时间：2023-06-05 09:55:05
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇数控车床实践总结，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
摘要：文章首先介绍了普通车床实训是数控车床实训的基础、接着阐述了中职学校数控车床理实一体化教学的流程，最后针对如何提高数控车床操作工考试通过率，给出了切实可行的解决办法。
关键词：数控车床 理实一体化 中职
2005年国务院《关于大力发展职业教育的决定》明确提出，大力发展职业教育，加快人力资源开发，是落实科教兴国和人才强国战略。国家的科技兴国战略使得数控加工行业快速发展，从事数控加工的工人相对缺乏。迫切要求职业学校培养出大量的在一线从事数控加工的技术工人。作为中职学生，学习数控车工技术的目的是使学生能掌握数控基本原理、各大模块的功能、数控车床的编程知识，熟悉相关的仿真a软件和自动编程软件，并通过实训、实习，提高学生的动手能力、创新能力和吃苦耐劳的精神，达到知识、技能、素质的全面发展。
1、普通车床实训是数控车床实训的基础
对于零基础的学生来说，普通车床实训是学习车工的第一步。普通车床实训是以后进行数控车床实训的基础。我们可以把学习普通车床的操作技能比作学走路，把数控机床的学习比作学跑步，只有走好了才能跑起来。
现在学校中的数控专业，大都是在原有的车工专业的基础上，又购置了数控车床和数控铣床、加工中心而形成的。数控车床的价格相比于普通车床要贵许多。大多数学校数控车床的数量相比于普通车床也是要少很多的。综合上述原因，学校在安排数控车床实训之前，都要安排一定课时的普通车床实训。这样可以使学生在初学阶段利用普通车床学习基本操作技能，为以后学习数控机床打下基础，利用普通机床进行基本操作技能训练在目前是不可缺少的一个环节。现代制造技术是在传统的技术上发展起来的，自动化的数控机床离不开传统的车、铣、刨、磨的加工技术，一个数控工作人员，如果不懂得刀具角度，切削用量和制造工艺，就不能成为一个合格的数控人员。我们培养适应现代社会需要的数控加工人才就是先要从最基本的知识抓起，要使学生学习好掌握好基本功，要使学生牢固掌握普通车床的基本知识，了解普通车床的基本性能和基本构造，熟练掌握普通车床的正确操作：车外圆、车端面、切断和车槽、钻中心孔、车孔、镗孔、车螺纹、车圆锥面、车成形面、滚花等等。这些基本技能、技巧在现阶段，我们不可能在数控机床上安排大量时间进行练习。反过来，我们可以利用普通车床台数比较多这样的条件，进行这些基本技能操作训练。基本操作技能学的好与不好，直接影响到以后在数控机床实训的效果。在这个过程中，普通车床实训起到了一个承上启下的作用。
2、中职学校数控车床理实一体化教学的流程
学生学完普通车床以后，开始进入数控车床的学习。现在技工院校使用最普遍的是沈阳机床厂生产的FANUC系统的机床。因为涉及到中、高级工的考试，所以在学习数控实践操作的时候，还要兼顾到中、高级工理论的学习。综合以上考虑，教学安排如下：
（1）了解数控机床的总成、面板（主要包括CRT显示器、系统操作区域、机床操作区域），并掌握操作面板按钮的功能。
（2）认识数控机床的坐标系（x轴、z轴）。
（3）三个基本操作：回零操作、MDI操作（转速及换刀）、手作。
（4）对刀操作、对刀的目的。
（5）掌握基本的编程方法、G指令、M指令，及简单的编程过程。
（6）G71切削循环指令。
（7）外螺纹、镗孔、内螺纹的编程。
（8）中、高级工理论、实践的模拟练习。
3、提高学生数控车床操作工的考试通过率
数控车床中、高技工的鉴定考试都包括理论和实践操作两个部分。只有理论和实践操作都通过，才可以取得相应的数控车床操作工的等级证书。针对学校数控车床中、高级工考试通过率不高，提出以下几点建议：
（1）理论知识
现在数控车床中、高级工的理论主要涉及机械制图、机械基础、公差配合与技术测量、金属材料与热处理、车工工艺、数控技工工艺、机械制造工艺、电力拖动、数控机床编程与操作、职业道德、企业管理等科目。知识比较复杂，除了多读、多看、多练之外，还要学会总结。比如G71、G72、G73、G90、G92、M21、M22、M23等指令很容易混淆，要对比记忆。
（2）实践操作
数控车床的实践操作技能是衡量数控车床操作工水平的重要指标，也是数控车床操作工鉴定的关键环节。考试之前，一定要认真阅读零件图纸，注意公差、表面粗糙度、同轴度的要求等，然后再编程。同时，要注意心态，一定要沉着冷静。例如，在考试中，某一个尺寸误差做大了，头脑一定要冷静。要相信：只要别的尺寸做对了一样可以顺利通过。要及时调整情绪，在思想上要有个充分的应试心理准备，要相信自己有足够的能力通过鉴定考试。
（3）考试技巧
在数控车床中、高级工考试中，理论上要本着先易后难、先主后次的做题原则，不要轻易放弃每一道题，必要时使用排除法、验证法等技巧。实践操作考试中，装夹工件一定要装夹牢固，工件跳动量越小越好。在编写程序时，要先写工艺，然后按照工艺流程的顺序来编程及工件的加工操作。在实践操作考试完毕以后，要进行机床的清理和保养。
随着社会的发展，对数控机床操作工、编程人员的要求也越来越高，同时对数控专业人才的培养提出了更高的要求。本文从数控车床实训与普通车床实训的关系、中职学校数控车床理实一体化的教学流程、如何提高数控车床操作工的考试通过率三个方面提出了一些自己的建议。
参考文献：
[1]关熊飞.数控加工工艺与编程.北京：机械工业出版社，2011.
关键词 数控车床；故障分布；规律；可靠性分析；可靠性指标；措施
中图分类号：TG519 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）23-0098-01
数控车床在现代化工业制造中是一个非常重要的机械，数控机床的可靠性与否直接影响着一个国家制造技术发达与否，还影响着国家的经济状况。制造技术的发展与数控车床的低故障率和较高的可靠性成正比的，能否提高数控机床的可靠性已成为我国能否走出国门的一个重要因素。而数控车床故障分布的规律，是进行可靠性分析的一个重要指标。因此，对数控车床故障分布规律及可靠性进行分析研究是非常有必要的。
1 数控车床的故障分布规律分析
如果数控车床在特定的时间内，无法规定的功能或者性能参数超出允许的范围的情况，这种现象就是表明数控车床发生了故障。故障有两种，一种是非关联性故障，第二种是关联性故障。非关联性故障就是外界条件引起的数控车床的故障，关联性故障就是产品自身质量引起数控车床的故障。本文在进行可靠性指标的分析计算时，主要是对关联性故障进行考虑，同时也记录了非关联性故障以方便日后分析和判断。
对故障数据进行预处理。根据文献[4]提出的方法计算出各故障点的故障总时间及数控车床的故障时间间隔。求得每个故障数据所对应的经验分布函数值，并作出相应的散点图。为后面的分析计算提供依据。
估计故障分布函数的参数与检验假设是否成立。根据实际情况，假设数控车床故障间隔时间的分布威布尔分布。具体步骤：利用最小二乘法对参数进行估计；最终初步确定该数控车床控制系统故障间隔时间的分布规律。其中，这两种分布的参数估计和假设检验过程相似。
对分布函数拟合优度进行检验。即将所获得的故障数据理论分布与实际使用中得到的分布y两种分布曲线进行分析，计算出拟合误差面积比指数R。比较在试验数据理论曲线分别符合指数分布和威布尔分布的假设下求得的R，将最小R对应的分布类型定位最优分布类型。其中拟合误差面积比指数R的求取方法如下：
①计算出故障数据实际分布y和理论分布之间的关系用以下函数来表示：
y=+e（x） （1）
②计算出偏差e（x）曲线与横坐标围成的面积Se：
Se=dx=dx=yi-idx （2）
式中m为分割区间的个数。由公式（2）可知，Se越小，拟合的分布就越能反映车床的故障分布规律（即理论和现实相似度较高）。
③计算出理论曲线与横坐标所围成的面积S：
S=（x）dx=dx=idx （3）
④计算拟合误差面积比指数R。由于在采样的试验过程中，数据点个数有限，且区间不太可能被数据点均等分割。所以R可依下式求得：
R= （4）
表1是以20台相同系列数控车床的试验数据为基础，计算得出其对应的误差面积比指数R。
表1 误差面积比指数表
分布类型 Se S R
威布尔分布 0.552 385 8.020 424 0.068 870
指数分布 1.467 753 6.776 039 0.216 610
显然，由表中数据比较可得，这批试验数据优先符合威布尔分布。从而可以利用表中数据确定故障间隔时间的分布类型及其分布函数F（t）。
2 数控车床可靠性分析指标
在实际工程应用中，往往通过某些特定的指标来评估数控车床的可靠性水平。在对可靠性进行分析时，参数的点估计和区间估计往往也需要给出，因为一般情况下，是通过从主体中抽取一定数量样本进行试验之后，所得结果的统计量来评估主体的。
故障间隔时间的数学期望E（t），表示的是平均故障间隔时间。公式如下：
TM、F==E（t） （5）
其中f（t）为故障间隔时间概率密度函数，由F（t）求得：
f（t）=Fˊ（t） （6）
置信水平一般取值为90%。
3 提高数控机床可靠性的措施
要想提高数控机床的可靠性必须从数控机床早期故障的排查、数控机床的设计环节、数控机床的配件质量等方面入手。
1）加强早期故障的监测、分析、排除。“防患于未然”永远是正确的，如果没有及时的发现并将故障排除，那么在日后的生产中会造成无法估计的损失，同时也损害了厂家的信誉。使得我国厂家走出国门的路途增加障碍。
2）提高配件的可靠性。“千里之堤，溃于蚁穴”，配件就是数控机床这个“大堤”的“蚁穴”，只有加强“蚁穴”的管理，才可以保证“大堤”永驻。提高数控机床可靠性的关键是配件的可靠性，我们应选择可靠性较高的配件，最好是相同厂家生产的原件，不能贪图小利使用劣质配件。
3）加强设计环节的把关。设计这个环节就是把知识用于实践的关键环节，是提高数控机床可靠性的基础，“万丈高楼平地起”，只有“基础”牢固，才能建造可靠地“大厦”，在设计前就要考虑到用户的方面，只要有部分使用户使用起来不方便，就要坚决改进，不可抱有侥幸心理，同时加强与用户的沟通，切实可行的帮用户解决问题。
4 总结
现代化工业制造技术的进步需要数控车床在具备一定的自动化功能基础上，保证其功能与性能具备高度保障性、可靠性、维修性及维持性。通过上述方法可以实现对数控车床故障分布规律的确定以及对其可靠性的分析，从而为数控车床的深入研究打下坚实的基础。
参考文献
[1]侯光宇.数控车床故障分布规律及可靠性分析[J].机床与液压，2008.
