數控機床編程與操作范文

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關鍵詞： 數控仿真系統；數控機床編程與操作；理論及實踐；教學效果

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）05-0270-02

0 引言

目前在機械制造行業中越來越多的應用到了數控加工，自然對此類人才的需求也就與日俱增了。但因為數控設備的價格很昂貴，很難做到每個學生都有足夠的操作數控機床的時間，并且如果學生操作失誤，很容易造成數控設備的損壞，既占用了設備加工時間，又增大了風險。因此，如何增加學生的實踐操作機會，提高學生的實踐動手能力，培養出更多的相關專業人才，就成為擺在廣大職業院校的一道難題。各高職院校必須重視這一問題，探索出一套適合自己現狀的教學方法和教學模式。數控仿真系統的應用可以有效的解決學生缺乏實踐操作機會的問題，因為該系統可以通過進行數控加工全過程的演示，比如數控加工程序的編制、虛擬仿真數控機床的操作、工件加工和測量等，讓學生了解和掌握到數控機床的各項程序指令和基本操作方法，為今后的實際操作打下良好的基礎。

分析數控仿真系統在數控機床編程與操作實訓教學中的應用可以發現，它作為前期的輔助教學手段已經成為了一種最安全有效的教學方法和教學途徑。

1 數控仿真系統在數控機床編程與操作實訓教學中的應用

1.1 利用數控仿真系統，可以提高教學效率、節約成本。數控設備價格昂貴，數量有限。數控仿真系統通過計算機大量配置終端，徹底解決了數控機床數量不足的難題。同時數控仿真系統不存在安全問題，若操作失誤，系統會及時報警，并不會出現安全事故。不僅鞏固了學生的操作能力，讓學生有更多的實踐學習機會，也在很大程度上節約了教學成本，是數控機床編程與操作實訓教學前期良好的輔助教學手段。

1.2 利用數控仿真系統，可以減少教師的工作量，提高教學質量。傳統教學中，數控程序批閱的工作量非常大而且繁瑣。應用數控仿真系統，學生程序出現小的失誤，數控仿真系統會及時報警，幫助學生改正編程過程中的錯誤。數控仿真系統自帶的考試功能能夠自動記錄學生操作過程的失誤，自動評分，極大的減少了教師工作量，提高教學質量。

1.3 利用數控仿真系統，可以提高學生的學習積極性。數控機床編程與操作實訓是理論和實踐相結合的課程，按照傳統的方法在課堂上講授編程指令，學生很難理解這些指令的內涵以及與實際應用之間的關系，學生會感覺空洞、枯燥、提不起興趣，而利用數控仿真系統進行多媒體教學，直觀地向學生展示編程指令的實際加工應用，學生可以將所學的指令在數控仿真系統上進行模擬加工，發現編程過程中出現的錯誤，教師針對學生的錯誤及時進行講解，讓編程指令變得具體、形象，增強了學生的學習積極性。

1.4 利用數控仿真系統，可以增強學生動手操作能力。教師把數控機床操作的課程安排在實訓車間來講授，其一受數控機床數量的限制，學生自己動手操作的時間不足；其二學生操作一旦出現失誤，輕則造成刀具或者機床的損壞，重則造成安全事故的發生。因此在進行數控機床實際操作之前，應先利用數控仿真系統，增強學生的動手操作能力。數控仿真系統采用的操作面板和按鍵功能與實際的數控機床完全相同，學生可以在數控仿真系統上自己動手操作機床來加深理解。即使操作過程中有失誤的地方，仿真系統也只是及時出現報警提示，而不會造成安全事故的發生，這樣學生就可以放心大膽地進行各種操作練習，從而增強了學生的動手操作能力。經過了大量的數控仿真系統的操作練習，再到數控機床進行實際操作，就會避免安全事故的發生。

1.5 利用數控仿真系統，可以培養學生嚴謹的工作作風。學生在學習數控編程時，如果不利用數控仿真系統進行驗證，很難發現編程過程中出現的小的失誤。利用數控仿真系統，即使再小的錯誤，如數字0輸成字母O，坐標值掉了小數點，字母Z輸成數字2等等，數控系統都會及時報警，程序無法運行。因此要在數控仿真系統上正確的運行程序，必須保證輸入的程序是正確無誤，這就培養了學生嚴謹的工作作風。數控程序沒有60分、90分，只有0分和100分。

1.6 利用數控仿真系統，可以實現網絡教學和遠程培訓。隨著社會對技能人才的大量需求，職業院校還應擔負起社會勞動力的培訓任務，利用數控仿真系統和網絡搭建的平臺，進行遠程教育將成為一種新的教育教學模式，它打破了地域和時間的限制，擴大培訓人員的數量，縮短了培訓的周期。

2 數控仿真系統應用中的注意事項

2.1 數控仿真系統只能檢查程序的對錯，無法檢查程序的好壞。數控仿真系統對數控程序編寫技巧、加工工藝安排無法檢查。教師應在課堂上重點講解這些問題，學生應結合所掌握的加工方法，進行加工工藝安排，然后在數控仿真系統上進行模擬練習。

2.2 數控仿真系統只能完成加工過程，不能檢查加工質量。數控仿真系統在切削速度、進給量、吃刀量等對加工質量的影響無法體現，實際加工中的刀具磨損在數控仿真系統里也不存在。在數控仿真系統里，只要程序是正確的，加工完成后的尺寸就是絲毫不差的。但是在實際操作中，刀具磨損、各種加工參數的設置都會影響最終的加工結果。數控仿真系統的使用，會在一定程度上讓學生放松對產品質量和生產安全的認識。因此數控仿真系統只能用于數控機床編程與操作實訓教學前期輔助教學，不能完全拋開實際機床的實習內容，后期還要安排適當的實習時間，通過實際操作來糾正以上不足。

綜上所述，數控仿真系統盡管畢竟和實際機床還是有很多區別，無法真正替代實際機床，但是數控仿真系統減少了資金投入，充分利用有限資源，提高了學生的學習興趣，調動了學生的學習積極性，減輕了老師的工作量，對于學生動手操作機床的能力培養，也起到了提高和增強的

作用。

參考文獻：

[1]吳長有.數控仿真應用軟件實訓[M].北京：機械工業出版社，2008.

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關鍵詞：數控車床編程；操作；任務驅動；教學實例；探究

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.08.234

0 引言

數控車床編程與操作這門課程對于數控專業學生職業能力的培養和職業素養的形成起著關鍵作用，它是前期專業技術基礎課知識能力的綜合應用，也為后續課程頂崗實習打下扎實的基礎。

從近幾年職業學校招生情況分析來看，學生的整體素質在逐年下降。學生缺乏積極向上的精神，主動性、自覺性較差。面對教學現實狀況，用傳統的教學方法向學生灌輸各種專業理論知識，往往得不到好的教學效果。同時，通過對企業調研，對勞動者知識水平、職業素養、實踐能力的要求越來越高，而中職學校的數控教學往往沿襲傳統教學模式，理論教學與實習教學分開進行教學，各自為政、互不干涉。加之教學方法死板 、教學手段陳舊，已不能滿足企業用工需求。

通過實施任務驅動教學，以任務技能訓練為主線，強化專業理論的指導作用，突出學生實際操作能力的培訓，強化學生的社會能力、方法能力和專業能力的提高。經過一學期的理實一體化教學，從實踐效果來看，激發了學生的學習興趣、充分調動了學生的學習積極性，培養學生的核心能力，特別是獨立工作能力、創新能力，從而提高他們解決實際問題的綜合能力。

下面以教材中項目三“螺桿軸零件加工”的教學為例，嘗試構建任務驅動教學模式。

1 傳統教學模式

螺桿軸零件加工，傳統教學中要求學生掌握：讀圖、數控加工工藝分析、零件編程等相關理論知識，通過實訓課加工零件。這就需要學生學習機械制圖、數控編程技術、數控加工工藝、普通車工技術等課程理論。而這些理論課程分別開設在不同學期，數控車工實訓又安排在第三～第四學期，中間間隔時間過長，理論課與實訓課由不同教師承擔，相互間交流較少，實訓老師必須對新舊知識重新講解分析、梳理。從課堂的評價來看，仍以筆試成績或操作考核成績為主要形式，很難正確判斷學生的職業能力、專業能力、創新能力。

