数控车床论文十篇

数控车床论文篇1

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

数控车床论文篇2

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。

数控车床论文篇3

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

数控车床论文篇4

关键词，数控车床；对刀方法；对刀误差

1.数控车床的对刀方法

1.1试切法

试切法对刀是数控车床中应用较为广泛的一种对刀方式，其对刀较为精确，且对数控车床的系统要求及设备本身性能要求较低，故在机械加工领域得到了很好的推广。在数控车床中的试切法对刀，是利用数控车床的检测装置能够对加工零件或刀具的坐标位置进行实时检测功能完成的。以绝对式试切法对刀为例，具体的操作方法为：通过相应的程序指令将数控车床系统进行归零操作，然后将工件放在数控机床的夹盘上，开动机床，将基准刀具快速移动到加工零件附近，用基准刀具切工件外圆表面一刀，记记录此时CRT上X的坐标值，保持横向的尺寸不变，纵向退刀，测量工件的尺寸直径，并经此数值输入到数控系统中的刀具补偿栏中的相应位置中，系统会自动测算出，刀具的偏移量，同时记录该X坐标点为工件坐标系的零点。同样的方法，车端面一刀，保持纵向尺寸不变，记录下CRT上的Z方向坐标值，此时可以在刀具补偿栏中输入Z方向的偏移量，一般来说此数值输入为0，可以简化编程操作中复杂的坐标值。但是，也可以根据综合考虑加工工件的坐标位置影响，在对确定输入值的多少，此时数控系统会记录该坐标点为工件坐标系中Z轴方向的零点。通过以上的操作即可完成对刀操作，而后开始进行下一道工序。

1.2对刀仪对刀

一般来说，对刀仪分为机内对刀仪和机外对刀仪，通常在数控车床做所使用的是机内对刀仪，在数控车床中，通常是将刀具直接安装在刀架上或者通过刀夹安装到刀架上，然后再将工件安装于夹盘上，通过对刀仪进行对刀，结合数控车床的系统完成工件坐标系的建立，这种对刀方法代替了传统手工方式的对刀，促使对刀的精确度明显提升，关于此种对刀方法的描述在相关的文献资料中均有记载，故笔者将不再细述。对刀仪对刀法是目前现有的比较精确的对刀方式，但是此种对刀方式需要添置对刀仪辅助装置，投入较高，而且装卸刀具比较费力，但是却能够大大的节约对刀的时间。

2.数控车床的对刀误差分析

2.1机床系统误差分析

目前，一般广泛使用的数控车床系统主要以日本的FANUC系统、德国的SIEMENS系统以及教学用的国产华中系统，虽然这三种系统都用于数控车床的加工，但是由于各自研发的地点以及发展背景不同，因此存在着本质性的差别。通常，大型的机械制造企业会采购德国西门子类的数控车床，原因是，西门子公司的发展历史悠久，机电类产品质量性能优良，采用西门子数控系统所加工的零件，不仅尺寸精确、加工表面质量高，且能够支持比较复杂的机械零件加工。

日本的FANUC系统虽然在国内的一些机械制造企业中也得到了广泛的应用，但是由于其系统本身设计的存在着些许误差，致使有些数控车床在对刀过程中就已经存在着这些误差，从而影响了机械零件的加工质量以及使用性能。当然，这只能说明德国西门子系统设计的更为精密，其系统本身存在的误差较小。对于国产的华中数控系统，无论是系统本身还是与该系统配套的机床，误差均要大于前两者，因此在机械制造企业中并没有得到很好的推广。其实，数控车床的系统本身的误差是普遍存在的，无论多么先进的系统，系统误差具有一定的必然性，是无法消除的。但是随着数控加工设备的不断发展，其智能化程度也在不断的提升，其系统的精确性也得到了提升，故其对刀误差也在不断的减少。

2.2数控车床本身误差分析

除了车床系统本身的误差外，数控车床的设备本身的机械工艺性以及精密性，也会影响数控车床的使用性能，进而影响车床的对刀精度，如有些国产的机床设备长时间使用的情况下，车床导轨就会下沉，或者出现表面创伤，此种情况下，就会造成数控车床在对刀过程中存在一定的位置误差。这种机械设备本身所具有的误差，同样存在着必然性，但是通过日常对数控机床的维护，可以这种误差降到最低。依据笔者多年的工作经验，在企业中，机械设备管理制度往往落实不到位，最终导致数控机床在未到达使用年限之前，就已经出现损坏，导致数控车床的加工精度下降。

此外，数控车床的来源地不同也与控车床的设备本身误差有一定的联系。随着国家对机械制造技术的重视程度加深，机械制造企业也在日益增加，这就促使一些无相关数控机械设备加工资质的厂商为了赚取更多的利益，在没有相关设计机构支持以及制造技术支持的情况下进行模仿性加工，如果这种产品流入到市场中，对于一些机械零件加工要求精密的企业来说，就是一种质量隐患。因此，若要降低数控车床本身存在的误差，除了在使用设备过程中，做好严格的维护措施以外，还应该从源头抓起，在进行采购相关机械设备时，要进行相应的质量检测，或审核设备供应单位的资质证书。

2.3测量误差分析

在数控车床对刀过程中，多数为人工操作，如在试切法对刀时，需要进行测量工件外圆的直径，在测量过程中，可能存在一定的测量误差，故在数控车床系统中所输入的数据也存有误差。此外，在使用一些辅助装置进行对刀过程中，辅助装置的安装精度、制造精度、测量精度也会影响到数控车床的对刀精度。因此，在对刀过程中，作为设备的操作者一定要正确使用量具，正确安装辅助装置，保证数控机床的对刀精度。

此外，对刀方法的选择也会影响数控车床的对刀精度，如在试切法对刀时，如果采用手动方式进行试切，测量就会造成较大的对刀误差，如果采用数控车床的计算机检测装置进行测量试切，就会大大的提升数控车床的对刀精度。

3.结论

综上，影响数控车床对刀误差的因素主要来源于两个方面：机床本身和人为因素。对于机床本身的因素，可以通过提升数控机床的工艺性及精密性，且提升数控系统的全面性和准确性来降低数控车床的对刀误差。对于人为因素，则需要提升设备操作者的技能素质及设备管理水平来降低对刀误差。随着机械制造技术的不断发展，未来机械设备必将愈发先进，其精度性及可操作性也会有所提升，故对刀误差也必将维持在一个较低的水平。

