導語：如何才能寫好一篇數控機床的用途，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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    關鍵詞：數控機床　控制技術

數控機床是機電一體化的典型產品，數控機床控制技術是集計算機及軟件技術、自動控制技術、電子技術、自動檢測技術、液壓與氣動技術和精密機械等技術為一體的多學科交叉的綜合技術。隨著科學技術的高速發展，機電一體化技術迅猛發展，數控機床在企業普遍應用，對生產線操作人員的知識和能力要求越來越高。

一、數控機床的優點與缺點

(一)數控機床的優點

對零件的適應性強，可加工復雜形狀的零件表面。在同一臺數控機床上，只需更換加工程序，就可適應不同品種及尺寸工件的自動加工，這就為復雜結構的單件、小批量生產以及試制新產品提供了極大的便利，特別是對那些普通機床很難加工或無法加工的精密復雜表面(如螺旋表面)，數控機床也能實現自動加工。

加工精度高，加工質量穩定。目前，數控機床控制的刀具和工作臺最小移動量(脈沖當量)普遍達到0.0001mm，而且數控系統可自動補償進給傳動鏈的反向間隙和絲杠螺距誤差，使數控機床達到很高的加工精度。此外，數控機床的制造精度高，其自動加工方式避免了生產者的人為操作誤差，因此，同一批工件的尺寸一致性好，產品合格率高，加工質量穩定。

生產效率高。由于數控機床結構剛性好，允許進行大切削用量的強力切削，從主軸轉速和進給量的變化范圍比普通機床大，因此在加工時可選用最佳切削用量，提高了數控機床的切削效率，節省了機動時間。與普通機床相比，數控機床的生產效率可提高2—3倍。

良好的經濟效益。使用數控機床進行單件、小批量生產時，可節省劃線工時，減少調整、加工和檢驗時間，節省直接生產費用；同時還能節省工裝設計、制造費用；數控機床加工精度高，質量穩定，減少了廢品率，使生產成本進一步下降。此外，數控機床還可實現一機多用，所以數控機床雖然價格較高，仍可獲得良好的經濟效益。

自動化程度高。數控機床自動化程度高，可大大減輕工人的勞動強度，減少操作人員的人數，同時有利于現代化管理，可向更高級的制造系統發展。

(二)數控機床的缺點

數控機床的主要缺點價格較高，設備首次投資大；對操作、維修人員的技術要求較高；加工復雜形狀的零件時。手工編程的工作量大。

二、數控機床的種類

數控機床的種類很多，主要分類

按工藝用途分類。按工藝用途，數控機床可分類如下。普通數控機床：這種分類方式與普通機床分類方法一樣，銑床、數控錨床、數控鉆床、數控磨床、數控齒輪加工機床等。加工中心機床：數控加工中心是在普通數控機床上加裝一個刀庫和自動換刀裝置而構成的數控機床，它可在一次裝夾后進行多種工序加工。

按運動方式分類。按運動方式，數控機床可分類點位控制數控機床。數控系統只控制刀具從要有數控鉆床、數控坐標錘床、數控沖剪床等。直線控制數控機床：數控系統除了控制點與點之間的準確位置以外，還要保證兩點之間移動的軌跡是一條直線，而且對移動的速度也要進行控制。這類機床主要有簡易數控車床、數控銷、銑床等。輪廓控制數控機床：數控系統能對兩個或兩個以上運動坐標的位移及速度進行連續相關的控制，使合成的運動軌跡能滿足加工的要求。這類機床主要有數控車床、數控銑床等。

按伺服系統的控制方式分類。按伺服系統的控制方式，數控機床可分類如下。開環控制系統的數控機床。閉環控制系統的數控機床。半閉環控制系統的數控機床。

按數控系統的功能水平分類。技功能水平分類，數控系統可分類如下。經濟性數控機床。經濟性數控機床大多指采用開環控制系統的數控機床價格便宜，適用于自動化程度要求不高的場合。中檔數控機床。這類數控機床功能較全，價格適中，應用較廣。高檔數控機床。這類數控機床功能齊全，價格較貴。

