时间：2023-09-15 17:31:40
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篇数控机床工作原理，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。
一、数控加工专业教学中存在的问题
目前，许多中职、技校数控专业的课程，没有开设如数控机床电气控制与检修方面的课程，导致学数控加工专业的学生，对诸如数控机床如何返回参考点、机械手如何换刀、主轴如何装刀松刀等工作原理不甚了解，不利于学生熟练掌握数控机床的工作过程，导致学生在工作中遇到简单的故障无法排除，甚至对于由参数设置不当造成的简单故障也无法解决。
二、如何将数控机床的工作原理及过程落实到数控教学中
数控机床的工作原理涉及计算机、电气、液压、气动和机械等多方面的知识。项目融合教学法就是将数控机床的工作过程归纳出几个典型的任务，比如，数控机床如何返回参考点、刀库如何找刀、机械手如何换刀、主轴如何装刀松刀、工作台如何交换等。针对这些常见实用项目，采取与数控加工教学相融合的形式，让学生不但知道如何操作完成这些项目，同时还能了解其工作原理及工作过程，保证学生知其然更知其所以然，从而拓展、提升其专业技能水准。下面以数控机床返回参考点的工作过程作为典型任务，梳理分解知识点如下：1.数控系统采用。Fanuc0i-C。2.数控机床返回参考点的目的是建立机床坐标系，使系统能正确识别坐标轴所在的位置，通常采用半闭环控制的数控机床，它所使用的测量反馈装置均为增量式脉冲编码器或绝对式脉冲编码器。绝对式脉冲编码器带有SRAM存储器能实时保存坐标轴的位置，不需进行返回参考点操作。而对于采用增量式脉冲编码器的数控机床，每次开机、急停和报警都要进行返回参考点操作。3.返回参考点涉及的系统参数:PRM1002#1DLZ0-回参考点使用挡块1-回参考点不使用挡块；PRM1006#5设定各轴返回参考点方向，0-按正方向1-负方向；PRM1420设定各轴快速运行速度；PRM1425设定各轴返回参考点的FL速度；PRM1850各轴的栅格偏移量；4.数控机床返回参考点控制原理。以采用带减速挡块（参数1002#1DLZ0-回参考点使用挡块，1-回参考点不使用挡块）的栅格信号返回参考点为例。系统返回参考点前要手动（或手轮）方式远离参考点，按下返回参考点方式按钮REF（即G43.7的状态变为“1”），若让X轴回参考点，则按下X轴点动按钮（+X），这时轴启动信号G100.0或G102.0（由系统参数1006#5设置）的状态变为“1”，这时X轴以快速（由参数1420设置）向参考点方向移动，当减速挡块压下减速开关，将减速信号（*DECX9.0变为“0”）反馈给数控系统，系统接收到此信号后，发出X轴减速指令，此时X轴以低速（由参数1425设置）向参考点方向继续移动，当减速挡块脱离减速开关（X9.0变回“1”状态）后，系统开始寻找脉冲编码器一转信号，当系统接收到一转信号后，继续以低速移动一个栅格偏移量（由参数1850设置），然后停在（由系统参数1240设置）的参考点上，并将参考点到达信号F94.0和参考点完成信号F120.0的状态置“1”，至此X轴返回参考点完成。如下图所示：陴陴陴因因因因工作台减速开关*DECn淤于盂榆挡块回参考点方向速度PRM1006#5FL速度PRM1425时间快移速度PRM1420加减速常数参数1620JOG+REFPCZ*DECnGRID栅格偏移量PRM1850参考计数器容量PRM1821FANUC0iC系统返回参考点示意图淤于盂榆5.数控机床返回参考点故障检修及案例如何检修数控机床出现的返回参考点故障，关键是要了解返回参考点的工作原理，其主要故障原因有伺服系统故障、减速开关故障、检测装置故障、系统测量板故障及故障等。故障现象：一台采用FANUC0iMC系统的立式加工中心，X轴找不到参考点，出现超程报警。故障分析：查看返回参考点过程，X轴一直快速向前运动，无减速且PMC输入信号X9.0无变化，直到出现超程报警。说明是减速开关有问题，检查发现减速开关已损坏。故障排除：更换减速开关，故障排除。
三、结语
通过以上数控机床返回参考点的项目教学，使数控加工专业学生能更好地融合理解：返回参考点的工作原理及其过程，为分析和解决数控机床出现的故障打下良好的基础。采用项目融合教学法可将数控机床工作过程分解为几个典型工作任务来加以讲解，使数控加工专业的学生不仅能操作机床，而且也能比较全面地了解数控机床的工作原理及工作过程，对数控机床出现的常见故障可基本加以排除，达到更好地服务企业生产的目的，也必将受到企业的青睐。
参考文献：
金学桐.中职学校数控机床教学过程中的困境及解决对策［J］.时代农机，2015（9）.
作者:于维波 单位:烟台工贸技师学院
【关键词】数控机床 项目化 教学改革
【中图分类号】G【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889（2013）06C-0147-02
一、高职数控机床安装与调试课程教学中存在的问题
高职数控机床安装与调试课程是集机械技术、电工电子技术、PLC控制技术、传感与检测技术、变频器技术、数控技术等多门技术于一体的综合性核心技术课程，技术综合性强，教学条件要求高，教学组织难度大。按照传统的教学条件、教学模式组织教学，无法实现学生与企业岗位的零距离对接。存在的主要问题如下：
（一）师资力量不足。教师的技术与技能不全面，技术综合应用能力不强，要么是偏重机械的、要么是偏重电气的，很难找到全面掌握机械技术、电子电气技术、液压与气动技术、传感与检测技术、计算机技术的教师。教学过程中要么机械方面的内容讲得较多，要么是偏重电气的内容，造成学生掌握的知识与技能也不全面，要么是机强电弱，要么是机弱电强。
（二）课程衔接不合理。在数控机床安装与调试课程之前的先修课程技术比较单一，机械与电气两类课程基本没有太多的联系，学生尚未形成综合应用技术的能力。
（三）实践教学条件不足。以往的教学条件下，通常是以数控机床的模型代替实际的数控机床，不能创造与实际工作岗位相一致的学习情境，学习载体无法与真实岗位对接。
（四）教学模式不足。传统的教学模式以教师讲授为主，学生主要以数控机床模型机的装调为学习手段，学习的真实性差，学习效果不理想。
二、项目化教学改革方案
（一）学习载体选择。为提高课程教学对真实职业岗位的针对性，本课程项目化教学改革的基本思路，是以真实的工业型数控机床为学习平台，选择C6132普通车床的数控化改造为学习载体，通过真实的工作任务，完成数控机床安装与调试课程学习，实现课程教学与真实职业岗位的对接。
（二）教学项目设计。根据普通机床数控化改造的工作过程，结合现有设备的实际情况，设计机械装调、电气装调、参数设置、精度测试四大训练项目，共19个工作任务。以具体的工作任务为载体，将相关的知识、技能与素养融为一体，如表1所示。
（三）教学组织实施。按照普通机床数控化改造的工作过程，以具体的工作任务为驱动，组织本课程的教学项目化教学，在完成工作任务的过程中学习知识，培养能力，形成素养。
1.机床改造后的整体功能要求：（1）主轴电动机能通过M03/M04实现正/反转启动，M05实现主轴停止，以及主轴的变频无级调速功能。冷却泵能通过M08/M09进行开/关控制。（2）进给系统能够通过CNC指令实现位置控制，最小移动量为0.001mm。（3）四方电动刀架能通过TXXXX实现选刀及刀具补偿功能。
