数控机床的组成及工作原理
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数控机床的组成及工作原理范文第1篇
关键词 自动化；数控机床；维修；诊断
中图分类号TG659 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）84-0116-02
数控机床是由主轴、床身、立柱等机械部件组成的带有程序控制系统的自动化的数字控制机床。现代自动化科技水平的日益提高，让机床的结构更加复杂，功能日趋完善，但机床故障也随之增多。及时排查故障，准确掌握维修要点是保障数控机床正常运行的必要手段。
1 数控机床的组成、特点和工作原理
数控机床受其功能限制，组成各不相同，各个机床生产厂家的研发原理也不尽相同。但最基本的构成与工作原理都是相同的。数控机床主要是由机身、数字控制系统和辅助设置组成。机身主要包括了影响机床寿命、精度和稳定性的铸件；可以进行由电机带动并进行高速旋转直接面对加工器件的主轴；控制机床运转的电机。数字控制系统部分主要包括处理器、驱动器、显示部分、操作面板等组成；辅助设置主要包括确保数控机床正常运转的辅助配套的部件，例如排屑、照明、监控与检测等功能配件。数控机床的主要特点是利用程序控制可以对各种零件进行加工，过程中可以对零件位置与运动速度进行控制，这些控制都是通过程序指令按步骤实现的，系统还可以针对加工状况随时对指令进行分析与调整。数控机床的运行环境一般都在高温、多震动的环境中，具有高度的可靠性、稳固性、可以频繁开启反复操作等特点。
数控机床的工作原理就是通过数控控制计算机系统以信息指令的方式控制机床的运转。当机床控制中心发给机床进给构件指定后，各个构件就按照指令做出相应的加工操作，例如对工件的运动位移、速度、角度、操作次数等进行指令控制。数控机床实现了数据信息自动化加工过程。
2 精密数控机床的维修
2.1 精密数控机床维修的重要意义
数控加工技术已经应用到各个行业，特别是制造业与工业自动化行业中，对于提高行业工作效率，带动产业效益有着重要的作用。数控技术的发展水平也代表着整个社会自动化发展的进步程度。加强数控机床的检修与维护工作是当前数控加工行业的重要课题。精密件加工的数控机床可以对精密器件进行高精度的加工，对于现代加工工艺有进一步的完善作用，对于器件加工的精度更加精确，让器件功能更完美的呈现。精密件加工的数控机床维修对于现代机械加工工艺具有很大的促进作用。
2.2 精密数控机床与一般机床维修的不同点
精密数控机床由于受到电脑控制程序的影响，其维修也较一般机床复杂。精密机床能够完成普通机床不能加工的复杂零件，主要是造船、模具等高精尖加工业中应用，因此，对于机床各部分零件的组成与功能要有所掌握，才能方便维修。精密数控机床比一般机床的加工精度高，在维修时要特别注意机床的各个参数与标准值。此外，在维修中还要严格注意维修安全操作规范。
2.3精密数控机床维修对维修人员的要求
数控机床操作技术含量高，对维修人员的要求也高。主要有如下几个方面：
1）维修人员具有较广的知识面由于数控机床通常是集机械、电气、液压、气动等干一体的加工设备，组成机床的各部分之间具有密切的联系，其中任何一部分发生故障均会影响其他部分的正常工作。数控机床维修的第一步是要根据故障现象，尽快判别故障的真正原因与故障部位；
2）善于思考数控机床的结构复杂，各部分之间的联系紧密。故障涉及面广；
3）善于学习作为数控机床维修人员不仅要注重分析与积累，还应当勤于学习，善于学习。数控机床，尤其是数控系统，其说明书内容通常都较多，有操作、编程、连接、安装调试、维修手册、功能说明、PLC编程等。这些手册、盗料少则数十万字．多到上千万字，要全面掌握系纹的全部内容绝非一日之功而民在实际维修时，通常也不可能有太多的时间对说明书进行全面、系统的学习。