   　三、數控機床控制技術的發展

機械設備最早的控制裝置是手動控制器。目前，繼電器—接觸器控制仍然是我國機械設備最基本的電氣控制形式之一。到了20世紀奶年代至50年代，出現了交磁放大機—電動機控制，這是一種閉環反饋系統，系統的控制精度和快速性都有了提高。20世紀60年代出現了晶體管——晶閘管控制，由晶閘管供電的直流調速系統和交流調速系統不僅調運性能大為改善，而且減少了機械設備和占地面積，耗電少，效率局，完全取代了交磁放大機—電動機控制系統。

在20世紀的60年代出現丁一種能夠根據需要方便地改變控制程序，結構簡單、價格低廉的自動化裝置—順序控制器。隨著大規模集成電路和微處理器技術的發展及應用，在20世紀70年代出現了一種以微處理器為核心的新型工業控制器——可編程序控制器。這種器件完全能夠適應惡劣的工業環境，由于它具備了計算機控制和繼電器控制系統兩方面的優點，故目前已作為一種標準化通用設備普通應用于工業控制。

隨著計算機技術的迅速發展，數控機床的應用日益廣泛，井進一步推動了數控系統的發展，產生了自動編程系統、計算機數控系統、計算機群控系統和天性制造系統。計算機集成制造系統及計算機輔助設計、制造一體化是機械制造一體化的高級階段，可實現產品從設計到制造的全部自動化。

綜上所述，機械設備控制技術的產生，并不是孤立的，而是各種技術相互滲透的結果。它代表了正在形成中的新一代的生產技術，已顯示出并將越來越顯示出強大的威力。

四、數控機床控制技術的發展趨勢

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關鍵詞：數控機床　控制技術

數控機床是機電一體化的典型產品，數控機床控制技術是集計算機及軟件技術、自動控制技術、電子技術、自動檢測技術、液壓與氣動技術和精密機械等技術為一體的多學科交叉的綜合技術。隨著科學技術的高速發展，機電一體化技術迅猛發展，數控機床在企業普遍應用，對生產線操作人員的知識和能力要求越來越高。

一、數控機床的優點與缺點

(一)數控機床的優點

對零件的適應性強，可加工復雜形狀的零件表面。在同一臺數控機床上，只需更換加工程序，就可適應不同品種及尺寸工件的自動加工，這就為復雜結構的單件、小批量生產以及試制新產品提供了極大的便利，特別是對那些普通機床很難加工或無法加工的精密復雜表面(如螺旋表面)，數控機床也能實現自動加工。

加工精度高，加工質量穩定。目前，數控機床控制的刀具和工作臺最小移動量(脈沖當量)普遍達到0.0001mm，而且數控系統可自動補償進給傳動鏈的反向間隙和絲杠螺距誤差，使數控機床達到很高的加工精度。此外，數控機床的制造精度高，其自動加工方式避免了生產者的人為操作誤差，因此，同一批工件的尺寸一致性好，產品合格率高，加工質量穩定。

生產效率高。由于數控機床結構剛性好，允許進行大切削用量的強力切削，從主軸轉速和進給量的變化范圍比普通機床大，因此在加工時可選用最佳切削用量，提高了數控機床的切削效率，節省了機動時間。與普通機床相比，數控機床的生產效率可提高2—3倍。

良好的經濟效益。使用數控機床進行單件、小批量生產時，可節省劃線工時，減少調整、加工和檢驗時間，節省直接生產費用；同時還能節省工裝設計、制造費用；數控機床加工精度高，質量穩定，減少了廢品率，使生產成本進一步下降。此外，數控機床還可實現一機多用，所以數控機床雖然價格較高，仍可獲得良好的經濟效益。