参考文献：

[1]庄永祥.数控车床试切对刀方法探析[J].大众科技，2010（03）

[2]陈淳辉，孙从科，胡金成.数控加工的对刀问题[J].现代零部件，2006（05）

数控车床论文篇5

论文摘要:本文将计算机辅助教学技术应用于数控教学中,应用计算机辅助教学技术进行理论教学和教学效果测试等具体实施方案。以计算机辅助软件在特征建模上的强大功能,使数控设计更优化,加之其工作路径输出的多样性,使数控加工制造更便利。

随着科技的迅猛发展,计算机辅助软件在数控加工制造中被广泛的应用。在数控加工制造业中广泛应用计算机辅助数控技术,数控专业是具有很强的理论性和实践性特征的专业,计算机辅助教学技术极大的提高数控教学效果和降低教学成本,本文研究了计算机辅助教学技术在数控教学中的应用。

1 数控教学中存在的问题

数控专业涉及多门学科,且交叉程度高,具有很强的其理论性和实践性,数控专业的理论知识体系很复杂,实践操作要求高,因此数控专业的实践教学在教学中起着极为关键的作用,通过有效的计算机辅助实践教学能够促进学生了解数控车床的基本原理与结构,能够让学生加快掌握数控车床的基本操作技能,熟练操作cad/cam应用的方法与流程,最终提高综合能力,但是在实际数控教学过程中,往往受到教学条件和专业特征等因素的制约,导致在具体的教学中存在一些常见问题:(1)由于数控车床涉及多门学科,因此数控这门专业所需的理论知识体系相当复杂,而且许多教学内容很抽象、知识结构复杂,以往教师在课堂上单纯的讲解课本教学方式,导致学生难以理解,学习过程中选择逃过复杂的数控理论体系,导致学生普遍理论知识欠缺,最后必然导致学生难以理解接受理论知识;(2)数控车床综合应用多种技术,结构原理和生产过程是非常复杂,车床产品类型极为复杂,广泛应用于各行各业模型和各种数控车床,其价格远高于普通车床。数控车床价格太贵导致教学成本太高,因此学校在教学中不能将用于数控车床模型和数量配置完整,从而影响教学效果;(3)车床型号太多且价格昂贵,导致学校配置不能配齐所有车床型号,因此在实际教学中,学生不能对所有型号的数控车床进行实际的实践操作,导致学生在学校学校学到的知识,不能实际应用到企业；(4)当前职业教育广泛采用班级授课制,数控实训往往是一个班的同学在同一时间对数控实习室培训操作,训练设备的限制,很难确保每个学生数控车床操作培训,培训指导老师不能到每个学生调度监控和指导,这将导致在训练过程中存在安全隐患。

2 计算机辅助教学在数控教学中的应用措施

根据以上所述数控专业的专业特征及数控专业教学中存在的问题,可以利用现代技术计算机辅助数控教学,凭借计算机辅助教学有效的模拟效果提高数控专业的教学效果,具体措施包括:(1)数控专业理论中存在大量的抽象复杂的理论知识,传统的教学方式将导致学生很难理解,应用计算机辅助教学技术提高教学效果,数控车床的结构与原理极为复杂,而且很难找到实物演示观察,教师在讲解时难以表达清楚,学生很难理解掌握；这些抽象概念学生很难理解,采用计算机辅助教学技术,可以将复杂和抽象的教学内容简单化和具体化,从而让学生轻松地掌握这些复杂难懂的理论知识；在讲解数控指令等抽象内容时,可以运用计算机辅助教学技术将其实现功能形象地表达出来,从而将抽象内容具体化,应用计算机辅助教学技术可将教学内容形象化、具体化,还能突出重点、简化难点,并且能激发学生的学习兴趣,从而提高教学效果。(2)计算机辅助教学即利用硬件与软件结合构建虚拟实验室,在计算机网络上进行模拟、仿真各种实验操作,替代部分甚至全部传统的常规实验仪器设备,由于数控车床的型号和种类繁多,且更新换代极为快速,以职业学校的经济实力,不能将所有型号的实验设备配备齐全,可以充分利用计算机辅助软件构建虚拟实验室进行仿真。随着计算机辅助教学技术的日趋成熟,计算机仿真系统越来越完善,可模拟数控实际设备加工环境以及其工作状态也更加全面,可以验证数控加工程序更高的正确性和可靠性,计算机辅助数控加工仿真在数控教学中起着十分重要的作用,是现代数控专业实践教学的有效辅助方式。在虚拟实验室,利用计算机辅助处于虚拟环境中可动态分析观察数控工件制作程序的正确性和完整性,教师利用仿真平台进行工件加工操作演示,学生都能清楚的观察到每一个详细的操作步骤,学生自己也可以在虚拟实验室进行仿真实验操作,学生通过仿真实验,学校不必花费太多的经济就能够使学生得到实践练习的机会,仿真实验让学生加深对数控指令的理解,缩短对实际数控车床的熟悉时间,减少加工材料损耗和浪费,节约时间；(3)在学习一个段落或者一个知识点后,有必要进行一次有效的教学效果评价,但传统的单一的书面考试形式的评价模式的运作程序,将不能够提高学生的学习兴趣,不但影响评定效果,也不利于教学。应用计算机辅助教学技术教学的效果是可以测试学生在学习效果,通过仿真实验,对学生所学知识进行测试,可以直接反映教学效果,同时增加学生的学习兴趣。

3 结语

本文对数控专业教学的现状及存在的问题进行分析,对计算机辅助教学技术在数控专业中的应用进行研究,且提出了计算机辅助软件在数控专业教学中的具体的实施方案,计算机辅助在教学能够将抽象复杂的理论知识具体简单化,促进学生对其的理解,从而可以提高教学效果,提高了学生的知识与技能。

参考文献

[1] 薛成,罗霞.浅谈五年制高职数控专业的教学改革[j].中国科技信息,2009(10).

[2] 梁家强.数控专业教学体系研究与实践[j].科技信息,2010(36).

[3] 刘峻,朱敏红.高职数控技术专业教学改革的核心——课程体系改革[j].科技信息,2011(10).

