卧自动转换、工作台立卧自动转换、主轴带C轴控制、万能回转铣头、以及“数控夹盘”、“数控回转工作台”、“动力刀架”和“数控夹具”等程序的控制，优化期机械结构，提高其自动化的效率与效果，使得系统与机床的机电系统实现完美的配合，最终实现机械结构的模块化发展。
2）编程系统的优化
数控的编程技术在编程平台、编程功能及整个编程系统方面将实现高效优化。在编程平台方面，脱机编程可扩展至在线编程，通过CNC装置将自动编程设备所具备的功能转移至数控装置的计算机之中，实现在线的人机对话。在编程功能方面，不再仅局限于固定循环与图形循环，扩展至子程序设计功能，会话式自动编程、蓝图编程等多方面。在整个编程系统方面，可同时处理几何信息与工艺信息，在选择刀具及切割量方面实现全自动化。
3）数控设备的更新
对数控技术的要求逐渐提高，相应的其硬件设施也要跟得上数控技术的步伐。电主轴的转速、CPU的运转频率、进给运动部件的位移速度将得到极大的提高，同时在计算机方面，将向基于PC的开放式数控系统不断更新发展，以此降低数控设备的成本，提高机械制造业的整体水平，增强我国机械制造业在国际市场中的竞争能力。
3总结
理实一体化教学主旨是要改变以往理论与实践分开,将其划分成项目进行实施,教学过程相对集中,既发挥教师的主导作用,又注重学生动手和专业技能的培养,学生积极性高。通常实施方法有以下几种。
1.1讲解法
即在课堂上,将项目难点重点分条理的展开,通过示范操作及操作注意事项内容的学习后,进行小结,然后在引出一些在理论课上的重要概念,原理解释,通过分析,做到由简入繁,这样学生就能按步骤掌握专业知识。
1.2演示法
即在课题上,通过教师进行示范性实验或操作等方法使学生通过自身的观察而获得自身所需的知识。它可以让学生获得清清楚楚、一目了然的知识,加深对书本知识的理解,并将抽象理论和实际现象联系起来,有助于学生对概念的理解和技能的掌握。要求教师课前要做好演示的准备工作,根据课题选择好对应的设备、工具、量具及原材料。
1.3实操法
即学生上完理论课后,紧跟着在实训老师的指导下进行机床操作练习,提升自身的操作技能,做到活学活用,加深对理论知识的认识,同时实操时一定要掌握正确的方法、步骤,强调操作安全,提高实操的时效,实训老师也必须认真巡回指导,加强实训过程的管理,及时的处理实训中的问题,保证实操的准确性和有效性。
2数控技术应用理实一体化的实训条件
要有与数控专业和规模相适应的硬件设备和实训条件。因此要求作为课堂的实训车间要有足够数量的数控机床,必要的教学场地及黑板,条件好的可以有多媒体投影设备。根据就业前景和用人单位需求,该校结合自身现实情况,主要的培养目标为数控操作人员、编程人员、数控设备维护维修方向。按照培养目标的需要,制定了该校的数控设备选择方案,在设备的选择上,按照有利于培训对象熟练使用、操作、维修数控车、铣床为目标,在确保教学质量的前提下,既考虑机床的规格和配置,同时考虑人才培养所需的机床数量．同时满足合理性、经济性以及教学和企业的需求。在实训工厂内专门设一定面积的讲解场地,包括黑板,座椅,电脑设备等,从硬件上为理实一体化教学师生双方边教、学、做及理论与实训的交替进行提供保障,在条件允许下尽量按照单人单机要求来配置。
3数控技术应用理实一体化课程设置
要具备与专业和规模相适应的课程体系设置。《数控编程与加工》课程,必须建立在学生已具备较为熟练的车工基本操作技能及相关的专业基础课的基础上开展,考虑学校实训条件,借用比较直观的宇龙仿真软件,采用理论课堂教学和宇龙仿真软件教学相结合以及实习课前集中讲解和操作演示与现场巡回指导相结合的形式。及时发现学生学习过程中的问题并解决。注意每个项目中学生成绩的记分,充分调动学生的学习积极性,以提高学生的动手能力。课程的任务包括:(1)掌握常用数控系统特别是FANUC(华中)数控系统的数控车床、铣床的编程方法,并熟练地运用手工编程方法编写较复杂零件加工程序;(2)熟悉常用数控系统FANUC(华中)数控车床、铣床,能够操作面板上的各项按钮,手动输入数控加工程序及修改有关加工参数的设置;(3)能够正确对刀,确定工件坐标系,会对数控加工工艺进行分析与处理、会进行测量及计算、正确选用数控加工刀具及相应的角度、准确完成试切工件的任务、精确对刀偏值及刀补值参数的设置、正确对运行报警识别处理等操作,最终能加工出合格的零件,达到数控初级工理论和技能操作要求。
4数控技术应用理实一体化配套教材