2 任務驅動教學模式

2.1 教學設計思路

通過每個專業模塊下任務驅動教學模式，將基礎課程、數控理論與實訓課相互融合，把教學內容巧妙地設計隱含在單個的任務中，實行理實一體化教學。讓學生以分組完成任務的方式領會學習的核心內容，在學生完成任務的同時培養學生的創新意識和創新能力以及自主學習的習慣。

2.2 創設情景

根據班級實訓人數進行小組學習分組。分組的情況，會直接影響學生的學習效果。一般分組根據為：學習成績、性格特點、學習能力、性別等，采用互補搭配。分組數目結合車間設備的情況，每組確定一名組長，全面負責小組的學習任務，小組采用協作學習的方式，在組長的支持下進行分工，各司其職。本例，將學生分成9個工作小組，每組3位學生，并對小組成員進行分工，確定質量管理記錄員、操作員、展示員，這樣有利于培養學生間團隊協作精神，又有助于順利完成任務。

2.3 確定任務

本任務要完成的零件加工要求見圖1。

（1）能夠根據數控加工工藝文件選擇、安裝和調整數控車床常用刀具，能夠刃磨常用車削刀具；

（2）熟練操作數控車床、并能加工出中等復雜程度的零件，達到數控車中級工水平；

（3）培養學生安全與質量意識，加強職業素養、創新意識，增強團隊合作精神。

（4）分析螺桿軸零件圖，試編寫其數控車加工程序并進行加工。

2.4 自主學習，制定實施計劃

（1）根據任務要求學習本任務中所涉及的理論知識。

（2）制定任務實施計劃。

通過學生小組討論、教師指導的方式，分析螺桿軸加工過程的操作步驟，并根據任務的內容和教學時間，每個學習小組從以下幾個環節：分析零件圖樣、填寫數控加工工藝卡片、零件加工、零件檢測、評價展示、填寫實驗報告制定合理的任務計劃。

2.5 任務實施。

各個學習小組團隊按制定好的計劃，確定具體的實施步驟，并按計劃嚴格實施。在任務實施過程中，教師加強巡回輔導，解決學生活動中的疑問。

（1）零件圖樣分析。從主要工作面尺寸精度、表面粗糙度進行分析。

（2）零件加工工藝分析。包括：確定裝夾方案、確定加工順序及走刀路線、刀具選擇、切削用量的選擇。

（3）填寫相關工藝卡片。將前面分析的各項內容填入到數控加工工藝卡片中；

（4）編制加工程序。根據螺紋軸圖樣的要求，編制數控加工程序單；

（5）零件加工。請在教師指導下在數控車床上進行加工。

2.6 檢測與評價

對任務的檢測與評價是教學中活動中的一個重要環節，本例借鑒德國雙元制評價方式，采用多元性整體結果的評價。由傳統的教師主體評價向教師、學生、企業和社會等多元主體的共同評價轉變。特點是讓學生在參與評價的過程中充分發揮評價主體的作用，大大激發學生的主體意識，激勵學生學習熱情，提高學生學習的內驅力和自覺性，促進學生學習能力的養成。在教學中實施的評價主體有學生自評、互評、教師評價、學生間相互評價等主體評價的形式。充分考核學生在學習過程中表現出來的收集處理信息的能力、獲取新知識的能力、知識積累能力、分析和解決問題的能力、語言文字表達能力以及團結協作和社會活動的能力。本任務檢查方法采用學生自評、互評、教師評相結合進行，詳見表整體評價表1。

2.7 教師總結評價

同時教師要對學生完成案例的過程和結果進行歸納、總結和評價，對知識點進行總結和查漏補缺，對部分難點要進行示范，注重學習方法和學習過程的評價，實行鼓勵性評價，同時注意鼓勵學生的創新思維，激勵學生的成就感。結合評價給出學生案例完成成績，作為該任務總評成績的一部分。

表1 整體評價表

3 任務驅動教學法運用效果分析

3.1 教師層面的能力提升

任務驅動教學法的理念指導下，越來越多的教師嘗試在這一新理念下進行改革與實踐，傳統的以知識傳授為目標的教學模式、教學方法、評價方式都發生著變化，能講能做的“雙師”型教師脫穎而出。教師對所教知識的教學目標和知識結構的認知能力加深。

3.2 學生層面的能力提升

教學任務的創設，根據學生特點設置。教師通過一個個任務保持將數控教學理論知識形象化，不斷地創設問題情境，激發學生潛在的求知欲，使之自覺地去思考，從學生的能力培養上為重點突破。將技能實踐融入課堂教學，變被動學習為主動參與。增強學生解決綜合問題的能力，強調學生方法能力和社會能力的發展，符合中職教育的規律。

通過實踐研究表明，教師能合理有序安排學生實習任務、培養節約意識，使學生在掌握一定理論知識以后可以得到快速的驗證，提高了課堂學習有效性，學生技能鑒定一次通過率達到95%以上。促使學生的理解能力得到較大的提高，并且在實習過程中也可以避免資源的重復浪費，有效的提高了數控設備的利用率。培養了學生愛護設備和良好的職業道德。

綜上所述，任務驅動教學法在本課程實施以來，教師的專業素質、業務能力和學生的學習效果得到了明顯提高。但是，任務驅動教學法對教師的教學能力、專業知識、技能水平、教學場所等要求較高。同時，對于實踐性不強的課程采用任務驅動教學法的實施效果較差，這種課程的教學實踐需要我們進一步研究。

參考文獻：

[1]劉紅.任務驅動教學法[J].才智，2010（32）.

[2]牛利平.任務驅動教學法初探[J].安徽教育學院學報，2003（06）.

[3]周杏芳.職業技術教育中“模塊式”教學法的探索與實踐[J].襄樊職業技術學院學報，2003（02）.

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關鍵詞:數控機床 手動編程 自動編程

中圖分類號:G71 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)05(c)-0022-01

市場經濟環境下,社會各個方面都飛速發展起來,多樣化的生活環境下出現了產品的加速更新換代過程。這樣數控機床在企業生產中就顯得更為重要,如何提高數控機床的工作效率成為企業努力的方向之一。要想提高數控機床的工作效率必須具備優質的硬件設備,如刀具、夾具及機床精準度等;軟件建設也同樣重要,科技的進步要求企業的軟件建設必須跟上形勢發展,制定并執行科學合理的編程方法,本文就數控機床的兩種編程方法進行了分析,指出了其科學可實用性的特點,在數控企業發揮了巨大的推動作用。

1 數控機床編程簡介

數控機床編程是數控機床的程序編制,是通過編制一系列的指令來完成數控機床的規定任務,由專門的編程者來進行編制,以滿足零件圖樣與工藝要求為原則,并且程序檢驗合格后才算完成整個過程,分為手工和自動編程。

2 手工編程方法研究

(1)加工方法的確定、加工計劃的制定。這兩項工作的完成需要對零件圖樣及工藝要求進行具體的分析,確定出一下六個方面的具體方案:①此零件安排在哪類或哪臺機床上來進行加工為合適;②加工路線圖的確定,就是對刀點、加工起點、走刀路線及程序終點的選擇;③刀具類型及數量的確定;④裝夾具選擇及裝卡位方法確定;⑤確定好加工過程中是否要換刀和什么時候來換刀,是否需要冷卻液等問題;⑥切削參數的確定(切削寬度及深度、主軸轉速等等問題)。

