数控技术的基本原理

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数控技术的基本原理范文第1篇

关键词：本科教学；建构主义；航空维修

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）46-0125-02

《航空维修原理与技术》是我校航空工程本科专业的一门重要的专业基础课程，以“灌输式”为主的传统教学方法在教授这类专业性强、实践环节因客观条件受限不易开展的本科课程时，存在一定的弊端。特别在当今一些社会思潮和不正确的价值观的影响下，学生到了本科三年级后，普遍对所学的专业知识缺乏兴趣，对本专业热爱程度不断下降，严重影响和制约了教学相长的良性课堂教学发展。本文从提高《航空维修原理与技术》教学质量着手，探究建构主义理论在本科教学中的应用与实践。

一、建构主义理论简介

建构主义理论是继行为主义和认知主义学习理论后的又一发展，是目前比较盛行的一种学习理论。建构主义也被称为结构主义，瑞士著名心理学家皮亚杰认为学生在学习的过程中，知识并不是由教师简单地传授给学生，而是学生在教师的指导下，积极主动地参与到知识建构中，从而获取知识。其理论核心是：“以学生为重心，在整个教学过程中由教师起组织者、灌输者、指导者和促进者的作用，利用情境、协作、会话等学习环境要素充分发挥学生的主动性、积极性和首创精神，最终达到使学生有效地实现对当前所学知识的意义建构的目的。

二、以“灌输式”为主的传统教学存在的弊端

1.“灌输式”教学使学生对专业知识产生逆反心理。在课堂教学中，教师往往按照一种惯性思维，甚至一种语调，把原本完整的知识体系，分片讲解。当学生在学习过程中，一旦产生逆反心理而缺乏学习兴趣时，知识的完整性就会因为一两次的课堂学习情绪不高而断裂，以致形成多米诺骨牌效应，影响到学生后续的课堂学习效果。此外，对课本知识，缺乏有效的实例化手段，无法引起学生的积极思考，造成知识严重脱离实践，以致产生不良循环，加重学生的学习逆反心理。

2.学生学习的主观能动性难以发挥。维修这类课程在传统教学中一般包括课堂教学和实践教学，课堂教学主要依靠教师口头讲授和多媒体技术，这种讲授式学习忽视了学生的主观能动性，学生被动地接受知识灌输，而不是主动地探索学习。实践教学则主要依赖教师现场操作演示，但对飞机维修这类的实践教学，受限于场地和经费，以及现场实施条件，这类教学很难开展，一般通过暑期的下厂实习进行补充。但由于在课程设计上，课堂教学与下厂实习往往不能配套实施，造成学生的理论学习和工程实践脱节，严重制约了学生对知识的掌握程度和知识迁移能力。

3.传统教学方法考核形式单一。“灌输式”的教育方法使得知识呈单一流向，由输送端即老师向接收端即学生单向输送，但学生对知识的掌握程度无法以有效方式回流到老师这里，老师无法准确获知学生对知识的掌握情况。由于“灌输式”的教育方法又无法提供更多的途径让老师可以传递知识，因此老师对学生掌握知识的评判标准又回到只能通过卷面考试的应试教育的老路上，这对长期接受应试教育的学生来说，通过考试俨然成为掌握本门课程的代名词，因此考前一周内画重点，考试前三天背答案，已经成为学生通过这类专业基础课程的不二法门。

三、以建构主义理论探究专业课程教学应用与实践

1.创设情境。建构主义教育理论认为教师在教学的过程中应为学生创设情境学习环境，并且始终以教学目标为主进行情境教学。作者在准备《航空维修原理与技术》这门课程中发现，航空维修这类课程是很多航空类的职业技术学校的专业方向之一，且围绕航空维修开设有一系列的职业技能课程。相比之下《航空维修原理与技术》仅是作者所在院系航空工程本科专业的一门专业基础课程，因此对航空维修这种强调实践和技能的课程，如何在缺乏实践条件的情况下，能够对其原理做出生动讲解，是作者在备课过程中反复思考的问题。

作者想起因专业爱好，早年看过由Cineflix公司制作的灾难纪录片空中浩劫（Air Crash Investigation），此节目主要介绍黑匣子发明之后所发生的重大航空事故，以模拟演出的方式，分别以乘客、机师、调查人员等不同视角，从起飞，一直到事故发生及调查为止，重现整个过程。这给作者在准备《航空维修原理与技术》的创设情境教学提供很好的启发和素材。因此，作者在备课过程中，收集了《空中浩劫》134集的相关影片视频，从中挑选出所有因维修技术实施不当，或维修管理失误等原因造成航空安全事故，并详细观看每一集影片，从中找出事故调查过程中的技术分析，并将课程中的相关理论与之对应，从维修原理与技术角度为影片提供一套技术旁白。在去年的教学过程中，播放从中精选的可以覆盖课程主要内容的影片，并在播放前给学生预设一些思考问题，播放后让学生分组讨论，最后选出各组代表上台从技术和管理角度阐明事故原因和改进意见。经过一个学期的教学实践，作者发现这种创设情境教学，达到了很好的教学效果，有效得提升了学生对本门课程的学习兴趣和对相关知识的掌握程度。