要有与课程相适应的教材与之同步进行。教材要根据教学目标和内容,将各个知识点分解成实训课题项目,有计划地提升学生的技能水平。针对该校中等职业学生的培养目标,要突出与实训技能相关的必备专业基础知识。根据自身的实际情况,编写适合该校教学实际的校本教材和教案,做到既适合学校教师水平及实训条件的要求,又适合中职学生对知识掌握的能力的要求,同时注意用人单位的具体要求及学生的个性发展需要,着重突出学生潜在能力的培养,以需求为主体,对教材内容进行必要的取舍与组合。
5数控技术应用师资队伍
由于教学内容进行了相应的项目化处理,从而改变了课时和讲课方式,因此教师必须改变以往的传统的灌输式的教学方法,不仅要求教师具有扎实的专业理论功底,还要求教师具有过硬的社会实践技能,而双师型人才是突破点,解决方法应从鼓励教师参加各种层次的学历进修和组织教师利用寒暑假参加省培和国培或进企业顶岗锻炼及技能培训方面入手,提升师资队伍的素质。
6合理的质量管理体系
实践教学体系建设的指导思想是坚持“理论教学与实践能力培养相结合”的原则，注重课堂教学和工程实践相结合，教学内容紧跟“数控技术”的新技术、新装备及其发展趋势。教学中既传授基本知识，又注重基本技能、工程实践能力和创新能力的培养，将“理论是基础，实践是保证，应用是重点”［1］的教学理念贯穿于实践教学各环节之中，逐步形成一个由“认识实习、金工实习、课程实验、数控技能培训、数控竞赛、数控加工工艺分析与数控加工编程课程设计、生产实习、创新实践、毕业设计”等九个环节组成的实践教学体系，如图1所示。实践教学按照“传承性，阶梯性，连续性，创新性”的思想进行设计。在实践教学中，按照工程实践教育、认识与训练、实验与实践、技能培训与课程设计、创新实践与毕业设计五个层次，形成阶段化、模块化的教学过程，将工程实践能力培养由浅入深、循序渐进，贯穿于教学的各个环节，合理设计实践教学体系中的各环节及其内容，培养学生的工程实践能力和创新能力。
数控技术应用实践教学体系分五个层次贯穿于整个本科教学的全过程:
第一层次:学科教授做学科讲座，观看数控加工录像资料，参观学校教学设施，培养学生学习数控技术的兴趣。
第二层次:校内外结合，开展认识实习和金工实习，进行机械工程认识与训练。
第三层次:实验、实践、设计和创新实践结合，进行数控技术应用实验与实践教学。
第四层次:将数控技能培训和课程设计相结合，培养学生利用数控实践知识分析问题和解决问题的能力;并组织学生参加数控大赛、进行数控技能训练。
第五层次:开展广泛的创新活动，并通过毕业设计，提升学生分析问题、解决问题的能力。
2数控技术及应用实践教学体系结构
2．1认识实习
新生入校的第一学期，组织学生观看数控加工录像资料，请专家教授进行数控加工技术讲座，组织学生参观学校实验室的数控教学设备，在校外工厂参观先进的数控加工设备及数控加工过程，使学生对数控技术有一个感性认识，提升学生学习数控技术的兴趣。
2．2金工实习
学生金工实习的过程中，设置数控机床操作和自动编程等两个数控技术的实习项目。在数控机床操作项目中利用教学型数控机床所含有的简易自动编程软件，让学生自己设计加工图案，然后自动生成加工程序，再在蜡块或有机玻璃上雕刻出所设计的图像，这样极大的激发学生的学习热情。在自动编程项目中要求学生在CAXA制造工程师软件中完成三维实体造型，然后根据教师提示完成加工工艺设置，生成数控加工刀具路径，最后生成数控加工程序。完成比较好的程序还可以上传到数控机床上，加工出零件来。
2．3课程实验
通过认识实习和金工实习，学生对数控技术建立了一个初步认识，第三学年开设数控技术及其应用课程，在课程中开设教学实验，实验教学围绕课堂教学内容设置，加深学生对所学知识的理解。课程实验开设数控机床认识实验、数控原理实验、数控编程实验和数控机床操作等四个基本实验。数控机床认识实验通过对工业用数控机床观察，了解数控机床(如SK50数控车床、XK715D数控立式铣床、DK77型数控电火花线切割机、数控电火花成型机等)的基本结构、加工对象及其用途;了解FANUC0i系列数控系统;掌握数控机床(如SK50数控车床、XK715D数控立式铣床等)的坐标系建立、基本运动和回零操作。数控原理实验通过对华中数控生产的HED－21S数控系统综合实验台的拆装调试，要求学生了解数控系统的特点、基本组成和应用;了解数控系统常用部件的原理与作用;熟悉常见数控系统与数控机床的连接与基本调试操作。数控编程实验通过在浙大辰光软件和宇龙数控仿真模拟软件上完成指定零件的数控加工程序编制与调试，使学生掌握数控加工程序的手工编制方法与程序调试技巧。数控机床操作实验，通过对CGM4300B数控铣床的操作，在蜡块上加工零件，使学生了解数控铣床的基本特点和机床坐标系的建立;掌握数控机床常规操作方法，重点学习数控机床回零操作、手动对刀操作、工件坐标系设定、程序输入与编辑、程序调试、自动加工等操作。