(2)坐標數據的計算。編程時需要的坐標數據要根據零件圖樣幾何尺寸計算出來,或計算刀具運行軌跡數據。

(3)加工程序單的編寫。編程者需要編寫科學的加工程序,必須根據確定的加工方法及獲得的數據,并運用自身豐富的工藝知識,才能編制出合理、實用的加工程序。

(4)控制介質的制作及輸入程序信息。在加工程序完成后,編程者將程序信息輸入計算機數控系統程序的存儲器中;也可以通過介質將信息導入計算機數控系統程序的存儲器中。

(5)程序運行檢查。在編號程序后要先進行檢查才能用于生產加工,或可以做零件試加工檢查。如何結果不是十分理想,便要進行調整或修改,往往要經過反復的實驗才能達到滿意結果。

以上的各項工作都是由人工完成的,這種編程方式被稱為“手工編程方法”。手工編程是目前一種普遍應用的編程方法,因為在許多機械制造行業里,需要加工大量的由直線或圓弧等形狀簡單的零件,數據計算也簡單,程序檢查簡單容易,所以普遍采用手工編程這種方式,而且手工編程使用的設備簡單易操作,因此操作者可由不同文化程度的人來組成。

3 自動編程方法

自動編程是計算機在編程過程中,除了手工編程的部分外,其余全部是計算機自動完成的。自動編程有效避免了手工編程容易出現的錯誤問題,提高了程序的工作效率,解決了手工編程無法解決的許多復雜零件的編程困難。自動編程是計算機根據特定的編程語言,自動計算出零件所需的數據,自動繪制出零件圖形和刀具運動軌跡,并自動進行檢查修改,自身制定出正確的加工程序。而且在這一系列過程中自動編程的速度要比手工編程快幾十倍甚至更多,大大節省了加工的時間及提高了準確率。

3.1 數控自動編程的類型

使用最為廣泛的自動編程方式是圖形數控自動編程;用數控語言代表加工零件的幾何尺寸、工藝要求的切削參數等,輸入計算機后進行處理得出的數控加工程序是語言數控自動編程;采用語音識別器將編程者發出的加工聲音指令轉變成加工程序,是語音數控自動編程。

3.2 常用的幾個指令編程技巧

(1)刀具補償參數D、H的功能相似,通常可以互換,但是為了防止錯誤出現,一般定H為刀具長度的補償地址,D為刀具半徑補償地址。H的補償號為1～20號,D是從21開始。

(2)M02和M30。二者功能也相似,不同在于執行到M02時,程序光標停在程序末尾,執行到M30時,光標返回程序頭位置,不管是否還有其他程序段。

4 安全操作加工

為了在幾個過程中機床不發生碰撞要注意幾點。

(1)計算機仿真系統的有效利用。

(2)注意機床自帶模擬顯示功能。

(3)機床的空運行功能檢查好走刀軌跡的正確性。

(4)鎖定功能利用好,數控機床進入輸入程序后,鎖定z軸,z軸的坐標值可以判斷機床是否會發生碰撞。

(5)刀具長度補償及坐標系的設置必須準確,機床啟動時坐標系和編程時一定保持一致,否則銑刀和工件就有可能會相碰。

5 結語

數控機床的編程方法對數控機床的現代化發展起著決定性的作用,目前的數控機床編程方法還不盡完善,為了提高數控機床的工作效率,必須合理使用數控機床的編程方法,并且要在現有的基礎上進行創新與發展,使我國數控機床未來的發展有所保障,讓現代化信息技術融入到數控機床的編程方法中去,提高數控機床的工作效率,為國家的經濟建設貢獻一份力量,為人類造福。

參考文獻

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關鍵詞：數控加工技術應用

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416(2012)06-0243-01

隨著我國制造業的飛速發展，數控加工技術這種先進的加工技術在制造業行業中逐漸發展開來并得到了迅速推廣。因此，對數控加工技術進行合理改進，加速其發展,使其逐步走向自動化、快捷化、數字化及網絡化，是目前我國制造業發展的一大趨勢。

1、數控加工、數控編程的工作過程

數控加工技術分為機床加工技術和編程技術兩鐘：其中數控機床加工是數控加工技術的基礎部分有著相當重要的作用，而對于零件加工進行編程則是數控加工的重要環節,對于零件編程的好壞也同樣直接影響到了產品的質量好壞。數控加工作的工作流程如下：在對數控零件進行加工時,要以零件加工圖樣中標注的標準為依據確定對該零件加工的過程、工藝參數數據以及走刀運動數據等,然后根據相關數據編制成數控加工的程序,將其傳輸給數控系統,在相關控制軟件的支持下，經過計算與處理,發出相應的指令信號,使機床按預定的軌跡來進行加工零件。數控加工程序,用數字代碼來描述被加工零件的零件尺寸、工藝參數和工藝過程,將數字代碼編制的程序輸入數控機床的NC系統以控制機床的運動與輔助動作，最終完成對零件的加工過程。把根據被加工零件的圖紙以及技術工藝等信息,按照數控系統中規定指令以及規定的格式編制成加工程序文件的整個過程稱之為零件數控加工程序的編制,我們也經常簡稱其為數控編程。數控編程是數控加工的重要步驟。通過正確的加工程序進行加工，不僅加工的工件合格率高，而且能使數控技術相關功能得到充分的利用，并使數控機床的運用更加合理高效、同時也降低了數控機床應用的危險系數。使操作更安全。數控加工的程序編制過程是相當繁瑣、復雜、也是相當精細的。一般來說,數控編程包括:對零件圖樣分析、對零件的數學處理、工藝處理進而編寫程序單、輸入數控程序及進行程序檢驗。要想做好數控編程首先要根據所加工的零件的特點進行詳盡的進行工藝分析；其次要合理的選擇經濟節能的加工方案，確定零件的加工路線、順序以及裝夾方式、刀具及切削參數等關鍵數據；充分利用數控機床所具備的各項指令功能,發揮其機床效能；并正確選擇對刀、換刀點，盡量減少換刀次數。

2、數控編程的方法及CAD/CAM系統自動編程

數控加工程序的編制方式包括手工編程和自動編程兩種。手工編程是指整體數控編程的過程都是由人工來操作完成的。比如對階梯軸的車削加工的編程,由于其不需要冗長的坐標計算因此由相關的技術人員根據工序圖紙標注的數據,直接編寫數控加工程序。但對其輪廓形狀復雜的零件,尤其是空間復雜曲面零件,如手機的外殼、各種塑料模具、汽車外殼及零部件等，數值計算則非常復雜,任務量大，也因此容易出現計算錯誤，且一旦出現錯誤之后校對工作就變的相當難。因此對于這種操作必須使用自動編程，使用CAD/CAM系統進行自動編程。編程人員首先利用計算機輔助設計CAD或自動編程軟件的零件造型功能,構造出零件的幾何形狀,再對零件圖樣進行分析,確定好加工方案,之后還需要利用軟件的計算機CAM功能,完成工藝方案的制定，自動計算并生成刀位軌跡文件——零件的加工程序。

3、數控機床的特點及相關應用

數控機床不僅制作零件的精準度高，而且制作效率也是相當驚人的，他同時能適應部分零件的小批量生產，對于品種相對較為復雜的零件的加工也游刃有余,也正是因此數控機床技術在機械加工的領域當中迅速推廣開來并得到了廣泛的應用。總結而言,數控機床的加工有點主要有以下幾點：

(1)精準度高,質量較穩定。數控機床是以數字形式形成相關指令來對零件進行加工的,因此一般情況下工作過程當中不需人為進行干涉,這也在一定程度上減少了誤差。除此之外,數控機床的機床結構以及其傳動系統穩定性相對較高。在工作工程中運用補償技術,能使加工精度始終保持在高水平上。提高了產品的合格率，穩定加工質量。

(2)適應力強。數控機床的適應力是指其生產對象發生變化時其自身進行合理調整，跟進變化的能力。在數控機床對零件進行加工時，如果操作人員,重新編制新的加工程序，在輸入新的程序后就能馬上實現對新的零件的加工；并且而整個過程不用對機械的硬件部分做任何改動,數控機床能夠順利的完成整個加工過程。