2.普通车床的机械改造：（1）拆除挂轮箱、进给箱、溜板箱、刀架。在工作过程中熟悉普通车床的结构原理，掌握机械拆装工艺，熟悉各种拆装工具的使用，形成安全操作、规范操作等良好的职业素养。（2）大拖板、中拖板改造。在工作过程中掌握普通车床数控化改造中的典型零件加工要求与加工方法，熟悉各种加工工艺装备的使用，形成安全操作、规范操作等良好的职业素养。（3）数控机床进给传动系统安装与调试。在工作过程中学习数控机床的机械结构与工作原理，掌握数控机床机械安装调试的要求与方法，熟悉各种装调工具的使用，形成安全操作、规范操作等良好的职业素养。
3.普通车床电气控制改造：（1）拆除原车床的电控线路。在工作过程中熟悉普通车床的电气控制原理，熟悉各种电工工具的使用，形成安全操作、规范操作等良好的职业素养。（2）主轴电动机的变频无级调速。在工作过程中学习数控机床典型主轴控制系统的工作原理，掌握数控车床主轴电气控制电路的安装调试方法，熟悉各种电工工具的使用，形成安全操作、规范操作等良好的职业素养。（3）进给系统采用伺服控制系统。在工作过程中学习数控机床典型进给系统控制电路的工作原理，掌握数控车床进给系统控制电路的安装调试方法，熟悉各种电工工具的使用，形成安全操作、规范操作等良好的职业素养。（4）刀架更换成四方电动刀架。在工作过程中学习电动刀架及其控制电路的结构原理，掌握电动刀架及其控制电路的安装调试方法，熟悉各种电工工具的使用，形成安全操作、规范操作等良好的职业素养。（5）增加CNC控制系统。在工作过程中学习典型数控系统的结构原理，掌握典型数控系统的安装、连接与调试方法，熟悉各种电工工具的使用，形成安全操作、规范操作等良好的职业素养。（6）增加主轴编码器进行主轴转速检测。在工作过程中学习主轴编码器的结构原理，掌握主轴编码器的安装调试方法，熟悉各种电工工具的使用，形成安全操作、规范操作等良好的职业素养。
三、项目化教学改革实践的效果
为了检验教学改革前后的教学效果与教学质量，在教学过程中选了数控机床安装与调试课程中10个有代表性的知识与技能点，在教学教革前的两个班级（共90人）与教学改革后的两个班级（共88人）进行了比较。对比情况如表2所示。
通过比较可以看出，采用项目化教学后学生对知识与技能的熟练程度提高了约15%，完全不掌握的学生人数降低了约2%。
此外，采用项目化教学改革后，也使数控机床安装与调试课程团队的师资得到了很好锻炼。在课程团队的4位老师中，原来有两位是强机械弱电气的，另外两位是强电气机弱机械的，经过项目化教学改革后，4位老师不仅对机械与电气、而且对数控系统的原理知识与操作技能得到了很大提高，教师的职业能力与教学水平上了一个台阶。
四、结论
通过数控机床安装与调试课程项目化教学改革，不但完成了6台旧式普通车床C6132数控化改造，达到预期的功能与精度要求，学生通过对真实普通车床的数控化改造，有效掌握了数控机床安装、调试、验收等方面的知识和技能，顺利实现与真实职业岗位的有效对接，实际工作能力提升，职业素养得到完善，课程团队的职教理念、施教能力也有了质的飞跃，课程的教学改革取得良好的综合成效。
【参考文献】
[1]GSK980TDa车床CNC使用手册[Z].广州：广州数控设备有限公司，2008
[2]戴士弘，毕蓉.高职教改课程教学设计案例集[M].北京：清华大学出版社，2007
[3]马宁丽.《电子技术与实践》项目化教学改革的实践和探索[J].教育论坛，2009（8）
【基金项目】广西电力职业技术学院特色课程建设项目
关键词：数控机床；培养人才；应用维护
我国数控技术起步较晚，但进步较快。半个世纪里，培养了一批设计、制造、使用和维护的人才，缩小了与世界的差距。数控机床是当代机械制造业的主导装备。一个国家的数控机床的水平和拥有量，已经成为衡量当今制造业水平、工业现代化程度的重要指标，也是衡量国家综合竞争力的重要指标之一。本文从现代数控系统的概念与原理入手，探讨数控系统的应用与维护、维修技术。
一、数控加工的概念
数控机床的工作原理就是用代码化的数字信息将刀具移动轨迹的信息记录在程序介质上，然后送入数控系统中，经过CPU以及数控机床的各个部分迅速地编译、运算控制机床的刀具与工件的运动，从而使机床自动加工出形状、尺寸与精度符合要求的零件。这种控制方式是数控技术的本质内容。
二、数控机床的特点
1.高精度，快速度加工
一般数控机床的加工精度为0.005mm～0.05mm，它是按照数字信号控制的，数控装置每输出一个脉冲信号，机床的动作部件就会移动一个脉冲当量，机床进给传动系统的反向间隙与丝杠螺距平均误差可以通过数控装置进行螺距补偿，故数控机床的定位精度是比较高的。
由于机床的一些关键部件性能的提高，机床对系统指令的读取和响应反馈的速度大大提高，目前其加速度可到1g甚至更高，大大缩短了机床移动部件从零速到高速的时间，其运动等各项性能能够达到很高的精度。
2.稳定性，可靠性，一致性好
加工的稳定性好，同一批零件在同一台机床上，同时在相同加工条件下，在使用相同的刀具和加工程序，加工刀具的自动走刀轨迹是完全相同的，零件的一致性较好，质量很稳定。
3.生产效率高
目前大多工件能在一台数控设备上连续完成多工序和多面的连续切削加工，有效地减少零件的加工时间和辅助时间，这大大减少了半成品的工序之间的周转时间，大大提高了生产效率。
4.高柔性化
柔性是指数控机床适应加工对象变化的能力。数控机床适用于加工小批生产、单件加工以及新产品的开发，大大缩短了生产准备周期，同时也节约了工艺安排设备的费用。也可预先估计整个加工的总时长，目前已经可以与CAD/CAM技术有机地结合起来、融合在一起，是现代集成制造技术的发展基础。
三、数控机床维护方法
数控系统就是数控机床的核心部分，所以，数控机床的维护主要是考虑数控系统的维护。为了尽量地延长各元器件的寿命和零部件的磨损周期，防止因电器元件和机械部件性能老化甚至损坏等引起的各种故障，所以，就必须每天对数控机床进行日常维护。
1.数控机床日常维护规章制度
要根据各部件的特点，来确定各部件的保养方法条例。例如，规定哪些地方需要天天保养、清理，哪些部件要定期检查、维修或更换，由谁负责等并做好必要的设备记录。
2.应尽量少开电器柜门
因为，机床加工的工况环境所限，随意和经常打开数控柜门容易引起元器件间绝缘电阻下降，可能还会导致元器件的损坏，带来危险事故。因此，应该有一种严格的管理，进行必要的调整和维修时可以打开柜门，否则，严禁开启柜门，更不可以在使用时一直敞开柜门。
3.定时检查、清洗散热通风系统
一般数控电器元件工作温度都不允许超过55℃，否则，会引起系统运作中断带来不必要的损失，故应经常检查数控系统通风系统是否正常。
4.经常检查数控系统的电路、电压
数控系统一般允许的工作电压都规定在一定的范围内。如果超出此范围，会造成系统工作异常，甚至会引起数控系统内部故障和部件的损坏。所以，要定期检查数控系统的电路，以确保使用安全稳定。
5.数控系统长期不用时的维护
数控机床应经常使用，而不要长期不用、不通电。为了避免数控系统的损坏，需要经常给数控系统通电，特别是在环境湿度较大的时候更应该如此。这样可以利用电器元件本身的发热来驱散数控系统内的潮气，保证电子器件性能的稳定性与可靠性。
6.精密机械元器件、部件的维护
对于机床的精密部件，如：丝杠副、导轨、刀库等部件防护措施必须细致到位，对不常用部分更是要做好充分的防锈处理。