3 精密加工件数控机床故障诊断
针对具体情况具体分析，数控机床故障诊断的一般步骤是：
1）认真观察。诊断前要仔细阅读机床说明书，特别是要认真阅读机床的电气图、气动图、机床相关的精度与参数等等。诊断时可以采用利用视觉、嗅觉、触摸等直接观察法进行数控机床故障诊断。对于故障产生的噪音、错误的执行动作等都要仔细排查，仔细观察机床指示灯状况、插件与螺丝是否松动、是否有熔丝断开、断路、热继电器、丝杆、轴承不正常工作等现象出现；2）仔细分析。现代机床生产技术不断提高，除了机床自身CNC系统对于故障可以进行报警提示外，检修人员也已经要对故障仔细分析。对于数控机床产生的故障经过认真观察后已经确定了故障部位，检修前为安全检修要对机床进行断电，断电后对观察的故障现象，认真分析故障产生原因。必要时在确定无更大故障产生的前提下进行带电运转，以更准确的找到故障原因；3）准确排查。对于确定故障现象与原因后要进行准备的排查，看机床是否还存在其它故障，故障确认与排查要遵循由表及里、先易后难的原则，先对可触摸到的器件故障进行排查，再对不可触摸到的器件通过观察、嗅觉气味等手段进行排查。
4 精密数控机床的维修方法
数控机床的维修方法有很多种类，特别重要和难于掌握的有以下几种：
1）测量比较法
测量比较法主要是针对机床电路出现故障时可以用示波器、万用表等测量工具测量故障发生时的电压、电流等参数，将测量值、测量波形与正常标准值进行比较后分析故障原因。对于机械故障也可以采用故障状态下机床工作精度与正常精度对比的方法，分析出机械故障原因。
2）备板置换法
备板置换法是利用备用的数控机床电路板替换故障机床的电路板进行维修的方法。该方法适用于需要快速、紧急解决故障的情况。进行备板置换前要严格机床电路状态，防止短路情况发生。置换过程中要注意接线、开关的连接与安装是否与原来机床一致，特别要注意CRT模块、存储器模块等的电路连接。需要进行初始化的存储器不要忘记使用前进行初始化操作。
3）敲击法
数控机床中有很多电路板和焊接件，不同的电路板有着不同的控制功能，每块电路板又有很多焊点，每块电路板都有可能出现虚焊或者焊接不良而影响正常功能的状况。当机床故障产生时，可以用绝缘物体对故障电路板进行敲击，故障往往产生在被敲打部位，如果敲打后电路连通，故障消失，说明故障是焊接问题，及时补焊就可以解决。
4）原理分析法
在遇到不常见的机床故障时，不要慌乱和盲目采取错误的维修方法。一定要认真研读机床的原理，了解机床结构部件功能，机床各个参数与精度值，还要重点看懂数控机床的电路原理图，这样才能从原理入手，分析机床运行的逻辑，逐步找到问题的原因，有的放矢，才能尽快解决故障问题。
5 结论
数控机床是机械加工与自动化行业重要的加工设备，是实现机械部件加工自动化的重要工具。数控机床故障的诊断与维修决定了设备能够长久、稳定的顺利运行，一定要加以重视，并且要采用正确、有效的维修方法。这样，才能保持数控机床的运转正常，提高自动化程度与行业工作效率。
参考文献
[1]郭士义.数控机床故障诊断与维修[M].机械工业出版社，2011.
[2]严峻.数控机床故障诊断与维修实例[M]. 机械工业出版社，2011.
数控机床的组成及工作原理范文第2篇
【关键词】数控仿真技术 机械类 实践性教学
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1006－9682（2011）09－0102－02
【Abstract】This article briefly introduced the numerical control simulation technology concept, the research present situation and in the machinery class practical teaching link application.