2.知识迁移，知识建构。知识迁移是指利用新旧知识间的联系，进行新旧知识对照，由旧知识去思考、领会新知识，学会学习的过程。知识迁移有利于学生发挥主观能动性，以独立的视角，来认识和解决新生事物，最终使得学生有效地实现对当前所学知识的建构。作者在备课中发现，《航空维修原理与技术》中的飞机结构维修技术这部分内容，与本专业中另外一门课程飞机装配技术有很多内在联系。飞机装配是根据尺寸协调原则，将飞机零件或组件按照设计和技术要求进行组合、连接形成更高一级的装配件或整机的过程。而飞机结构维修可看成是通过补强等方法，在局部实施飞机装配工艺。由于学生在前期已经上过飞机装配技术这门课程，因此，作者在教学过程中，引入飞机装配相关原理技术和工艺方法，让学生体会知识迁移的过程，将所学的不同课程进行知识组合，促进学生的专业知识建构。此外，在观看《空中浩劫》的相关影片中，作者也适时引入相关专业知识，让学生以专业性的视角来体会影片内容，促进学生知识迁移能力的发挥和水平的提高。

3.多样化的考核形式。以单一期末闭卷笔试的方式进行课程考核存在诸多弊端，不利于学生的知识迁移和知识建构，与建构主义教育理论冲突。基于作者在上述“创设情境”和“知识迁移”等教学设计和实践，作者对课程的考核形式也进行了设计改进，提出了多样化的考核形式。在情境教学环节，作者事先对影片中与课程相关的知识点进行抽取提炼，设计了随堂测试环节。《空中浩劫》一集影片时长在45分钟左右。除去片头和片尾，一般在35到40分钟，加上作者在过程中穿插的讲解讨论，一般一堂课可以完成一次情境教学，再利用第二节课，进行随堂测试。一方面可以巩固学生所学知识，一方面又形成了多样化考核的途径。此外，在一个学期的课程中，作者设计3―4次小组讨论，让学生通过查阅阅读相关专业论文，结合“创设情境”和“知识迁移”等教学内容，进行分组讨论。再结合书面报告，产生另外一种考核途径。在学期结束的闭卷笔试试卷设计中，不限于教材书本的知识，而是融入了整个学期各个教学环节的知识，这有利于学生在备考过程中，对整个学期所学知识的回顾，甚至会以脑海画面和情境回顾的方式进行知识的再次构建。

四、结束语

本文在分析了传统教学方法在专业基础课程中存在的弊端后，通过“创设情境”、“知识迁移”和“多样化的考核”等方式，将建构主义应用到《航空维修原理与技术》的课程教学中，既保证课程知识有效地传授给了学生，又调动了学生学习积极性和主观能动性，在拓展学生知识面的同时，又让学生体会实践了知识迁移过程，使学生的自主学习能力不断提高。

参考文献：

[1]吴刚.奔走在迷津中的课程改革[J].北京大学教育评论，2013，11（4）.

[2]王辉.借鉴建构主义教育理论促进教学改革的路径研究[J].教育教学论坛，2016，（18）.

数控技术的基本原理范文第2篇

关键词：数控技术；教学现状；调查分析

作者简介：刘馨潞（1978-），女，江苏南通人，江苏海事职业技术学院讲师，硕士，研究方向为机械工程。

中图分类号：G712 文献标识码：B 文章编号：1001-7518（2013）05-0094-03

一、引言

数控技术作为现代制造技术的基础，它是国家宏观发展战略中提出的重点发展的科学技术，是机械类专业必修的主干课程，也是各工科院校重点进行建设的学科方向。我院于2008年新开设了机械制造与自动化专业（以下简称机制专业），为船舶设备制造企业培养应用型数控人才。

机制专业开设三年来，数控技术课程的教学质量经过不断的学习与摸索已有所进步，但由于学校数控师资力量及一些软硬件设施都较薄弱，所以在实际的教学过程当中，对数控技术课程的认识、课程体系、教学内容和教学方法等方面都还亟待提高。为进行数控技术课程教学改革，笔者通过在数控技术课程的设置、教学方法和手段、教材使用、教学效果等几个方面展开问卷调查，分析目前数控技术的教学现状，为本课程的教学改革提供依据。