(3)生產效率高。數控機床的零件加工一般為機動時間和輔助時間兩個部分的時間和。而數控機床主軸的轉速和進給量的變化范圍比普通機床大,因此數控機床在進行任意工序時都能選擇最有利的切削用量。

(4)良好的經濟效益。在小批量生產的情況下,采用數控機床加工可以節省劃線工時,減少機床的調整檢驗的時間,節約直接產生費用。在大批量生產中，由于數控機床加工的精確度較為穩定,一定程度上減少了產品廢品率,降低了生產成本，更使數控設備的經濟效益顯得尤為突出。同時，利用控機床還能夠一機多用,在一定程度上節省了投資者在場地建設當面的投資，減少了建廠面積。

伴隨生產技術的應用及加工對象的復雜化、多樣化，數控技術向著功能復合化、高速化、高精度化、體系開放化、驅動并聯化、控制智能化、新型功能部件、高可靠性、加工過程綠色的方向發展。航空航天、能源、汽車和醫療這四個重點領域四大產業的發展將對先進制造技術的應用和機床工業調整產生重大的影響，我國的數控技術還要求解決到產業結構的調整、關鍵功能部件的問題、可靠性問題、產業結構重組等等這些問題，縮小與國際水平間的距離。

參考文獻

[1]張玉峰.淺談我國數控機床的現狀與發展趨勢.貴州航天烏江機電設備有限責任公司,2010.

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【關鍵詞】 虛擬數控機床；數控教學與培訓；虛擬現實仿真

隨著數控加工在機械制造業中的廣泛應用，數控操作者的大量培訓便成為迫切的問題。在傳統的操作培訓中，數控編程和操作的有效培訓必須在實際機床上進行，這既占用了設備加工時間，又具有風險，培訓中的誤操作經常會導致昂貴設備的損壞。

隨著計算技術的發展，尤其是虛擬現實技術和理念的發展，產生了可以模擬實際設備加工環境及其工作狀態的計算機仿真培訓系統。它用計算機仿真培訓系統進行培訓，不僅可迅速提高操作者的素質，而且安全可靠、費用低。

與科學幻想相似，想象力和技術的相互結合造就了虛擬現實。培根在13世紀寫的沒有馬的轎車和配備動力的機械的科幻故事就是這類結合的早期見證，凡爾納在19世紀寫了火箭和潛水艇的預言性科幻小說，特別是一些科幻作家們已做出的各種利用虛擬現實的基本概念的設想正在逐步變成了具體化。上世紀內所建樹的幾個技術性里程碑使得虛擬現實成為可能，電話、無線電、電視、半導體三極管和集成電路（微處理器芯片）和液晶顯示器。尤其是計算機技術的飛速發展。一些早期的仿真嘗試（例如第一臺飛行模擬器、立體電影、電視游戲等）都已成為當今虛擬現實仿真的先驅。當然虛擬現實技術的發展歷程與電子學以及計算機產業的蓬勃發展是分不開的。

目前在國內已經有少數高等院校將計算機仿真初步運用于數控操作人才培訓的教學之中，也產生了各種仿真教學系統。這些教學系統既能單機系統獨立運行，又能在線運行。獨立運行即機床模型方式，其培訓設施只需一臺微機，數控機床的模擬操作在顯示屏顯示的仿真面板上進行，而零件切削過程由機床模型三維動畫演示，用這種方式進行初步培訓是經濟有效的；在線運行即機床工作方式，這種方式下教學系統將與實際機床連接，由硬件實現零件切削過程，這時除了操作者是用仿真面板操作外，其它則與實際機床的真實情況一樣，簡單來講就是利用計算機和其他的專用硬件軟件去產生一種真實場景的仿真，參與者可以通過與仿真場景的交互來體驗一種接近于真實的場景的感覺。因此能進一步培訓操作者的實際工作技能。

數控仿真系統的核心是虛擬數控機床，而虛擬數控機床又是虛擬制造技術中的一個執行單元，它不僅在數控加工過程中為產品設計提供了可制造性的分析，而且在數控系統的學習和培訓中，為各類學校和企業技術人員提供了完善的學習和培訓。該類系統完全模擬零件的切削過程，能檢驗數控指令正確與否，提供一套功能齊全的調試、編輯、修改和跟蹤執行等功能。

一、虛擬數控系統功能

虛擬數控機床實際上是虛擬環境中數控機床的模型。與真實機床相比，虛擬數控機床應具有以下功能：

虛擬數控機床應具有與真實機床完全相同的結構。虛擬數控機床能模仿真實機床的任何功能而不致因為采用某種近似替代而導致某種結構和信息的失真或丟失.并應與真實機床有完全相同的界面風格，為技術人員的學習和培訓提供保證。

虛擬數控機床強大的網絡功能，為遠程教育提供可能。

完善的圖形和標準數據接口。用戶既能在真實的環境中運行虛擬機床，又能觀察它的各種遠行參數，并能與其他CAD／CAM軟件接口。

二、平臺的購建

虛擬數控機床是如何實現這些功能的呢？它一般是通過以下的構建平臺來實現。

1.Nc解釋平臺:NC解釋平臺包括NC解釋器和NC驗證器。任務分配數據庫從任務調度中接受數控代碼并將其翻譯為虛擬機床的部件、刀具等運動的信息，并將其通過計算模塊來模擬機床的響應，NC解釋器能夠被自由地配置從而能夠模擬任何一種數控機床的CNC控制器。

2.NC驗證器，能夠驗證NC代碼的語法正確性。

3.刀具庫:刀具庫應包括一臺數控機床所需的刀具，并能自由配置刀具庫中的刀具號.從而能模擬任何一種數控機床的換刀形式。

4.仿真平臺:仿真平臺包括刀具軌跡仿真、切削力仿真，加工精度仿真、三維動畫仿真、加工工時統計分析，仿真平臺是虛擬數控機床的核心技術。操作者可以在虛擬的環境中進行機床運動和切削過程等的仿真，從中獲得相關的加工數據。如進給軸的位移量、換刀狀態、主軸轉速、加速度、進給量、加工時間等。通過加工過程的仿真，了解所設計工件的可加工性，驗證NC代碼的正確性以及評價和優化加工過程，并通過在線修改NC代碼來優化NC代碼。

5.計算平臺:計算平臺用來完成虛擬數控機床中各種計算，如根據NC代碼計算加工零件新的幾何形狀，根據刀具的材料、運行時間、零件的材料性質和介質的性質計算刀具的補償量和熱補償量。這些計算結果是虛擬數控機床在應用于虛擬制造過程中的加工方案評價以及可制造性分析所必須的。

6.設計開發平臺:虛擬數控機床的設計平臺是一個面向對象的數控軟件庫及其開發環境。通過對數控軟件的標準化、規范化研究和其它CAD／CAM軟件的數據交換，并對典型的零件進行封裝，設計成具有穩定、通用接口的可重用的軟件。

7.操作運行平臺和監控平臺:在虛擬環境中完全實現真實機床的操作，讓使用者完全感受到真實機床的運行特性。在這些基礎上的監控硬件和軟件，用來控制簡易機床.增加虛擬數控機床的真實感.并且可以進行典型零件的實驗性試切加工，讓使用者有一種身臨其盡的感覺。尤其是在數控教學和培訓過程中，初學數控編程者需要大量的編程練習，并進行實際調試。用試切法來檢驗數控加工程序顯然不合理，而且也難于實現。如果利用仿真技術，這些問題可以輕松得到解決，從而避免編程時人為出錯或工藝不合理造成工件報廢。

三、總結

鑒于虛擬數控機床具備的功能，針對目前我單位數控教學課程和參加數控實習學生人數的增多，及數控設備較為精密、昂貴的特點。把數控加工仿真軟件引入教學之中，用于數控機床操作與編程培訓，這樣既可以避免因誤操作造成價格昂貴的數控機床的損壞，又可以使操作人員在對仿真數控機床操作過程中產生臨場感和真實感。而且能夠讓同學們更快地熟悉和了解數控加工的工作過程，并且掌握每種數控機床的基本操作。更大的好處是在實現了同樣效果的情況下將加工出錯及事故發生率降低到了最小程度。

學校目前的硬件設施基本具備，包括微機房、局域網和各類數控機床等。不久的將來在校園網接通之后，這種教學方式確實很有可能成為現實，相信這種教學方式必將成為一種必要的教學手段。

參考文獻

1 曾小惠，吳明華，潘鐵虹.在線數控加工仿真教學系統的實現.