[2]王昕，吕长松.数控车床故障分析与提高可靠性的措施[J].机床与液压，2008.
[3]于捷，贾亚洲.数控车床的故障间隔时间分布模型与拟合检验[J].机床与液压，2005（11）.
【关键词】校企合作；工作过程；企业生产项目；多元评价
2019年国务院印发《国家职业教育改革方案》，产教融合、校企合作被提及多次，校企合作是现代职业教育的基本办学模式，尤其在职业技术型人才培养的过程中，职业院校应加强与企业、行业的沟通合作，根据岗位人才需要的变化及时调整课程标准，双向赋能培养出高素质技术技能人才[1]。按照教育部等九部门印发《职业教育提质培优行动计划（2020—2023年）》的相关要求，校企深度合作，建设高质量的课程，才能实现职业教育课程的高质量建设，促进教学质量全面提升。培养高质量技术技能人才是职业院校的发展趋势，近些年由于区域产业转型升级，企业急需高技术技能人才，企业的人才需求和职业院校的发展是存在一定的共识，只要找出双方共赢的契合点，二者合作形成校企命运共同体，共同提升人才培养质量。《数控车床编程与操作》是高职数控技术专业的核心课程，主要培养学生回转体类零件工艺设计、程序编制、数控车床操作、产品质量检测等综合实践能力。但在当前的数控车床专业教学中，在课程设置和教学的安排上还存在一定的不足，有些教学项目仅仅是以实现指令教学为目的设置，理论知识充足，但教学内容与企业的实际生产脱节，缺乏实用性，学生在学习以后很难适应企业的生产要求，直接影响企业对学生实践能力的认可率；也有些课程设置中，有企业人员参与学校的课程教学，但大多企业人员没有受过系统的教师培训，在教学安排上理论课时相对较少，容易忽视教学设计、分析、评价等环节，从而使学生在理论知识的掌握方面有些缺乏，理论与实践知识难以构成体系，学生在工作中的职业能力难以得到很好的提高[2]。针对以上情况，我校对数控床编程与操作课程进行教学改革，改革的重点在于理论教学和实践教学并行，并以实践为重进行一体化改革。着重通过实践环节培养学生实际工作能力，增加学生自我动手时间，增强学生学习理论的想法，提高学生创新技能和综合素质，增强学生的岗位适应能力。
1企业调研
为了掌握青岛市数控技术企业和社会对数控车床编程与操作人才类型、需求量、需求周期等情况，探索数控专业与有关单位进行校企合作、委托培养等人才培养新模式，考察数控车削编程与操作课程设置是否科学、教学方法与教学条件是否相符合企业需求，确定学生的专业知识、操作能力、职业素养，进而设置数控车床编程与操作实训项目，建设相应的仿真室和实训车间，为青岛和周边地区数控产业发展培养社会需要的数控技能型人才，学院数控专业的老师深入周边高新区50多家合作的制造类企业，比如青岛海信模具有限公司、青岛特锐德电气股份有限公司、青岛海泰科模具有限公司、上汽通用五菱股份有限公司（青岛）、埃地沃兹真空泵制造（青岛）有限公司等，通过企业实地走访，掌握数控专业毕业生在企业的生产中需增加的理论和实践专业知识、掌握学生在职业能力及素养方面的缺项、调研企业对本专业的人才需求和使用情况[3]，明确培养目标、能力结构和覆盖岗位群，提出数控车床编程与操作课程培养方案和采取的改革措施。
2以职业标准、生产过程构建学习内容
根据数控车床操作工岗位的职业工作过程来组织课程的教学内容，通过企业调研，我们获取了企业数控车工岗位的零件图纸、加工工艺卡、数控加工刀具卡、零件质检单等相关资料，考虑学生的认知规律及企业的生产实际，我们将相关资料进行分解、重组和改造，形成若干相对应的教学实训图纸、教学实训程序单、教学实训工艺卡和教学实训评分表，形成模块化、项目化的工作任务，以此构建学习内容。从企业直接获得的图纸，精度比较高，结构相对复杂，对于学生开始不容易接受，我们将从企业得到的相关材料如图纸、工艺卡等进行教学处理，初级模块和中级模块的零件图纸在不影响企业加工过程内涵的基础上，将零件的尺寸及结构进行分解、修改及重组，以方便教学实施。首先将企业零件加工图纸结构分解成阶梯、圆弧、锥等初级单项技能模块，将企业零件的公差适当地放大，让学生掌握数控车床初级操作技能，其次依据数控车床中级工国家职业标准，结合企业图纸，将单项技能组合，形成中级复合技能模块，让学生掌握数控车床中级复合操作技能，最后结合企业的岗位标准，直接加工企业零件，形成企业成产技能模块，提升学生的企业生产技能，如图1所示。尤其企业的加工工艺卡记录了企业产品生产的全过程，我们在生成实训教学项目零件加工工艺卡的过程中保留了企业的加工工序、工步、安装和定位基准，增加了装夹定位基准图，可以让学生更直观的学习、理解和掌握零件的加工工艺。图1数控车床编程及操作教学内容。
3构建企业生产情境，提升学生的职业能力
为有效提升课堂质量，解决一些学生主动性较差、责任感不强、协作精神不足等问题，依托校内生产基地，建立与企业类似的生产任务情景，将校内实训基地数控车间的生产设备按照企业生产的要求重新布置，将数控车床、检测设备、分类货架及工具小车布置成一个生产单元。在生产单元中，学生通过企业生产角色扮演，引起学生的态度体验，有利于培养岗位责任意识和社会适应能力。教学实施过程以实际的工作流程为导向，将学生分成项目小组，学生有双重身份：车间机械师和学员；教师也两重身份：客户和教师。第一阶段：项目承接阶段。客户（教师）将图纸交给车间组长，车间组长向客户介绍技术方案，并征得客户同意。第二阶段：加工制造阶段。车间组长接到任务后，小组成员分别担任工艺员、操作员、质检员、安全员，通过工艺设计、编程仿真、实操加工、质量检测，完成零件加工。第三阶段：企业验收阶段。车间组长将加工完成的零件交给客户验收。尤其是第三模块企业生产实训模块，车间加工时候有企业兼职教师直接进行指导，点评学生的加工工艺，同时讲解加工中注意的问题。通过构建企业生产情境，学生进行角色扮演，有利于提高学生的学习积极性、锻炼创造性思维、培养岗位责任意识和社会适应能力。
4建立课程教学标准
本课程根据数控专业学生学情实际，结合职业能力培养的定位，通过职业活动情境下的具体项目任务，构建精讲工艺理论、虚拟操练加工、实践操作提升的教学模式，达到培养学生识图能力、零件加工工艺制订能力、编程能力和数控车床的操作能力等职业能力的目标[4]。校企共建教学资源库，从而使学生在实践工作的过程中，同时也能学习相关的理论基础知识。将资源库的资料进行收集、分解、重构，转化为教学实训项目，实训项目由初级基础单项技能、中级复合技能和高级企业生产技能三模块组成，在项目学习的安排上，由易到难，循序渐进，前面安排简单的初级项目，并且加工工艺也相应简化以方便学习掌握基础为主，在学生具有了数控车工的基本能力以后，然后安排提升学生的中级加工能力，最后安排企业的实训项目，按照企业的加工工艺进行学习、评价，建立相应的数控车床编程与操作课程教学标准。
5实施多元评价，推进考核方式的改变
为突出教学评价的人本性、多元性、公平性，本课程对学生完成三个模块的所有项目加工及在加工过程中的表现实施诊断性评价、过程性评价和终结性评价的多元化评价模式，如图2所示。诊断性评价主要包括超星学习通线上课程自学情况、在线测试情况、自学成果汇报等，过程性评价分为职业技能评价和职业素养评价两部分，职业技能评价包括数控车床加工工艺编制、数控程序编制、设备操作、工件加工精度的检测与控制等，职业素养评价包括安全规程落实情况、6S管理考核情况、团队任务落实情况、出勤考核等，终结性评价主要是产品质量检测，初级模块和中级模块采用技能鉴定式评价，所有尺寸精度按项得分。企业生产模块按照企业的标准由企业专家对零件进行评价，有一个尺寸不合格得零分，培养学生“有一个不合格尺寸的零件等于废品”的职业理念，有些核心尺寸精度没有保证好，不仅不得分，还要进行扣分，让学生明白加工不合格的零件会造成资源的浪费，以此来提高学生职业能力和职业素养。
6教学效果
数控车床编程与操作课程改革在实际教学的应用过程中取得了很好的效果，主要表现在：数控车床编程与操作教学实训项目，打破原有的知识体系后重组，将知识点分散在各个教学项目中，项目教学、任务驱动真正实现“学中做，做中学”；教学项目的内容由浅入深，教学过程由理论-仿真-实际操作-检测-总结评价最后回归到理论，实现了理实一体化教学；课程内容与企业生产相结合，教学项目由初级单项技能模块-中级复合技能模块-企业生产技能模块层层深入；学生在掌握了模块一数控车床初级操作与编程和模块二中级加工技能以后，引入了模块三企业零件生产项目实训，该模块的项目图纸和生产工艺完全来自于企业，让学生按照企业的要求来加工、检测零件，提高了学生的理论和实际操作水平；构建企业生产环境进行教学，最终可以实现学生直接给企业生产合格零件,进行深层次的校企合作；实施多元评价，该评价体系由学生、教师、企业专家为评价主体，对教学过程和教学结果进行反馈，学生职业技能水平、解决问题的实际能力、沟通能力和团队协作能力有显著提高。
参考文献
[1]邹倩,罗福祎,张雪淞.产教融合的职业教育人才培养模式探索[J].现代职业教育,2021(4):218-219.