【Key words】Numerical control simulation technology Machinery class Practical teaching
近几年，就业形势比较严峻，为了提高学生的就业机会，必须增强学生的动手能力，要做到这一点，加强实践性教学环节是关键。但对于大多数院校来说，资金短缺是共同的问题。解决这一问题的最好办法是引入仿真技术。
一、数控仿真技术
1．计算机仿真的概念及应用
从工程的角度来看，仿真就是通过对系统模型的实验去研究一个已有的或设计中的系统。分析复杂的动态对象，仿真是一种有效的方法，可以减少风险，缩短设计和制造的周期，并节约投资。计算机仿真就是借助计算机，利用系统模型对实际系统进行实验研究的过程。它随着计算机技术的发展而迅速地发展，在仿真中占有越来越重要的地位。计算机仿真的过程可通过图1所示的要素间的三个基本活动来描述：［1］
建模活动是通过对实际系统的观测或检测，在忽略次要因素及不可检测变量的基础上，用物理或数学的方法进行描述，从而获得实际系统的简化近似模型。这里的模型同实际系统的功能与参数之间应具有相似性和对应性。
仿真模型是对系统的数学模型（简化模型）进行一定的算法处理，使其成为合适的形式（如将数值积分变为迭代运算模型）之后，成为能被计算机接受的“可计算模型”。仿真模型对实际系统来讲是一个二次简化的模型。
仿真实验是指将系统的仿真模型在计算机上运行的过程。仿真是通过实验来研究实际系统的一种技术，通过仿真技术可以弄清系统内在结构变量和环境条件的影响。
计算机仿真技术的发展趋势主要表现在两个方面：应用领域的扩大和仿真计算机的智能化。计算机仿真技术不仅在传统的工程技术领域（航空、航天、化工等方面）继续发展，而且扩大到社会经济、生物等许多非工程领域，此外，并行处理、人工智能、知识库和专家系统等技术的发展正影响着仿真计算机的发展。
数控加工仿真利用计算机来模拟实际的加工过程，是验证数控加工程序的可靠性和预测切削过程的有力工具，以减少工件的试切，提高生产效率。
2．数控仿真技术的研究现状
数控机床加工零件是靠数控指令程序控制完成的。为确保数控程序的正确性，防止加工过程中干涉和碰撞的发生，在实际生产中，常采用试切的方法进行检验。但这种方法费工费料，代价昂贵，使生产成本上升，增加了产品加工时间和生产周期。后来又采用轨迹显示法，即以划针或笔代替刀具，以着色板或纸代替工件来仿真刀具运动轨迹的二维图形（也可以显示二维半的加工轨迹），有相当大的局限性。对于工件的三维和多维加工，也有用易切削的材料代替工件（如石蜡、木料、改性树脂和塑料等）来检验加工的切削轨迹。但是，试切要占用数控机床和加工现场。为此，人们一直在研究能逐步代替试切的计算机仿真方法，并在试切环境的模型化、仿真计算和图形显示等方面取得了重要的进展，目前正向提高模型的精确度、仿真计算实时化和改善图形显示的真实感等方向发展。
从试切环境的模型特点来看，目前NC切削过程仿真分几何仿真和力学仿真两个方面。几何仿真不考虑切削参数、切削力及其他物理因素的影响，只仿真刀具工件几何体的运动，以验证NC程序的正确性。它可以减少或消除因程序错误而导致的机床损伤、夹具破坏或刀具折断、零件报废等问题，同时可以减少从产品设计到制造的时间，降低生产成本。切削过程的力学仿真属于物理仿真范畴，它通过仿真切削过程的动态力学特性来预测刀具破损、刀具振动、控制切削参数，从而达到优化切削过程的目的。
二、机械类专业实践性教学中存在的问题
1．《金工实习》教学中存在的问题
《金工实习》是机械类专业必修的一门实践性技术基础课。通过《金工实习》教学使学生初步接触生产实际，获得机械工业生产中常用金属材料及其加工方法的基本知识，受到一定的基本操作训练，为学习其他有关课程和将来从事生产技术、经营、管理等工作打下实践基础。