2．4数控工艺技能培训
数控高级人才的培养，必须十分注重学生动手能力的培养，我们在课余时间，充分利用学校现有的资源，对学有余力且对其感兴趣的学生进行120学时的数控加工工艺培训，培训分为数控工艺分析、自动编程软件(CAXA制造工程师)的应用、数控机床操作等三个方面。数控工艺培训要求学生通过培训具有基本零件的工序划分、刀具卡具的选择、工艺基准的制定、切削用量的选择和切削液的选择等数控加工工艺分析与设计能力。自动编程软件的应用要求学生通过培训，掌握功能齐全的实用型自动编程软件，如MasterCAM，Cimatron，Delcam，CAXA等自动编程软件，利用这些软件编制较为复杂的零件或模具加工程序，同时具有驾驭目前国内市场上流行的集成度高的诸如CATIA、Pro/E、UG(Unigraphics)等CAD/CAM软件的能力。数控机床操作培训要求学生熟练掌握数控机床的各种基本操作，掌握加工程序的输入与加工程序调试，掌握自动编程后的程序传输方法，掌握在线加工方法。总之，通过数控培训增强了学生的数控技术实践能力，培养学生创新能力。数控技能培训将数控技术理论与实践有机结合，巩固理论知识，培养学生的动手能力。
2．5数控加工工艺分析与数控加工编程课程设计
为加强学生的数控技术实践能力，机械设计制造及其自动化专业在学习了数控技术及其应用与数控加工工艺等课程后，安排数控加工工艺分析与数控编程课程设计，要求学生从零件图的识图开始，通过数控加工工艺分析和设计，选择刀具、卡具(包括专用卡具的设计)，然后编写数控加工程序，并对其进行调试，最后操作数控机床，加工出要求的零件来。课程设计两周时间，要求每个学生零件图都不相同。课程设计开设后收到了良好的效果，达到了预期的目的。
2．6数控技术创新实验
重视创新实践环节，大力发掘资源，调动学生的主动性和创造性，根据不同年级的特点，分层次开展开放性数控创新实践活动，要求学生根据学校现有的设备状况及自身的理论知识与教师一起设计创新实验，并在实验的基础上逐步完善设计内容。数控创新实践活动基本上围绕三个方面进行，一是围绕产品建模、系统仿真、NC代码生成、网络传输到零件的数控加工进行;二是围绕数控系统构建、普通机床的数控化改造、专用机床控制系统的模拟设计等内容进行，三是围绕数控机床的故障分析与数控机床的维护维修等内容开展。通过创新实验的设计，培养和强化学生综合运用知识的能力、工程实践能力和创新能力。
2．7生产实习
我们始终将生产实习环节视为强化教学效果、实现理论联系实际的最有效手段。对高层次数控人才培养来说，生产实习基地一般选择在数控机床制造厂。要十分重视实习基地的建设，对已建成完善的实习教学基地，实现制度化的管理。为学生的实践能力的提高搭建一个更好的平台。
学生在实习基地实习内容一般分为两大部分，一是在数控机床组装车间了解数控机床的装配调试，包括电器部分装配调试和机械部分装配调试。二是在零部件制造车间掌握数控机床主要零部件的制造工艺过程，了解数控制造厂的工艺设计规程，掌握典型零件的数控加工工艺与数控加工程序的编制。三是跟随数控机床维修人员进行售后服务，掌握数控机床维护维修的基本方法。通过生产实习，使学生进一步掌握数控机床的结构原理，更加了解数控加工工艺分析的方法和数控加工程序编制。更加强化学生的工程意识、工程实践能力和创新意识、创新能力。
2．8数控竞赛
利用校团委在校内组织数控大赛或与兄弟院校的数控对抗赛，组织学生参加两年一届的六部委举办的全国数控技能大赛，促使学生带着问题去学习，克服了学生理论学习的盲目性，提高了学生学习的兴趣与积极性，更有利于学生工程实践能力和创新能力的提高。
2．9毕业设计
通过理论、实践、培训、创新四位一体的教学过程，把数控技术基础理论、实践能力和创新能力培养融为一体，在毕业设计中将这些知识综合应用，培养学生综合应用能力。学校高度重视学生的毕业设计环节，所有指导教师深入现场获得了第一手资料，结合现场实际，精心遴选题目，提供给学生科学、合理的论文题目。为部分学生选配现场工程技术人员为毕业设计指导教师。要求学生除查阅资料外，用一定的时间到现场去学习、调研。有条件的时候，学生可直接在现场完成毕业设计。通过各种方式将毕业设计与现场实际相结合，收到良好的效果。