篇6

關鍵詞:數控技術 高精度 高柔性 就業前景

1、引言

隨著科學技術的發展,機械產品結構越來越合理,其性能,精度和效率日益提高,更新換代頻繁,生產類型由大批量生產向小批量生產轉化。因此,機械產品的加工相應地提出了高精度,高柔性與高度自動化的要求。

2、數控技術在機械制造業中的地位

在機械制造業中,單件中小批量生產的零件約占機械加工總量的百分之八十以上,尤其是造船,航天,航空,機床,重型機械及國防部門,其生產特點是加工批量小,改型頻繁,零件形狀復雜和精度要求高,加工這類零件產品需要經常改裝或調整設備,對于專用化程度高的自動化機床來說,這種改裝和調整甚至是不可能實現的。

由于數控機床綜合應用了電子計算機,自動控制,伺服驅動,精密檢測與新型機械結構等方面的技術成果,具有高柔性,高精度與高度自動化的特點,因此采用數控加工手段,解決了機械加工制造業中常規加工技術難以解決,甚至無法解決的單件,小批量,特別是復雜型面的零件加工。應用數控技術是機械加工業的一次技術革命,使機械制造業的發展進入了一個新的階段,提高了機械制造業的制造水平,為社會提供高質量,多品種及高可靠性的機械產品。因此,數控技術各層次人才就業崗位非常多,人才需求非常廣泛。

3、數控各個層次人才緊缺

目前,我國數控技術工程人員缺口達80多萬人,一些企業開出月薪8000元都找不到高級數控機床技術人員.具有全面數控知識的技工年薪更是高達20余萬元,數控技術人才就業前景良好。數控人才市場需求在發達國家中非常緊缺,數控機床已經大量普遍使用.且我國制造業與國際先進工業國家相比存在著很大的差距,機床數控化率還不到2%,對于我國現有的有限數量的數控機床(大部分為進口產品)也未能充分利用.原因是多方面的,數控人才的缺乏無疑是主要原因之一,由于數控技術是最典型的、應用最廣泛的機電光一體化綜合技術,因此我國迫切需要大量的從研究開發到使用維修的各個層次的技術人才。

數控機床摒棄了原來手工生產方式,提高了生產效率與精度,降低了工作強度.在發達國家數控機床已經普遍大量使用,而我國數控技術應用推廣同發達國家相比差距很大。目前我國機床的數控化率僅為1.9%,而日本高達30%,美國超過了40%.國家規劃在2010年前,使數控化率達10%以上,我國數年內將增加40-50萬臺數控機床,相應需要60-80萬數控專業技術人才。

我國目前不僅僅是數控化比率低,就是現有的數控機床由于缺乏專門人才而未被充分利用,據教育部和勞動部2004年對專業人才的評估,我國數控專業人才的缺口在六十萬左右,人才需求每年以30%增長,數控專業是真正的“技能緊缺型”專業,就業前景十分廣闊,待遇極其可觀。近年來,我國模具企業大量采購數控設備,在有些地區有數控知識的高級技工年薪高達30萬元。

4、數控技術人才層次的劃分

(1)藍領層:即數控操作技工,精通機械加工和數控加工工藝知識,熟練掌握數控機床的操作和手工編程,了解自動編程和數控機床的簡單維護維修,此類人員市場需求量大,適合作為車間的數控機床操作工人,但由于其知識較單一,其工資待遇不會大高。

(2)灰領層:數控機床維護、維修人員:掌握數控機床的機械結構和機電聯調,掌握數控機床的操作與編程,熟悉各種數控系統的特點、軟硬件結構、PLC和參數設置.精通數控機床的機械和電氣的調試和維修.此類人員需求量相對少一些,但培養此類人員非常不易,需要大量實際經驗的積累,目前非常缺乏,其待遇也較高。

數控編程員:掌握數控加工工藝知識和數控機床的操作,熟悉復雜模具的設計和制造專業知識,熟練掌握三維CAD/CAM軟件,如UG、PRO/E等;熟練掌握數控自動編程、手工編程技術.此類人員需求量大,尤其在模具行業非常受歡迎,待遇也很高。

(3)金領層:屬于數控通才,具備并精通數控操作技工、數控編程員和數控維護、維修人員所需掌握的綜合知識,并在實際工作中積累了大量實際經驗,知識面很廣.精通數控機床的機械結構設計和數控系統的電氣設計,掌握數控機床的機電聯調.能自行完成數控系統的選型、數控機床電氣系統的設計、安裝、調試和維修.能獨立完成機床的數控化改造.是企業(特別是民營企業)的搶手人才,其待遇非常之高。

5、數控技能型人才的就業前景

數控加工具有高柔性、高精度、高效率特點,同時可以大大減輕操作者的勞動強度.發展數控加工是當前我國機械制造技術改造的必由之路.由于我國處于數控加工技術的大力發展階段,大量的數控機床和先進的加工手段的快速引進,卻沒有大量熟練數控技術操作的人員參與,因此造成該行業嚴重缺乏人才.數字控制技術已經廣泛應用于工業控制的各個領域,尤其是機械制造業中,普通機械正逐漸被高效率、高精度、高自動化的數控機械所代替.企業對較高層次的第一線應用型人才的需求將明顯增加.而對于數控加工專業,不僅要求從業人員有過硬的實踐能力,更要掌握系統而扎實的機加理論知識.因此,既有學歷又有很強操作能力的數控加工人才更是成為社會較緊缺、企業最急需的高技術人才。

6、結語

我國目前不僅僅是數控化比率低,就是現有的數控機床由于缺乏專門人才而未被充分利用, 數控技術是目前最典型的、應用最廣泛的機電光一體化綜合技術,因此我國迫切需要大量的從研究開發到使用維修的各個層次的技術人才。

參考文獻

篇7

一、數控實習教學中存在的問題

跟傳統的機械加工實習教學相比較，數控實習教學存在以下幾個方面的困難：

（一）數控機床投入大成本高。它是一種機電一體化的新型設備，價格較之普通機床要昂貴得多，一臺中檔數控車床或數控銑床一般需二、三十萬，而數控加工中心更是高達幾十萬甚至上百萬。數控機床的操作訓練若完全依賴數控機床進行實作訓練，投入大消耗多成本高。

（二）數控機床的系統多型號多，且更新較快，對有數控專業的學校而言是不可能將所有的系統配齊的，這樣經常會出現學生在學校所學的系統與將來工作的單位不相同，還要進一步學習才可以勝任，費時費力。

（三）數控機床初學時容易造成損壞。數控機床是自動運行的，學生在初學時，常常會由于在編程中的疏忽或操作中的失誤造成刀具或機床的損壞，甚至造成人身危害。

為了解決上述問題，在教學中利用數控仿真軟件進行教學起到了重大的作用。

二、數控加工仿真系統在教學中的應用

（一）數控加工仿真系統的選用

數控加工仿真系統的軟件形式很多，有的是數控機床本身自帶的仿真系統，但這種數控機床的仿真系統在教學中局限性較大，不適于教師教學和學生訓練；還有的是一些先構圖而后自動編程仿真軟件，也不適應手工編程教學的要求；國內還有其他幾種數控加工仿真軟件，但都有一些不盡人意之處。而上海宇龍公司數控加工仿真系統的教學軟件，是一種富有價值的教學輔助工具，它可以實現對數控銑床、數控加工中心和數控車床加工零件全過程的仿真，其中包括毛坯定義、夾具刀具定義與選用，零件基準測量和設置，數控程序輸入、編輯和調試，具有多系統、多機床、多零件的加工仿真模擬功能。