自動化程度高。數控機床自動化程度高，可大大減輕工人的勞動強度，減少操作人員的人數，同時有利于現代化管理，可向更高級的制造系統發展。

(二)數控機床的缺點

數控機床的主要缺點如下：價格較高，設備首次投資大；對操作、維修人員的技術要求較高；加工復雜形狀的零件時。手工編程的工作量大。

二、數控機床的種類

數控機床的種類很多，主要分類如下：

按工藝用途分類。按工藝用途，數控機床可分類如下。普通數控機床：這種分類方式與普通機床分類方法一樣，銑床、數控錨床、數控鉆床、數控磨床、數控齒輪加工機床等。加工中心機床：數控加工中心是在普通數控機床上加裝一個刀庫和自動換刀裝置而構成的數控機床，它可在一次裝夾后進行多種工序加工。

按運動方式分類。按運動方式，數控機床可分類如下：點位控制數控機床。數控系統只控制刀具從要有數控鉆床、數控坐標錘床、數控沖剪床等。直線控制數控機床：數控系統除了控制點與點之間的準確位置以外，還要保證兩點之間移動的軌跡是一條直線，而且對移動的速度也要進行控制。這類機床主要有簡易數控車床、數控銷、銑床等。輪廓控制數控機床：數控系統能對兩個或兩個以上運動坐標的位移及速度進行連續相關的控制，使合成的運動軌跡能滿足加工的要求。這類機床主要有數控車床、數控銑床等。

按伺服系統的控制方式分類。按伺服系統的控制方式，數控機床可分類如下。開環控制系統的數控機床。閉環控制系統的數控機床。半閉環控制系統的數控機床。

按數控系統的功能水平分類。技功能水平分類，數控系統可分類如下。經濟性數控機床。經濟性數控機床大多指采用開環控制系統的數控機床價格便宜，適用于自動化程度要求不高的場合。中檔數控機床。這類數控機床功能較全，價格適中，應用較廣。高檔數控機床。這類數控機床功能齊全，價格較貴。

三、數控機床控制技術的發展

機械設備最早的控制裝置是手動控制器。目前，繼電器—接觸器控制仍然是我國機械設備最基本的電氣控制形式之一。到了20世紀奶年代至50年代，出現了交磁放大機—電動機控制，這是一種閉環反饋系統，系統的控制精度和快速性都有了提高。20世紀60年代出現了晶體管——晶閘管控制，由晶閘管供電的直流調速系統和交流調速系統不僅調運性能大為改善，而且減少了機械設備和占地面積，耗電少，效率局，完全取代了交磁放大機—電動機控制系統。

在20世紀的60年代出現丁一種能夠根據需要方便地改變控制程序，結構簡單、價格低廉的自動化裝置—順序控制器。隨著大規模集成電路和微處理器技術的發展及應用，在20世紀70年代出現了一種以微處理器為核心的新型工業控制器——可編程序控制器。這種器件完全能夠適應惡劣的工業環境，由于它具備了計算機控制和繼電器控制系統兩方面的優點，故目前已作為一種標準化通用設備普通應用于工業控制。

隨著計算機技術的迅速發展，數控機床的應用日益廣泛，井進一步推動了數控系統的發展，產生了自動編程系統、計算機數控系統、計算機群控系統和天性制造系統。計算機集成制造系統及計算機輔助設計、制造一體化是機械制造一體化的高級階段，可實現產品從設計到制造的全部自動化。

綜上所述，機械設備控制技術的產生，并不是孤立的，而是各種技術相互滲透的結果。它代表了正在形成中的新一代的生產技術，已顯示出并將越來越顯示出強大的威力。

四、數控機床控制技術的發展趨勢

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關鍵詞 數控機床；第四軸；改造方式

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2013）24-0132-02

數控機床在承接外加任務的時候，不僅要在數控機床上進行正常的輪廓加工，而且還需要進行曲線、曲面類零件的加工。曲線等零件的加工子在普通的三坐標上是銑床上是無法完成的，因此，這就需要擴展數控機床的功能，在數控機床上增加第四軸。和購買四軸數控機床相比，增加第四軸的成本相對來說比較低。本文即探討數控機床增加第四軸的改造方式。