3结语
【论文摘要】：随着计算机业的快速发展，数控技术也发生了根本性的变革，是近年来应用领域中发展十分迅速的一项综合性的高新技术，文章结合国内外情况，分析了数控技术的发展趋势。
1.引言
数控技术是一门集计算机技术、自动化控制技术、测量技术、现代机械制造技术、微电子技术、信息处理技术等多学科交叉的综合技术，是近年来应用领域中发展十分迅速的一项综合性的高新技术。它是为适应高精度、高速度、复杂零件的加工而出现的，是实现自动化、数字化、柔性化、信息化、集成化、网络化的基础，是现代机床装备的灵魂和核心，有着广泛的应用领域和广阔的应用前景。
2.国内外数控系统的发展概况
随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理。
长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，CNC只能作为非智能的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节，整个制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM中的设定量，因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。由此可见，传统CNC系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构，限制了CNC向多变量智能化控制发展，己不适应日益复杂的制造过程，因此，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为我们国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。
3.数控技术的发展趋势
数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业的发展起着越来越重要的作用。从目前世界上数控技术发展的趋势来看，主要有如下几个方面：
3.1高精度、高速度的发展趋势
尽管十多年前就出现高精度高速度的趋势，但是科学技术的发展是没有止境的，高精度、高速度的内涵也在不断变化，目前正在向着精度和速度的极限发展。
效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会将其确定为21世纪的中心研究方向之一。在轿车工业领域，年产30万辆的生产节拍是40秒/辆，而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多为薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料"掏空"的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。
3.25轴联动加工和复合加工机床快速发展
采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比3轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了5轴联动机床的发展。当前由于电主轴的出现，使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床（含5面加工机床）的发展。3.3智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势
21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。
目前许多国家对开放式数控系统进行研究，数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。
4.结束语
随着人们对数控技术重视，它的发展越发迅速。文中简要陈述当前的发展趋势，另外数控技术的正不断走向集成化，并行化，仍有广阔的发展空间。
参考文献
[1]王立新.浅谈数控技术的发展趋势[J].赤峰学院学报.2007.
[2]董淳.数控系统技术发展的新趋势[J].可编程控制器与工厂自动化.2006.