四、数控机床的维修
任何一台数控设备都是一种过程控制设备，这就要求它在实时控制的每一时刻都准确无误地工作。如果数控机床坏了，这时候就要求维修人员能够又快又好地完成维修任务。数控机床上任何部分的故障，都会使机床不能正常工作，从而造成生产停止，影响安全、生产效率。因此，对数控系统原理复杂、结构精密的装置进行维修就十分必要了。
维修人员必须具备以下要求：高度的责任心与良好的职业道德；知识面广，掌握计算机技术、模拟与数字电路基础、自动控制与电机拖动、检测技术及机械加工工艺方面的知识；掌握有关数控、驱动及PLC的工作原理，懂得CNC编程和编程语言；具有较强的动手操作能力；会熟练使用各种常用的测试仪器、仪表和各种工具。
数控系统维修技术也迅速适应了数控技术飞速发展的要求，所以，我们应该不断地掌握新的知识与技术，寻找新的维修诊断的方法和手段，与时俱进，为数控系统维修技术的发展做出应有的贡献，并且把整个数控机床应用系统组合在一起，为了成为新世纪新型数控人才，集数控机床操作、维修、维护于一身的全能型人才而努力奋斗。
参考文献：
关键字 数控机床故障；PMC；诊断功能
中图分类号 TG659 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）104-0184-02
1 PMC的数据备份和功能介绍
PMC的诊断功能主要功能包括以下两种。第一种是I/O模式的强制功能。开启这项强制功能需要在PMC的参数设置界面中将“ALLOW PMC STOP”设置为“YES”，将“PROGRAMMER ENABLE”改为“YES”，将“RAM WRITE ENABLE”设置为“YES”。使用这种强制功能的时候，可以强制输出PMC的信号为NO或者YES，这项功能对于日常检修非常有帮助。但是在使用的时候需要注意以下几点：启动强制输出信号操作的时候必须确认周围的环境时候稳定和安全，不会因为人员的误操导致设备的损坏、使用强制功能的时候需要把正在运行的PMC程序关掉，因为PMC在运行的时候默认执行的是循环扫描，是刷新输出信号的，那么刚刚强制输出的信号就会被刷新为原来的状态，致使强制功能失效，在所有强制操作完成之后可以继续PMC程序的运行。第二种是信号的追踪功能。具体的操作方式是：先按下“PMCDGN”键之后再按“TRACE”键，在这之后系统就会进入到TRACE的界面。信号的追踪功能可以对PMC信号进行实时的收集，跟踪信号可以是输入的信号或者输出的信号，也可以使PMC和数控机床之间的信号。这一项功能在维修的时候随时记录和观察一随时变化的信号有很大的帮助，方便实用。
2 利用PMC技术进行故障的维修和诊断
1）利用报警文本的诊断功能。这项功能可以起到一个紧急预警的作用，能够在第一时间内引起工作人员的高度重视。机床停机时紧急停止并不能完全的消除故障，MCC不吸合伺服、主轴放大器不能工作等都是一些非常常见的报警信号。比如说在一个企业的泵车间CK5231×25/20的数控双柱立式机床时常出现紧急停止的设备故障，经过技术人员的多次检修都没有彻底的将故障排除。技术人员也只是认为紧急停止开关的问题，并不知道重要的安全信号是和紧急停止的信号串联在一起。
通过具体数据我们发现：紧急停止的信号是各轴的超程开关、紧急停止开关和+24V继电器的线圈串联在一起的。继电器可以直接控制CNC系统。进入到CNCN系统的信号必须先进入PMC里面进行故障的处理，处理之后再经过PMC通知到CNC。很多的检修在寻找故障的时候，指挥寻找上图中的电路信号，并没有按照下图中的梯形图寻找。在途中X8.4后面又串联了Xm·n系列的开关信号，这个Xm·n信号就是能够检测紧急开关时候出现问题的重要部位。
通过上述材料的分析，我们知道双柱式数控机床的问题是Xm·n信号造成的。我们经过仔细的排查可以知道，左立柱的油位太低和右立柱移动时候的伺服电机的参数设置的不正确造成的过热现象，才导致了数控机床紧急停止当时一直未能彻底修复的主要原因；
2）利用动态跟踪梯形图的诊断功能。数控系统PMC中的I/O接口可以看成是“示波器”，能够对数据进行实时的采集，然后反映出一组PMC的输出信号、开关的输入状态金和PMC与CNC之间的信号状态。在检修的时候每一个地址输入输出的状态都会掌握在检修人员的手中；
3）利用控制对象的工作原理进行故障的诊断。数控机床的PMC系统的工作原理是按照控制对象的控制原理设计的，最后通过控制对象的工作原理和PMC接口的状态修复故障。
图1是一个普通的尾座套筒PMC开关图。机床在运行的时候，我们参考图2的数据可以看出以下信息：PMC梯形图中的液位的开关是X000.7，尾座输入开关是X0003.7，PMC的输出信号是Y3.0，与此同时电磁阀正在导电，但是G5.0，这个信息就是告诉我们辅助结束的信号没有被系统触发，间接证明了PMC系统中的输出状态不正常。因此，我们更加肯定尾座套筒中的液压系统发生故障。当电磁阀连接电源之后，定值减压阀就会进入到尾座的液压缸中，然后保持向前顶紧的工作。但是因为单向阀的影响，使得尾座向前的油压得到了很好的保持，如图2。这个时候油压就会影响继电器敞开触点闭合，输入的信号显示为X0002.0，但是在检查的时候我们发现输入的信号是0，这就说明了继电器的触点信号出现问题。经过深入的检查我们得知的原因是触点的开关受到了损坏，就造成了PMC没有正常的收到结束的信号，系统就会认为尾座套筒系统没有进行顶紧的工作，于是就会出现M-FN的报警信号，在更换完继电器之后可以排除故障。
3 结论
通过上述材料的分析，我们在数控机床中充分利用了PMC的各种诊断功能，在处理机床故障的时候得以充分的应用，以此达到一种高效快速的排除故障的工作效果，这些对于数控机床的维修工作都有非常大的帮助。
（西南科技大学工程技术中心，四川 绵阳 621010）
【摘要】数控实习是工程训练实践教学体系中的一个重要项目，目前主要进行机床加工操作实训。为了进一步提高实践教学的深度和广度，培养学生的技能和专业知识，在工程训练课程体系下，进行数控伺服技术实践教学模块的开发探索，以提高工程训练教学质量水平。
关键词 工程训练；实践教学；数控伺服技术；探索
基金项目：2014年西南科技大学实验技术研究项目（14syjs-48）。
作者简介：赖思琦（1976—），男，汉族，四川绵阳人，讲师，主要从事工程训练实践教学的研究与管理工作。
工程训练是本科生实践训练的重要环节之一，在培养学生的技能和专业知识中发挥着越来越重要的作用。目前，在工程训练课程体系下，数控实习项目主要是进行加工代码编程和设备操作练习。而对数控设备的设计结构、控制技术方面涉及较少。然而，随社会对人才需求的发展，工程训练课程实践教学体系和内容也在不断进行发展和改革。
数控设备伺服驱动系统的功能是控制伺服电机、丝杆、工作台等部件的运动速度和位移量，是数控机床的重要组成部分。伺服系统的性能良好，能够提高数控机床的精度和工作效率，确保机床在工作过程中具备良好的动态和静态性能。由于数控伺服系统的重要性，非常有必要让学生了解这类控制技术，特别对于机电类专业的学生更是如此。
1实验项目设计
数控伺服技术综合性实验项目的开发，其设计以数控技术、机电控制技术教学为主要出发点,充分体现其开放特性,使学生通过搭建数控伺服系统模型、伺服参数设置、在线实时调试等相关实验实训内容的学习，能够全面了解数控机床伺服系统典型的基本结构、工作原理和工作过程,具备一定的对伺服系统进行操纵及调试、维护能力。