1 數控系統功能的簡介

數控系統的功能有多種系列，不同的系列其功能各不相同，一般而言，數控系統的功能包括選擇功能和基本功能。其中，基本功能是數控系統必備的功能之一。對于選擇功能，用戶可以根據機床的特點和用途，選擇相應的選擇功能。數控機床的類型、檔次不同，則其功能差異很大，筆者介紹其主要的幾種功能。

1.1 控制功能

控制功能是數控系統的主要功能之一。控制系統中的控制軸可以分為四種，一是移動軸，二是回轉軸，三是基本軸，四是附加軸。控制系統通過軸的聯動，就能夠完成輪廓軌跡的加工。一般情況下，數控機床二軸聯動就可以滿足加工的需要。三軸聯動或者是四軸聯動，在編制程序比較復雜的情況下才使用。

1.2 插補功能

在數控系統中，運動軌跡的控制是通過軟件的插補功能來實現的。我們知道，輪廓控制的現實性非常強，通常而言，插補軟件的計算速度無法滿足數控機床的速度和分辨率要求。同時，數控系統的功能不斷擴展，這也要求其縮短其插補軟件的計算時間。因此，數控系統的插補實際上也就被分成了粗插補和精插補兩種。當前，數控機床硬件采用的是精插補。

1.3 準備功能

數控機床的準備功能，也被稱之為G指令代碼，應用于指定的數控機床的運動。它的基本功能有移動、平面選擇和固定循環等指令。對于點位式的數控機床，如起鉆床、沖床等，需要點位移動控制系統來完成。而對于輪廓控制的數控機床，則需要兩個或者是兩個以上的坐標定位系統進行聯動。

1.4 輔助功能

數控機床的輔助功能主要是來控制主軸的轉向和啟停、刀庫的啟停、切削液的開關等等。不同類型的數控系統的輔助功能的差別非常大，而且有很多的自定義系統。

2 增加第四軸的系統設計

2.1 數控圓光柵的功能及其選型

2.1.1 數控圓光柵的功能

數控圓光柵是一種應用廣泛的精密圓分度器件，主要的應用領域是數控銑床和數控加工中心。數控圓光柵和伺服電機或者是單坐標數控系統“聯手”，能夠高校完成回轉坐標的任意角度或者是連續的分度工作，從而完成復雜的曲面加工。此外，其還可以與機床的數控系統直接相連接，為數控機床增加一個可以聯動的回轉坐標軸。

數控圓光柵如果安裝在數控加工中心，則可以通過氣動或者是液壓使主軸剎筋或者是松開。主軸松開后，數控機床通過控制預選的順序還有伺服電機，能夠高效完成一個回轉坐標的任意角度分度，或者是連續的分度運動，從而使數控機床高精度開展工作。

2.1.2 數控圓光柵的選型

數控機床在進行外加工時，常常會遇到需要在回轉面上對孔加工的情況；此外如箱體類零件，需要在臥式加工中心上加工，但是加工單位有沒有該加工設備，情急之下，就在設備上安裝一個數控圓光柵，來暫時解決問題。

關于數控圓光柵，分度精度、裝夾工件的直徑和夾緊力矩等指標是選擇數控圓光柵的關鍵指標。根據相關的加工精度和工件的質量要求，要達到所要求的精度，圓光柵的分度精度必須控制在合理的范圍之內。筆者經過調查，發現煙臺某廠家生產的數控圓光柵較好滿足了課題改造所需。

2.2 數控圓光柵的結構設計

2.2.1 數控圓光柵的參數和安裝尺寸

數控圓光柵的中心高為160 mm，總的轉動比為1：180，最大承載重量為120 kg，總的分度誤差在0.2 mm以下。

2.2.2 伺服系統的選型分析

最大轉速、分度精度以及加工表面的質量、定位精度等是數控圓光柵的技術指標，這些技術指標都是由伺服系統的動態以及靜態性能所決定的，其故障一般情況下也出現在伺服系統上。該機床在改造完成以后，需要滿足以下技術要求。