在十余年的数控技术教学实践中，作者以从知识到能力的转化为契机，在传授数控理论知识的同时，更加注重学生实践能力的培养，逐步摸索出一套适合学生能力发展的数控技术实践性教学模式。
2.1实践性教学方法的提出
《数控技术》是比较偏重实践性的课程，特别是一些相关的程序、概念，比较抽象，学生不容易理解，听起来比较枯燥，学生兴趣不是很高。在教学中加强课程与专业的联系、课程与实际应用的联系，开展实践性教学改革是全面提高教学质量和教学效果的有效方法和手段。笔者认为，运用现代教学理论，积极探索实践性教学模式，切实提高应用性学科教学质量，是《数控技术》教学改革的一种有效尝试。
2.2实践性教学的指导思想
“教学活动必须建立在学生的认知发展水平和已有的知识经验基础之上。教师应激发学生的学习积极性，向学生提供充分从事学习、活动的机会，帮助他们在自主探索和合作交流的过程中真正理解和掌握基本的知识与技能和方法，获得广泛的活动经验。”这是开展实践性教学模式研究的指导思想。
2.3实践性教学三法
授课过程中，除了讲解、提问和答疑等常用的方法外，笔者结合《数控技术》课程本身的特点，探索并完善了以案例式教学法、探讨式教学法和现场式教学法为代表的实践性教学三法。
2.3.1案例式教学法
案例式教学法主要是通过列举实例，提高学生临场解决实际问题的能力，引导学生对一些特殊情境进行思考的一种教学方法。
案例教学的目标是让学生像一个真正的老师那样去思考问题、分析问题、解决问题，用综合的观点来审视教育现象，案例答案的不确定性增强了学生面对教学实践中的不可预期性问题的应对策略和能力。通过各种各样的案例演示，学生不仅接触到各种社会现象，而且这些针对性的演练对于学生毕业后走上社会，在经济的大舞台上施展才华无疑具有很强的使用价值。
本文介绍在《数控技术》授课过程中，案例教学法的一个典型应用。如图1所示的切削零件，通过示例，介绍数控编程的基本方法。用螺纹切削复合循环G76指令编程，加工螺纹为M60×2，工件尺寸见图，其中括弧内尺寸根据标准得到。
%2451
N1T0101（换一号刀，确定其坐标系）
N2G00X100Z100（到程序起点或换刀点位置）
N3M03S400（主轴以400r/min正转）
N4G00X90Z4（到简单循环起点位置）
N5G80X61.125Z-30I-0.94F80（加工锥螺纹外表面）
N6G00X100Z100M05（到程序起点或换刀点位置）
N7T0202（换二号刀，确定其坐标系）
N8M03S300（主轴以300r/min正转）
N9G00X90Z4（到螺纹循环起点位置）
N10G76C2R-3E2A60X58.15Z-24I-0.94K1.299U0.1V0.1Q0.4F2
N11G00X100Z100（返回程序起点位置或换刀点位置）
N12M05（主轴停）
N13M30（主程序结束并复位）
2.3.2探讨式教学法
探讨式教学法的实质，首先就在于它不仅是“教”或“学”的过程，而且是一种全体参与的过程。要充分发挥学生的主体性，让他们参与到你的整个教学中去，激发他们的学习兴趣，才能提高教学质量。其次，教学的本质是一种师生交往、交流、互动、对话的活动。在这样的活动中，老师作为一种知识资源出现在学生面前，应成为学生学习的合作者、促进者，而不是教材的代言人。所以教师应该学会在适当的时候设计适当的问题，从而有效地提高学生的学习兴趣，激发学生的学习动机，提高教学效果。
《数控技术》这门课知识点多，相辅相成，完成一个项目需要较严密的逻辑思维能力。在编程学习阶段，可以把学生分为几个学习小组，共同完成。实践的结果表明，在互相讨论又各有其责的学习氛围中，对知识的提高与巩固有很大的帮助，同时也培养了他们的团队合作精神。