[2]秦文伟.基于远程教育的数控专业产教融合教学研究[J].南方农机,2019(12):94.
[3]潘克江.以数控专业教学为例谈提升中职学生职业素养[J].中国轻工教育,2017(6):91-95.
关键词 数控化改造 理实一体化教 项目任务
中图分类号：G712 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdkx.2017.02.012
Abstract Lathe numerical control transformation of the course， with the transformation of ordinary CNC lathe and CNC lathe used during upgrading of typical project tasks as the carrier， through the integration of theory and practice of teaching practice， explore the "NC transformation" course teaching design and practice research. After the curriculum reform， the classroom learning atmosphere and enthusiasm of the students have been greatly improved.
Keywords Numerical control transformation； integration and theory and practice； project task
床的数控化改造课程是机床再制造专业的核心专业课程，它综合了本专业机床电气控制与PLC、数控系统连接与调试、数控机床PLC控制与调试、数控机床机械部件装配与调整和数控机床液压与气压传动等课程内容，是前期这些课程知识和能力的综合应用，对于提高本专业学生从事机床数控化改造或机床再制造方面所需核心技能具有重要意义。
1 课程的基本信息
车床的数控化改造课程是“机床再制造专业”专业综合应用性课程，开设于二年级学生第四学期后半学期，实行理实一体化项目教学，集中上课，边做边学；整合课改前72学时理论授课，4周机床数控化改造实训（实训结束后进行数控机床装调与维修工技能鉴定），变成目前课改后的理实一体项目化授课120学时，数控机床装调与维修工技能鉴定前1周集中培训。
2 课程的目标与定位
（1）专业人才培养目标。培养从事机床数控化改造或再制造方面的改造前评估、设计、装配调试和测试检验等工作，具有职业岗位（群）所需的基础知识及专业技能、具有较强综合职业能力的高端技术技能型专门人才。
（2）专业典型工作岗位。本专业典型工作岗位包括：机床改造工程师、设计员、工艺员和一线操作工，本课程基于机床再制造专业人才培养目标，能够满足这些典型工作岗位所需专业知识和技能。
（3）课程定位。“车床的数控化改造”课程在专业课程体系中属于专业综合应用性课程。它具有较少的新知识和新能力要求，更多侧重于前期课程知识和能力的综合应用，是学生顶岗实习前夕重要的一门综合类课程。
（4）课程教学目标。
①能根据给定的废旧车床（包括废旧的数控车床），考虑多方面因素，如改造成本、废旧车床目前状况，综合评判是否适合车床的数控化改造-废旧车床性能检测与再制造性评估；
②按照国家标准（GJB 5481-2005机床数控化改造通用技术要求；GB/T 28615-2012绿色制造金属切削机床再制造技术导则），能够拟定或设计废旧车床整体改造方案（重点：系统选型），并进行详细设计，包括电气原理图绘制、机械结构改造设计等（20%）；
③按照给定车床数控化改造要求，如改造用电气原理图和接线图，装配图及装配工艺，整机改造工艺流程，相关系统用连接、调试说明书等，初步具有完成局部或整机改造的能力-拆洗修换装调（机电）；
④能够对改造后的车床，按照相关国家标准，借助相关工量具，完成精度检验和试切加工；
⑤综合运用先修课程学到的知识和掌握的技能，解决车床改造过程中出现的实际问题。
3 课程整体设计
3.1 项目设计
由于学院车床的数控化改造过程目前做不到重复性改造，故把改造过程涉及到的主干知识学习和核心技能训练，拆解成18个相关性项目进行训练，具体项目设计详见表1，这18个项目基本覆盖车床改造过程的典型工作过程和任务，同时侧重于车床安装、装配、系统连接与调试、精度检验和试切加工等，同时兼顾改造设计。
3.2 课程教学条件
校内实训基地：两台普车改造完成的数控车床，两台废旧数控车床经系统升级改造的数控车床，四台数控车床CAK6150Di（配置fanuc 0i mate TC系统），可用于本门课程的理实一体项目化教学。
校外实训基地：学院与山西智创科技有限公司、苏州勤美达精密机械有限公司进行深入校企合作，在数控机床装调维修、数控机床升级改造或普通机床数控化改造方面对顶岗实习的学生实施联合培养机制，巩固所学专业知识，强化机床改造方面的实践技能。
课程参考资料：本门授课所用资料是机床厂家和数控系统厂家提供的全套技术资料，如：机床电气原理图、数控车床使用说明书（机械与电气）、fanuc系统系列说明书，数控车床典型部件装配图纸和装配工艺等；四台改造完成的数控车床改造前及改造过程中整理完成的全套技术资料。
3.3 教学模式
课程设计理念：在整个教学过程始终贯彻边做边学教学理念，突出专业能力培养，将相关专业知识和实践技能融入到每一次课程当中，实现“理论知识与实践技能结合、教室与实训室结合、学习与工作结合”的三结合。
教学过程：每一次课都通过案例或示范任务直观引入，学生模仿并通过思考，逐步完成类似或难度等级渐增任务，在做任务、做项目过程不断提高理论水平和实践技能，同时在一些重要的项目中增加考核任务。
教学方法与教学手段：在教学实施过程中，以学生为主体，以学生是否掌握相关知识和技能来评价教学方法的科学性和合理性，善于采用引导法、分组讨论法、情境法等教学方法，充分利用教学课件、技术资料、实训设备、课程资源库等教学资源，激发学生的学习积极性和主动性。
3.4 课程评价
过程考核、期末考核和技能鉴定考核三者相结合。过程考核侧重学生平时学习态度、课堂上任务完成情况，考核项目或任务得分情况，过程考核占到总成绩的50%；期末考试侧重于理论考核，占到总成绩的25%；数控机床装调与（下转第68页）（上接第24页）维修工技能鉴定考核占到总成绩的25%。
4 课程单元设计
下面以fanuc系统选型为例，阐述教学实施过程：
（1）任务引入（15min）。学院有两台废旧数控车床，1987年左右购置，系统为DJK-BS03A，该机床自购置后主要用以数控车削实训，机械精度保持较好，现需对其数控系统升级改造。鉴于学院数控实训中心大部分系统为HNC-210系统和FANUC系统，①为了便于维护管理；②同时近几年在数控机床装调维修与升级改造比赛项目中，使用fanuc系统较多；③改造完成后也主要用于机床改造课程实训和技能竞赛培训用，所以经申请领导同意升级为fanuc系统，现需确定系统配置清单和价格。
（2）逆向任务实施（容易着手）（45min）。学院有四台数控车床，配置的系统为fanuc 0i mate TC系统，请根据课前提供的相关技术资料（选型手册、部件速查手册、维修说明书、连接功能说明书等）和设备，确定机床的系统配置清单。学生可以通过现场查看各部件铭牌、系统开机查看系统软硬件配置，翻阅相关说明书，以小组分工、讨论、协作方式最终完成配置清单的填写（表2）。必要的情况下，教师根据学生完成任务情况或遇到的典型问题进行讲解。最终每小组向老师汇报工作。
（3）教师点评总结（30min）。展示学生的成果并点评，之后集中讲解学生在做任务中遇到的难题或疑问。
（4）正向任务实施（上课时引入的问题）（45min）。在完成逆向任务的基础上，已知主轴电机的功率和调速范围要求，各进给轴电机的功率和扭矩，以及其他改造要求，确定fanuc系统配置清单。
（5）考核（15min）。任务考核分两个阶段，第一段在任务实施的过程中进行部分考核，另外一个阶段为上置清单后进行考核（表3）。