1）可逆運行。

2）速度范圍寬。

3）足夠的速度穩定性和轉動剛度。

4）高精度。

5）響應快且無超調。

6）在外界的干擾下，其功能的穩定性不受影響。

3 增加第四軸的調試以及試運行

3.1 伺服系統的調試

伺服系統的調試，主要檢查的是伺服系統的位誤差、實際速度和實際電流這三項。位置環增益是數控機床運動坐標性能優劣的最為直接的表現，并不能夠隨意的放大，如果可以對位置環增益進行適當調整，則表示其性能為優。

一般而言，數控系統中的位置伺服系統可分為兩部分，一部分是位置環，一部分是速度環。這也就說是，伺服系統中有速度反饋和位置反饋這兩個回路，可根據伺服機電參數手冊進行調試。

3.2 機床總體的調試

機床總體的調試指的是在電氣、機械方面做出調整和調試。一方面，要從失控機床設備上做進一步的調整，盡可能多的消除系統之間的縫隙；另一方面，要從電氣的參數上做進一步的優化，力爭使電氣參數與機械設備的參數匹配度達到最優。

1）剛度。部件的剛度好，則其彈性變形就比較小，由其所組成的傳動鏈條即便是受到干擾，也不容易引起振動，且轉動仍然比較靈敏。在接收到轉動的指令后，可立即轉動，從而獲得比較高的轉動精度。

2）間隙。這里的間隙既包括伺服機構運動時的反向間隙，也包括各個機件之間的連接間隙。間隙是失動量的一部分，在收到運動指令的幾秒內坐標軸是不動的。

3.3 機床總體性能的優化

1）系統參數的優化。數控系統正常運行之后，要對相應的坐標軸參數進行適當的優化調整，比如速度、增益等，是系統以最佳狀態投入運行。

2）機械部分的調整。對于機床的機械部分，要對其軸間的垂直度、反向間隙和轉動系統的精度進行調整，以使系統達到最佳的性能狀態。

3）機床精度的補償。機床的精度補償可以分為兩部分，一部分是反向間隙補償，一部分是絲杠螺距補償。

位置反饋編碼器在電機的尾部，半閉環消除了機械傳動部分的反向間歇，但絲杠本的間隙依舊存在，把該數值輸入到系統中，即可進行自動補償。

4 結束語

在本文中，筆者系統分析了數控機床增加第四軸后的功能，加裝了數控圓光柵，分析了數控機床參數調整的最優方案，較好完成了數控機床的改造工作，從而增加了機床的功能，提高了產品加工的精度。改造成功后，數控設備每天的開機時間不低于16小時，性能穩定，無故障，經濟效益顯著。

參考文獻

[1]皮智謀，申曉龍.為數控機床增加第四軸的改造[J].機床與液壓，2012（4）.

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一、教學內容的改革

根據中職教育的特點，課程教學內容要圍繞知識、能力、素質這三方面來進行。同時，必須具備基礎性、實用性、時效性和新穎性。數控車床編程與操作理論教學內容包括基本的編程、零件的工藝分析、機床的基本操作、caxa數控車軟件的基本操作和應用。由于數控車技術發展很快，而實訓時間只有2周-4周，為了讓學生在最短的時間內學到最多的知識，數控車這門課程應緊跟數控技術的發展，將目前有關數控技術應用方面的新知識、新技術及時傳授給學生。所以，應對課程內容與教材進行更新和調整。教材以講明基本概念、基本原理為主，可刪去一些繁鎖的計算過程和過時的教學內容。

二、教材內容與教學目標

在數控車課程教材的建設中，應以課程的基本要求為基礎。筆者學校選擇了中、高職職業技術學院數控類一體化教材。根據教學目標分類學理論知識，筆者認為可將認知領域的教學目標分為知識、理解、應用、分析、綜合等5個類別。本課程知識級的主要教學目標是：數控編程中的基本規則以及數控編程中常用代碼的意義、用途。“理解”是能力發展的基本層次，是對知識材料的轉換、解釋、推斷。本課程理解數控指令編程的格式、應用；解釋坐標系規則、定義，并識別各典型機床坐標系；理解數學處理的基本方法；理解典型數控機床加工程序編制的基礎（機床主要功能、加工工藝范圍、工藝裝備、編程特點等）。“應用”是將知識和技能運用到實際中解決實際問題。本課程應用主要教學目標：掌握典型數控機床的常規編程方法，進行一般形狀零件加工程序的分析及編制。