[4] 杨丽.浅谈中职数控专业实行“学分制”的必要性以及课程设置[j].科技资讯,2010(06).

[5] 李大国,郭翠.关于技校数控专业教学改革的探讨[j].科技风,2009(9).

数控车床论文篇6

关键词：数控机床加工及编程；项目化教学；学习任务

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.08.246

1 《数控机床加工及编程》教学改革的必然性

传统的教学是以老师为中心，主要是以课堂授课为主，项目化教学是以学生为中心，以理论与实践相结合的方法教学。《数控机床加工及编程》是高等职业院校机电类专业的必修专业课，该课程主要是让学生掌握数控车、铣（加工中心）的加工工艺方案的确定、程序的编制、零件的仿真及零件的加工。以项目为载体，任务为导向，能够提高学生的学校兴趣、学习热情及学习主动性[1]。目前，全国很多高等职业院校对项目化教学进行了探索与研讨，但是效果不佳。我学院在吸收了各大职业院校的丰富的经验的基础上，通过多年的教学改革摸索。根据我院学生特点及学院的教学条件，总结了一套适合我院校情的项目化课程改革。

2 《数控机床加工及编程》项目化课程体系的构建

2.1 《数控机床加工及编程》项目化课程标准的制定

课程标准包含课程定位、课程目标、设计思路、课程内容与框架、课程实施建议、考核标准六个部分组成。

本课程的课程标准的制定兼顾了企业和个人两者的需求，着眼于人的全面发展，即以培养全面素质为基础，以提高综合职业能力为核心。理论与实际相结合，坚持“实用型”的培养目标，强化学生的实际动手能力，掌握程序编制的方法和技巧以及数控机床的操作能力。理论教学与实践教学有机的结合起来，在理论教学中穿插实践性教学并提出实践中的问题。

2.2 《数控机床加工及编程》项目化课程教学设计

（a）整体教学设计。《数控机床加工及编程》整体教学设计是以机电类专业人才培养目标为依据选择典型载体[2]，基于工作过程重构教学内容，如表1。本学习领域课程主要针对机械制造业中的数控机床操作、数控工艺员岗位，对学生进行数控编程与加工等职业能力的培养。课程设计针对数控编程、数控工艺实施、数控机床操作岗位，以多个源于企业、经过教学改造的典型零件为载体，涵盖三种数控设备（数控车床、数控铣床/加工中心、数控线切割机床）的编程、工艺实施、机床操作，形成多个由简单到复杂的符合教学规律的学习项目，解构了原有的理论与实践课程体系，重构了体现加工工艺编制、数控程序编制、数控机床加工调整的工作过程性知识与技能体系的学习领域课程。并通过教学模式设计、教学方法设计、教学考核改革等，保证专业能力、方法能力和社会能力的培养[3-4]。

（b）单元教学设计。其中项目一数控车床编程及加工以6个源于企业、经过教学改造的典型零件为载体，学习数控车床的数控加工工艺分析与处理；数控车削加工工艺文件的编制；数控车削加工刀具和切削用量的选择；数控车床的基本知识；各种常用编程指令与操作规程；数控车削编程及加工（子程序，螺纹，固定循环，复杂零件）；数控车床的操作，如表2。

（c）教学设计方案。教学设计方案是每堂课的具体实施课程，包含每堂课学生所能达到的知识目标、能力目标及素养目标和整个项目实施的过程，包含每个任务由任务描述、任务分析、相关知识、任务实施、任务评价、课后联系。

3 总结

高等职业教育是培养高等应用型技能人才，《数控机床加工及编程》采用项目化教学，是以学生为中心，使学生能够真正的融入到任务中去，不仅提高了学生的实践动手能力，也提高了学生学习的兴趣。通过完成每个任务学习，最终加工出各种零件，在学习中重组自己的知识结构，提高了学生了综合知识的运用。我院通过这几年的项目化教学，很大程度上提高了学生的学习兴趣，让强迫学变成主动学习。

参考文献：

[1]刘江，蒋庆斌.数控机床故障诊断及维修[J].江苏技师师范学院学报，2005（12）：34-35.

[2]甄久军.基于项目化教学的《数控机床故障诊断及维修》课程改革与实践.职业技术教育，2010（08）：26-28.

[3]曹昌林.《数控编程与加工》课程项目化教学改革研究.江西化工，2015（05）：171-173.

数控车床论文篇7

关键词：数控车工；实习教学；教学方法；实习教师；学生；

中图分类号：U266 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2015）-04-00-02

一、数控车工实习教学现状

（一）车工教学手段单一

长期以来，在传统的车工实习中普遍存在着只注重操作训练，教学模式简单，缺乏现代化教学手段，一直采用“讲授一 操作”的单一方式，不能充分调动学生实习的主动性与创造性。

（二）车工实习消耗材料多

由于现在学生实习所做零件比较单调，所做零件不能运用到具体生产上，而造成了材料的浪费。

（三）车工与金工实习工种的脱节

现在我院金工实习中各个工种之间缺乏联系，特别是传统工种和现代制造技术之间的一些工种完全脱节。不能互相联系，使学生觉得各个工种之间没有任何联系。

（四）车工车床设备落后

随着时代的进步，现在许多零件产品要求越来越高，很多生产线上的一些高精产品用普通车床是做不到的。因此，应该与时代接轨，学习新的加工方式和买进先进的设备让学生学到新的技术。

二、数控车工实习教学方法

首先，要想使学生会编程序、会读程序，教师应，点讲解教控车床的基本知识、数字控制的墓本原理、数控系统的分类、数控车床的坐标系、编程的方法、各指令代码的含义、指令的格式、数控加工工艺等. 使学生做到理解概念、熟知含义、掌握用法，并养成用严谨、缜密的思路去考虑整个加工过程、以使编出的程序正确、合理。同时指出数控车床加工与通车床加工的不同之处是让学生进行对比。教师为将这些内容讲透，要做好一切课前准备，多举例说明，只有这样才能有更好的教学效果。若有先进教学设备的要会熟练使用（ 微机、投影仪、数控加工仿真软件等）。学生要理解教师所讲的内容，并通过编程训练逐步提高熟练程度。