二、调查对象与方法

本次调查面对我院机制专业09级和10级的学生展开，共发放问卷95份，回收92份，其中有效问卷92份。问卷共设10个问题， 其中1-9题为选择题， 第10题为开放式的问题，可以归纳为以下几个方面的内容。

（一）学生对数控技术课程重要性的认识

近年来，由于数控技术给传统的制造业生产方式、产品结构、产业结构带来的深刻变化，无论是从社会还是到学校，几乎所用的人都已经认识到了数控技术的重要性。通过了解学生的基本情况和表1中的问题后，我们发现，95.6%的学生认为数控技术很重要或比较重要，只有4.4%的学生认为数控技术不重要。

（二）学生普遍认为数控技术的学习困难

通过调查发现，在绝大多数学生都认为数控技术课程很重要的同时，他们也同样觉得数控技术的学习是困难的。通过表2可以看出，大部分人对课上老师讲的内容是一知半解的，只有很少的人能完全理解，而有部分人甚至是一点不懂，这当然是认为所有人都在认真听课的前提下。那么为何会出现这样的结果呢？原因是多方面的：一方面由于学校的专业教学计划还有不完善之处，学生先修课程不够，基础薄弱；另一方面实训设备条件数量严重不足，且不配套，虽然教师准备了大量的多媒体课件，但“只能看，不能摸”与“看得见，摸得着”的教学效果是不可同日而语的；再者由于数控技术课程的教学内容涉及设计、工艺、机床、刀具、夹具、切削原理、材料、气液传动、自动控制、电工电子技术、检测原理、微机原理、自动控制原理等很多方面的内容，知识面太宽，如果采用传统的教学法进行教学，学生很难学透。

（三）学生对数控技术课程使用教材及教学方法等的评价与要求

从表3 可以看出，学生认为数控技术教材及参考书的选用是基本合理的，但这并不能完全说明教材的选用不存在问题，事实上现有的数控技术教材，形态都比较单一，内容也陈旧，实践性不强，虽然近年来市面上出现了名目繁多的适用于高职高专使用的教材，质量却良莠不齐，很多教材在数控系统原理、数控机床机电控制、数控机床故障诊断与维护维修方面都只是基本理论，条条框框的内容，脱离生产实际，本来就很枯燥的知识学起来更是晦涩难懂。再加上老师在教材的选择上也缺少经验，教材教学内容比较陈旧，以至于学生所学到的知识跟不上数控前沿技术的发展，与现实脱节，与社会和企业的要求存在很大差距。

表3 学生对数控技术课程使用教材及教学方法等的评价与要求

由表3中第6、7个问题的答卷情况可以看出，大部份学生都认为如果没有实验实训，仅靠多媒体教学是不能提高学习效率的。只有一成左右的学生认为上课仅靠老师讲就行，九成的学生希望课上有实验，或有实践项目引入，学生自己参与进来。

我院现在的数控技术的理论教学与实验实训几乎是完全分开的，一方面，这跟学校目前的数控设备硬件条件不足有关，另一方面，这也与学校数控师资队伍严重不足有关，同时具备理论知识和实践经验都很丰富的“双师型”教师少之又少，理论老师大多缺乏实践经验，无法在上理论课的同时很好的完成实验实训项目，而实训老师往往在理论方面又比较薄弱。

（四）学生对数控技术课程学习效果的评价

表4的调研结果表明，学生对所学的知识掌握程度和实践动手能力的满意程度不太高，大多集中在基本满意这一选项，不满意的比例达到三成以上。而另一问题即要求学生感受自己所学的数控知识能否适应社会发展和就业需要的调查更令人堪忧，只有45%的学生选择能适应或基本可以，55%的人认为不能适应。可见学生虽然尚未走进社会，却也能通过各种途径了解到自己所学的知识内容与社会企业的需求相距甚远。这一点本人在教学中就深刻认识到，因实训条件所限，数控加工刀具和工艺的教学相当薄弱，上课都以理论讲授为主，教学效果较差，实践技能培训的重点仅仅在数控机床简单操作上，而对数控加工工艺（如工艺路线选择、刀具选择、切削用量设置等）学生都不太熟悉，还有企业需要的如模具设计、CAD/CAM与自动编程、数控机床的维护维修等专业技术训练都远远不够甚至没有。

表4 学生对数控技术课程学习效果的评价

（五）学生对数控技术课程教学的建议

本次调查的最后一个开放式问题是请学生提出自己对数控技术课程教学的建议，其中有相当多的建议都集中在希望增加实验实训的问题上；也有一部分是希望老师改进课程的教学方法，使他们能更好的接受和理解课堂教学的内容；还有提出对教材的要求和学习自动编程语言等方面的建议。