传统金工实习教学的主要内容是：［2］铸造、锻压、焊接、热处理、钳工、普通机床的机械加工。随着数控机床在我国机械制造行业的应用越来越广泛，对数控方面人才的需求也越来越大。数控机床的高性能、高精度、高可靠性，增加与增强使用功能，以及简化产品结构，改善操作性能，节约能源材料，减轻劳动强度，增大生产柔性，缩短生产周期和生产准备周期等优点，正满足了企业提高产品质量，降低生产成本，提高产品在市场竞争力的要求，故近年来许多厂家竞相采用数控机床。为了提升机械类专业的技术含金量，使这些专业能满足现代化生产的需要，就必须在教学中增加或增大数控加工的内容。因此，在金工实习中减少普通机械加工的课时，增填数控加工的内容势在必行。
2．《数控技术》教学中存在的问题
《数控技术》是机械类专业必修的一门专业课。通过该课程的学习使学生掌握数控机床的工作原理、组成、分类；程序代码运用；CNC系统的组成及工作原理；插补原理；刀补原理；加减速控制原理；伺服系统的组成及工作原理；位置检测元件的原理；掌握简单零件的手工编程方法。
根据教学大纲，该课程有4个课时的实验，主要是熟练手工编程的方法，需要的主要实验设备是数控机床。但对于大多数院校来说，不可能购置多台数控机床，因此存在实验设备短缺的问题，不能很好地满足教学要求。
三、改革机械类专业实践性教学的措施
数控机床是一种精密的自动化机床，价格昂贵。但对于机械类专业来说，又是必不可少的教学设备。因此，根据实验室现有的数控机床（数量有限），订购相应的数控加工仿真软件，是一种两全其美的好办法。数控加工仿真软件可以让每个学生在电脑上模拟操作数控机床，教师可以在电脑上验证学生的学习效果，让教学更加直观、生动。实际上，利用购买一台数控铣床的费用，就可以购置30个点的网络数控仿真软件及相应的电脑。
在进行数控加工实习时，先让学生在电脑上通过数控加工仿真软件模拟操作数控机床，操作熟练后再让学生操作真实机床，增强手感。在进行《数控技术》课程实验时，先让学生在数控仿真机床上练习手工编程，修改无误并操作熟练后再让学生在真实机床上操作。这种教学方式，一方面可以大大减少资金的投入，减少实习、实验用房；另一方面可以增加学生动手的机会，在一定程度上提高学生的动手能力；其次，利用数控仿真机床教学，即使操作失误，也不会损坏设备，更不会造成人身伤害，安全可靠。因此，目前大多数工科院校普遍采用数控仿真软件教学，以便解决满足教学要求与资金短缺之间的矛盾。
参考文献
数控机床的组成及工作原理范文第3篇
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
数控机床的组成及工作原理范文第4篇
关键词：液压系统图；分解；倒推；整合；识读方法
中图分类号：G712 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）17-0091-03
一、引言
现代数控机床的全自动化控制需借助液压传动辅助机床实现整机的自动运行，如自动换刀、制动、工作台自动交换等。但液压传动在密闭管道内进行，难以观察和测量，故障诊断比较困难。目前较普遍的方法是根据液压系统原理图进行故障诊断，所以本文着重分析数控机床液压系统原理图的识读方法。
二、“浏览—分解—倒推—整合”数控机床液压系统原理图读图法
1.“浏览—分解—倒推—整合”读图法基本原理。液压系统一般是一个主动力源同时为多个执行元件供油。按一般读系统图的方法，从动力源开始，到执行元件结束。将遇到多个分支油路，若逆向考虑：油液从执行元件开始流动，到液压泵结束，则能避免这个难题。因此，“浏览—分割—倒推—整合”读图法基本原理为：①浏览：快速浏览系统图，了解系统动作循环、执行元件的功能、执行元件数目等，大概把握系统图的复杂程度。②分解：以执行元件为中心，将系统进行分解，分解为若干个分支油路。③倒推：假定起点是执行元件，终点是液压泵，所有液压元件处于连通状态，分析油液流经的液压元件。然后按油液实际流向，详细分析该回路。④整合：根据数控机床液压系统的动作要求，以信号为纽带，整合所有分支油路，归纳出整个液压系统的工作原理和特点。