1.1数控机床三维模型搭建实验
以典型的数控加工中心为对象，建立了数控机床的三维几何模型，通过实验，让学生清楚地了解数控机床部件的机械结构，了解数控伺服系统的工作原理，如图1所示。
1.2伺服主轴实验
以工程训练中心的数控加工中心为对象，了解FANUC伺服控制器上主轴的接口应用，伺服主轴调速电气的设计、布线、调试，以及伺服主轴参数设置及优化。
1.3X/Y/Z伺服电机驱动控制实验
了解FANUC 0I－MD数控系统与交流伺服驱动单元、伺服电机连接及使用方法，掌握数控系统、伺服驱动及电机的应用，布线与调试方法。利用系统的参数设定支持功能进行各轴伺服参数的手工设置。
1.4在线伺服参数优化实验
建立起完整的系统硬件构架，完成FSSB、主轴和基本伺服参数初始化设置后，系统就可以实现正常工作。为了充分发挥设备的性能，提高设备工作的速度和精度，还要根据数控机床的机械结构特性和产品工艺要求，对伺服参数作进一步优化调整。使用FANUC数控系统的以太网端口，建立计算机与数控系统的通讯，通过使用SERVO GUIDE伺服调试软件对“电流控制（电流环）”、“速度控制（速度环）”、“位置控制（位置环）”这三个环进行在线调整，使用SERVO GUIDE对从CNC获得的波形作出分析，以取得和机械特性相关的匹配参数，保证数控机床在高响应、高刚性下稳定工作。
2实验项目实施
在实验项目实施中，要求在工程训练课程体系下充分发挥现有的设备资源和教学优势，实现机床操作、机电控制、设备调试各个环节串联在一起，讲解、操作教学一体化。每个环节都有明确目的和凝练的教学资源支撑，深化工程训练课程体系下数控实习的深度和广度，激发学生的积极性和主动性。通过对数控设备的“了解”“如何使用”“为什么要这样使用”“该如何调整，让使用效果更好”这四个步骤，让机电类专业学生对数控技术的学习，从单纯的操作深入到结构组成、控制原理的层次。特别是通过对数控伺服技术的学习，对数控设备的设计和构造有了一个清晰的认识，从而对数控技术知识的掌握达到较为深入的程度。实验学时的安排如下表。
3结束语
从工程训练课程体系的发展出发，充分利用实验室的数控设备资源和之前技术积累，开发新的实验教学系统，编写实验指导书，将数控机床三维模型建模、专业伺服软件训练、数控综合实验设备相结合，探索数控伺服技术实验项目，不仅提升了学生的专业知识和能力，更进一步丰富了工程实践课程内容，提高了课程的质量。
参考文献
［1］王雪峰，蔡有杰，王世刚. 工程训练中数控系统实训指导注意事项解析[J]. 轻工科技，2014（2）：145-146.
［2］李东华，葛真，尚敬梅. 现代工程教育理念指导下的工程训练教学方法改革与实践[J]. 中国现代教育装备，2011（5）：113-115.
［3］梁焱. 本科工程训练平台下数控教学模式探讨[J]. 中国现代教育装备，2010（15）：146-147.
［4］汤燕. 中职教育中数控技术的专业构建[J]. 轻工科技，2013（11）：169-170.
【关键词】 数控机床；实习教学；学生技能
当前，数控加工已成为企业生产的重要加工手段，作为高校学生掌握现代加工技术重要手段的数控加工实习也正在起着越来越重要的作用。随着人才培养的目标从知识型向能力型的转变，创新意识和工程能力的培养也已成为实习训练的核心，这一方面要靠科学合理的课程体系作基础，但更重要的是要靠系统的实践性教学环节作保证。
数控专业不断发展，各学校越来越重视学生技能的培养和提高，越来越重视实践，数控技能比赛的不断开展尤其使数控各院校对数控实践的教学更加重视。在我们的教学实践中，数控机床加工实习教学具体分为四部分，即加工演示、课堂理论讲解、自行编制程序和机床实践操作。
1 加工演示
学生进车间实习是第一次接触数控机床，对有关知识的认识比较模糊。在学生进行实习初期，先由指导教师用数控机床加工一件零件进行加工演示，首先让学生对数控加工过程有一个感性的认识，激发学生的学习积极性。
2 课堂理论讲解
在进行完加工演示后，进行课堂理论知识讲授，主要讲授数控机床的组成、特点、工作原理、代码、加工工艺和编程知识。因为学生已经进行过普通机床加工，已经具备基本的加工知识，所以讲解数控机床的组成和特点时，采取与普通机床对比的方法，使学生能够很快地进入角色。在讲解工作原理时，主要针对实习所用数控机床的系统，同时鼓励学生课外查阅资料，多学习一些有关的数控系统知识。
3 自行编制程序
理论知识讲解后，在教师指导下由学生进行自行编制程序。编程可以采用手工编程和自动编程两种方式。手工编程，一般限制在二维平面内，大多数针对比较简单的轮廓图形，由于计算简单、程序较少且经济、及时，因此在生产教学中应用比较广泛。考虑到学生实习时间短，对于较复杂的加工零件常采用自动编程，自动编程简单、迅速、可靠性高。学习自动编程软件可以从三维的角度观察加工零件的造型、刀具在加工过程中的刀心轨迹图，以及快速、准确的生成程序，可激起学生浓厚的学习兴趣。如编制较复杂零件的加工程序，用手工编程计算复杂、程序较多，可能需要一个月的时间还不能保证程序的正确；用自动编程能在一天甚至更短的时间内高质量的完成程序的编制。
4 机床实践操作
加工程序编制完成后，指导教师进一步针对数控机床的操作面板进行讲解，留给学生足够的时间来熟悉、操作机床，由学生进行机床
一车床的数控改造
（一）、数控机床工作原理及组成
1.数控机床工作原理：
数控机床加工零件时，首先应编制零件的加工程序，这是数控机床的工作指令。将加工程序输入到数控装置，再由数控装置控制机床主运动的变化、起停，进给运动的方向、速度和位移量以及其它如刀具选择交换、工件夹紧松开和冷却的开、关等动作，使刀具与工件及其它辅助装置严格的按照加工程序规定的顺序、轨迹和参数进行工作，从而加工出符合要求的零件。
2.数控机床的组成：
数控机床主要由控制介质、数控装置、伺服系统和机床本体等四部分组成（二）、设计内容及任务
普通车床（C618）的数控改造设计内容包括：总体方案的确定和验证、机械改造部分的设计计算（包括纵向、横向进给系统的设计与计算）、主运动自动变速原理及改造后的机床传动系统图的设计、机床调速电动机控制电路的设计、电磁离合器的设计计算。。
本设计任务是对C618卧式车床进行数控化改造，实现微机对车床的数控化控制。利用微机对车床的纵向、横向进给系统进行数字控制，并要达到纵向最小运动单位为0.01/脉冲，横向最小运动单位0.005/脉冲，主运动要实现自动变速，刀架要改造成自动控制的自动转位刀架，要能自动的切削螺纹。
（三）、数控部分的设计改造
1、数控系统运动方式的确定
数控系统按其运动轨迹可分为：点位控制系统、连续控制系统。点位控制系统只要求控制刀具从一点移到另外一点的位置，而对于运动轨迹原则上不加控制。连续控制系统能对两个或两个以上坐标方向的位移进行严格的不间断的控制。由于C618车床要加工复杂轮廓零件，所以本微机数控系统采用连续控制系统。
2、伺服进给系统的设计改造
数控机床的伺服进给系统按有无位置检测和反馈可分为开环伺服系统、半闭环伺服系统、闭环伺服系统。
闭环控制方案的优点是可以达到和好的机床精度，能补偿机械传动系统中的各种误差，消除间隙、干扰等对加工精度的影响。但他结构复杂、技术难度大、调式和维修困难、造价高。
半闭环控制系统由于调速范围宽，过载能力强，又采用反馈控制，因此性能远优于以步进电动机驱动的开环控制系统。但是，采用半闭环控制其调式比开环要复杂，设计上也要有其自身的特点，技术难度较大。