关键词：数控加工工艺 一体化教学
一体化教学是指在一个明确的培养目标下，老师在教学过程中将理论、实践有机地融为一体以达到最好的教学效果的一种教学方法。笔者在学校主要从事数控加工工艺学课程的教学工作，下面将数控加工工艺学中目前存在的一些问题以及如何实现一体化教学跟大家做些交流与探讨。
一、数控加工工艺在教学过程中存在的问题
数控加工工艺学主要包括数控机床概述、数控机床的机械结构、数控加工工艺基础、数控加工用刀具与夹具、数控车削加工工艺、数控铣削加工工艺、数控电加工工艺等内容。在实际教学中存在着理论知识与实际操作脱节的现象，学生学到的东西不能很好地应用于实践，学习积极性不高，达不到很好的教学效果。
针对以上所存在的这些问题，笔者认为应该在数控加工工艺教学中采用一体化教学。下面谈一谈在数控加工工艺中实行一体化教学的具体方案。
二、在数控加工工艺中实行一体化教学
1.创设“车间课堂”，调动学生的学习积极性
机床坐标系这一节可以在数控车间通过数控车床来讲。学生通过对数控车床的实际操作，确定X轴和Z轴的运动正方向，建立车床坐标系，在动手中掌握这一知识点，激发了学习兴趣。为了调动学生的积极性，教师可以提出一个问题：数控铣床也是这样建立机床坐标系吗？课后，有的同学迫不及待地想要知道其中的道理。笔者告诉他们要用右手笛卡尔原则来确定，学生又进入激烈讨论中。能提出这样的问题说明他们想利用理论学习去了解实践情况。所以，学生通过在课堂中动手体会实践的作用及重要性，产生一种通过实践来解开某些疑问的迫切需要，能够提高学生的学习积极性。
2.“创设问题情境”，使学生在实践中深感理论学习的重要
在上课时，要设置疑问，把一个个理论知识点巧妙地设置在实训之中。学生通过实际操作，发现自己需要哪些理论知识，继而通过自己的思考、努力和教师的提示来掌握这一知识，激发了学习兴趣与求知欲。比如：在讲数控车削工艺分析时，可以让学生自己在数控车床上加工轴类零件。通过操作，学生会发现如何分析零件图，选择如何加工路线及加工方法，用什么样的刀具，如何装夹工件，如何选择切削用量都需要工艺课中的理论知识。意识到这一点后，学生立即翻书讨论，不放过每一个细小问题，从而产生一个由实践兴趣理论动力思考再回到实践的良性循环。
3.将数控加工工艺理论和实际操作相结合，互相渗透
每当有学生反映理论所学的有关内容到了实习中有时感觉理论知识不够用，笔者就会马上抓住时机向他们讲授工艺课与实习课的关系。理论课的内容作为指导实际内容具有一般性，而实习是具体的。只有牢牢地掌握某一方面的理论，才能去指导类似的不同的实践。因而理论与实践课不能脱节，即理论――实践再理论再实践，而每一次的理论――实践之后的这一过程比前一次要有所深入，有所提高。
工艺课要为实训课服务，实训课要学习必要的工艺知识，这样才能使学生牢固地掌握知识，掌握实践方法。针对以上情况，倡导“先会后懂，再提高”的教学理念，对工艺课坚持以“够用”为原则，以实践教学为中心，所学的理论知识要主动服务于实践。笔者采用“会（实习）――懂（学理论）――精（提高）”的教学模式，先安排实践学习，再安排理论学习，最后归纳总结。如数控车床的操作，让学生首先熟悉数控车床（开机、关机、操作面板上各功能键的使用、机床回零）等的基本操作，然后对加工所需要的知识（对刀、零件的工艺分析，零件的装夹方案、刀具的选择、切削用量的选择）等理论知识进行学习，接着再运用所学到的理论知识操作数控车床，最后分析总结加工过程出现的问题，并予以改进，从而使学生的理论知识和实践融会贯通。在教学工作中，学生先进行实践，再带着问题去学习理论知识，学习理论知识的目的是解决前一实践过程中遇到的问题和为下一实践环节做准备。整个教学过程是实践――认识――再实践――再认识，直至贯通，实现以实践为中心的工艺课程主动服务于数控实训课的新型教学模式。
关键词：粗定位；精定位；磁钢；反转时间；拆装
中图分类号：G712 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）05-0195-02
近几年随着全国职业技能大赛的开展，每年全区都要进行“数控机床维修与调试”的比赛，我们学院也参与其中，逐渐地对数控机床结构和维修有了更加深入的了解。通过对各种资料的研究和反复对数控车床四方刀架的拆装与故障调试，我发现基本找不到一份详尽的拆装说明。现就将我在数控车床四方刀架拆装与调试竞赛过程中的一些发现和体会做一阐述。
一、经济型数控车床四方刀架的结构及动作原理
经济型数控车床四方刀架完全由电气控制，其功能虽然与普通车床四方刀架相同，但结构已有很大改变，其结构图如下：
1-上盖；2-发信盘；3-小螺母；4-磁钢座；5-大螺母；6-离合器盘；7-螺杆；8-外端齿；9-下刀体；10-蜗轮；11-中轴；12-反靠垫；13、27-反靠销；14-上刀体；15-霍尔元件；16-磁钢；23-联轴器；24-止退圈；25-离合销；26-销盘；27-销钉
1.主要部件作用：原动力件：电机；机械传动件：蜗杆、10、11、7、26；基础件：9、14；位置传感元件：2、15、16；机械定位件：25、27、12、13。
2.结构说明：（1）静止不动的原件：电机、9、11、24、5、2、3、15。（2）传动：电机轴。23蜗杆107（内螺纹，中轴11为外螺纹）。（3）机械粗定位：上刀体14底面的端面定位齿和下刀体9外端齿尚啮合。（4）机械精定位：离合销25把上刀体14与螺杆7离合完成精定位。（5）系统定位：霍儿元件15内有四个位置分别对应四个刀位，每个刀位的指令固定，刀位对准磁钢后完成系统指令。
3.动作原理：（1）松开：系统发出指令电动机启动蜗杆转动10蜗轮螺杆7转动上刀体14沿中轴11垂直上升（上刀体14底面的端面定位齿和下刀体9外端齿尚处于啮合状态，上刀体14无法转动）端面定位齿完全脱离。（2）换刀：上刀体14转动（离合销25将上刀体14与螺杆7连在一起）刀位转动。（3）定位：霍儿元件15（有四个位置分别对应四个刀位）与指令对应的刀位对准磁钢16发出信号，刀架电动机开始反转。（4）锁紧：离合销25将上刀体14与螺杆7分离离合器盘6带动螺杆7向下锁紧上刀体14换刀完成（电动机的反转时间是系统参数设定的，不能过长不能太短，太短刀架不能锁紧，太长电动机容易烧坏……）。
二、刀架的拆装过程
1.拆下上盖1，记清发信盘2上的不同颜色电线的位置，然后拆下小螺母3、发信盘2和磁钢座4。
2.拧出大螺母5内两只M4螺钉，取出大螺母5及止退圈24、平面轴承和离合盘6。
3.向上转出上刀体14，拆下外端齿8、螺杆7、螺母18、离合销25、反靠销13。
4.拆下电机电线，拆去电机与下刀体的连接螺栓，拆去电机。
5.拆去中轴11下端盖上的螺钉，取出下端盖、蜗轮10、中轴。
6.取出蜗杆及轴承。
7.装配前所有零件清洗上油，传动部位上脂。
8.按拆卸反顺序装配。
三、四方刀架常见故障分析
1.电动刀架的每个刀位都转动不停。故障原因：发信盘无+24V或COM输入；刀位上+24V电压偏低，线路上的上拉电阻开路；刀位电平信号参数未设置好；霍尔元件损坏；磁块故障，磁块无磁性或磁性不强。
2.电动刀架不转。故障原因：刀架电机三相反相或缺相；系统的正转控制信号无输出；系统的正转控制信号输出正常，但控制信号这一回路存在断路或元器件损坏；刀架电机无电源供给；机械卡死；刀架电机损坏。
3.刀架锁不紧。故障原因：发信盘位置没对正；系统反锁时间不够长；机械锁紧机构故障。
4.刀架某一位刀号转不停，其余刀位可以转动。故障原因：此位刀的霍尔元件损坏；此位刀信号线断路，造成系统无法检测到位信号；系统的刀位信号接收电路有问题。
5.刀架有时转不动。故障原因：刀架的控制信号受干扰；刀架内部机械故障，造成的偶尔卡死；系统的刀位信号接收电路有问题。
6.输入刀号能转动刀架，直接按换刀键刀架不能转动。故障原因：霍尔元件偏离磁块，置于磁块前面，手动键换刀时，刀架刚一转动就检测到刀架到位信号，然后马上反转刀架；手动换刀键失灵。
清楚认识数控车床四方刀架的拆装和常见故障对维修数控机床来说意义重大，通过上述的分析，希望能对有用者有所帮助。
参考文献：
[1]晏初宏.数控机床与机械结构[M].北京：机械工业出版社，2009.