三、教學手段和實踐教學的改革

隨著計算機技術的普及，通訊技術和傳媒手段迅猛發展，教學方法、教學手段應隨著科學的發展而改變。一張嘴、一本書、一塊黑板、一支粉筆的傳統教學方法已不適合現代教學的要求，取而代之的將是幻燈、錄像、多媒體教學，其豐富的信息儲備量、快速的運行速度、強烈的感染力成為教師首選的教學手段。利用多媒體課件進行《數控車》課程的教學，可以使教學生動、形象，提高學生的學習興趣。

數控車是一門實踐性很強的課程，為了達到數控技術和其他機械類專業對本課程的要求，必須建立本課程獨立的實踐教學體系，即數控車床的編程及數控機床仿真操作實訓──綜合實踐數控機床操作訓練。

1.課程實驗

主要開設數控機床結構實驗，使學生了解數控機床的機械結構，同時開設數控編程的實訓。每個學生一臺電腦，完成數控車編程及仿真訓練。對學生進行數控車床仿真操作訓練，使學生掌握數控車床的程序輸入、刀具參數設置、機床調整、機床維護知識，使學生能夠操作數控車床并加工出合格零件，培養學生操作機床的基本技能。

2.綜合實踐訓練

學生根據教師提供的零件進行選擇與操作，分析零件結構、制訂工藝過程、工藝路線，選擇刀具、夾具等，編制加工程序，自己動手加工出零件，培養學生綜合運用所學理論知識解決實際問題的能力。

四、考試方法的改革

考試是教師和學生每學期都必須經歷的事情，然而，考試教育并不受學生歡迎，考試成績并不代表學生學到的知識，學生為了考試而學習，效果不是很好。所以，怎樣考核學生，是十分重要的。好的考試方法，可以調動學生的學習積極性，培養學生自主學習的能力，改善學生學習的風氣，提高教學效率。為了尋找一種科學、合理、有效的考試方法，筆者認為有必要對目前的考試方法進行改革。考試應該采取多種形式進行，才能反映學生各方面的能力水平。

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關鍵詞：機電一體化；信息技術；數控機床

機電一體化就是將機械技術、電工電子技術、微電子技術、信息技術、傳感器技術、接口技術、信號變換技術等多種技術進行有機的結合，并應用到實際中去的綜合技術。隨著科學技術的飛速發展，現代化的自動生產設備可以說都是機電一體化的設備。

機電一體化也稱為機械電子學，是由英文單詞Mechanics（機械學）的詞頭和Electronics（電子學）的詞尾組合而成的新詞，即Mechatronics。機電一體化最早出現在1971年日本雜志《機械設計》的副刊上，隨著機電一體化技術的快速發展，機電一體化的概念被世界各國所承認和應用。隨著電子技術和信息技術的迅猛發展，機電一體化技術也獲得了高速發展，并對現代工業的生產產生了重要影響。

1 機電一體化的含義

在人類漫長的發展歷史中，有一種“看不見的思想”推動著技術的進步和發展，而這種“看不見的思想”就是人們追求的“精益求精”的思想，也正是這種思想使人們創造了一個又一個技術奇跡，也正是“精益求精”的思想迫使人們去提高工作效率，從而創造了機電一體化技術。

機電一體化在國外被稱為“Mechatronics”，這個詞是由英文單詞Mechanics（機械學）的詞頭和Electronics（電子學）的詞尾組合而成的新詞，意思是機械技術和電子技術的有機結合。隨著科學技術的發展，這一技術已經得到包括我國在內的世界各國的承認和應用，我國的工程人員將這一名稱譯為“機電一體化技術”，機電一體化技術又稱為機械電子技術，是機械技術、電子技術和信息技術有機結合的產物，是諸多高新技術產業和高新技術裝備的基礎。