三、调查结果与分析

通过对调查问卷的分析，可以归纳出我院目前的数控技术课程教学中主要存在以下问题：数控技术课程设置和教学内容不能适应社会行业需要；数控实验实训设备条件数量严重不足，且不配套；数控专业师资力量薄弱；数控技术教学模式与方法陈旧落后。

综合上述问题，我们对数控技术课程的教学改革提出以下改进意见：

（一）目前学校为了强调实训，很多课程都采用了压缩理论课时的办法。数控技术也不例外，但是数控技术课程的教学内容涉及的知识面很宽，学时太短会导致很多知识老师上课只能一带而过，不能跟实际结合，最终老师讲的费劲，学生学的吃力。

我院现在的数控技术的理论教学与实验实训几乎是完全分开的，一些实训课程中的内容在理论课中已经讲过，如果我们可以将一些实训课程与数控技术课程合并教学，把传统的“理论一实践一理论”的教学改为“实践认识一针对实践的理论一再实践”的项目式教学，通过设计项目课题，把培养某项综合能力所需的课程内容按照知识要点和技能要点加以筛选归纳，不但能使学生的学习有的放矢，使学习的理论与实践紧密联系起来，还可以减少数控技术与一些实训课程之间的衔接和重复内容，大大提高教学时间的利用率，保证学生在有限时间里学到应有的知识。

进行项目式教学改革的过程中应注意的是，我们不能也不需要把所有的内容都改为项目教学，因为项目教学中学生学到的知识具有针对性，有些内容如数控加工工艺设计、数控车床、铣床和加工中心编程等方面的内容比较适合项目教学。但有一些如数控加工基本原理等方面的内容就没有必要改成项目教学，这样可以在一定程度上保证学生所学知识的系统性。

（二）必须选用合适的教材，即便在课堂上的效率很高，大部分学生在课后都还是要利用课本来进行温故知新，才能真正达到对知识的掌握。我发现，在课时紧张，课堂节奏很快的情况下，如果教材与课堂内容不配套，学生在课后就会很少去看书，从而对课程的一部分兴趣也就会缺失掉，因此最好是课堂授课内容与教材配套，如果必要，可以根据学校或专业的特色，以及不同的教学模式去重新编写适用的教材。

（三）采用项目式教学模式必须要有具备相当的理论知识和丰富的实践经验的并能够承担数控教学工作的“双师型”教师，针对理论老师缺乏实践经验的情况，学校应当有计划地送教师到企业进行实践和见习，了解数控技术的新知识，根据对数控技术的教学需求进行实战培训，重点放在数控加工工艺、机床故障诊断和维修等方面。只有老师“能文能武”，才能带领学生边学理论边实践，老师在运用各种教学方法的时候也才能游刃有余。同时，学校也可以聘请一些企业的专家到学校来授课，缓解师资不足的问题。

（四）学校应优先满足教学与培训需求，利用有限的资金合理配置数控技术实验实训设备，应包括数控车床、数控铣床、加工中心、电火花成型机床和线切割机床等基本加工设备，数控模拟仿真软件、数控机床典型零部件装拆、数控系统调试等的综合实验台。可进行数控机床操作实训、数控原理、数控机床电气控制、电机调速与控制、机床精度检测与调试技术等基础实验。

也可以采取一些校企合作的方式，让学生到企业去参观实习，使学生全方位的接触企业的数控产品，了解实际的生产过程，这种直接的方式可以最大程度上的促进学生对课堂知识的理解。

（五）要注重开展CAD/CAM和自动编程软件的教学，CAD/CAM是数控技术发展的趋势，对学生进行CAD/CAM 的设计软件如Master CAM、CAXA、UG、Pro-Engineer等教学及技能培训是当今数控技术教学方法中不可或缺的环节。尤其在数控硬件设施不足的情形下，开展自动编程软件的教学可以起到扬长避短的作用。因为虽然学校的数控加工和实验设备不足，但计算机资源还是比较丰富的，学好了一些自动编程软件，学生将来的就业会更具竞争力，而目前我们在数控技术课程中对只是略作介绍，这也是不妥当的。

四、结语

通过本次调研，总结出目前我院数控技术教学中存在的问题，为数控技术课程的教学改革提供依据。为此，教学改革将从调整数控课程设置与教学内容、改进教学模式、强化师资队伍等几个方面来展开，通过教学过程与研究过程的结合，边执行、边修改，最终得出一套切实可行的方案，提高数控技术的教学质量，使其符合社会需要和行业需求，同时也为其它课程的教学模式改革提供参考。