2.“浏览—分解—倒推—整合”读图法基本步骤。①了解：了解数控机床及其液压系统的功能以及对液压系统的要求。②浏览：了解液压系统的动作循环、执行元件数目与功能、液压泵数目等。③系统分解：按执行元件数目将系统分解为若干个子系统。④子系统分析：分析每个子系统的运动和原理。根据倒推原理，将每个子系统划分成各分支回路，并对各分支回路的工作原理进行分析。首先分析各分支回路由哪些基本回路组成。第二分析基本回路中液压元件的功能和相互连接关系。第三根据运动循环，分析每步动作的进、回油路线。最后根据进、回油路线，分析每个分支回路的原理，并分析各子系统之间的联系。⑤整合：包括子系统整合和系统整合。子系统整合主要依据关键液压元件，如换向阀、压力阀等的不同状态；系统整合主要依据各子系统间顺序、同步、互锁等要求。信号是纽带，并做出信号控制元件的动作顺序图或状态图。⑥归纳：全面分析液压系统的工作原理后，归纳出设备液压系统的特点。
三、实例分析
以MJ-50型数控车床液压系统原理图为例，应用“浏览—分解—倒推—整合”读图法进行读图，液压系统原理图如图1所示。
第一步了解MJ-50型数控车及其液压系统。MJ-50型数控车床主要用来加工轴类零件的内外圆柱面、圆锥面、螺纹表面、成形回转体表面等。液压系统实现零件加工所需的辅助运动：主轴卡盘的夹紧与松开、卡盘夹紧力高低压转换、刀架夹紧与松开、刀架转位、尾座套筒的伸出与缩回。液压系统所需力及流量变化较小，主要负载是提供加工零件的夹紧力、预紧力以及刀盘的锁紧力和一些油缸换位动作的平衡。一般采用中低压系统即可。
第二步浏览液压系统原理图。可知，非循环动作，有四个执行元件，分别实现上述辅助功能，一个液压泵供油，图中已指明执行元件的运动方向。
第三步系统分解。图1中有四个执行元件，故将该系统分解为：主轴卡盘、刀架的夹紧与松开、刀架转位和尾座套筒4个子系统。
第四步子系统分析。根据油液倒推原理，理出分支回路。以卡盘子系统为例，经倒推可知此子系统有两个分支回路，由换向、锁紧和减压三种基本回路组成。是主换向阀，实现主轴卡盘的夹紧与松开：1YA通电，卡盘实现正卡夹紧，2YA通电，卡盘实现反卡夹紧；电磁换向阀4实现卡盘高、低压夹紧力切换：图示状态时，减压阀8接入系统，高压夹紧，电磁铁3YA通电，4右位工作，减压阀9接入系统，低压夹紧；液压泵1提供能源，单向阀2保证液压泵出口的油不倒流。各元件的连接关系见图1。经分析，这两个分支回路的进、回油路线为。进油路线：高压回路：12843卡盘液压缸；低压回路：12943卡盘液压缸。回油路线都为：卡盘液压缸3油箱。正卡夹紧与松开工作原理：当1YA通电时，阀3左位工作，泵出口压力油经阀8、阀4、阀3到液压缸右腔，液压缸左腔的油液经阀3直接回油箱，活塞左移，卡盘正卡高压夹紧。当2YA通电时，活塞右移，卡盘松开。
第五步系统整合。根据设备对各子系统动作的要求，以信号为纽带，将各子系统整合成一个整体。系统工作原理如下：按下油泵启动按钮时，卡盘和刀架都必须处于夹紧状态，如图1所示。数控系统发出换刀指令后，首先刀架松开：4YA通电阀6右位工作，液压油进入刀架液压缸下腔，上腔油液经阀6右位回油箱，该液压缸活塞上移，刀架松开；然后，刀架转位：若8YA通电，阀5左位接入系统，油液经阀5左位进入液压马达，液压马达带动刀架正转，若7YA通电，则刀架反转，转速分别由单向调速阀11和12控制；最后刀架复位夹紧：刀架转位到指定位置后7YA或8YA断电，液压马达停转，同时4YA断电，刀架夹紧，换刀过程结束。加工长轴类零件时需使用尾座，当6YA通电时，阀7左位工作，泵出口油液经减压阀10、换向阀7左位进入尾座套筒液压缸左腔，液压缸右腔油液经单向调速阀13、阀7左位回油箱，缸筒带动尾座套筒伸出，压力计16显示伸出时的预紧力大小。当5YA通电时，缸筒带动尾座套筒缩回。