2 機電一體化技術的發展歷史

機電一體化技術的發展歷程，大致可以分為三個階段。

20世紀60年代以前是第一階段，這一階段是機電一體化的初創階段，也就是電子技術開始在機械行業中得到廣泛應用，因此，可以稱其為“萌芽階段”。在這一時期，電子技術研究的初步成果開始被人們用來完善機械產品的相關性能。尤其是第二次世界大戰的爆發，更是刺激了機械產品與電子技術的結合，出現了一些機械性能相當優良的軍事用途的機電產品。戰后，這些軍事用途的機電產品轉為民用，對經濟的恢復和技術的進步起到了積極的促進作用。

20世紀70年代到80年代是第二階段，這一階段機電一體化獲得了蓬勃發展，因此，可以稱其為“蓬勃發展階段”。在這一時期，人們已經開始主動地去利用電子技術、通信技術和控制技術，也就是人們常講的3C（Compute、Control、Communication Techology，簡稱3C）技術的發展成果來研究新的機電一體化產品。

20世紀90年代至今，是機電一體化技術發展的第三階段，這一階段智能化技術在機電一體化技術中得到了良好的應用，因此，這一階段可以稱其為“智能化階段”。這一時期，由于人工智能技術、網絡技術和光纖技術等的發展，為機電一體化帶來了巨大的發展空間。而目前，隨著機械技術與激光-微電子等技術的結合，光機電一體化技術將會成為機電一體化技術未來發展的重要方向。光機電一體化技術包括產品和技術兩方面：光機電一體化產品是集光學、機械、微電子、自動控制和通信技術于一體的高科技產品，具有豐富的功能和很高附加值；光機電一體化技術是指其技術原理和使光機電一體化產品得以實現、使用和發展的技術。隨著機電一體化技術在各行各業的廣泛應用，光機電一體化技術將會獲得巨大的發展空間。

3 機電一體化的發展趨勢

機電一體化是集機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科的交叉綜合， 它的發展和進步依賴并促進相關技術的發展和進步。[1]21世紀，隨著科學技術和人們的環保意識的提升，機電一體化的發展趨勢主要是智能化、數字化、網絡化、微型化及綠色化。

3.1 智能化

智能化是21世紀機電一體化發展的重要趨勢。隨著計算機技術、信息技術、電子技術的飛速發展，機電一體化的智能化在工業中得到了廣泛的應用，機器人就是機電一體化的重要體現。機器人就是通過計算機技術、電子技術、傳感器技術等自動執行工作的機器裝置，它既可以接受人類指揮，又可以運行預先編排的程序，也可以根據以人工智能技術制定的原則綱領行動。機器人的主要任務就是協助或代替人類的工作，尤其是一些危險場合，如高電壓環境、核電站等，都需要機器人來完成人類不適宜的工作。隨著機器人性能的提高，在工業、醫學、農業、建筑業甚至軍事等領域，機器人都有著非常重要的用途。

3.2 數字化

數字化就是將許多復雜多變的信息轉變為可以度量的數字、數據，再以這些數字、數據建立起適當的數字化模型，把它們轉變為一系列二進制代碼，引入計算機內部，進行統一處理，這是數字化的基本過程。21世紀是信息時代，信息的數字化越來越受到人們的重視。隨著計算機技術的發展，奠定了機電產品數字化的基礎，也為數字化設計和制造提供了重要手段，如虛擬設計、計算機集成制造等。數字化要求機電一體化產品的軟件具有具有高可靠性、易操作性、可維護性以及自診斷能力等。

3.3 網絡化

網絡化就是指利用通信技術和計算機技術，把分布在不同地點的計算機及各類電子終端設備互聯起來，按照一定的網絡協議相互通信，以達到所有用戶都可以共享軟件、硬件和數據資源的目的。20世紀90年代中期，網絡技術得到了迅猛發展，它把互聯網上分散的資源融為有機整體，實現資源的全面共享和有機協作，使人們能夠透明地使用資源的整體能力并按需獲取信息，給世界帶來了巨大的變革，也給機電一體化的發展帶來了重大影響，如可以通過網絡對機電一體化的設備進行遠程控制。機電一體化的產品很多，我們以數控機床為例來說明。