例如，在讲授绝对坐标编程和增量坐标编程两种编程方法之前，通过学生讨论，预测出其不同的用法，在这个预测和探讨的过程中，学生已经对两种编程方法的不同有了初步认识。此时讲授起来，学生易于接受，学习的积极性也高。
方法一：用绝对坐标编程
N001G92X0Y18LF
N002G90G02X18Y0R18
F100S300M03LF
N003G03X68Y0R25LF
N004G02X88Y20R-20M02LF
方法二：用增量坐标编程
N001G91G02X18Y-18R18
F100S300M03LF
N002G03X50Y0R25LF
N003G02X20Y20R-20M02LF
2.3.3现场式教学法
因数控技术本身的特点，要求我们必须做到理论与实践相结合，加大现场式教学力度，突出技术的应用性，并要强调教学内容的可操作性。
对于机床操作教学，应尽可能地让学生多摸、多动机床，尤其是手动(JOG、ING)工作方式，对于缺乏实际经验的学生来说，其效果是显而易见的，而且便于控制手动的安全性。
数控编程是数控机床学习的重点，在了解数控手工编程指令的基础上，可由教师指导学生装夹工作，指明欲加工的内容和将要使用的刀具，用单步运行的方式逐段运行程序，边运靠边讲解，可收到事半功倍的效果。
3应解决的几个问题
3.1学生学习观念的转变
首先，学生应转变被动的学习观念，树立自主学习的理念，增强主体意识和自我建构意识，主动参与教学、积极思考、大胆探究。其次，要加强合作意识和能力的培养，学生之间应建立良好的学习合作关系，沟通交流，共同探究。
3.2教师综合素质的提高
教师本人要具备科学研究和创新的基本能力，而且教师必须站在知识的前沿，用自身的创新成果不断丰富和补充教学内容。教师还应提高教学的专业化程度，组织好研究性课程。
3.3网络教学资源的建设
实践性教学的形式与内容是开放的，因此优质的网络教学资源是实施研究性教学的重要保障。网络教学资源的建设应保证内容丰富、开放和动态，以提供研究性教学需要的资料和信息。教学网站中应当构建一个开放、互动的教学平台，并创建各种虚拟的研究环境，为学生参与和自主开展课题研究创造条件。
3.4数控仿真实践教学
由于数控设备投资较大，并且操作过程具有较大的危险性，通过引入数控仿真教学，使学生在机房能够模拟数控机床加工工件，并且基本上与实践加工现场相似，这既能节约数控实践教学的成本，又满足了大量学生实践能力培养的需求。具体教学过程：运用CAXA、SolidEdge、MASTERCAM等三维软件进行零件建模，并自动生成刀具轨迹和NC代码(或者根据图纸手工编程)后在南京宇航、VNUC仿真软件上进行仿真加工，以验证程序是否正确，同时又能熟悉机床操作面板各个按键的作用；此仿真实践教学过程既体现先进制造技术内涵，又充分培养学生设计、分析和动手操作的能力。
4结束语
作者主要从事数控技术等课程的教学，并主持相关科研活动。多年来，通过实践总结，摸索出实践性教学模式在数控技术教学中的应用。实践性的教学模式，教师应根据课堂教学的学习内容，创设教学情境，提供必要的学习材料，让课堂充满研讨、探究、思考的气氛。在实践活动中，让学生享受把所学的知识运用到生活实际中去的体验感受和乐趣。培养学生灵活运用、解决实际问题、大胆创新等综合能力。2004年，作者获新疆大学《数控技术》讲课比赛一等奖，《数控技术》课被评为新疆大学精品课程，并于2006年申报自治区精品课程，这是实践性教学模式在数控教学领域成功的一个例子。
参考文献：
[1]赵庆聪，张键，陈元凤.数据库原理与应用.实践性教学方法研究[J].科技信息，2007，(35)：224.
[2]秦曼华.数控机床编程与操作.实训课程的教学研究与实践[J].天津职业大学学报，13，(4)：22.
[3]郑洁.《数字电子技术》课程实施研究性教学的探索[J].电气电子教学学报，29，(6)：96.