学生要想学会独扭操作监控数控车床的运行，应在普通车床操作达到一定的水平后再逐步训练数控车床。普通车床的操作技术对数控车床的操作技术影响很大，没有普车的操作基础，数控车的操作就无从谈起。在数控车的教学中教师要多做示范操，使学生学会熟练使用操作面板，以达到熟练控制数控车床和及时应对突发事件的处理。有条件的学校可以先使用数控车仿真软件进行训练，然后再用数控车床训练。

实践证明这种方法是数控车教学中一个很好的教学手段，它有效地解决学生在刚开始学习数控车时的困惑，避免对车床的损坏，为以后实际做好了铺垫。在学习内容上，要按照一定的顺序，从易到难依次进行，这对数控车仿真软件和实际车床都适用，即先学习怎样回参考点，再学习怎样手动操作，接下来学习对刀的方法，最后学习白动操作。在学习的方法上，仿真软件尽量采用人机，数控车床可采用每台设备先几个人一起轮流练习，这样可互相照应，以免发生事故，熟练后再单人单车练习。

学习时要注意具体的操作步骤，一定要熟练掌握住，对加上中出现的各种问题要学会解决的办法。不论谁刚开始练习自动加工方式时，心里都没底，不知道车床会不会按照想像的轨迹运行，对学生来说更是这样。所以要采用稳妥的练习方法。即输入程序后将数控车床锁住，进行图形显示（ 系统要有该功能），发现问题后要对程序进行合理地修改，如此反复，直至图形轨迹完全无误才能进行实际加工。

实际加工时，为万无一失，还要先单段运行一遍，发现问题及时解决，因为实际加工和图形显示还是有所不同的。最后才能用全自动的方式运行一遍。另外数控车床在初步训练时主要是训练操作方法和步骤误操作不可避免，所以在练习的材料外也要“ 循序渐进” ，以避免学生练习时由于损坏或出现其它问题而影响操作的连续性和对车床的严重损坏。先期可进行木棒、臾钢芯的石蜡棒和铝捧等软材料的切削，步骤练熟后再进行铸铁钢等硬材料的切削。

三、数控车工实习教学发展

（一）分层次教学

由于数控车床价格比较昂贵，可以选择性的买一些中档次数控设备，然后进行分层次教学。分层次教学，就是教师在学生知识基础、智力因素和非智力因素存在明显差异的情况下，有区别地设计教学环节进行教学，遵循因材施教原则；有针对性地实施对不同类别学生的学习指导。这样，不仅根据学生的不同实际选择教法、布置作业，还因材施“助”，因材施“改”，因材施“考”，因材施“分”，使每个学生都能在原有的基础上得到进步，从而达到总体教学目标。根据“教师教自己所长，学生学自己所爱”的原则在进行走班课的选择，机械类的有普通车床加工班和数控车床加工班。教学采用两个班级交替教学，刀具角度和切削用量的选择是一个经验数据，必须根据自己经验。数控车床价格昂贵，一般学校比较少；普通车床可以弥补数控车床的不足，为车床教学提供基础。一学年的走班教学培养了学生的车床加工的基本功，完成了实习的教学任务，但是对于那些有兴趣爱好的学生，课堂教学内容是不够的。通过成立兴趣小组， 在各班挑选有特长的学生组成机械兴趣小组综合钳工、普通车床、数控车床的综合教学，培养学生动手能力。现在全国数控大赛、各省市数控大赛每年都在举行，为了培养大赛选手在兴趣小组基础上成立技能集训队。技能集训队的学生是专门参加各类竞赛的学生，这对教师的要求更高了，因为一般竞赛分理论和操作两部分。

（二）加强学校与企业之间的合作

学校与企业合作是将学生的理论知识学习同生产实际相结合的一种教学形式，学生在校经过了一段基本的理论和技能学习后，应将学生送入相关的企事

业单位实习。学校领导及相关的教师要负责检查学生在学习中的情况。根据其实习中的表现作出鉴定，给予适当的精神奖励或物质鼓励。这样，学生实习期间不仅可学到书本以外的实际知识；还可从工厂里的师傅那儿学到更多的经验和一些操作窍门等。另外，学生在企业实习中还可以通过将书本上难理解的内容与实践结合加深理解。

（三）严格要求，养成良好的职业习惯

学生是一张白纸，操作习惯的养成在学校的实习中非常重要。从开始实习就要组织学生认真学习《实习车间安全管理条例》、《车工文明操作规程》、《车床操作和日常维护》等规定。实习过程中反复强调，发现问题及时指正，严格要求，进一步完善各种规章制度，营造一个严肃、规范、和谐、舒适的实习场所，使学生自然养成规范操作、安全操作的良好习惯以及节约能源、节省原材料、爱护设备、保护环境等意识，培养学生良好的职业道德，同时也为数控专业学习打下良好的基础。从上述实施的车工实习教学方法中，我们认识到，要培养学生学习兴趣，使其掌握较好的操作技能，提高学生的综合素质，实习教师必须开拓思路，不断学习新知识，结合专业、学生的特点，采用新的教学方法。同时，也要遵守教学规律，把握好教学操作环节的规律，运用现代化教学设备，提高教学质量，努力为社会培养出更多的高素质技能人才，为学校的发展做出应有的贡献。

（四）合理制订教学计划，达到车工实习的教学目的

当前，中等职业学校各专业学制大多是三年（前两年在校学习，后一年到单位顶岗实习），在学校学习的1～2年时间里，实习的时间不多，而车工实习又是数控专业实习的基础课，主要内容是掌握最基本的零件加工。学生实习操作不足使得熟练度提高有限。针对笔者学校数控专业中级工和高级工学生的情况，我们制订了相应的实习教学计划。车工是一个实操要求比较高的专业，所有的理论知识必须通过实践才能完全掌握，所以合理有效地利用车工实习资源是保证车工教学成果的重要因素。具体做法如下：第一，由于车工实习课时压缩（仅7～10周），实习课题内容应尽量做到简单易学，如：从车工入门知识开始，由车床基本操作练习到车外圆、切槽和切断，车削内孔、车圆锥面、成形面和表面修饰，刀具的刃磨等基本功训练。第二，由于技校生大多是初中毕业生，年龄偏小，文化素质差，对理论知识不感兴趣。采取低起点、先慢后快、由浅入深、循序渐进、加强辅导与巡回指导等办法，根据车工实习教材的训练目标，制定相应的实习教