（二）數控加工仿真系統的應用方法：

1.靈活應用教學方法，變學生被動學習為主動學習

現在傳統的教學方式已很難使學生接受，因此，利用先進的教學方法、教學手段來提高學生的學習興趣顯得尤為重要。數控專業教師應有較高的教學水平和教學能力，有較強的數控職業能力即數控編程能力、工藝處理能力、實際動手能力、自動編程能力，能較為嫻熟地運用行動導向的教學方法，在教學中真正體現學生為主體，突出顯示學生動手動腦的活動，變學生被動學習為主動學習。在教學過程中，教師起引導作用，即對學生活動中遇到困難或無法下手的問題進行引導、講解。教學中的知識點盡可能集中，深入淺出，便于學生掌握編程方法與技巧。

2.恰當運用數控加工仿真系統，充分發揮其在教學中作用

數控加工仿真系統主要應用于數控編程與操作這一理論教學課程，還可作為數控操作技能訓練的輔助工具。教師應十分重視數控加工仿真系統的在教學中的應用方法，擺正數控加工仿真系統在教學中的位置，既不能完全依賴數控加工仿真系統放棄教師在教學中的引導作用，也不能在教學中教師唱獨角戲采用常規的教學模式而忽視數控加工仿真系統的應用，應該科學地、充分地發揮數控加工仿真系統在教學中的作用。

教師在數控編程與操作的教學中應重點解決編程方法并進一步強調在編程中工藝問題的處理，學生上機則利用數控加工仿真系統解決程序校驗以及不同系統不同機床的操作問題，每次上機學生都有明確的課題，在上機前教師應利用數控加工仿真系統的示教模式或利用教學投影儀進行操作演示，并在學生上機中進行巡回指導，學生在計算機上應用數控加工仿真軟件進行編程與操作，既可使學生更快更好地掌握數控專業技能，又培養了學生自學能力、解決實際問題的能力。

3.科學安排教學內容，循序漸近掌握數控編程與操作技巧

在教學過程中教學內容的安排分可為三種不同的情況。其一為基礎班，可以講解與訓練最常用的FANUC數控系統中的數控車床、數控銑床、數控加工中心的編程方法、操作及應用，這一模塊是教學重點，必須使學生熟練掌握，靈活應用：其二為高級班，可以講解與訓練SIEMENS數控系統的三種機床的編程與操作，以幫助學生進一步加強不同在數控系統下對不同數控機床的編程方法的理解與應用能力；三為技師班，可以講解國產數控系統中的華中數控系統和廣州數控系統中的數控車床的編程與操作方法，擴大學生的知識面，提高學生對不同操作系統、不同操作面板的編程與操作能力。這三個模塊的教學可根據學生不同層次進行安排，經過這種訓練后上崗，學生所看到的數控操作面板都已熟悉，能夠信心十足的面對所操作的數控機床，較快適應所從事的工作。

三、數控仿真軟件在數控實習教學中的作用

（一）利用數控仿真軟件可以彌補設備的不足

由于大部分的實訓活動可以在仿真系統中實現，使用仿真軟件將大大減少在數控機床設備上的資金投入，同時使學生的實際上機時間大大增加，從而可以加快對學生的培訓速度。由于使用仿真軟件，也大大減少工件材料和能源的消耗，從而可以降低培訓成本。

（二）提供了多種機床和多種系統

當前數控機床的種類和系統廠家眾多，數控仿真軟件提供了基本涵蓋當今我國數控加工中常見的數控機床和主流的數控系統，教學時可根據需要選擇相應的機床和系統對學生進行授課，提高學生對不同數控系統及不同數控機床的適應能力，使學生在以后的教學中做到理論與生產實際相結合。

（三）安全性高，便于學生學習

由于數控加工仿真系統不存在安全問題，不會因為學生的錯誤操作而損壞機床，更不會造成人身傷害，學生可以大膽地、獨立地進行學習和練習。軟件中不僅具有對學生編制的數控程序進行自動檢測、具體指出錯誤原因的功能，還具有在真實設備上無法實現的三維測量功能。這些功能使得學生可以進行自我學習，自我檢測加工零件幾何形狀的精度，大大降低了教師的工作強度。

（四）方便了教師授課

實習教學中，如果教師僅靠講解理論，學生會難以理解，所以較多的授課內容是需要教師進行示范的，教師在機床上對學生進行示范時，很難保證所有的學生能夠聽清、看清，教學效果往往不太理想。而數控加工仿真軟件的互動教學功能使得教師可以以廣播的方式在每個學生的屏幕上演示其教學內容，使所有的學生均能清楚地觀看并進行模仿，同時教師也可以在自己屏幕上看到每個學生的操作情況，實時了解教學情況并對學生進行指導。

（五）可在計算機上完成所編程序的檢驗，減少實際操作出錯的概率

在實際操作時，我們一般利用機床的圖形模擬校驗功能來檢驗程序的正確性，每個學生占用機床時間較長，同時，由于圖形模擬也只能觀看零件的大致輪廓，對于程序中的一些細小處的錯誤判斷不出。所以在實際操作前，學生可以在數控仿真軟件上輸入程序，將校驗的步驟放在計算機上完成，觀察零件的加工情況，最后將正確的程序通過鍵盤或數據傳輸方式輸入到數控機床中，這樣既可節省時間，又提高了加工中的安全性。

四、數控仿真軟件教學時注意的事項

（一）合理安排數控加工仿真軟件學習的階段

數控仿真教學一般安排在數控操作的初學階段，這樣學生具備一定的加工基礎，學習起來較容易，而且教師利用仿真軟件進行初期培訓的效果比較好，同時也可避免初學者易出現的事故。對于水平高的學生，可根據工廠里的機床及系統類型安排強化訓練。

（二）嚴格按實際操作的要求進行

雖然是在計算機上進行仿真加工，但教師一定要要求學生按照實際操作加工中的要求來做，如正確裝夾零件，合理選用刀具及切削用量；對刀的步驟和動作也要規范，讓學生在學習的初期就養成正確的習慣。另外，應盡量避免使用計算機的鍵盤而采用鼠標點擊仿真軟件上系統面板，使學生盡快熟悉面板上各鍵的位置，等到實際操作時就能很快適應。

（三）及時說明軟件與機床不符之處

對于軟件中和機床的不同之處，教師應及時給學生說明，并根據機床的實際情況對學生詳細講解，以免使學生產生誤解，影響到將來在機床上的編程與操作。

（四）分配好仿真軟件學習和機床操作練習的時間比例

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關鍵詞：仿真系統；數控機床操作；維修技巧

【中圖分類號】G718.1

【文獻標識碼】C

【文章編號】1671-8437(2012)01-0024-01

隨著學校數控操作者的大量培訓，在傳統的操作培訓中，數控編程和操作的培訓必須在實際機床上進行，這樣既增加了教師的教學時間又降低了設備利用率，且使得設備維修率提高。培訓中的失誤操作經常會導致昂貴設備的損壞，特別是對刀臺及夾頭和車床主軸軸承的損壞，這就給我們老師提出了一個問題：如何將教學與實際安全操作合理集合。

在計算機應用技術高速發展的今天，產生了可以模擬實際設備加工環境和工作狀態的計算機仿真數控操作系統。這樣用計算機仿真系統來對學生進行培訓，不僅可以迅速提高學生的操作技巧，而且安全，可靠，實用性強。就目前各校的教學硬軟件是完全可以進行的。關鍵在于對教師進行實習實作和機床維護的培訓。