参考文献：

数控技术的基本原理范文第3篇

[关键词]：数控技术 机械加工 数控机床

1数控技术的基本原理

所谓的数控技术，简单来讲就是指采用电脑程序控制机器的方法。主要是指通过采用数字信息，按工作人员事先编好的程式对机械加工进行控制。它主要包括：计算机技术、传感检测技术、自动化控制技术、传统及现代的机械制造技术以及网络信息技术。

数控技术是一种综合性技术，把数控技术用于机械加工，能够有效地对机械设备进行数字化控制。这主要是运用计算机控制系统进行预先编程，在运行过程中利用计算机辅助软件执行繁琐的数据存储和运算处理，在很大程度上提高了机械加工的精准度与自动化，提高了机械加工的效率。

2数控技术在机械加工机床设备中的作用

2.1数控技术在机械加工中的作用

伴随着现代工业及信息技术的发展，机械加工技术和工艺不断进步，从而推动了机械加工设备的更新换代和机械加工控制系统的更新升级。由于数控技术在机械加工中的应用，出现了数控技术机械设备机壳的毛坯制造。数控气割技术的使用轻易地解决了单间下料等诸多问题，数控气割技术通过保持压缩接触面积的均匀，很好地满足了密封功能的要求。这些使得产品内外环凸凹曲面的加工精度得到提高，实现了毛坯料到成品过程的持续加工。因数控镗铣床编程加工已与机械设备有机结合起来，首先通过预先编程的齿形子程序，然后进行机械加工和结合角度偏置，这能使产品满足生产要求并进行无差异化生产，更好地满足各种精度要求，极大地提高了机械设备加工效率，还能实现生产计算机控制一体化。

2.2数控技术在机床设备中的作用

机床设备是机械加工中的重中之重，因此，在机械加工过程中机床设备的控制技术是非常重要的。为满足现代机械加工业的发展需求，拥有控制系统的机床设备是现代机电一体化的关键。数控技术是现代机床设备的灵魂和核心。通过在机床上使用计算机控制系统，能够对机床的加工过程进行控制，不仅保证了产品的高质量要求，还极大地提高了机床的使用效率与生产效率。它用数字化的代码来表示加工零件的工艺和几何信息，也就是运用计算机编程将刀具与工件间的相对位移以及进给速度编排在计算机控制系统上，由计算机发出控制指令使机床按控制要求运行。无需对机床进行人工参与与调整，只需向计算机控制系统编入新的加工程序，就能改变加工零件，这是数控机床的最大特点。

3数控技术在机械加工机床中的发展趋势

3.1数控技术的性能发展趋势

现如今，我国的数控技术在机械加工领域中得到了广泛的应用，数控技术的作用已不容置疑，它不仅推动了机械加工行业的持可续发展，还提升了我国的综合国力。数控机床的性能正朝着高速高精高效化、柔性化、实时智能化发展。高速高精高效化：随着高速RISC芯片、多CPU控制系统的运用以及机床性能的改善，明显提高了机床的高速高精高效化。柔性化：主要表现在数控技术具有较强的可塑性和较好的可操作性。模块化的设计，能满足生产流程的不同需求。实时智能化：利用实时系统和人工智能相结合实现人类智能行为的模拟，使高科技手段有效运用。

3.2数控技术的功能发展趋势

为解决数控技术发展中面临的多种技术与非技术问题，数控技术在功能上得到了很大的发展，主要表现在用户界面图形化、科学计算可视化、插补和补偿方式多样化以及内装高性能PLC。用户界面图形化：用户界面是使用者和数控系统的对话连接。能够根据客户的知识接受能力和要求，加大对客户界面的开发。用户界面图形化能够实现蓝图编程和快速编程、图形动态跟踪和仿真、不同方向的视图和局部显示比例缩放等功能。科学计算可视化：能够高效处理和解释数据，直接使用可视信息如动画、图像等。用于CAD/CAM，如参数自动设定、自动编程、刀具管理数据的动态处理等。插补和补偿方式多样化：有2D+2螺旋插补、NURBS插补（非均匀有理B样条插补）、极坐标插补等多种插补方式。补偿方式有极坐标插补、螺距和测量系统误差补偿、象限误差补偿、以及相反点计算的刀具半径补偿等。

内装高性能PLC：可用高级语言编程或梯形图，提供在线调试和在线帮助功能。用户在车床铣床的标准PLC用户程序基础上修改自己需要的程序，能够建立自己的应用程序。

4数控机床的主要增效途径

目前，我国数控机床的自动化生产设备及生产工艺还存在一定的问题，主要表现在：数控机床生产设备加工切削参数不太合理、与数控机床相关的知识库和工艺数据库缺乏、在自动化的制造中缺乏先进的管理系统。这些问题增加了数控机床加工过程中的准备时间、等待时间和故障调试时间，从而降低了数控机床的生产效率。通过对国内数控机床的现状了解，提出了提高数控机床效率的有效途径。