第六步归纳液压系统的特点：①采用单向变量液压泵向系统供油，能量损失小。②用换向阀控制卡盘，实现高、低压夹紧的转换，并且分别调节高、低压夹紧压力的大小，因此可根据工件情况调节夹紧力，操作方便简单。③用液压马达实现刀架转位，可实现无级调速，并能控制刀架正、反转。④用换向阀控制尾座套筒的伸出或缩回，并能调节尾座套筒伸出工作时的预紧力大小，能适应不同工件的需要。⑤压力计14、15、16可分别显示系统相应处压力，便于故障诊断和调试。
四、结论
“浏览—分解—倒推—整合”是分析复杂液压系统原理图最基本的方法，实质是通过分解将复杂的系统简化为简单的液压回路，通过对简单回路的分析整合出复杂系统的原理。化繁为简、化整为零、各个击破、归纳整合是这种方法的突出特征。但这种方法要灵活运用，上述的六个基本步骤也要灵活进行。
参考文献：
[1]王美姣.一种新的液压传动系统图识读方法[J].液压与气动，2009.
[2]肖龙.液压与气压传动技术[M].北京：高等教育出版社，2011.
[3]曹智军.数控机床与维修[M].北京：机械工业出版社，2011.
数控机床的组成及工作原理范文第5篇
关键词：机械工程训练 数控加工技术 教学改革
中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）10（c）-0100-01
机械工程训练是高等工科教育重要的实践环节之一，它是理工科许多专业的技术基础课。数控加工技术是机械工程训练实习中的一门实践性课程，目的是培养学生的工程实践能力和创新能力。数控加工技术是一门理论与实践都很强的课程，课程内容涉及数控车、数控铣床、加工中心、线切割、激光加工等先进制造技术，包含机械、电气、液压、计算机、信息处理、零件加工工艺等基础知识。在工程训练中心学习的主要群体是大学低年级的学生，学生从未接触过机械设备，还没学习专业基础知识，每种数控机床安排的实习时间有限;传统的单向灌输教学方法，以讲授、示范操作为主，造成学生对基本概念掌握不清楚，缺少学习兴趣和积极性，因此有必要对该课程进行教学改革。
1 教学改革的内容
1.1 面向专业设置教学内容
数控加工技术课程由两部分组成：数控理论和数控机床操作实训。在数控机床操作实训之前，先学习数控理论，包括数控机床的基本知识、数控加工工艺及编程方法、CAM和数控仿真软件的应用。数控机床操作实训即实践教学环节，主要以学生动手为主。例如：对于机械类专业的学生，侧重讲解零件加工工艺、数控机床结构、机床维护、机床工作原理等机械方面的相关知识;同时利用图纸和CAM软件，锻炼学生的看图、识图、制图的能力。对于电气/计算机/信息类专业的学生，教学内容包括：数控机床自动控制原理、数控装置和PLC的工作原理、数控机床的电气装置维修等。通过因“需”施教，降低学习难度，锻炼学生综合运用所学知识的能力，同时增强学习专业知识的兴趣。
1.2 利用现代教育技术和教学手段加强基础理论教学
（1）利用多媒体促进基础理论教学。数控加工实习涉及项目多，机床工作原理、零件加工程序编制、机床操作等差异较大，学生短期内难以掌握。在数控技术基础知识教学环节，充分利用录像、图片、视频等方法，演示数控机床的加工场面、工作原理、结构特点和加工方法，使抽象、深奥的原理简单化、直观化，有助于学生更好地加深对基本概念、原理的体验、理解和掌握，更好地激发学生兴趣。