[2]邓三鹏.数控机床故障诊断与维修[M].北京：机械工业出版社，2009.
[3]廖兆荣，杨旭丽.数控机床电气控制[M].北京：高等教育出版社，2008.
[4]GSK980TD车床CNC使用手册[Z].
[5]广州数控维修手册[Z].
关键词：中职学校；数控车削加工；技能教学
中职学校“数控车削加工”是数控和模具专业技能的核心课程，处于重要地位。中职学生基础能力较差，专业功底不扎实。要学好、掌握数控车工技能并不是件容易的事，因为这个工种是一个真正的现代化加工技术行业。那么，中职学校教师如何教好这门专业技能课程？笔者结合多年的教学实践与思考总结，认为应重点抓好以下几个方面：
一、立足中职学生，注重实用原则，搞好专业理论教学
在中职学校数控车工专业理论教学中，要针对中职学生的特点，注重实用原则，采取灵活多样的教学方法。在教学中，理论学习的目的在于应用。本门课中，教师教学应先依据企业生产实际需要和学生可持续发展来选定。理论教学应由浅入深，由简到繁，对于一些数控原理知识则应该略讲；如何根据零件图的技术要求编制科学合理的数控程序，是理论教学的重点。技能教学则应重点掌握数控加工工艺、刀具选择、数控车床对刀操作和切削参数，采取理论与实践相结合原则，实施课堂教学、多媒体教学与实训操作教学相结合。发挥多媒体教学的直观真实性教学效果，增强学生的感性认识，为学生操作技能的培养奠定基础。
二、充分利用数控模拟仿真系统资源，加强数控程序编制教学
数控车削加工仿真软件改变了传统的教学模式，为学生提供了更多的安全操作机会，加快了学生学习数控车削编程的进程，并能检验数控程序的正确性。现在市面上有多款仿真软件，如宇龙数控、CAXA数控车等，中职学校只要在电脑上安装一款适合模拟的软件即可。仿真软件在数控编程教学中优势突出，具体来说：①可以弥补教学设备投入的不足，充分利用教学资源；②降低实训教学成本和减少安全隐患；③仿真过程合理、逼真，能够快速引起学生的学习兴趣。在中职学校教学过程中，通过数控模拟仿真软件教学，让学生观察并体验自己所写的每一个指令、程序段在整个程序中的作用，刀具运动路径等。及时方便地解决编程过程中出现的各种错误，修改加工路径、切削参数，使程序正确、规范、合理。
三、加强技能训练，注重学生的数控车削加工综合能力培养
1.加强数控车床基本操作技能训练，重点培养学生的动手操作技能
基本操作技能训练是根据技能教学原则与要求所进行的基本操作功练习，主要包括：数控车床的基本手动操作、数控系统界面的按键操作、车削加工工艺、刀具选择、装夹、调头找正、测量、尺寸修调等技能，教师通过演示并结合讲解，让学生掌握正确的操作方法和技能。通过反复的练习，学生能够掌握各项操作的技能技巧。
2.加强综合操作技能训练，提高专业技能
仅仅训练基本操作技能是不能适应实际工作需要的，学生在掌握了基本操作技能后，必须具有较强的综合操作技能，才能做好相应工作。综合轴套类零件加工制作是训练学生数控车工综合技能的有效方法，也是学生参加数控车工定级考试和国家数控车削技能大赛的操作考试。
在训练学生数控车床加工制作工件时，应遵照先易后难的原则，由简单工件做起，逐渐增加工件制作的难度训练，以提高学生的制作技能。
四、加强企业生产实践，注重实际生产能力的培养
中职学生掌握一定的数控技能之后，必须进入到生产第一线，参加企业生产实践，理论和实践相结合，进一步熟练数控车削加工生产操作技能，学习企业化生产的工艺流程，学习企业质量管理，学习企业文化管理。要把学生放到企业中去，充分利用好企业工作现场和最先进的数控生产技术，在职业岗位上对学生进行实际动手能力的培养。使学生在企业中接触到生产内容，熟悉企业生产工艺。并通过学习使用先进的技术和设备，进一步充实学生的实际操作经验，使教学、训练、生产三者有机结合。
论文摘要：本人于2007年4月份进入广东省广州昊达机电有限公司进行毕业前的综合实践，从事有关变频器的工作。本文介绍了采用数控车床的主轴驱动中变频控制的系统结构与运行模式，并简述了无速度传感器的矢量变频器的基本应用。
前言
数控车床是机电一体化的典型产品，是集机床、计算机、电机及其拖动、自动控制、检测等技术为一身的自动化设备。其中主轴运动是数控车床的一个重要内容，以完成切削任务，其动力约占整台车床的动力的70%～80%。基本控制是主轴的正、反转和停止，可自动换档和无级调速。
在目前数控车床中，主轴控制装置通常是采用交流变频器来控制交流主轴电动机。为满足数控车床对主轴驱动的要求，必须有以下性能:(1)宽调速范围，且速度稳定性能要高;(2)在断续负载下，电机的转速波动要小;(3)加减速时间短;(4)过载能力强;(5)噪声低、震动小、寿命长。
本文介绍了采用数控车床的主轴驱动中变频控制的系统结构与运行模式，并阐述了无速度传感器的矢量变频器的基本应用。
第1章变频器矢量控制阐述
70年代西门子工程师F.Blaschke首先提出异步电机矢量控制理论来解决交流电机转矩控制问题。矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量(励磁电流)和产生转矩的电流分量(转矩电流)分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。矢量控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等。这样就可以将一台三相异步电机等效为直流电机来控制，因而获得与直流调速系统同样的静、动态性能。矢量控制算法已被广泛地应用在siemens，AB，GE，Fuji等国际化大公司变频器上。
采用矢量控制方式的通用变频器不仅可在调速范围上与直流电动机相匹配，而且可以控制异步电动机产生的转矩。由于矢量控制方式所依据的是准确的被控异步电动机的参数，有的通用变频器在使用时需要准确地输入异步电动机的参数，有的通用变频器需要使用速度传感器和编码器。目前新型矢量控制通用变频器中已经具备异步电动机参数自动检测、自动辨识、自适应功能，带有这种功能的通用变频器在驱动异步电动机进行正常运转之前可以自动地对异步电动机的参数进行辨识，并根据辨识结果调整控制算法中的有关参数，从而对普通的异步电动机进行有效的矢量控制。
第2章数控车床主轴变频的系统结构与运行模式
2.1主轴变频控制的基本原理
由异步电机理论可知，主轴电机的转速公式为:
n=(60f/p)×(1-s)
其中P—电动机的极对数，s—转差率，f—供电电源的频率，n—电动机的转速。从上式可看出，电机转速与频率近似成正比，改变频率即可以平滑地调节电机转速，而对于变频器而言，其频率的调节范围是很宽的，可在0～400Hz(甚至更高频率)之间任意调节，因此主轴电机转速即可以在较宽的范围内调节。
当然，转速提高后，还应考虑到对其轴承及绕组的影响，防止电机过分磨损及过热，一般可以通过设定最高频率来进行限定。
图2-1所示为变频器在数控车床的应用，其中变频器与数控装置的联系通常包括:(1)数控装置到变频器的正反转信号;(2)数控装置到变频器的速度或频率信号;(3)变频器到数控装置的故障等状态信号。因此所有关于对变频器的操作和反馈均可在数控面板进行编程和显示。
2.2主轴变频控制的系统构成
不使用变频器进行变速传动的数控车床一般用时间控制器确认电机转速到达指令速度开始进刀，而使用变频器后，机床可按指令信号进刀，这样一来就提高了效率。如果被加工件如图2-2所示所示形状，则由图2-2中看出，对应于工件的AB段，主轴速度维持在1000rpm，对应于BC段，电机拖动主轴成恒线速度移动，但转速却是联系变化的，从而实现高精度切削。
在本系统中，速度信号的传递是通过数控装置到变频器的模拟给定通道(电压或电流)，通过变频器内部关于输入信号与设定频率的输入输出特性曲线的设置，数控装置就可以方便而自由地控制主轴的速度。该特性曲线必须涵盖电压/电流信号、正/反作用、单/双极性的不同配置，以满足数控车床快速正反转、自由调速、变速切削的要求。第3章无速度传感器的矢量控制变频器
3.1主轴变频器的基本选型
目前较为简单的一类变频器是V/F控制(简称标量控制)，它就是一种电压发生模式装置，对调频过程中的电压进行给定变化模式调节，常见的有线性V/F控制(用于恒转矩)和平方V/F控制(用于风机水泵变转矩)。
标量控制的弱点在于低频转矩不够(需要转矩提升)、速度稳定性不好(调速范围1:10)，因此在车床主轴变频使用过程中被逐步淘汰，而矢量控制的变频器正逐步进行推广。
所谓矢量控制，最通俗的讲，为使鼠笼式异步机像直流电机那样具有优秀的运行性能及很高的控制性能，通过控制变频器输出电流的大小、频率及其相位，用以维持电机内部的磁通为设定值，产生所需要的转矩。
矢量控制相对于标量控制而言，其优点有:(1)控制特性非常优良，可以直流电机的电枢电流加励磁电流调节相媲美;(2)能适应要求高速响应的场合;(3)调速范围大(1:100);(4)可进行转矩控制。