4.1提高数控机床的自动化程度

在数控机床加工过程中，通过柔性生产线，以及柔性制造单元等数控加工技术，逐步提高数控技术的自动化程度。这样可以减少数控机床加工中的准备时间、等待时间和故障调试时间，从而缩减了加工所需要的总时间。由此，在机械加工过程中加工零件的连续性以及自动化程度得到提高，进而提高了数控机床的生产总效率。

4.2逐步优化加工过程

通过机械加工生产过程的持续优化实现数控机床的加工，努力改进现有的生产和管理方式、刀具的自动配送、机械设备的管理以及机械零件的制造执行系统等，积极学习国外先进的数控技术水平，逐步优化加工过程。这能有效提高数控机床设备的完整性和开动率，使数控机床得到高效管理和有序运用。

4.3优化加工工艺以及加工设计

保证加工零部件的质量以及缩减机械加工的时间，是提高数控机床的加工效率，实现优化数控机床加工工艺的基础。通过使用较为先进的刀具或者性能高的数控机床设备能够完成数控加工机床的模拟仿真秀。运用先进的技术努力优化数控机床加工工艺和加工设计，实现优化控制系统装置。通过提高数控机床的切削效率和主轴的加工效率，能够保证数控机床的加工性能。

数控技术的基本原理范文第4篇

关键词：数控机床构成特点故障类别维修措施

随着电子技术和自动化技术的发展，数控技术的应用越来越广泛。以微处理器为基础，以大规模集成电路为标志的数控设备，已在我国批量生产、大量引进和推广应用，它们给机械制造业的发展创造了条件，并带来很大的效益。但同时，由于它们的先进性、复杂性和智能化高的特点，在维修理论、技术和手段上都发生了飞跃的变化。

一、数控系统的构成与特点

目前世界上的数控系统种类繁多，形式各异，组成结构上都有各自的特点。对于不同的生产厂家来说，基于历史发展因素以及各自因地而异的复杂因素的影响，在设计思想上也可能各有千秋。然而无论哪种系统，它们的基本原理和构成是十分相似的。一般整个数控系统由三大部分组成，即控制系统，伺服系统和位置测量系统。控制系统按加工工件程序进行插补运算，发出控制指令到伺服驱动系统；伺服驱动系统将控制指令放大，由伺服电机驱动机械按要求运动；测量系统检测机械的运动位置或速度，并反馈到控制系统，来修正控制指令。这三部分有机结合，组成完整的闭环控制的数控系统。

控制系统主要由总线、CPU、电源、存贮器、操作面板和显示屏、位控单元、可编程序控制器逻辑控制单元以及数据输N输出接口等组成。最新一代的数控系统还包括一个通讯单元，它可完成CNC，PLC的内部数据通讯和外部高次网络的连接。伺服驱动系统主要包括伺服驱动装置和电机。位置测量系统主要是采用长光栅或圆光栅的增量式位移编码器。

数控系统的主要特点是：可靠性要求高，因为一旦数控系统发生故障，即造成巨大经济损失；有较高的环境适应能力，因为数控系统一般为工业控制机，其工作环境为车间环境，要求它具有在震动，高温，潮湿以及各种工业千扰源的环境条件下工作的能力；接口电路复杂，数控系统要与各种数控设备及外部设备相配套，要随时处理生产过程中的各种情况，适应设备的各种工艺要求，因而接口电路复杂，而且工作频繁。

二、故障分类

数控机床的常见故障按性质产生原因分为以下几类：

（1）系统性故障和随机性故障

所谓故障的系统性故障和随机性故障是说故障有其必然性和偶然性，也就是说有些故障是可以避免的，有些是不可避免的。系统性故障是指机床或数控系统部分在一定的条件下必然出现的故障；随机性故障指偶然性出现的故障，一般随机性故障往往是由于机械结构的局部松动和错位，控制系统中的元件出现工作特性漂移，机床电器元件可靠性下降等原因造成的，这类故障在同样的条件下只偶然出现一两次，需反复试验和综合判断才能排除。

（2）有诊断显示故障和无故障显示故障

顾名思义，就是当数控系统发生故障时，系统有无诊断显示。目前，数控机床配置的数控系统都有较丰富的自诊断功能，日本FANUC公司和德国SIEMENS公司的数控系统，以及国产的KND数控系统都具有几百条报警信号，有诊断显示故障一般都与控制部分有关，根据报警内容，较容易找到故障原因。无诊断显示的故障，往往机床停在某一位置不能动，甚至手柄操作也失灵，维修人员只能根据出现故障前后的现象来分析判断，排除故障。