目前職業技術學校已將計算機仿真用于數控操作人才培訓的教學之中，也使用了各種先進的仿真教學軟件系統如：西門子，法蘭克，三菱，華中，廣數，廣泰等。這些教學軟件系統既能單機系統獨立運行，也能在線運行，其培訓設施只需有數臺計算機加一臺主控機，數控機床的模擬操作在計算機顯示屏顯示的仿真面板上進行，而零件切削過程由機床模型三維動畫來進行演示，用這種方式進行初步培訓是特別經濟有效的；學會后再在線運行連接到實際機床上，由硬件來實現零件的切削過程，這時除了操作者是用仿真面板操作，外，其它則與實際機床的真實情況一樣，簡單來講就是利用計算機和其他的專用硬軟件去產生一種真實場景的仿真操作效果，學生可以通過與仿真場景的交流來體驗接近于真實場景的感覺。因此能進一步培訓學生的實際操作技能，又能有效學習安全操作技巧，為下一步上機床實戰打下堅實基礎。

數控仿真系統的核心是虛擬數控機床，而虛擬數控機床又是虛擬制造技術中的一個執行單元，如前面提到的西門子，法蘭克，三菱等系統，在數控加工操作過程中為產品設計提供了可制造性的分析，同時在數控系統的學習和培訓中，為各學校提供了完善的學習和培訓。該類系統完全模擬真實零件的切削過程，能檢驗指令正確與否，為數控教學提供了一套功能齊全的編輯，調試，修改和跟蹤執行的功能。

一、虛擬數控系統

虛擬數控機床實質上是虛擬的數控機床模型。與真實機床相比虛擬數控機床具有以下功能：

①虛擬數控機床具有與真實機床完全相同的結構。虛擬數控機床能模仿真實機床的任何功能，同時不會因為采用某些近似替代而致使其功能的失真或數據的丟失。并且與實際機床有完全相同的界面特色，為學生的學習和培訓提供保證。

②虛擬數控機床這一軟件系統可以利用計算機連網進行教學，實現一堂課。一個教師，數名學生，數臺數控機床，同步教學的目的。

③具有完善的圖形和標準數據接口，用戶既能在真實的環境中運行虛擬機床，又能觀察它的各種運行參數和運行軌跡，并能與其他CAD／CAM軟件進行對接，實現數據傳輸。

④在虛擬機車運行過程中通過觀察運行軌跡來檢測其所編程序，及時進行修改，這既不會產生事故又為學生提供了大量練習的機會。

二、重要平臺的構建認識

虛擬數控機床是怎樣實現這些功能的呢?在通常情況下都是是通過以下平臺來實現：

①NC解釋平臺。NC解釋平臺包括NC解釋器和NC驗證器。任務分配數據庫從任務調度中接受數控代碼并將其翻譯為虛擬機床的部件、刀具等運動的信息，并將其通過計算模塊來模擬機床的響應。NC解釋器能夠被自由地配置從而能夠模擬任何一種數控機床的CNC控制器。

②NC驗正器。能夠驗證NC代碼的語法正確性，從而對模擬操作進行判斷。

③刀具庫。刀具庫應包括一臺數控機床所需的刀具(刀臺和刀庫)，并能自由配置刀具庫中的刀號，滿足模擬加工的換刀要求。

④仿真平臺。仿真平臺包括切削力軌跡仿真，刀具仿真，加工精度仿真，三維動畫仿真，加工工時統計分析等。操作者可以在虛擬的環境中進行機床運行和切削過程的仿真，從中得到加工數據，如進給量，主軸轉速，加工時間，換刀情況等。通過加工過程的仿真，了解設計工件的加工性能，為下一步上機床操作提供理論編程依據。

⑤操作運行和監控平臺。在虛擬環境中完全實現了真實機床的操作，讓學生感受到真實機床的運行特征。并且可以進行典型零件的模擬加工，讓學生有一種身臨其盡的感覺。尤其是在數控教學和培訓過程中，初學數控編程的學生需要大量的模擬操作練習。如果直接上機床進行切削加工這顯然增加了教學難度，但我們利用仿真技術，這些問題就可以輕松得到解決，從而就可以避免編程的時候出現工藝上的錯誤導致的工件報廢和機床損壞。

三、維修技巧的掌握

①數據接口要加防塵罩保持干凈，無松動對于接口線不得經常撥拉，如有異常可用專用工具進行修復。

②當發現配電柜里有異常聲音需立刻停車。從繼電器開始檢查，主要是繼電器的觸頭容易損壞，發現便更換即可。

⑧主軸軸承。在工作一段時間后要調整間隙(0.002______0.005)之間為易。拖板間隙一樣調整適度掌握間隙。

④在電腦里的數據參數先備份，發現參數有問題可以先初始化再操作，如果還不行便修改參數恢復原數據。

四、總結

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【關鍵詞】數控機床；加工技術

【中圖分類號】TU691【文獻標識碼】A【文章編號】1674-3954（2011）02-0140-01

一、數控加工技術

數控機床具有生產效率和加工自動化程度高,零件的加工精度和產品的質量穩定性好,能完成許多普通機床難以加工或根本無法加工的復雜型面加工,幾乎不要專用的工裝卡具、減少在制品,提高經濟效益和大大減輕操作工人的勞動強度等一系列優點。隨著制造業的迅速發展,大力發展以數控機床為先導的裝備制造業已成為我國政府的一項產業政策,將對數控機床的發展產生重大的影響。用好數控機床提高數控機床的利用率具有重要的現實意義,它不僅能增加企業的效益,而且還有助于提高我國制造業的整體素質和加快建設制造強國的進程。

二、影響數控機床加工質量的因素

1、數控機床應用水平不高

數控加工在中國制造業中已經有了較長的使用時間,雖然有嚴格的數控機床操作規范、良好的機床維護保養,但是其本身的精度損失是不可避免的。為了控制產品的加工質量,我們定期對數控設備進行檢測維修,明確每臺設備的加工精度,明確每臺設備的加工任務。對于大批量成批生產的零件加工工廠,應嚴格區分粗、精加工的設備使用,因為粗加工時追求的是高速度、高的去除率、低的加工精度,精加工則相反,要求高的加工精度。而粗加工時對設備的精度損害是最嚴重的,因此我們將使用年限較長、精度最差的設備定為專用的粗加工設備,新設備和精度好的設備定為精加工設備,做到對現有設備資源的合理搭配、明確分工,將機床對加工質量的影響降到了最低,同時又保護了昂貴的數控設備,延長了設備的壽命。

2、操刀次數及位置不合理

利用數控車床進行批量生產、特別是大批量生產時,在保證加工質量的前提下,提高加工效率、確保加工過程的穩定性是獲得良好經濟效益的基礎。數控車削批量加工時,選擇簡便的換刀方式,是減少換刀輔助時間、減少機床磨損、降低加工成本的有效途徑。改進換刀點設置是為達此目的進行的有效嘗試之一。為此,在夾具選擇、走刀路線安排、刀具排列位置和使用順序等方面都要精細分析、優化設計,改進換刀點設置,減少運行成本,提高加工效率。

3、編程技巧不強

程序的效率直接影響著機床的工作效率,所以優化編程質量是提高數控機床工作效率的一個重要方法。首先,熟悉機床的指令,充分開發機床的內部功能,尋找高效的編程和加工方法。其次,大力推廣計算機編程,加強計算機切削模擬,提高程序的可靠性,從而減少或取消在數控銑床上調試程序的時間。再次,合理編程,盡量減少機床走空刀的情況。

三、提高數控機床加工技術的方法

1、培養優秀的數控技術人才

數控機床雖然智能程度提高,但是人的作用卻至關重要。沒有技術好的編程人員,數控機床的效率就不可能得到有效提高,沒有好的機床操作者就達不到最佳加工方式,產品的廢品率就會提高,同時也會大大降低數控機床的使用效率和縮短機床的使用壽命。因此,要提高數控加工的效率,就必須培養出優秀的數控技術人員。