当然相对于标量控制而言，矢量控制的结构复杂、计算烦琐，而且必须存贮和频繁地使用电动机的参数。矢量控制分无速度传感器和有速度传感器两种方式，区别在于后者具有更高的速度控制精度(万分之五)，而前者为千分之五，但是在数控车床中无速度传感器的矢量变频器的控制性能已经符合控制要求，所以这里推荐并介绍无速度传感器的矢量变频器。
3.2无速度传感器的矢量变频器
无速度传感器的矢量变频器目前包括西门子、艾默生、东芝、日立、LG、森兰等厂家都有成熟的产品推出，总结各自产品的特点，它们都具有以下特点:(1)电机参数自动辩识和手动输入相结合;(2)过载能力强，如50%额定输出电流2min、180%额定输出电流10s;(3)低频高输出转矩，如150%额定转矩/1HZ;(4)各种保护齐全(通俗地讲，就是不容易炸模块)。
无速度传感器的矢量控制变频器不仅改善了转矩控制的特性，而且改善了针对各种负载变化产生的不特定环境下的速度可控性。图3-1所示，为某品牌无速度传感器变频器产品在低频和正常频段时的转矩测试数据(电机为5.5kW/4极)。从图中可知，其在低速范围时同样可以产生强大的转矩。在实验中，我们同样将2Hz的矢量变频控制和V/F控制变频进行比较发现，前者具有更强的输出力矩，切削力几乎与正常频段(如30Hz或50Hz)相同。3.3矢量控制中的电机参数辨识
由于矢量控制是着眼于转子磁通来控制电机的定子电流，因此在其内部的算法中大量涉及到电机参数。从图3-2的异步电动机的T型等效电路表示中可以看出，电机除了常规的参数如电机极数、额定功率、额定电流外，还有R1(定子电阻)、X11(定子漏感抗)、R2(转子电阻)、X21(转子漏感抗)、Xm(互感抗)和I0(空载电流)。
参数辨识中分电机静止辨识和旋转辨识2种，其中在静止辨识中，变频器能自动测量并计算顶子和转子电阻以及相对于基本频率的漏感抗，并同时将测量的参数写入;在旋转辨识中，变频器自动测量电机的互感抗和空载电流。
在参数辨识中，必须注意:(1)若旋转辨识中出现过流或过压故障，可适当增减加减速时间;(2)旋转辨识只能在空载中进行;(3)如辨识前必须首先正确输入电机铭牌的参数。
3.4数控车床主轴变频矢量控制的功能设置
从图1-1中可以看出，使用在主轴中变频器的功能设置分以下几部分:
1矢量控制方式的设定和电机参数;
2开关量数字输入和输出;
3模拟量输入特性曲线;
4SR速度闭环参数设定。
第4章结束语
对于数控车床的主轴电机，使用了无速度传感器的变频调速器的矢量控制后，具有以下显著优点:大幅度降低维护费用，甚至是免维护的;可实现高效率的切割和较高的加工精度;实现低速和高速情况下强劲的力矩输出。
参考文献
1.王侃夫.数控机床控制技术与系统[M].北京:机械工业出版社,2002.
2.杜金城.电气变频调速设计技术[M].北京:中国电力出版社,2001.
关键词:车床数控改造
普通车床是目前使用最广泛的机床之一,其技术参数范围广,加工范围较广,但结构复杂且自动化程度低,生产效率低,不适用于精密、形状复杂零件的加工。数控化加工是机械加工行业朝高质量、高精度、高效率发展的必然趋势。在现有的普通车床基础上对其进行数控化改造是一条低成本、高效益的途径。对企业现有的车床进行了数控化改造后,既满足了生产需要,又节省了很多经费,创造了可观的经济效益。
普通车床经过多次大修后,其零部件相互连接尺寸变化较大,主要传动零件几经更换和调整,故障率仍然较高,采用传统的修理方案很难达到大修验收标准,而且费用较高。因此合理选择数控系统是改造得以成功的主要环节。数控车床的改造目的是要求车床稳定可靠,以尽可能低的故障率运转。普通车床应用微机控制系统进行改造,可以提高工艺水平和产品质量,减轻操作者的劳动强度。现将应用微机控制系统对普通车床改造进行总结分析。
一、车床数控改造的目的意义
改造后的车床生产效率高,是普通车床的3～5倍;减少工装,减少人为误差,提高加工精度,具有广泛的适用性和灵活性;缩短新产品的试制和生产周期,易于组织多品种生产,使企业能对场需求作出快速响应,能加工普通机床不能加工的大型复杂零件,能减轻劳动强度,改善劳动条件,节省人力,能降低劳动成本;熟悉了解设备、便于操作维修。
二、机床数控化改造的必要性
我国目前机床总量400多万台,其中数控机床总数只有11.34万台,即我国机床数控化率不到3%。近10年来,我国数控机床年产量为0.68～0.8万台,年产值约为18亿元。机床的年产量数控化率为6%。我国机床超过10年的占60%以上,10年以下的机床中,自动、半自动机床不到20%,FMC/FMS等自动化生产线更屈指可数(美国和日本自动和半自动机床占60%以上)。可见我们的大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大数是传统的机床,而且半数以上是10年以上的旧机床。用这种装备加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长等缺点,从而在国际、国内市场上缺乏竞争力,直接影响一个企业的产品、市场、效益,影响企业的生存和发展,所以必须大大提高机床的数控化率。从微观上看,数控机床可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件,能够实现加工的自动化,而且是柔性自动化,从而使效率比传统机床提高3~7倍;另外,加工零件的精度高,尺寸分散度小,使装配容易,不再需要“修配”,还可实现多工序的集中,减少零件在机床间的频繁搬运,拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种功能,因而可实现长时间无人看管加工。
三、普通车床的数控化改造设计
并不是所有的旧机床都可以进行数控改造,机床的改造主要应具备两个条件:首先,机床基础件必须有足够的刚性。其次,改造的费用要合适,经济性好。在改装车床前,要对机床的性能指标做出决定。改装后的车床能加工工件的最大回转直径以及最大长度、主电动机功率等一般都不会改变。加工工件的平面度、直线度、圆柱度以及粗糙度等基本上仍决定于机床本身原有水平。
四、改造的主要内容
(一)数控系统的改造
数控系统采用可编程控制器(PLC)控制,PLC是专为在工业环境下应用而设计的一种工业控制计算机,具有抗干扰能力强、可靠性极高、体积小,是实现机电一体化的理想控制装置等显著优点。用PLC改造传统继电器控制系统是很好的方法,它可以充分发挥PLC高可靠性、高抗干扰的特点,寿命长、维修量少查找外部线路简单。用PLC对系统进行逻辑控制和变速位置的数据处理,较好地实现了原工艺要求,简化了线路,提高了可靠性和机床的运行率。
(二)主轴箱的改造
如果要提高车床的自动化程度,或者所加工工件需在加工过程中自动变换切削速度,可用双速和四速电动机代替原车床的主电动机。由于多速电动机的功率是随着转速的变化而变化的,应选择功率大一些的电动机。也可采用主轴变频器改造,但费用较高。对普通车床进行数控改造时,一般可保留原有的主传动系统和变速操纵机构,这样既保留了车床的原有功能,又简化了改造量。我们就采取这种方式,对主要轴承进行精度恢复;校正主轴回转精度;将顶盖改为透明材料,方便学生观察主轴箱的传动;同样改造了变速箱前部,也安装了透明材料,便于学生观察工作原理。
(三)进给系统的改造
关键词： 数控技术 应用专业 实训 四个阶段
目前，我国制造业对既掌握数控技术又熟练数控编程、加工操作的中等职业毕业生需求越来越大，由于数控技术发展日新月异，教学内容与生产技术水平总是存在着滞后。教学经费投入的不足，限制了实验、实训设备及数控应用软件的投入与更新。为了满足社会对数控技术应用型人才的需求，更为满足我校毕业生的需要，我们对现有的教学计划进行了相应的调整：我校数控技术应用专业学制为三年，前两年在校学习理论知识、到校实训中心接受实验、实训，在理论学习期间，特开设了《车工工艺学》、《数控加工技术》、《数控编程与设备》、《公差测量与技术》、《机械制图》等十几门专业课和专业基础课，使学生的知识结构更趋于合理，为实训作了很好的铺垫，夯实了基础。后一年到企业顶岗实习，为更好地向企业输送合格的数控人才，把实训分四个阶段，以巩固和深化理论知识，提高和完善操作技能。
第一阶段：普车实训。
这一阶段是学习数控车床不能逾越的过程，学生在普通车床上实习、练习刃磨车刀，熟练操作车床，从加工端面、外圆、内孔、切槽开始，逐渐接触到螺纹各部分的尺寸计算和加工，特形面的加工，在这一过程中深刻理解刀具几何角度对切削加工精度和表面粗糙度的影响，进一步认识切削三要素Vc、ap、F在加工中的相互关系及其对工件质量的影响，掌握车床的调整方法，掌握切削的有关计算、了解常用工具、量具的结构，熟悉掌握其使用方法，合理地选择工件的定位基准，安排加工工艺过程。同时还须让学生知道只有完成这一阶段的实训任务，将来才有可能在数控车床上所编制的加工程序更为合理和实用。