学进度，分解实训目标，从车单一内容练习逐步过渡到综合练习。第三，充分利用学校现有的教学资源，采用课件、录像视频、教学片、上网看一些加工零件过程等方式，通过传统的教学模式与现代化教学设备教学模式相结合对学生进行施教。安排时间让学生自由加工出一个自己认为满意的产品，带回给父母看，培养学生对车削加工的学习兴趣，树立学习的自信心。

数控车床论文篇8

目的研究互联网新生态环境下的数控机床的外观形态创新设计规律。方法通过对互联网数控机床的组成和结构的解剖，探讨外观形态创新设计与数控机床的功能、结构、人机和设计的逻辑关系，并通过数控机床的外观形态创新设计实践来验证。结论基于互联网新生态数控机床外观形态的创新设计需要融合互联网新时代的特征，同时要符合数控机床功能的要求，遵循数控机床的结构逻辑关系，满足人性化和装饰美学的要求。得出的结论在互联网新经济时代对数控机床设计制造领域具有理论和实践意义。

关键词：

互联网；数控机床；外观形态；设计创新

今天，互联网在中国已经成长得生机勃勃，而且发展得越来越迅猛，全社会已经形成互联网新生态社会环境[1]。互联网新经济和各个传统行业都能良好结合，原来根本不搭界的领域像金融、交通、设计制造等都跟互联网挂上钩[2]。互联网与数控机床的结合对数控机床设计来说是一项全新的挑战，并将诞生全新的数控机床特征。以网络技术为背景的制造业信息化使得传统的二维图纸这种重要的产品设计信息媒介居于辅助地位，集成化、网络化、智能化的CIMS，CE，AM等先进制造技术在今天的设计制造中居于核心地位[3]。数控机床以何种外观相貌出现才能适合当今的互联网新生态社会环境是机电产品外观创新设计的当务之急，成为我国机电产品外观造型设计升级研究的新课题，直接关系到我国机电产品在国际市场上的竞争力。数控机床的功能、结构、人机和装饰是数控机床外观形态设计创新的核心内容，是诞生鲁棒设计的关键要点。

1互联网数控机床的组成与结构

数控机床是通过程序控制系统使机床运行并按要求加工零件的自动化机床。主要由机械、电气、液压、等部分组成。操作人员按照零件加工技术资料，编辑可靠加工程序来控制的机床动作，自动完成零件的加工，操作人员需要近程控制或关照数控机床。当今互联网新生态环境下迫切需要对数控机床进行远程控制，以实现远程加工操作、设备诊断和维护。近年来，设计师们正在研究互联网技术与数控机床设计制造技术的对接和融合，使先进的数控机床具有良好的Web功能，可以通过本地或远程的网页浏览进行加工操作、设备诊断和维护[4]。即将诞生新颖的互联网数控机床，其组成和结构见图1。技术前卫的互联网数控机床迫切期待工业设计师来研究其外观形态设计规律和进行外观形态设计创新。

2互联网数控机床的功能外观形态

互联网新生态环境下的数控机床的外观形态与其功能紧密相关联，传统的形式追随功能的造型设计准则在数控机床的外观形态创新设计中依然有效[5]。数控机床有数控的车、铣、镗、钻、磨床和数控加工中心等。每一种数控机床因其特定的功能需要必须采用相应的功能形态，例如数控车床和数控铣床的功能不同决定了它们的形态不同，数控车床的核心功能是车回转零件。在设计数控车床的外形时，重点围绕实现车削回转零件这一功能来营造数控车床的造型，数控铣床的外形设计围绕铣削零件这一功能来展开。同样，为数控镗床、数控钻床、数控磨床和数控加工中心设计创新的外观形态也必须以各自功能为基础，与各自功能相适应[6]。为了实现数控机床特定的功能形态，设计人员可以构想多种功能方式，每种功能方式就有与之匹配的外观形态，因此每一种数控机床可以有很多外观品种，例如数控铣床就有立铣、卧铣、工具铣、龙门铣等多种外观形态。

3互联网数控机床的结构外观形态

互联网新生态环境下的数控机床的外观形态是在普通机床的基础上发展而来的，每一种数控机床因其功能不同具有不同的结构，对某种数控机床进行外观形态设计创新时必须分析其结构，探索与数控机床的结构相匹配的外观形态。下面以数控车床的结构外观形态分析为例来加以论述。互联网数控车床主要由床身、主轴箱、刀架、进给系统、冷却系统、系统、控制面板和互联网系统等部分组成。数控车床的进给系统与普通车床有本质的区别，传统普通车床有进给箱和交换齿轮架，而数控车床没有，数控车床是直接用伺服电机驱动来实现进给运动的[7]，因此，在互联网新生态环境下，数控车床外观形态的一个突出特征是车床主体结构大为简化。数控车床的这些组成和结构决定了数控车床的外观形态的骨架特征和造型方向，是数控车床外观形态设计创新的核心本质内容，外观设计创新受结构的约束，结构决定基础外观形象。卧式造型和立式造型是数控车床的两大核心造型。车床主轴位置结构决定车床造型，车床主轴平行于水平面，必须采用卧式造型，车床主轴垂直于水平面，必须采用立式造型。车床其他组成部分的结构也会对车床的外观形态起直接决定作用。在互联网新生态环境下，数控车床外观形态的另一个突出特征是具备互联网系统，控制面板和互联网系统呈现出互联网产品的造型特征[8]。

4互联网数控机床的人机外观形态

互联网时代的数控机床的人机外观形态主要包括数控机床的外观造型、数控机床的操作面板、数控机床的操作方式等。设计创新需要贯穿人本主义的设计原则，即以人为本，根据人的要求、人的特点、人的感受进行设计创新。数控机床的外观造型是人机交互的最直接界面，主要包括数控机床的外观尺寸、比例、形态、结构、材质等。数控机床的外观尺寸和比例要符合正常人操作时的尺度和比例要求，以正常人的平均解剖尺度为基准进行设计[9]。数控机床的操作面板是人对数控机床直接操作和交互的界面，数控机床的操作面板的安放一般有4种形式，见图2。具体采用哪种形式要在充分考虑操作人性化的前提下根据不同机床的功能和结构要求而定。控制面板外观呈触摸屏形式，主要界面包括数控系统操作界面、机床操作界面和互联网控制界面3个部分。