（3）破坏性故障和非破环性故障

以故障有无破环性将故障分为破环性故障和非破坏性故障。对于破环性故障，如伺服系统失控造成撞车短路等，维修难度大，有一定的危险，修后不允许再次出现这类现象。非破坏性故障可经多次反复试验直至排除，不会对机床造成损坏。

（4）机床运动特性故障

这类故障发生后，机床照常运行，也没有任何报警显示，但加工出的工件不合格，这些故障，必须在检测仪器配合下，对电气控制系统、伺服系统、机械连接、液压系统等进行综合分析，采取综合措施。

（5）硬件故障和软件故障

以发生故障的部位将故障分为硬件故障和软件故障。硬件故障只要通过更换某些元器件即可排除，而软件故障一般是因程序编制错误或参数设置错误造成的，只要通过修改程序内容或修订机械参数就可排除。

三、数控机床的维修管理

（1）选择合理的维修方式

设备维修方式可以分为事后维修、预防维修、改善维修、预知维修或状态检测维修、维修预防等，选择最佳的维修方式，是要用最少的费用取得最好的修理效果。如果从修理费用、停产损失、维修组织工作和修理效果等方面去衡量，每一种维修方式都有它的优点和缺点。现代数控机床具有自动检测、自动诊断功能。对数控机床的维修，可以选择预知维修或状态检测维修的方式。这是一种以设备状态为基础的预防维修，在设计上广泛采用检测系统，在维修上采用高级诊断技术，根据状态监视和诊断技术提供的信息，判断机床的异常，预知机床的故障，在故障发生前进行适当维修。这种维修方式由于维修时机掌握的及时，机床零件的寿命可以得到充分利用，避免过修和欠修，是一种最合理的维修方式，适用于数控机床这样的重点、关键设备。

（2）组建一支高素质的维修队伍

数控机床的故障诊断及维修在内容、手段和方法上，与传统机床的故障诊断及维修有很大的区别。并且数控机床的数控系统型号多，更新快。这就要求维修人员应具有高的专业素质：

专业知识面广。掌握或了解机械加工工艺、电机拖动和自动控制、电工原理、电子技术、计算机技术、传感器与检测技术、液压技术和气动技术等方面的知识。

要经过良好的技术培训，掌握数字控制、伺服驱动及PLC的工作原理，懂得NC和PLC编程。并具有一定的专业英语阅读能力。

数控技术的基本原理范文第5篇

关键词：MasterCAM实习；数控实习；程序；模拟仿真

一、数控技术的发展及MasterCAM 课程的引入

目前，数字控制技术与数控机床，给机械制造业带来了巨大的变化。数控技术已成为制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础技术，计算机辅助设计与辅助制造和计算机集成制造技术敏捷制造和智能制造等，都是建立在数控技术之上。数控技术不仅是提高产品质量、提高劳动生产率的必不可少的物质手段，也是体现一个国家综合国力水平的重要标志。新世纪机械制造业的竞争，其实就是数控技术的竞争。基于数控技术在机械制造业的重要性，国内一些重点高等院校20世纪70年代就陆续在机械类专业开设了数控课程但由于教学条件的限制，许多院校只能传授理论知识，而不能将理论付诸于实践。既不能培养学生的实际应用能力，如数控编程能力、数控机床的操作能力及系统的维护能力，也不能培养学生数控技术的开发能力。这样培养出来的学生毕业后走上工作岗位不能很快地独立完成在数控技术的应用与开发方面的工作任务。

现在工程技术教育正处在改革时期。众所周知，教改的目的是为了培养素质高、口径宽、基础厚、适应面广、能力强的现代工程技术人才。在数控技术方面，学生获得这种能力有几种途径：一是有合适的实习基地，但在目前国内的情况下很难做到这一点；二是学校用有限的资金投资购买数控机床，加工中心等建设教学实验环境。此类设备价格昂贵，即使用大量资金买回一台两台，无论从数量上、还是从成本安全性上考虑，都不大适合学生的普及性教学和实验。这类教学实验中心即便建成，实际应用效率和效果往往也不是很理想。因此，如何改善和提高数控技术课程的实验环境，使学生能学有所练、学用结合，是数控技术教学工作面临的一个非常大的难题。

综前所述 ，数控技术课程是一门实践性很强的课程，离开实践，就谈不上素质，实践是知识转化并升华为素质的根本条件。要想达到理想的教学和实践效果，仅在课堂上实施全方位的教学是不够的，还应具备一个良好的实践教学环境。考虑到前面谈到的数控设备价格的因素，经过多方调研，我们选定了一种能在计算机上进行手工编程和自动编程、并能动态模拟加工轨迹、与数控机床有良好数据接口的美国CNCsoftware公司研制的基于PC平台的masterCAM