开环控制系统中没有位置控制器及反馈线路，因此开环系统的精度较差，但其结构简单，易于调整，所以常用于精度要求不高的场合。
经过上序比较，由于所改造的C618车床的目标加工精度要求不高，所以决定采用开环控制系统。
3、数控系统的硬件电路设计
数控系统都是由硬件和软件两部分组成，硬件是控制系统的基础，性能的好坏直接影响整体数控系统的工作性能。
数控装置的设计方案通常有：
可以全部自己设计制作
可以采用单板机或STD模块或工控机改制
可以选用现成的数控装置作少量的适应化改动
在普通机床的经济型数控改造中，由于第一种设计周期较长且不经济，同时质量也难于保证。第二种则更加不经济。所以不课程设计将采取第三钟方案。
（四）、机械改造部分的设计
1、主传动部分的改造设计
将原机床的主轴电动机换成变频调速电动机，无级调速部分由变频器控制。将原机床的主轴手动变速换成有电磁离合器控制的主轴变速机构。改造后使其主运动和进给运动分离，主轴电动机的作用只是带动主轴旋转。
2、进给机构的改造
将原机床的挂轮机构、进给箱、溜板箱、滑动丝杠、光杠等全部拆除。纵向、横向进给以步进电动机作为驱动元件经一级齿轮减速后，由滚珠丝杠传动。
3、其它部件的改造
[关键词]数控仿真软件；数控机床；教学实践
中图分类号：H319 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）18-0227-01
主要内容：
工业化和自动化已经成为制造生产领域的发展主题，随着智能加工理念和自动化加工需求的不断深化，以数控机床为代表的新一代自动加工设备开始在制造业中普及开来。我们可以看到数控机床在集成了柔性加工、多维加工、曲面加工和多轴联动等最新加工技术的同时，还兼容了数字编程和辅助设计等功能，这使得每一个数控机床都能成为一个不同规模的加工中心，满足不同的加工需求。但是正是由于数控机床的功能多样性，使得数控机床的操作要求十分严格，操作者不仅需要具备扎实的机械加工基础知识和操作技能，还需要对数控编程技巧、数控加工技术原理和加工工艺制定等具备一定的知识储备，这就对当前的数控机床操作人才的培训模式提出了很高的要求，如何进一步强化数控机床操作人才培训的有效性和成材率，这将是本文要集中探讨的话题。
一、数控仿真软件概述
从技术层面来看，数控仿真软件集成了虚拟现实技术和计算机图形学技术，并且能够实现虚拟现实的数控机床操作试练。虚拟现实技术通过量化实际系统的系统参数、系统环境、声光电等现象，能够真实的还原系统操作环境，给与操作者以极高的真实体验；可以对设备进行操纵，可以查看生产过程、实验过程、施工图过程、供应过程等活动的各种技术参数的动态值，从而确认现实系统是否有能力完成预定的任务和如何去完成，也可从中发现运动过程的缺陷和问题，予以改进。
目前来看，数控仿真软件主要包括了两种，一种是模拟数控机床加工环境和加工过程的虚拟数控机床仿真软件，另一种就是以零件设计和加工程序为主线的CAD/CAM一体化软件。数控机床仿真软件能够让操作者快速熟悉数控机床的结构组成、工作流程和操作要领，通过外接数据库，能够对当前主要的数控机床进行针对性培训，效果十分突出；零件加工仿真软件则将重心主要集中在零部件设计、零部件加工工艺设置、数控加工程序编制等环节上，目前常见的零部件仿真软件主要有solid edge、Pro/engineer、MasterCAM、Solidworks、CAXA等，这些仿真软件能够让操作者快速熟悉机械加工过程，培养机械专业技能。
二、数控仿真系统在数控机床教学实践中的应用
在目前的数控机床操作人才培训中，主要也是针对上述两种仿真软件形式，进行针对性极强的教学实践培训，详细应用内容如下所述：
1）数控机床仿真软件在数控机床实践教学中的应用
数控机床仿真软件是基于虚拟现实系统平台而搭建起来的操作系统，它可以在虚拟现实数控机床数据库的支持下，完美的再现当前主要数控机床的结构组成和工作环境，在数控机床的教学实践过程中，首要科目是要熟悉数控机床的结构组成，受到经济条件的限制，多数数控机床加工学校很难对当前的各种类型的数控机床进行现场拆装，数控机床仿真软件中的模块分解过程能够实现全息装配过程，仿照真实数控机床零部件尺寸，进行的实际工业化装配流程的演练，能够进一步加深学生对于数控机床的进给系统、多轴联动系统、曲面加工系统的空间形象的理解；其次是典型加工工艺的教学实践，数控机床仿真软件能够对工件毛胚定位、工件装夹、夹具工作原理、压板安装流程、加工基准对刀原则、刀具安装和选用规范、机床手动操作和自动操作指令条码等，进行逐一的繁复讲解，而且允许学生在课后进行温习和尝试；再者是完善的图形数据和加工标准数据库资料，使得学生可以在仿真软件自带的典型数控机床编程程序的指导下，进行实际编程，并且在虚拟加工平台上，对自定义的工件进行工艺设定，并且检查加工工件的尺寸误差和质量达标情况；该仿真软件系统结合自动化考核系统，能够实现教学、实践和考核一体化的培训模式。
2）零部件加工仿真软件的教学实践应用
熟知零部件的造型原理和加工工艺流程是保证数控机床操作者能够进行复杂加工过程的技术基础，零部件加工仿真软件为学习者提供了一个高仿真度的零部件数模设计，包括了曲面造型设计和参数化设计这两种主要的形式，对于简单曲面造型和复杂曲面的造型原理都能有一个清晰的理解过程；其次是对零部件加工工艺的熟悉过程，工件加工的第一道工序是要进行基准对刀，不同的零件对刀的原则和位置选择都大相径庭，比如轴对称零部件、杆件、板件、螺旋件以及内内孔加工等等，这都需要学生们在平时的学习过程中熟练的分析不同类型零部件的加工工艺选择准则；再者是对数控加工刀具的走刀过程和走刀程序进行针对性的讲解，这种直观的培训模式有助于学生养成数控加工思维，结合实践性极强的零部件金工实习，使得学生们在自己动手加工典型零部件时，对于零部件造型保持的关键性因素、令不加加工失效的主要原因以及加工过程的重点注意事项都能有一个直观而且亲身经历的过程，经过这种培训模式所培养出来的数控机床操作人才将兼具专业知识背景和机床操作技能，能够适应快节奏、高技术含量的操作需求。
总结：
随着自动化技术和机械加工技术的不断发展，数控加工已经成为机械加工领域使用最为广泛的技术形式。数控机床的使用需要一定的专业知识背景和操作编程经验，相关操作技术人员已经成为当前机械加工市场的稀缺人才。本文概述了数控加工仿真系统在数控机床教学领域的应用现状，并就完善数控仿真软件的教学价值提供了新的思路。
参考文献
关键词：数控机床 故障 排除
数控机床是一种典型的机电一体化产品，涉及范围比较广，在故障诊断和维护方面与传统机床有很大的区别。因此，学习和掌握数控机床故障诊断及维护技术，及时有效的处理数控机床的各种故障，对企业的维修人员来说非常重要。
一、数控机床的使用与维修
1.数控机床的分类和应用 随着数控技术的发展，数控机床已经越来越普遍地应用于企业的加工生产当中。数控机床的种类很多，但主要按机床的加工方式和加工工艺对其进行分类。现代工厂中主要以金属切削加工为主，大致可以分为数控铣床，数控镗床，数控立车，数控磨床以及加工中心等。
2.数控机床的维修的特点 数控机床与传统机床的维修不同，它是集数控系统、可编程控制器、伺服系统加精密机械等多项高新技术融合于一体的机电一体化产品。数控机床的维修应遵循以下几点：首先，要熟悉数控系统、位置检测与伺服驱动和辅助控制的工作原理、特点及常见故障的处理。其次，要懂得充分利用NC、PLC提供的故障信息来查找故障。做到具体问题具体分析，才能确定故障的准确处理。