5互联网数控机床的外观设计

互联网数控机床的外观设计主要包括色彩、文字、符号、标志等内容。色彩设计主要包括互联网数控机床的整体外观形态色彩、控制面板的色彩、控制器的色彩和操作键盘的色彩。整体外观形态色彩通常采用银灰、淡蓝、中绿等中明度、中纯度的色彩，这种稳定、安全、和谐的配色对操作者的刺激比较温和，能够让操作者获得愉悦的心情，且操作注意力集中，不易疲劳[10]。控制器和操作键的色彩要根据功能来设置，如启动键为绿色、警示键为红色，即键的色彩设计要符合色彩认知心理的要求。文字、符号的设计既要反映互联网数控机床的功能和技术参数，也要符合操作语义的要求，并且要美观、醒目、传达效果好[11]。标志设计要反映产品的特征以及符合企业的CI要求。

6互联网数控机床外观形态的创新设计

基于互联网新生态的数控机床在技术层面上具有前卫性，外观造型的创新升级需要融合互联网新时代的特征，同时要符合数控机床功能的要求，遵循数控机床的结构逻辑关系，满足人性化和装饰美学的要求。本次创新设计实践基于互联网新生态的上述要求，对某立式加工中心进行造型设计。以互联网为设计平台，将数控机床研究领域的教授、数控机床制造企业的高工、工业设计师和高校学生组成的设计团队，采用并联设计创新的方式展开了创新设计，首先根据某立式加工中心的功能和结构要求构想了该立式加工中心的功能结构样式，见图3。再依据功能、结构与外形的逻辑关系设计了整体外观形态，然后进行人机操作界面的设计，重点突出互联网新生态环境下的数控机床的外观形态特征，最后进行装饰美化设计，设计一系列整机色彩并进行优化，对文字、符号、标志进行设计，进行造型轮廓线的修整与美化等，设计创新成果在企业数控机床的改造项目中得到应用，呈现出可满足市场需求的优势。设计创新的某立式加工中心外观形态方案见图4。

7结语

数控车床论文篇9

关键词：数控车床编程与加工 优化教学 典型工作任务

课 题：本文系河南省职业教育教学改革研究项目“中职数控技术应用专业课程改革创新研究”阶段性研究成果，项目编号：ZJB14227。

在技工学校数控技术应用专业，数控车床编程与加工是与生产实际联系紧密的专业课，而目前中职学生普遍基础文化底子比较薄，之前很少接触过机床加工生产，理论知识难听懂，实训操作时害怕撞刀，从而感觉该课程枯燥无味，缺乏动手操作的勇气。在教学中，教师要通过精心设计、优化教学，营造一个轻松、愉快的一体化实训环境，优化课程内容，提高学生的学习兴趣，从而提高教学质量。笔者作为该课程的教师，在连续十多年的教学工作中不断探索总结，从中感悟出一些教学技巧，现谈几点粗浅认识。

一、专业课程体系的改革

随着机械加工自动化进程的发展，加工企业对数控专业技术技能型人才的需求量越来越大，同时对数控人才的要求也越来越高，尤其是技术技能操作型人才。技工学校数控专业的主要目标就是为企业培养一线技能操作型人才，因此专业课程体系整体设置不仅应适应现阶段中职学生的特点，还应结合企业和市场的实际需求。而我们在专业课程体系的设置上没有充分考虑学生今后就业的需要，专业基础理论课门数和内容过多，存在着知识理论性过强、技能训练部分较少等问题。针对这个问题，在专业基础课程设置时，应优先考虑公差配合与技术测量、钳工、AutoCAD、普通车工这4门专业基础课，还应采用以实训为主的“工学结合、做学教合一”的一体化教材。这4门课程在教学中都要采用“任务驱动、情境教学、项目教学、案例教学”等职业教育的教学方法。将金属材料、机械基础、机械制造工艺等作为选修课，增加数控车床的学时总量，提高其在专业课程中的主体地位。为提高学生的学习兴趣，学校为学生购买了关于数控车床操作的多种最新参考书籍，订阅了一些关于机械加工、职业教育方面的期刊;本校教师尝试编写数控机床编程与加工方面的校本教材，让学生多角度认识数控车床，增强学生在数控车床编程与加工中的创新意识。

二、数控车床编程与加工课程教学内容的改革

技工学校目前使用的《数控车床编程与加工》教材，其教学内容大都是参照大学或高职同等专业的数控车床编程与加工课程，过分地强调理论的系统性、完整性，把知识的讲授放在第一位，和技工学校学生的培养目标和实际情况相背离。技校绝大多数学生的基础文化知识比较薄弱，逻辑思维和运算能力较差，对复杂的理论和计算，很难全面透彻地掌握，但他们对动手操作却具有较高的兴趣。因此数控车床编程与加工教学应改变以传授知识为主的思想，突出一体化实训教学的特点，把操作能力的培养放在第一位。因此，在教学内容上，采用模块式课程结构，每个模块又分为几个典型工作任务，每个任务结构包括：学习目标、任务描述、任务分析、相关知识技术链接、任务实施、任务评价、思考与练习、总结提升等几个阶段。譬如，在讲到轴类零件的加工任务实施时，教师为加深学生对整个加工过程的理解，可以让学生先在计算机上仿真：开机回零编程输入安装工件安装刀具手动试切对刀程序模拟自动加工测量。编程之前要确定加工工艺方案：加工图样分析、先加工哪一端、后加工哪一端、如何装夹工件、刀具选择、加工工艺路线拟定、节点坐标、切削用量、编程指令、程序格式、加工过程分析、尺寸和形位精度测量、先仿真演示，后独自进行练习，遇到难题在老师的引导下分析解决，直到熟练地完成加工的全过程。师生互动、分析总结后，再到数控车床上输入程序、对刀加工。这样既提高了学生的自信心，又不会出现撞刀等安全事故。