第二阶段：仿真实训。
第一阶段的实训后，对学生进行技能考试，操作达到要求的学生到计算机进行数控仿真软件的练习，同时也能促进未选中的学生努力练习，激发他们的学习兴趣和竞争意识。首先让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，建立工件坐标系的方法，如何选择刀具几何角度设置刀偏及刀补，详细地讲解每个过程。
在编程车削倒角时，可用两种方式：（1）把车刀刀位点指定在倒角起点处，再G01车削；（2）把车刀定位在倒角的右边延长线上，然后G01车削而成。同时让学生比较哪种方式更为简单和实用。
在普通螺纹加工中，让学生分别使用G92、G76螺纹循环指令来编程加工螺纹，在实训中让学生了解根据导程的大小和螺纹的精度高低选择不同的加工指令更为合适。G92直进式切削和G76斜进式切削。由于切削刀具进刀方式的不同，这两种加工方法有所区别，各自的编程方法也不同，造成加工误差也不同，工件加工后螺纹段的加工精度也有所不同。G92螺纹切削循环采用直进式进刀方式进行螺纹切削，螺纹中径误差较大，但牙形精度较高，一般多用于小螺距高精度螺纹的加工；加工程序较长，在加工中要经常测量。G76螺纹切削循环采用斜进式进刀方式进行螺纹切削，牙形精度较差，但工艺性比较合理，编程效率较高，一般适用于大螺距低精度螺纹的加工。在螺纹精度要求不高的情况下，此加工方法更为简捷方便。所以，学生要掌握各自的加工特点及适用范围，并根据工件的加工特点与工件要求的精度正确灵活地选用这些切削循环指令，然后编制加工程序，并自动加工。
第三阶段：数控加工。
在数控仿真软件加工出合格工件的同学先到数控车床上进行编程加工。由于仿真软件和数控车床是同一个界面，学生短时间内可熟练操纵机床，但需注意以下几点。
（1）要根据工件的材质，所用刀具的几何角度来选择不同的切削参数。经过普车的实训，这将不是难题。
（2）学生编制的程序要先经过图形模拟加工，程序正确后再进行对刀加工。
（3）在首件加工中合理使用程序暂定M00指令，在精加工前对工件进行测量，看是否需调整刀具补偿，最后加工出合格的工件。
（4）重点突出典型零件的工艺分析，装卡方法的选择、程序编制，调整加工和检验，如果有缺陷，应找出原因并修正。遵循由易到难、由简单到复杂、由单项到综合这一过程，重视在实践教学中培养学生的实践能力和创新能力。
对学生加工的工件，按小组进行互评。学生都有好胜心理，会对对方的工件一丝不苟地检查，不放过任何一个细节。最后教师根据实际情况给出综合性的评价，或者让学生保存自己满意的作品，激发学生的兴趣。学生的学习效果非常明显。
如此，学生能全面了解数控加工的全过程，深刻理解加工原理、机床工作过程、编程方法及制订工艺的原则，能够对数控机床加工中出现的常见故障予以解决，对将来从来数控工作上手快，操作规范，具备解决问题的能力。
第四阶段：总结提高。
老师和同学共同探讨实训经验及实践教学中遇到的问题。由于实训内容较多，机床种类全，学生在短时间内既要掌握机床的操作，又要对复杂零件进行合理的工艺安排和准确地编程加工，现场讲解具有局限性。将工艺分析及基本编程内容制成课件，能方便学生掌握和复习，多年来的实践证明这是行之有效的方法，优化实训的效果。数控实训教学过程：普车加工―仿真数控软件―数控机床加工，这几步走的教学方案能最大限度地发挥教学资源的使用性和经济性，尽可能避免事故的发生，缩短机床的人均占有时间，提高机床的利用率和使用寿命，如果能结合实际生产，其教学效果将更显著。
参考文献：
［1］程仲文.数控实训项目研究与改革.兰州工业大学，2007.
［2］刘蔡保.数控机床编程与操作.化学工业出版社，2009.
关键词：数控车床 工件坐标系 机床坐标系 对刀 技巧
中图分类号：TG519.1 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）10-0015-01
1 机床坐标系和工件坐标系的关系
（1）在数控车床上，机床坐标系是机床上固有的坐标系，并设有固定的坐标原点，一般设在卡盘端面与主轴中心线的交点处，见图一中的O1点即为机床原点，它是固定的点，由机床生产厂家设定的，不能随意改变，是数控机床进行加工运动的基础参考点。为便于机床使用者操作，机床厂家在机床出厂前会在机床坐标系中+X、+Z方向另行定义一个点──机床参考点，机床参考点和机床原点之间的位置关系是固定的，存储在数控系统中。机床每次开机后，或因急停、意外断电等原因而重新启动时，都必须先进行回参考点操作，进行一次位置校准，以消除机床位置误差。进行回参考点（机床回零）操作，即建立了机床坐标系。
（2）工件坐标系（编程坐标系）是编程人员在编程时使用的，是编程人员以工件图样的某一点为原点所建立的坐标系。为了编程和计算方便，我们一般把工件坐标系的原点设置在工件的左端面或右端面，但是考虑到对刀方便和安全退刀等问题，一般将程序中的零点设置在工件右端面的回转中心上，这样一来，在试切端面时就不用考虑工件的长度了，并且在程序中只要让Z>0，就可以保证刀尖位于工件之外，这个对于内孔刀具的安全退刀非常重要。
（3）机床坐标系是机床唯一的基准，我们只要确定随着工件的不同而变化的工件坐标系的程序原点在唯一的机床坐标系中的位置，获得基准刀程序原点的机床坐标值和确定非基准刀的刀偏置值就可以顺利加工了，这通常在接下来的对刀过程中完成。
2 对刀方法与技巧
2.1 试切法
选好加工时所需的刀具，安装完成后，使机床返回参考点，当机床坐标系显示X轴和Z轴坐标为零r说明回零完成，此时首先用手动方式，移动刀架靠近工件，然后使主轴正转，在改用“手轮”方式沿Z轴方向试切一段直径，然后沿Z轴方向退刀（此时不能改变X轴方向的机床坐标值），主轴停止转动后，用游标卡尺测量刚才试切的直径，然后在机床操作面板上依次点击“刀具补偿”-“刀偏表”在所对应的刀具号的“试切直径”一栏中输入所测量的直径值然后保存，此时数控系统会自动计算出对应刀具的“X偏置值”，然后转动主轴采用“手轮”方式移动刀架，沿X轴方向试切工件端面，然后沿X轴方向退刀（此时不可改变Z轴方向的机床坐标值），此时在机床操作面板上依次点击“刀偏表”-“试切长度”然后在对应的刀号栏中输入“O”即可，至此，第一把刀就对刀完成了，再对下面几把刀时，直接用刀尖轻轻碰一下一号刀试切的直径处，然后在“试切直径”一栏中输入与一号刀一样的直径值就可以了，然后对Z方向时用刀尖轻轻碰一下工件端面，在“试切长度”一栏中输入“O”就可以了，对其它刀具只要执行相同的过程即可。
2.2 G92设置工件零点
用外圆车刀先试车一外圆，然后把刀具沿Z轴正方向退刀停车，测量外圆直径并记录，然后在机床操作面板上点击“刀具补偿”-“刀偏表”-“X轴置零”，然后手动将刀具移至端面，并切端面至X轴坐标显示为测量的外圆直径值的一半处，此时刀具刚好位于回转中心上，选择MDI方式输入G92 X0 Z0，按“ENTER”键，把当前点设置为零点，再在MDI方式下输入G00 X50 Z50，使刀具离开工件进行加工，这时程序开头应为：G92 X50 Z50。在执行G92指令时，若刀具当前点不在对刀点上，则加工原点与程序原点不重合，加工出的产品就有误差或报废，甚至出现危险。
2.3 用G54～G59设置工件零点
首先在手动方式下用外圆车刀试切外圆，然后沿Z轴方向退刀停车，用游标卡尺测量切削处外圆直径，根据测量的外圆直径与当前机床坐标系中X轴坐标值，计算出X0时的机床坐标，例如：测量外圆直径为38.5，此时的机床X坐标为-115.850，可得工件坐标系X0所在的机床坐标为-115.850+（-38.5）=-154.35，记下此时的坐标值；然后用外圆车刀再车端面，沿X轴方向退刀停车，记录此时Z轴机床坐标系值，假设为-168.265；此时，也就有了G54坐标系的坐标原点，即在机床坐标系中的位置为X-154.35 Z-168.265。然后在操作面板上点击“设置”-“坐标系设定”-“G54坐标系”输入X-154.35 Z-168.265，G54坐标系设置完成，在调用完工件坐标系后可用G53命令清除。
3 实用小技巧
（1）当重复加工同一零件时，在刀具装夹位置没有改变的情况下，可以不用重新对刀，只需在“单段”运行模式下，将刀架移到程序起刀点处，然后将工件右端面靠近刀具装夹就可以了，但在加工时，程序里要编入平端面的程序。（2）当使用同一机床加工不同零件时，如果所需加工的零件长短发生变化而刀具位置没有改变的情况下，重新对刀的时候可以不用对X轴，只用对Z轴方向即可。
上述各种对刀方法是我们在深入理解对刀原理的基础上并通过长期实践所得的总结，教学实践表明，这些方法简便、实用，容易被学生掌握。
参考文献
[1]关雄飞.数控机床与编程技术[M].北京：清华大学出版社，2006：13-14.