3.数控机床故障诊断维修的基本步骤 数控机床的维修过程主要分为三个阶段。首先，到达现场后进行现场的调查和故障信息的采集。仔细询问机床操作者故障表面的指示情况以及产生故障的背景情况，对故障现象做出初步的判断。其次，根据现场的调查结果和故障现象进行具体的维修。从易到难、由外向内，逐渐缩小查找范围，确定故障存在的位置从而采取正确的维修措施。最后，机床的故障排除后及时向操作者交代清楚本次故障的起因以及发生故障的信息和环节，告其今后操作的注意事项，避免今后再次发生同类故障。同时做好维修记录，为以后维修做好储备。
二、数控系统自诊断技术及故障排除方法
所谓系统诊断技术，就是利用数控装置中的计算机及相关运行诊断软件进行各种测试。
1.自诊断技术
（1）开机自诊断：数控系统通电后，设备内部诊断软件会自动对系统中各种元件如CPU、RAM及各应用软件进行逐一检测并将检测结果显示出来，如检测发现问题，系统会显示报警信息或发出报警信号。开机自诊断通常会在开机一分钟之内完成。
有时开机诊断会将故障原因定位到电路板或模块上，但也经常仅将故障原因定位在某一范围内，这时维修人员需查找相关维修手册根据提示找到真正故障原因并加以排除。
（2）运行自诊断：运行自诊断也称在线自诊断，是指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它外部装置进行自动测试、检查，并显示有关信息，这种诊断一般会在系统工作时反复进行。
（3）脱机诊断：当系统出现故障时，首先停机，然后使用随机的专用诊断纸带对系统进行脱机诊断。诊断时先要将纸带上的程序读入RAM系统中，计算机运行程序进行诊断，从而判定故障部位，这种诊断在早期的数控系统中应用较多。
2.人工诊断技术
数控系统的故障种类很多，而自诊断往往不能对系统的所有部件进行测试，也不能将故障原因定位到具体确定的元器件上，这时要迅速查明原因就需要采用人工诊断方法。人工诊断方法有很多种，最常用的有:功能程序测试法、参数检查法、备件置换法、直观法、原理分析法等，现简介如下:
（1）功能程序测试法：这种方法将数控系统中的G、M、S、T、功能的全部指令编成一个测试程序，穿成纸带或存储到软盘上在进行诊断时运行这个程序，可快速判定哪个功能出现问题，这种方法一般在机床出现随机性故障时使用，也可用于设备闲置时间较长重新投入使用时测试用。
（2）参数检查法：一般系统的参数是存放在RAM中的，一旦出现干扰或其它原因会造成参数丢失或混乱，从而使系统不能正常工作，这时应根据故障特征，检查和核对有关参数，在排除某些故障时，有时还需对某些参数进行调整。
（3）备件置换法：是将系统中型号完全相同的电路板、模块、集成电路或其它零部件进行互相交换比较，或利用备用的元器件替换有疑点的部件，从而快速有效地确定故障部位。
（4）直观法：直观法是利用维修中常用的“先外后内”的原则，利用观察零部件的工作状态、听声音、摸发热等方法，进行逐个检查，如利用视觉可观察内部器件或外部连接的形状上的变化；利用听觉可查寻器件发出的异常声音;利用嗅觉或触觉可查寻过载、高温等现象;等等。
（5）原理分析法：当采用其它检查方法难以奏效时，可以从电路基本原理出发，一步一步用万用表、逻辑表、示波器等工具对测点进行检查对照，最终查明故障原因。
3.高级诊断技术
（1）自修复诊断：自修复诊断一般是指在系统内设置不参与运行的备用模块。自修复程序在控制系统每次开机运行，当发现某模块有问题时，系统会把故障信息显示在屏幕上，同时自动查寻备用模块，故障模块的工作即被备用模块取代，维修人员可根据提示更换下一故障模块。自修复诊断方法需要较多的备用模块，这会使系统体积增大，价格提高。
（2）诊断指导专家系统：近年来，随着图像识别、声音识别、自动翻译和智能工业机器人等技术的发展，这些技术越来越多地被应用到数控机床上。诊断专家系统以专家知识、经验为基础，自动模仿专家利用知识解决复杂问题的思维活动，这就使普通工作人员同样能对故障做出具有专家级水平的诊断结论。
关键词：？数控机床？PLC故障诊断;故障维修
一、数控机床故障诊断的基本方法
数控设备是一种自动化程度较高，结构较复杂的先进加工设备，是企业的重点、关键设备。要发挥数控设备的高效益，就必须正确的操作和精心的维护，才能保证设备的利用率。正确的操作使用能够防止机床非正常磨损，避免突发故障;做好日常维护保养，可使设备保持良好的技术状态，延缓劣化进程，及时发现和消灭故障隐患，从而保证安全运行，故障诊断是进行数控机床维修的第一步，它不仅可以迅速查明故障原因，排除故障，也可以起到预防故障的发生与扩大的作用。
二、故障的调查与分析
这是排故的第一阶段，是非常关键的阶段，主要应作好下列工作：
①询问调查？在接到机床现场出现故障要求排除的信息时，首先应要求操作者尽量保持现场故障状态，不做任何处理，这样有利于迅速精确地分析故障原因。同时仔细询问故障指示情况、故障表象及故障产生的背景情况，依此做出初步判断，以便确定现场排故所应携带的工具、仪表、图纸资料、备件等，减少往返时间。
②现场检查？到达现场后，首先要验证操作者提供的各种情况的准确性、完整性，从而核实初步判断的准确度。由于操作者的水平，对故障状况描述不清甚至完全 不准确的情况不乏其例，因此到现场后仍然不要急于动手处理，重新仔细调查各种情况，以免破坏了现场，使排故增加难度。
③故障分析？根据已知的故障状况按上节所述故障分类办法分析故障类型，从而确定排故原则。由于大多数故障是有指示的，所以一般情况下，对照机床配套的数控系统诊断手册和使用说明书，可以列出产生该故障的多种可能的原因。
④确定原因？对多种可能的原因进行排查从中找出本次故障的真正原因，这时对维修人员是一种对该机床熟悉程度、知识水平、实践经验和分析判断能力的综合考验。
⑤排故准备？有的故障的排除方法可能很简单，有些故障则往往较复杂，需要做一系列的准备工作，例如工具仪表的准备、局部的拆卸、零部件的修理，元器件的采购甚至排故计划步骤的制定等等。
三、电气维修与故障的排除
这是排故的第二阶段，是实施阶段。？？如前所述，电气故障的分析过程也就是故障的排除过程，因此电气故障的一些常用排除方法在上一节的分析方法中已综合介绍过了，本节则列举几个常见电气故障做一简要介绍，供维修者参考。
（1）电源？电源是维修系统乃至整个机床正常工作的能量来源，它的失效或者故障轻者会丢失数据、造成停机。重者会毁坏系统局部甚至全部。西方国家由于电力充足，电网质量高，因此其电气系统的电源设计考虑较少，这对于我国有较大波动和高次谐波的电力供电网来说就略显不足，再加上某些人为的因素，难免出现由电源而引起的故障。
四、维修排故后的总结提高工作
对数控机床电气故障进行维修和分析排除后的总结与提高工作是排故的第三阶段，也是十分重要的阶段，应引起足够重视。？？ 总结提高工作的主要内容包括：
①详细记录从故障的发生、分析判断到排除全过程中出现的各种问题，采取的各种措施，涉及到的相关电路图、相关参数和相关软件，其间错误分析和排故方法也应记录并记录其无效的原因。除填入维修档案外，内容较多者还要另文详细书写。