2、對數控機床實施科學管理

數控機床不同于普通機床,不能把管理普通機床的方法照搬到數控機床上。據一些使用數控機床較早的用戶多年管理實踐證明,凡是數控機床較多的單位,以相對集中管理的方式較好,即“專業管理,集中使用”的辦法。工藝技術準備由工廠工藝技術部門負責,生產管理由工廠下達任務統一平衡。有條件的可以采用計算機集成管理的生產方式。由計算機把數控機床生產所需的各種作業和加工信息管理起來,實行信息共享,以減少生產準備時間,優化物流路線,可有效的提高生產率。

3、合理選擇切削刀具

刀具的選擇是保證加工質量和提高加工效率的重要環節。為了提高生產率國內外數控機床尤其是加工中心正向著高速、高剛性和大功率方向發展。這就要求具必須具有能夠承受高速切削和強力切削的性能,而性能要穩定。在選用刀具材料時,凡加工情況允許選硬質合金刀具時,就不應選用高速鋼刀具。有條件的選用性能更好更耐磨的刀具,如涂層刀具、立方氮化刀具、陶瓷刀片等。

這里特別強調一下球頭刀具的使用,在進行自由曲加工時,由于球頭刀具的端部切削速度為零,因此為保加工精度,切削行距一般取得很密,故加工效率很低。平頭刀具在表面加工質量和切削效率方面都優于球頭具。因此,只要保證不過切,無論是曲面的粗加工還是加工,都應優先選擇平頭刀。

篇10

【關鍵詞】數控加工仿真系統 數控編程 教學

【中圖分類號】G71 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2012）04-0011-01

隨著現代制造技術的飛速發展，數控加工技術在機械、模具制造行業中的應用日益廣泛，數控機床的編程已成為加工操作人員不可或缺的基本技能，而數控編程涉及了計算機技術、電氣傳動與控制、機械制造工藝及設備、測量技術、通訊等多個學科的知識，并且與實踐緊密聯系在一起，對于沒有實踐經驗的高職學生而言，它既是實用的，也是抽象的。培養學生數控編程與操作技能，較為便捷有效的方法就是在實際數控機床上直接進行，但這種操作訓練投入大、消耗多、成本高，還存在很大的安全隱患。本文探討以提高學生編程及操作技能為核心，利用多媒體輔助教學手段，將數控編程需要的理實一體化教學，變成在計算機上利用仿真軟件進行的多媒體教學，從而達到投入少、見效快，有效提高數控編程教學效果的方法和途徑。

一、數控加工仿真軟件介紹

數控加工仿真軟件是根據教學訓練的需要，把數控機床的實際加工制造過程轉化為在計算機上平臺虛擬加工的一種機床控制仿真軟件。它模擬了真實數控機床的外形結構、操作面板和加工的全過程，使用戶能在虛擬環境下模仿真實機床進行操作：機床啟動、回零、手動操作、對刀、輸入NC代碼及代碼校驗，仿真加工、工件測量等，學習者可以直接、具體地觀察到機床的操作與加工的過程，過程逼真，操作安全。

斯沃數控仿真軟件是目前國內常用的數控仿真軟件之一，斯沃數控仿真軟件包括華中世紀星HNC、 FANUC、 SIEMENS(SINUMERIK)、 MITSUBISHI、 FAGOR、美國哈斯HAAS、 PA、廣州數控GSK、北京凱恩帝KND、大連大森DASEN、南京華興WA、 江蘇仁和RENHE、南京四開、天津三英、 成都廣泰GREAT等多種數控系統的編程和加工功能[1]，可以實現數控車床、數控銑床、數控加工中心加工零件全過程的仿真，其中包括毛坯定義、機床、夾具、刀具定義與選用，數控程序輸入、編輯和調試、軌跡仿真等功能。該軟件支持的門類及指令較為齊全，具有網絡監控功能和實時操作評分功能，學生可通過在PC機上操作該軟件，完全模擬了真實設備的操作過程，可快速掌握各系統數控車、數控銑及加工中心的編程及操作；教師通過多媒體教學網絡，可隨時獲得學生當前操作信息。

二、數控加工仿真軟件的應用

1.模塊化教學設計

常用的數控機床有數控車床、數控銑床、數控加工中心，在仿真軟件中相應包含了不同數控系統的三類機床供教學中進行選擇，因此教學設計時可將教學內容劃分為相應的三個模塊：數控車削的編程與操作、數控銑削的編程與操作、數控加工中心的編程與操作。無論從教學內容上來看還是從崗位操作要求來看，三個模塊在數控編程中功能并重。所以根據教學內容將每個模塊劃分為若干個單元，各單元既相對獨立又相互關聯。在具體實施時，可根據不同的教學目標和培養對象選擇不同的模塊內容進行教學。在使用仿真軟件的教學過程中，這種模塊化的教學設計以提高學生編程與操作能力為核心，使學生能夠集中精力，在一段時間內針對某一類機床進行編程訓練，快速掌握該種數控機床的對刀方式、編程指令、編程特點及操作要領，也有利于學生獲取不同工種的數控機床操作職業資格證書。

2.任務式驅動模式

針對數控編程的教學要求，將教學內容分為若干個任務單元，每個任務單元都包含了要求完成的任務內容，學生通過完成每個單元布置的學習任務掌握學習內容，達到教學目標。在用數控仿真軟件進行的教學過程中，任務設計是一個關鍵環節，教師以任務作為學生學習的主線，把教學內容和教學目標巧妙地安排在一個個的任務中，且每一個任務在仿真軟件中都應該有完成后能夠提交的對象（如加工程序、仿真加工后的零件、刀具軌跡、仿真軟件自動記錄的操作文件、系統自動評分等）。

在數控加工仿真軟件中，任務驅動的模式使學生在學習數控編程與操作的過程中，擺脫了老師講、學生聽的模式，每個學生都擁有一臺模擬的數控機床，可以單獨進行編程并操作，最終完成單元任務，激發了學生的學習熱情，從而使學生真正掌握所學內容。

3.情景式教學方式

在情景式教學中，情境的選取是教學成功的關鍵。情境的選取要以教學的內容為依據，既要與書本知識緊密結合，又要和實際應用有聯系，讓學生既能運用所學的知識，又可以自主創新，情境的難易程度要針對學生的實際水平來確定。教師在實施情境活動時，要充分設計好各個環節的活動，提前做好準備，并在實施情境活動中根據學生的情況靈活安排，隨時調整教學方案，因此，在教學實踐中，要求教師有極大的創造性和應變能力。由于數控加工仿真系統具有強大的顯示功能和全中文的結構設計，并配以豐富多彩、自然逼真的界面顯示，使學生在學習過程中如身臨其境，從而提高了學生學習的興趣，取得了較好的教學效果。

三、不足之處

1.數控加工仿真軟件只是實現數控編程與加工過程的模擬，并不能代替學生在實際數控機床上切削加工的實際感受，在選擇定義毛坯、刀具、夾具、量具時不能充分考慮現場的生產條件；在仿真加工過程中，編寫在程序中的切削參數及工件材料對加工過程和加工質量的影響，無法直觀感受，也不能進行有效控制。因此，在應用數控加工仿真軟件進行編程與操作訓練時，容易忽視這些因素。

2.數控加工仿真軟件包含的數控系統及機床門類繁多，功能各異，有些數控系統擁有的指令或功能，在仿真軟件上不能完全獲得支持，容易使學生對編程理論產生疑慮；軟件占用了較大的內存空間，有時候容易產生滯后現象，甚至出現軟件故障，因此需要不斷保存當前的工作。

盡管如此，在以操作技能為核心的職業技術教育中，數控編程操作的仿真教學，既有利于全面提高學生素質和綜合職業能力，又有利于激發學生獨立思考的興趣和創新意識，對培養學生自主學習精神和勇于實踐的能力可收到良好的效果。針對在應用中產生的問題，只要主動采取應對措施，揚長避短，就能使數控加工仿真軟件在培養數控編程技術人才方面發揮其重要的作用。