三、教学方法的改革

数控车床编程与加工课程传统的教学方法就是课堂讲授法和实习演示法，教师以讲为主，学生以学和练为辅;理论与实训脱离，师生缺少互动。随着职业教育培养目标和教学方法的改革，传统的“填鸭式”教学方法已不能满足新的教学要求，教师应在教学实践中，勇于创新，不断改革教学方法，从而达到培养出适合于职业教育特点的技术技能型人才的目的。对教学方法的改进可以从以下几个方面着手。

1.在教学过程中运用类比教学方法

譬如，把数控装置的组成及工作过程与计算机的组成及工作过程相类比：硬件都有输入M输出接口、运算器、内部存储器（RAMMROM）等组成;软件都有管理软件、控制软件、应用软件（数控系统的应用软件是加工程序）。数控机床的键盘与计算机键盘也很类似。通过类比，让学生觉得那些复杂的概念、原理不再遥不可及，而是在生活中随处可见，从而让学生从心底产生一种想学习的冲动。例如，数控车床加工与普通车床加工相类比，工件几何精度要求、刀具、切削用量、加工路线、测量等有许多共同之处;加工的适应性、特点、速度、节奏、工序集中程度等有许多不同处。类比能够使一些复杂的问题简单化，使数控技术技能教学达到事半功倍的效果。

2.应用探究式教学方法，加深每个任务知识的记忆和技能的熟练程度

在营造企业数控加工原型的问题情境中进行探究，教师首先要帮助学生拟订合理的计划，选择恰当的时机，提出一定的问题和给出必要的资料，由学生自己动手去仿真练习或者在互联网上查阅，来寻求问题的答案。这时，教师起到一个导演的角色，指导、规范学生的探索过程。这个过程可以由单个学生完成，也可以由学生小组（3个人一个小组，每个小组一台数控车床）来完成。要加强培养学生寻求合作的团队精神。经过探究过程，学生要把自己的仿真操作过程或者查阅的资料进行总结梳理，得出自己的结论和解释。不同的学生或者团队可以就同一问题提出不同的解释或看法。不要怕出错，不要怕反复，要让他们能够将自己的结论、想法清楚地表达出来，大家共同探讨。例如，在学到数控车床坐标系时，教师让学生探究前置刀架和后置刀架可能出现的各种坐标系，最终让学生引导到笛卡尔右手坐标系的坐标轴关系上来。标准规定：主轴轴心线为Z轴，刀具远离工件的方向为Z轴的正方向，然后据笛卡尔右手坐标系的坐标轴关系确定X轴;探究机床坐标系和工件坐标系的关系;查询笛卡尔坐标的来历等。让学生有趣地在互联网上查找机床坐标系和工件坐标系的知识，观察坐标系现象，并运用前面所学过的相关知识解释数控机床坐标系必须统一标准的理由。

3.利用情境教学法，取得优秀教学效果

情境教学法的核心就是激发学生的情感。数控车床编程与加工情境教学，是在对数控车床编程与加工内容、企业加工实例进一步提炼和加工后才影响于学生的。诸如技能竞赛上优秀加工案例的作用、生动形象的语言描绘、课内游戏、师生角色互换、工艺分析、程序分析、加工视频等等，都是寓教学内容于具体形象的情境之中，也就自然存在着潜移默化的暗示作用。情境教学法就是要在教学过程中引起学生积极的、健康的情感体验，充分利用右脑的直观体验，提高学生学习的积极性，使数控车床加工操作成为学生主动进行的、快乐的事情。情感对认知活动的增力效能，给我们解决目前技校学生中普遍存在的学习动力不足等问题以新的启示。情境教学法要求创设的情境就是要使学生感到轻松愉快、耳目一新。专业技术课教学的实践使人深深感到：欢快活泼的课堂气氛是取得优秀教学效果的重要条件，学生情感高涨和欢欣鼓舞之时也是知识技能内化和深化之时。这样，学生就会走出理论知识难懂、操作怕出事故的困境。

四、教学手段的改革

教学手段是在教学过程中所运用的方法、软件和硬件资源，是中职师生获取新知识、新技术、新工艺的有效途径。现代化教学手段为数控车床编程与加工课程教学增加了便捷性、趣味性。

1.充分发挥典型加工实例在教学中的作用

根据国家、省、市技能大赛，获取数控车床编程与加工经典实例，反复研讨分析，让师生共同练习，提高技术技能水平。聘请社会上、优秀企业中的能工巧匠做兼职教师，给学生进行加工实例的操作讲解，提高学生数控加工练习的趣味性和真实性，丰富感性知识，减少学习中的困难，开拓师生的眼界，发展学生的观察和思维能力。为就业后职业能力的提升做好铺垫。

2.提高学生的计算机操作技术，加强对互联网、校园网上的数控技术技能资源的利用

师生共同制作数控车床编程与加工的PPT、视频等课件。通过智能手机、iPad、计算机等网络终端，通过微信、微博、易信、QQ、电子邮件等媒介，师生相互传递，更好地理解和掌握教学内容，丰富学生的知识技能范围。

五、评价体系的改革

根据教学的内容和标准，利用一定的评价方法对教学过程及预期的教学效果给予评判。而现有的评价大都是一学期一次期末考评，这种评价方法太单一，距我们推行的素质教育相去甚远。因此，传统的评价体系必须改革，这就要求我们要建立一个较为科学的评价体系，通过评价让学生认识到自己的收获和不足。评价也不要过于复杂多样，要以鼓励和赏识为主，让每一位学生都能获得自信和动力。

1.一体化实训过程评价

在实训过程中，布置一些项目或任务，对学生完成项目或任务的过程记录评价，并让学生自己总结。

2.典型任务考评

轴类、套类、螺纹类零件编程与加工等每一项任务，对学生加工工件的尺寸、形位精度和表面粗糙度等质量要求进行考评。

3.技能鉴定考评

按照数控车床初级工、中级工分两个时间节点，用国家技能鉴定题库中的理论和实操试题对学生进行全面考核鉴定，对少数优秀的学生再进行高级工的技能鉴定。

数控车床论文篇10

关键词：数控车床 电气控制系统 改造 设计

随着我国数控车床的不断发展，其如今已经成为我国制造业中相当重要的基础装备之一。数控车床主要包括机械系统以及电气系统两大部分。通常来说，对于电气系统而言，其无故障运行期在5-10年之间，随后便会进入到故障的高发时期，但是，一般数控车床其机械部件若保养良好一般能够使用20-25年，且精度、可靠及稳定性能仍可以保持较高水平。如今，不少数控车床已经运行了十多年，并步入了“损耗期”，这些陈旧的数控机床常常故障频发，很多功能已经无法很好地适应如今大规模的生产需求，有必要针对数控车床相关设备进行改造，以便提高企业设备的技术水平，通过少量投资对老数控车床的电气系统进行进一步的升级和改造，以便使其重焕生机并继续发挥其作用。