②有条件的维修人员应该从较典型的故障排除实践中找出常有普遍意义的内容作为研究课题进行理论性探讨，写出论文，从而达到提高的目的。特别是在有些故障的排除中并未经由认真系统地分析判断而是带有一定地偶然性排除了故障，这种情况下的事后总结研究就更加必要。
③总结故障排除过程中所需要的各类图样、文字资料，若有不足应事后想办法补济，而且在随后的日子里研读，以备将来之需。
④从排故过程中发现自己欠缺的知识，制定学习计划，力争尽快补课。
⑤找出工具、仪表、备件之不足，条件允许时补齐。
总结提高工作的好处是：
①迅速提高维修者的理论水平和维修能力。
②提高重复性故障的维修速度。
③利于分析设备的故障率及可维修性，改进操作规程，提高机床寿命和利用率。
④可改进机床电气原设计之不足。
⑤资源共享。总结资料可作为其他维修人员的参数资料、学习培训教材。
关键词：数控机床；管理；维护
数控机床是利用数字化信号对机床的运动及其加工进行控制的机床，是数控技术与机床技术相结合的产物，它有加工精度高、质量稳定可靠、生产效率高、对零件加工的适应性强等优点，使其应用日益扩大，已经成为机械制造业的标志性装备。
我国目前的现状是：国内数控技能人才严重缺乏，阻碍了我国制造实力的提高，教育部等六部委启动了“制造业和现代服务业技能型紧缺人才培训工程”，对高技能型人才的培养提出了具体的方案。许多高职院校根据自身特点、结合市场需要，开设了数控技术专业，为满足实践教学，除设置实训基地外，还相继配备现代化的数控机床等设备。数控机床是精密的机电一体化产品、价格昂贵，其管理和维修要求严格，如何管理和维护好这些数控机床，使之更好地满足教学需求，最大限度地发挥其优势，已经成为各个学校普遍关注的问题。本文经对各校教学实训基地的调研，根据数控机床的结构原理及使用特点，结合设备管理方面的实践经验，分析了教学用数控机床使用中出现的问题，并提出了改进措施，以供同行参考。
一、教学用数控机床的特点
教学用数控机床与生产用数控机床相比主要有下列特点：1）使用目的不同。生产用数控机床的主要目的是提高生产效率，创造更多的经济效益，以生产为主。教学用数控机床主要是用于满足教学工作，将学生的理论知识通过实际操作转变为直观认识的机床，是一种以试验为主的机床。2）操作人员不同。生产用数控机床的操作人员，一般是具有丰富实践经验的工人。教学用数控机床的操作人员，大部分是新手——学生，第一次将理论知识转化为实践的操作，经验很少，所以故障率较高。3）维修和管理方式不同。
生产用数控机床往往配有专业的维修人员，一般都是有计划、系统性的管理和维修。教学因数控机床缺少专业人员进行管理和预防性维护，往往是故障发生后再去弥补，很少将故障消除在萌芽状态。4）使用效率不同。与生产用数控机床相比，教学用数控机床作为一种演示型机床，大部分时间处于停工状态，机床的利用率不高，可能造成资源浪费。
二、存在问题
通过兄弟院校相关人员间的教学交流，结合我们的教学实践经验，教学用数控机床在管理和使用的问题概括为：1）机床运行中事故较多，例如撞车、撞刀、超程等现象频繁发生，导致机床精度下降。2）机床发生故障后，不能及时得到有效处理，机床带病、带伤工作情况较多，最终导致机床发生破坏性的故障，造成巨大损失。3）管理方面存在漏洞，对机床的维护缺少系统性、计划性，不能起到预防故障的作用。4）机床操作人员和维护人员责任性不强，当出现问题时，不是积极地去处理，而是相互推卸责任，直接影响正常的教学工作。5）维修不及时，学生上课时间不合理、甚至出现冲突时，有些教师责任心不强，为了图省事赶课时，将多个小组合并上课时，出现多名学生围着一台机床的现象，教学效果很差。6）通过调查，学生反映实训效果不太好，与预期目标相差很大，从而得不到应有的教学效果。
以上诸多原因导致机床“停工”现象严重，学生学不到实质性的东西，使数控机床不能发挥应有作用，造成了资源的浪费；
三、原因分析
教学用数控机床的管理和维修方面存在的问题，其原因虽多种多样，但可归纳为：1）管理人员没有经过专门培训，缺少设备管理方面的专业知识，对数控机床没有制定严格的点检、维修计划，又碍于面子不去向别人请教，导致维修人员不能及时排除故障，延误了故障的排除，直接影响正常的教学。2）管理人员缺乏责任心，对机床了解不够，工作没有计划性，是造成机床维护缺少系统性、预期性的主要原因。3）维修人员自身责任性不强，技术水平低，不能及时处理工作中出现的故障，是机床带病工作的主要原因。4）学生在实训前准备不充分，操作时粗心大意，不按规定的步骤操作等，是导致机床运行过程中发生撞刀、撞车、超程现象的主要原因。5）教师自己缺乏实践经验，对机床的结构、原理理解不够深入，讲课缺少灵活性，对一些结构、原理性的问题解释不清楚。学生实践经验本来就较少，学习主动性又较差；是学生感到难以接受的主要原因。6）教师和学生对实训工作不够重视，只求单纯完成任务，很少考虑教学效果，是影响教学效果的主要原因。
四、改进措施
根据以上分析，结合实际情况，提出如下改进措施：1）聘请专业人员对设备进行管理，制定科学的管理方法。根据各类数控机床的不同特点，结合自己的实际使用情况，参照机床说明书，制订出合理、规范的数控机床管理和维护制度，对设备的保养维护做到三定，即定期、定级、定人。2）要重视“双师型”教师队伍的建设。数控机床是集机、电、液、气于一体的机电产品，具有技术与知识密集的特点；要求数控机床的操作与维修人员，不仅要具备各方面的知识，也要具有丰富的经验和较强的动手能力；建设技术全面的教师队伍是科学管理，合理维护数控机床的前提。3）提高操作人员的责任心，出现问题时要积极的去处理，实在解决不了的要及时找别人帮忙解决，防止机床带伤、带病工作，以免影响正常教学工作。4）选拔责任心强的教师进行定期专业培训。实践证明经过培训学习，是能在相对较短时间内达到数控机床操作和维护要求的。
5）在教学和维修之间灵活安排工作，做到教学、维修两不误，例如可利用教学期间机床利用率不高的时间，对机床进行一些常规维护和检修。6）实训之前，要对学生进行安全教育，学习操作规程，强调严格按照规程操作的重要性；如果有条件的话，可先让学生在计算机上进行仿真模拟练习，用以防止撞刀、撞车等事故的发生。
五、结束语
1）数控机床的管理和维护是一项很重要的工作。数控机床管理及维护人员，不仅要掌握机械、电气、气动、液压、控制、检测等方面的知识，还要熟悉伺服驱动、计算机、PLC的工作原理及PLC编程，还应具有相应的专业英语水平。
2）只有对数控机床做到科学的管理，合理、及时的维护，才能保证机床的正常运行，使之更好地为教学服务。
3）不管是教师还是管理、维修人员，都应有高度的责任心，才能充分发挥数控机床的作用，培养出更多的高素质高技能型人才，为我国的装备制造业作出更大贡献。
参考文献：
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Abstract: NC machine is typical mechatronics product. Its fault types and causes are many. Especially the fault of feed servo system accounts for a large proportion. The article analyzed the typical fault of feed servo system, and summarized the causes and proposed resolutions.