关键词：计算机技术数控技术制造技术
一、国内外数控系统发展概况
目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；在网络化基础上，CAD/CAM与数控系统集成为一体，机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，CNC只能作为非智能的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节，整个制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM中的设定量，因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。由此可见，传统CNC系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构，限制了CNC向多变量智能化控制发展，已不适应日益复杂的制造过程，因此，对数控技术实行变革势在必行。
二、数控技术发展趋势
（一）性能发展方向
（1）高速高精高效化。速度、精度和效率是机械制造技术的关键性能指标。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系统以及带高分辨率绝对式检测元件的交流数字伺服系统，同时采取了改善机床动态、静态特性等有效措施，机床的高速高精高效化已大大提高。（2）柔性化。包含两方面：数控系统本身的柔性，数控系统采用模块化设计，功能覆盖面大，可裁剪性强，便于满足不同用户的需求；群控系统的柔性，同一群控系统能依据不同生产流程的要求，使物料流和信息流自动进行动态调整，从而最大限度地发挥群控系统的效能。（3）工艺复合性和多轴化。以减少工序、辅助时间为主要目的的一种复合加工，正朝着多轴、多系列控制功能方向发展。数控机床的工艺复合化是指工件在一台机床上一次装夹后，通过自动换刀、旋转主轴头或转台等各种措施，完成多工序、多表面的复合加工。数控技术轴，西门子880系统控制轴数可达24轴。（4）实时智能化。而人工智能则试图用计算模型实现人类的各种智能行为。
（二）功能发展方向
（1）用户界面图形化。用户界面是数控系统与使用者之间的对话接口。由于不同用户对界面的要求不同，因而开发用户界面的工作量极大，用户界面成为计算机软件研制中最困难的部分之一。图形用户界面极大地方便了非专业用户的使用，人们可以通过窗口和菜单进行操作，便于蓝图编程和快速编程、三维彩色立体动态图形显示、图形模拟、图形动态跟踪和仿真、不同方向的视图和局部显示比例缩放功能的实现。（2）科学计算可视化。科学计算可视化可用于高效处理数据和解释数据，使信息交流不再局限于用文字和语言表达，而可以直接使用图形、图像、动画等可视信息。可视化技术与虚拟环境技术相结合，进一步拓宽了应用领域，如无图纸设计、虚拟样机技术等，这对缩短产品设计周期、提高产品质量、降低产品成本具有重要意义。（3）多媒体技术应用。多媒体技术集计算机、声像和通信技术于一体，使计算机具有综合处理声音、文字、图像和视频信息的能力。在数控技术领域，应用多媒体技术可以做到信息处理综合化、智能化，在实时监控系统和生产现场设备的故障诊断、生产过程参数监测等方面有着重大的应用价值。
（三）体系结构的发展
（1）集成化。采用高度集成化CPU、RISC芯片和大规模可编程集成电路FPGA、EPLD、CPLD以及专用集成电路ASIC芯片，可提高数控系统的集成度和软硬件运行速度。应用FPD平板显示技术，可提高显示器性能。平板显示器具有科技含量高、重量轻、体积小、功耗低、便于携带等优点，可实现超大尺寸显示，成为和CRT抗衡的新兴显示技术，是21世纪显示技术的主流。应用先进封装和互连技术，将半导体和表面安装技术融为一体。通过提高集成电路密度、减少互连长度和数量来降低产品价格，改进性能，减小组件尺寸，提高系统的可靠性。（2）模块化。硬件模块化易于实现数控系统的集成化和标准化。根据不同的功能需求，将基本模块，如CPU、存储器、位置伺服、PLC、输入输出接口、通讯等模块，作成标准的系列化产品，通过积木方式进行功能裁剪和模块数量的增减，构成不同档次的数控系统。（3）网络化。机床联网可进行远程控制和无人化操作。通过机床联网，可在任何一台机床上对其它机床进行编程、设定、操作、运行，不同机床的画面可同时显示在每一台机床的屏幕上。（4）通用型开放式闭环控制模式。由于制造过程是一个具有多变量控制和加工工艺综合作用的复杂过程，包含诸如加工尺寸、形状、振动、噪声、温度和热变形等各种变化因素，因此，要实现加工过程的多目标优化，必须采用多变量的闭环控制，在实时加工过程中动态调整加工过程变量。加工过程中采用开放式通用型实时动态全闭环控制模式，易于将计算机实时智能技术、网络技术、多媒体技术、CAD/CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，构成严密的制造过程闭环控制体系，从而实现集成化、智能化、网络化。
三、智能化新一代PCNC数控系统
当前开发研究适应于复杂制造过程的、具有闭环控制体系结构的、智能化新一代PCNC数控系统已成为可能。智能化新一代PCNC数控系统将计算机智能技术、网络技术、CAD/CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，形成严密的制造过程闭环控制体系。
参考文献：
[1]电动机降压起动器的选择与分析，凌浩，2000.12vol.20P66.
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