（2）利用CAD/CAM软件提高学生编程能力。在零件加工程序编制教学环节，教师先讲解程序指令的含义和基本编程方法，让学生对编程基础知识有一定的了解。然后，由教师指导学生，结合实习项目任务，使用CAD/CAM软件完成零件的建模，确定加工方式、刀具规格、切削用量等加工工艺参数，并对加工轨迹进行的模拟加工;轨迹无误后自动生成程序代码。学生在应用CAD/CAM软件进行数控编程的过程，将数控编程、制造工艺、刀具、数控机床、数控加工等知识有机地结合起来，使学生所学的知识融会贯通，并在计算机上变得生动、形象起来。
（3）利用数控加工仿真软件，提高学生的学习兴趣和数控理论的教学效果。通过仿真软件，学生可以检查自己通过课堂学习所掌握的知识是否能够应用于数控实际操作，激发学生对数控技术的学习兴趣，提高学生的编程能力，缩短实际操作时熟悉机床的时间，减少误操作地发生。
1.3 安全第一，规范操作
在数控机床实操课，学生容易因编程的疏忽或操作失误，造成刀具或机床损坏，甚至造成人身伤害。所以在操作机床前，应对学生进行必要的安全教育以及基本操作训练。教师必须先讲解本次课中进行机床操作的注意事项，强调安全操作规程。为确保教学安全，学生每两人一组结成“互保对子”，同时按照机床的操作流程制定出标准的操作规范。
1.4 采用多种教学法
1.4.1 教师示范操作和学生讲授相结合
在进行机床基本操作训练时，采取四步教学法，教师先进行示范操作，操作过程中应说明机床上的开关、手柄、按钮的名称及用途，边讲解边示范;同时注意根据不同专业学生的知识特点，对照实物讲解机床的结构、原理、维护、保养和故障排除等知识。通过教师示范、学生互教、实际操作，可以使学生的实际操作技能得到很大的提高。
1.4.2 利用项目教学法提高学生的创新能力
在数控机床实操课能力提高阶段，采用项目教学法;根据机床数量，把全班学生划分成若干个学习小组，每组同学共同讨论相互协作完成一个项目任务。项目任务可以学生自己拟定，也由学生从教师提供的备选任务中选择;学生通过相互讨论、归纳分析、共同学习、团结协作完成工作任务。最后由教师根据学生独立操作完成的工件，从设计水平、构思及造型等方面给出该工种的成绩，并指出存在的问题。
1.5 促进自主学习
数控加工技术课程内容多，学生参加实训的课时有限，教师的教学重点只能放在基本的应知应会的部分，教学效果不好。为此，依照教学大纲要求并结合我校的实际情况，编写了《金工实习教材》和《金工实习指导书》两种教材。《金工实习教材》将先进加工方法与传统加工方法的结合，反映现代科技新成就，每章后都有思考题，思考题的题目难易结合、覆盖面广，便于学生自学和巩固所学知识。《金工实习指导书》的内容涵盖：机床的操作方法和实习报告。通过阅读指导书，学生可以按标准流程完成机床的操作，实现对学生实操技能的考察。教学中，要求学生每次课前必须根据教材先预习，上课过程中教师要对学生预习的内容进行抽问，对学生预习情况进行督促检查。采用课前预习的方式，可缩短教师在课堂上讲解理论的时间，把更多的课堂时间留给学生操作。
1.6 与职业技能鉴定相结合
发挥高校师资力量雄厚和数控机床种类齐全的优势，与国家职业技能鉴定机构合作，开展数控机床职业技能资格培训，将课堂教学与工程实践紧密结合。学生在完成实习任务的同时，可通过参加数控车床或加工中心操作工技能鉴定考试获得相应的职业资格证书。通过数控加工技术实习与职业技能鉴定培养相结合，提高了学生理论知识水平和综合技能，提高学生的就业优势和竞争力，拓宽学生的就业范围。
2 结语
通过对数控加工技术实习课程的教学内容、教学方法的改进，能够加深学生对知识的理解和应用，锻炼学生综合运用知识的能力，培养学生的动手能力，缩短学校教育与企业需要的距离，为学生将来的学习和就业打下良好的基础。
参考文献
[1] 刘军.CAD/CAM软件在数控教学中的应用探讨[J].教育教学论坛，2014（14）.