1、数控车床电气控制系统

1.1 数控车床的工作原理及其功能分析

对于数控车床而言，以被加工零件的工作图以及工艺过程卡为依据，通过对数控代码及其程序格式进行加工程序编写的整个过程进行规定，在数控系统中进行准确加工程序的输入，并将已给定加工程序及输入信号进行相应的运算、控制及其处理，而后将处理结果发送至控制系统中，从而对机床各部件进行驱动，使其能够以机械加工相关要求为依据进行有序的运行，并自动进行合格零件的制作。由于数控车床主要负责进行轴类以及盘类回转体零部件的加工，并自动完成圆柱面、圆锥面、断面、圆弧面以及螺纹内外工序的切削及其加工过程，因而在机械制造领域得到了广泛的应用，经改造后的数控车床也应当能够满足这些功能。

1.2 数控车床电气控制系统电路分析

1）主轴电动机的电气控制，主轴电机为交流变频电动机，主要通过变频器进行驱动，对于其正、反转以及速度等主要是由数控系统控制的。2）主轴控制，有关零件程序的输入信号包括M03、M04以及M05，而有关机床操作面板的主要包括主轴的正、反转，点动及停止，其中，主轴正转输出信号为Q0.0，反转为Q0.1，停止为Q0.2。3）其他相关辅助控制主要包括刀架、冷却泵以及泵等电机。其中，冷却泵电机控制中零件相关程序的输入信号包括MO8及MO9；有关冷却控制的输出信号为Q0.3。对于泵电机控制而言，其输入信号主要来自于机床控制面板的导轨键，而输出信号为控制Q06。对于刀架电机控制而言，其输入信号主要来自于刀位的检测信号，零件有关程序T代码包括I1.0；T1；I1.1；T2；I1.2；T3；I1.3；T4；刀架正转输出信号为Q0.4，反转为Q0.5。

2、数控车床电气控制系统的改造与设计

2.1 数控车床电气控制系统改造设计总原则

本文以GS30型双主轴数控车床为例，对其电气控制系统的改造及设计进行了研究。对于GS30型数控车床而言，经多年使用后，无论在机械系统，还是电气系统部分均有了较严重的磨损，因而运行时故障率及异常停机频率的不断升高，对于设备使用过程的安全性、稳定性均造成了严重的影响，并导致生产质量及生产效率的大幅降低。进行GS30型数控车床的改造时应考虑到其机械结构的功能，并确保电气控制系统的性能维持良好状态。改造过程中必须从技术及经济效益两大方面进行考虑，尽可能维持车床现有的机械系统以及多数电气控制系统，本文采用了SIEMENS 840D数控系统实现了数控车床的电气控制系统的技术升级及其改造，这样不仅维持了数控车床的原操作习惯，还提高了设备运行过程的稳定性及其可靠性，实现了设备生产工艺现状的有效改善，是一种技术及经济方面均较为优良的改造方案。

2.2 数控车床电气控制系统的改造及设计方案

1）数控车床改造的总体技术方案

数控车床主要是由机械及电气两大部分构成，进行总体方案的设计时必须从机、电两大方面入手来对车床各功能实施及实现方案进行考虑，以数控车床现状为依据进行分析对GS30型数控车床电气控制系统进行相应的技术改造，改造后总技术设计图见图1。

2）电气系统部分的改造

本文采用的是840D数控系统对原有控制系统进行了替代，因而有效实现了对机床位置的控制。840D软、硬件配置同本机床原控制功能相符，即1主轴+5坐标轴及双通道；10.4寸的液晶显示器、全功能CNC键盘以及薄型MCP操作面板；选择的是带有硬盘功能的PUC，能够进行友好中文人机界面的显示，并具有加工循环、螺补、图形编程及其模拟等相关功能；原有系统被NCU单元611D驱动+1PH7主轴电机+1FT6伺服电机代替，因而确保了各轴功率及扭矩能够满足相关要求的规定；对X轴、Z轴、U轴光栅尺以及W轴编码器进行了更换，并满足了数控系统的相关要求；将副主轴由原来的开环控制改造成了半闭环控制，因而确保了同步轴功能的实现；

3）机械系统部分的改造

对X、Z、U以及W轴的丝杠螺母副进行了更换，并实现了机械精度的有效提高；进行了新操作站的制作，并配以了CNC面板、键盘及其控制面板。

2.3 改造后数控车床的结构总图

由于数控车床主要包括了控制介质、伺服系统、机床本体以及数控装置四大部分，因而经改造后的车床系统组成框架图见图2。

3、改造后数控车床的验收

数控车床验收主要指的是借助于多种高精度仪器来对车床的机、电、液、气等各大系统以及车床整机所进行的单项及综合性能、静态及动态精度等的检测，以此为基础对数控机床进行综合性的评价。其中，数控车床验收内容主要包括了机床定位、几何以及切削等精度的检测，及整个机床的综合性能检验等方面。对GS30型双主轴数控车床主要进行了如下内容的验收：1）功能的验证，通过对手动功能以及数控功能进行验证，前者是手动方式下

对机床M、S及T功能的验证，后者采用了数控程序对机床的各个部件的功能进行了验证；2）车床的几何精度，以车床验收检验项目以及允差为依据对其几何精度进行检测，采用的主要仪器包括大理石检验方箱、磁力表座以及千分表等；3）定位及重复定位的精度，采用的是激光干涉仪来对X、Z、U及W 轴进行了检测，间距为50 mm；4）试切件精度的验证，此项检测的是车床的综合性能及精度；5）24 h考机运行，此项主要负责对车床机械动作的稳定可靠性能进行检测；6）资料的验收及其归档。

参考文献