利用MasterCAM 系统中的CAD绘图建模功能绘制生成的二维或三维零件模型，或利用该系统提供的数据接口将在其它CAD 软件中做好的零件模型数据读入，然后综合运用所学过的相关知识，选择合适的加工方法，选取要加工的对象以及刀具、切削用量、进退刀路线等参数后，该系统便自动计算出加工余量，并动态显示出各不同加工表面的刀具路径，随后设定工件毛坯及机床坐标系等相关参数后进行加工仿真模拟，经仔细检验各切削参数及刀具路径合理后，最终通过程序的后处理生成数控加工指令代码，再通过计算机与机床的通讯接口（如RS232）将数控指令加工代码输入到数控机床既可完成零件的加工。

二、利 用MasterCAM进行手工编程，并进行程序校验

数控程序的手工编制是计算机自动数控编程的墓础，应用计算机进行数控加工自动编程最终也还要经过后置处理转换成NC程序代码。作为数控技术人才，不仅是数控技术的应用者，更应该是数控技术的开发者。因此要使学生知其然并知其所以然，手动编程是学生熟悉并掌握NC程序基本原理的一个重要途径。但数控指令枯燥、不易记忆，编写的程序又不能得到实现，学生学习的兴趣不高，也得不到应有的实际动手的训练。同时对同一零件编程，学生编写的程序会有多种，老师批改作业、检查学生掌握情况也十分困难。这一难题在masterCAM系统中就迎刃而解了：只要将NC代码输入该系统，通过加工轨迹校验，NC程序的结果就非常直观地仿真出来了。

三、设置工艺参数，定义霉件加工工艺

利用masterCAM系统中的CAD绘图建模功能绘制生成三维零件模型，或利用该系统提供的数据接口将在其它CAD系统中做好的零件模型数据读人，然后综合运用所学过的如《机械制造工艺学》、《金属切削机床》等课程的相关知识，选择合适的加工工艺方法，安排零件的加工工序，确定粗加工、半精加工、精加工所对应的不同加工表面的刀具、切削用量、进退刀路径、主轴转速等参数后，该系统便自动计算出机加工余量，并动态显示出和粗加工、半精加工、精加工所对应的不同加工表面的刀位轨迹和机床代码，省去了人为编制NC程序的烦恼。这一过程将数控编程、制造工艺、刀具、数控机床、数控加工等课程有机地结合起来，使学生觉得以前所学的知识不再孤立、枯燥，在数控技术课程中达到了融汇贯通，并在计算机上变得生动、形象起来，巩固了学生的加工工艺方面的知识，强化了利用mastercam系统数控教学的效果。

四、利用masterCAM 系统，对计算机计算的刀具轨迹进行模拟仿真

masterCAM特有的模拟仿真功能，可以进行三维真实感动态仿真加工，每个学生都有模拟加工的机会，省时间、省材料、省设备投人。在仿真过程中，刀具沿着所定义的加工轨迹进行动态加工，学生可以直观地掌握数控加工的过程，判断刀具轨迹的连续性、合理性，是否存在刀具干涉、空走刀撞刀等情况，刀位计算机是否正确，加深了学生对加工工艺的理解和对刀具轨迹的认识。通过对照加工后的结果，学生明白了不同的刀位轨迹，其加工结果有很大的差异实质上，加工刀具轨迹定义的合理与否，与学生对零件加工工艺知识掌握的熟练程度有密切的关系。学生可以发挥自己的创造性和综合能力，对不满意的加工结果重新进行零件建模或重新定义刀位轨迹，实现虚拟设汁与虚拟加工。

五、利用masterCAM 系统将刀具轨迹转换成数控加工程序，通过计算机机床接口传送，并控制数控机床进行实际加工

前面所做的工作均是在计算机上进行的，学生还很难将NC程序和实际的加工联系起来，总的理解是停留在理论知识上，感性认识不足，实际应用能力的训练环节很不够。因此在条件允许的情况下，让学生将零件的NC程序通过数据接口传至数控机床，控制机床进行加工。在这个过程中，NC程序、数控系统、数据接口起了非常重要的作用。作为数控技术开发人才，应该熟练掌握数控编程、数据通讯、接口技术等专业基础知识，并得到相应的动手能力的训练。

六、小结

我们认为数控实验室的功能应该是多方面的除满足教学需要外，还可以进行科研项目研究，提高教师自身的业务水平，同时为生产科研服务，并积极开展对外技术培训和技术服务，以及承接加工任务等，从中获得一定的经济效益，用以改善实验室的条件、促进正常的教学科研活动，推动教学改革与课程的建设。

参考文献