关键词：伺服系统；闭环；反馈
Key words: servo systems；closed loop；feedback
中图分类号：TG519.1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2011）25-0036-01
0 引言
近年来，随着我国制造业规模的不断扩大，数控机床应用越来越广，而机床故障诊断与排除工作也日益成为从业人员的主要工作内容之一。数控机床是典型的机、电、液、光、计算机一体化的产品，故障种类和出现故障的原因复杂多变，其中又以进给伺服系统的故障相对较多。故本文以典型的进给伺服系统故障为例，总结、分析引起伺服系统故障的原因，并提出解决的思路和办法。
1 数控机床进给伺服系统的工作原理
数控机床所采用进给伺服系统按控制系统的结构可以分为开环控制、闭环控制、半闭环控制、以及混合控制。控制原理框图如下。
从原理上说，数控机床的伺服系统应包括从位置指令脉冲给定到实际位置输出的全部环节，即包括位置控制、速度控制、驱动电机、检测元件、机械传动部件等部分。但在很多系统中，为了制造方便，通常将伺服系统的位置控制部分与CNC装置制成一体，所以，人们平时习惯上所说的机床伺服进给系统，一般是指伺服进给系统的速度控制单元、伺服电动机、检测元器件部分，而不包括位置控制部分。
按照伺服进给系统使用的伺服电动机的类型，半闭环、闭环数控机床常用的伺服进给系统可以分为起直流伺服驱动和交流伺服驱动两大类。20世纪70年代至80年代的数控机床一般采用直流伺驱动；从90年代初期起，半闭环、闭环的数控机床上多采用交流伺服驱动。
2 进给伺服系统典型的故障现象及诊断
数控机床进给伺服系统包含的环节多，是数控机床故障发生率较高的部分，但总结起来，常见的进给伺服故障有以下几种：
2.1 过载 通常当进给运动的负载过大，频繁正、反向运动以及传动链不良或楔铁、导轨有研伤，电机动力线接地等原因时，均会引起伺服电机电流大，电机温度过高或电机过载报警。有时机床运行的过程中驱动控制单元、驱动元件、电机本身故障也会引起过载报警。一般会在数控系统的显示器上或者进给驱动单元上、指示灯或数码管会提示驱动单元过热、过载、过电流等信息。
2.2 超程 当进给运动超过由软件设定的软限位或者硬限位开关位置时，就会发生超程报警，一般会在数控系统的显示器上显示报警内容。若报警显示硬超程，则根据数控系统的说明书及电气原理图，确认数控机床回参考点的方式，进而确认减速行程开关是否失效、编码器是否正常、电机与丝杠连接的联轴器是否工作正常，从而解除超程。若是软超程，则进入数控系统修改软超程参数设置，使之生效后即可解除超程报警。
2.3 爬行 所谓爬行，是指运动部件周而复始的忽停忽跳、忽慢忽快的运动现象。一般在起动加速段或低速进给时，机床产生爬行现象。爬行出现的原因主要是机械部分故障，如伺服电动机和滚珠丝杠联接用的联轴器，由于联接松动或联轴器本身的缺陷，如裂纹等，造成滚珠丝杠与伺服电动机的转动不同步；或者是导轨副运动出现问题（是否有杂质或异物堵塞）。其次是由于进给传动链的状态不良、伺服系统增益低或者外加负载过大等因素也会导致爬行。
2.4 振动 在进给（尤其是低速）时，机床某轴出现振动现象通常是由于测速信号不稳定，如测速装置故障、测速反馈信号干扰等；速度控制信号不稳定或受到干扰；接线端子接触不良，如螺钉松动等。当振动发生在由正方向运动与反向运动的换向瞬间时，一般是由于进给传动链的反向间隙或伺服系统增益过大所致。机床以高速运行时，可能产生振动，这时就会出现过流报警。机床振动问题一般属于速度问题，所以首先应去查找速度环；而机床速度的整个调节过程是由速度调节器来完成的，即凡是与速度有关的问题，应该去查找速度调节器，因此振动问题应查找速度调节器。主要从给定信号、反馈信号及速度调节器本身这三方面去查找故障。
2.5 伺服电动机不转 数控系统至进给驱动单元除了速度控制信号外，还有使能控制信号，一般为DC+24V直流电压。伺服电动机不转，首先检查数控系统是否有速度控制信号输出；检查使能信号是否接通。通过数控系统的显示器观察I/O状态，分析机床的PLC梯形图（或流程图）以确定进给轴的起动条件，如、冷却等是否满足；对带电磁制动的伺服电动机，应检查电磁制动是否释放；检查进给驱动单元故障，伺服电动机是否故障。
2.6 位置误差过大 当伺服轴运动超过位置允差范围时，数控系统就会产生位置误差过大的报警，包括跟随误差、轮廓误差和定位误差等。产生这种故障的主要原因有：系统设定的允许范围小；伺服系统增益设置不当；位置检测装置有污染或调整不当；进给传动链累积误差过大：主轴箱垂直运动时平衡装置（如平衡液压缸等）不稳。
2.7 失动量 机械传动部件的间隙与松动在数控机床的进给传动链中，常常由于传动元件的键槽与键之间的间隙使传动受到破坏，因此，除了在设计时慎重选择键联结机构外，对加工和装配必须进行严查。在装配滚珠丝杠时应当检查轴承的预紧情况，以防止滚珠丝杠的轴向窜动，因为游隙也是产生明显传动间隙的另一个原因。