[2]李峰.数控车床的对刀方法和技巧[J].中国科技信息，2006，2：142.
【关键词】工艺设计；原则；方法
工艺设计作为数控加工工程重要的组成部分，对数控加工起着主导的作用，如果工艺设计不能安排妥当，则因此造成施工中的错误以及工作量的增加和原料的浪费等一系列问题。一套优秀的工艺设计方案是数控加工的基础。
1数控加工的工艺设计的特点
要想做好数据加工的工艺设计工作，首先要了解工艺设计的特点。数控加工的工艺设计程序相对简便，不需要复杂的劳动力，改善了传统机房工艺的内容粗糙且繁杂的缺点。但是数控加工的工艺设计内容的明确性也同时增加了工作的难度，很多工作人员因为不了解工艺设计的特点而不能准确完成工作任务。
1.1工艺设计工作内容复杂而严密
一项数控加工的工艺设计工作，不仅需要工作人员具有熟练的工作经验来应对繁琐的工作内容，还需要具有可以随时处理复杂的工作带来的突发意外的能力。数控加工的内容很精确，往往数控车床加工具有鲜明的逻辑，所以大大提高了工作效率，但是这背后需要工作人员多年来的经验和应对繁琐工作的耐心。一般来讲数控加工工作效率很高，这不仅证明我国的数控加工人员有较高的专业素养和设备的优秀，也在很大程度上也反映了工艺设计工作的成功。只有在工艺设计工作时每一个实际问题都被考虑周全并在程序编辑中加入了合适正确的处理指令信息，并且在设计中不断改进和完善设计计划，才会在数控加工时大大提高工作效率。工艺设计工作内容需要考虑的问题全面而系统，从而导致工艺设计工作内容很复杂，这是工艺设计工作最主要的特点。
1.2过程繁琐并且需要经过多次合理性分析和比较
数控加工的工艺设计过程繁琐，工艺设计工作需要在车床加工前期完成，需要对零件、图纸、工具等一系列方面进行合理的分析和研究，在每一个步骤都要经过多次系统的比较最终才能确定最优设计方案，所以不难看出数据加工的工艺设计工作非常繁琐。在每一步的比较和分析中，需要工作人员丰富的专业经验和耐心。例如在零件的选择工作上，要从可能性与便利性两个角度来比较分析，不仅要选取大小性能合适的零件，还要使其组装之后整体车床工作便利，除此之外，还要考虑到编程的灵活度，使选择的零件能够进行有效的编程工作，最后还要考虑所选择的零件是否能够达到要求的精确程度，才能保证数控车床工作的正常运行。所以数控加工的工艺设计工作是繁琐的，多次合理性的分析和比较也是必要的。多次的比较和分析对提高数控加工效率和优化车床程序设计都具有着相当重要的意义。
2数控加工的工艺设计的原则
数据加工的工艺设计工作不仅内容繁琐，过程复杂，在设计过程中还需要遵循一定的原则来保证数控车床工作的效率。分析工艺设计要遵循的原则，就相当于掌握了工艺设计的主要要领，可以应对一般情况下的数控车床设计。保证工艺设计方案的质量，不仅能使设计方案更加简便，还能保证数据加工工作的质量和效率。
2.1大致上需要遵循固定的原则使工作简便化
数控加工的工艺设计过程中，为了使加工方便，需要遵循很多固定的原则。大体上来说，在数控机床的零件加工顺序上，要求工作人员首先加工工序集中的部位，在首次零件组装时尽可能最大限度地完成所有部位工序的设定。在零件的加工上，要遵循先粗后精的原则，先把零件粗加工，确定零件大体的轮廓和位置，在大体成型的基础上提高精度，分别进行半精加工和精加工以保证加工质量。在零件的加工顺序上，为了提高工作效率，加工人员要按照加工位置与刀点的距离，遵循先近后远的原则工作，即优先加工距离刀点近的部位。还有很多类似的原则，都是大量工作人员通过实践而得出的经验总结，这样的原则我们要遵循，不仅能够大大提高工作效率，还能减少由于偶然因素而造成的误差。
2.2个别情况下特殊问题需要特殊处理
虽然有很多可以使工艺设计工作变得更简便的原则，但是还存在一些特殊情况需要特殊对待和处理。工艺设计是一项灵活的工作，需要工作人员制定灵活可变的方案，要以实际情况为主。有的设计方案上无法按照原则进行，例如组装零件时由于零件的缺失导致不能在首次完成所有部位工序的设定，所以就要等到以后的组装过程中去改进和完善。还有的设计方案如果遵循设计原则反而会使方案复杂化，例如如果在零件加工中，距离刀点近的部位需要相当繁琐的工作内容，而距离刀点远的部位工作内容很少，而且在距离远的部位安装完成后会使距离近的部位的安装更便利，这就需要工作人员先对距离刀点远的部位进行加工。这两种情况也不能只一味地遵循方案而不懂得灵活变通。
3数据加工的工艺设计的方法
在数控加工的工艺设计的过程中，除了掌握加工设计原则的同时，还需要掌握加工设计的方法，这样才能使数据加工的工艺设计从繁琐复杂变得易于掌握，面对一项难度系数很高的工作，只有想出办法层层突破，才能全面掌握工艺设计工作。努力设计出易于操作的工艺方案，才能提高数据加工工作的准确度。
3.1根据工艺路线确定合适的方法
工艺设计方法的设定，首先要根据工艺路线来选择。工艺路线不相同的数控车床加工，所对应的工艺设计方法必然会有很大差异，所以根据工艺路线来选择工艺设计方法是制定工艺设计方案的基础。工艺设计的任务就是明确零件的什么部位需要数控加工，经过什么流程，如何确定这些流程的前后顺序等等，而明确这些工作任务都需要熟悉数据加工的工艺路线。而工艺路线的设定，也需要经过细致的分析和研究。由于工艺路线具有贯穿整个工艺的特点，所以在制定工艺路线时需要瞻前顾后考虑多方面因素，把路线中的每一步都具体化，这样才能使工艺设计的确定变得清晰有序，从而使数控加工工作的开展和实施变得周全和井然有序，不会遗漏每一个细节。
3.2综合工程本身各方面因素而设计不同的方案
数控加工的工艺设计方案的制定，除了考虑工艺路线以外，还需要综合工程本身其他各方面的因素。车床加工过程中可能发生的情况很多，在工艺设计工作的实施中一定要尽可能考虑周全，详细分析工程本身的特点，对待可能发生的问题要提出合理化的建议和改善问题的措施。例如，有的工程相对繁琐，需要零件数量多，这就需要在工艺设计中要着重考虑各个零件的分配情况，避免出现零件使用上出现遗漏情况，还有的工程零件的加工顺序更重要，所以在设计中要着重分析零件的使用用途从而确定使用顺序使施工便利。在数控车床的施工前，仔细考虑各个方面的内容，综合工程本身的因素而制定出最合理的设计方案，这对数据车床的加工时是极为必要的。
4结语
我国科技水平的不断进步，大大促进了机械业的发展。而数控加工技术作为机械业的主要技术之一，更受到了我国政府的支持和重视。数控加工技术的基础是工艺设计，做好工艺设计工作，是提升数控车床加工效率和质量的保障。研究工艺设计的原则和方法，对完善数控加工技术以及机械行业的发展都具有着重要的意义。
【参考文献】
［1］覃岭.数控加工工艺基础[M].重庆大学出版社，2010.