數控機床是一種裝有程序控制系統的自動化機床。該控制系統能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規定的程序，并將其譯碼，用代碼化的數字表示，通過信息載體輸入數控裝置。經運算處理由數控裝置發出各種控制信號，控制機床的動作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動地將零件加工出來。數控機床較好地解決了復雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題，是一種柔性的、高效能的自動化機床，代表了現代機床控制技術的發展方向，是一種典型的機電一體化產品。

3.4 微型化

近年來，作為機電一體化技術的重要分支的微機電系統，得到了迅猛發展。微機電系統是微電路和微機械按功能要求在芯片上的集成，尺寸通常在毫米或微米級，自八十年代中后期崛起以來發展極其迅速，被認為是繼微電子之后又一個對國民經濟和軍事具有重大影響的技術領域，將成為21世紀新的國民經濟增長點和提高軍事能力的重要技術途徑。

由于微機電系統具有體積小、重量輕、能耗低、耐用性好、價格低廉、性能穩定等優點，在生物醫學、航空航天、工業、農業乃至國防等領域等有著廣闊的應用前景。雖然目前技術上還存在一定困難，但取得技術上的重大突破已經為期不遠。

3.5 多樣化

未來的機電一體化裝置將會越來越強化其與生命機體的相似性，它高度依賴于信息，具有相當高的智能，能夠學習和積累經驗，有靈活適應環境的能力，并能根據需要和具體條件進行決策、指揮并完成某些任務。[2]這些在技術上雖然有一定難度，但其部分功能已經得以實現。人們正在研究如何用機電一體化技術取代人體的大部分器官，如人造假肢，過去只是外表和真肢相似的機械化裝置，而目前，已經研究出可以和身體器官相連的裝置，這種假臂的手非常靈活，甚至可以操作樂器等。

3.6 綠色化

綠色設計就是指充分利用資源來獲得綠色產品的設計。在漫長的人類發展史中，工業設計為人類創造了現代生活方式和生活環境，與此同時，也加速了資源、能源的消耗，并對地球的生態平衡造成了嚴重破壞。但地球上的一次性資源、能源畢竟有限，隨著世界人口的日益增多和人們對物質生活越來越高的要求，這種高投入高輸出發展模式能否持續下去、還能持續多久，已成為國際社會的重點研究課題。[3]鑒于此，綠色設計也就成了機電一體化發展的重要方向。綠色設計反映了人們對于現代科技文化所引起的環境及生態破壞的反思，要求世界各國要合理的利用資源，轉變傳統粗放式的發展模式，采用以資源、能源高效利用為特色的集約型發展模式，是實現可持續發展的重要途徑。

4 機電一體化的重要應用

機電一體化技術自問世以來獲得了迅猛發展，推動了機械工業的良好發展，新產品層出不窮。無論是軍事還是經濟，亦或是生產、生活，機電一體化都在時刻推動著社會的發展。

4.1 數控機床

數控機床是一種裝有程序控制系統的自動化機床。數控機床的基本組成包括加工程序載體、數控裝置、伺服驅動裝置、機床主體和其他輔助裝置。數控機床工作時，不需要工人直接去操作機床，要對數控機床進行控制，必須編制加工程序。零件加工程序中，包括機床上刀具和工件的相對運動軌跡、工藝參數和輔助運動等。數控裝置是數控機床的核心。現代數控裝置均采用CNC（Computer Numerical Control）形式，這種CNC裝置一般使用多個微處理器，以程序化的軟件形式實現數控功能，因此又稱軟件數控（Software NC）。伺服系統是數控機床的重要組成部分，用于實現數控機床的進給伺服控制和主軸伺服控制。伺服系統的作用是把接受來自數控裝置的指令信息，經功率放大、整形處理后，轉換成機床執行部件的直線位移或角位移運動。機床主機是數控機床的主體。它包括床身、底座、立柱、橫梁、滑座、工作臺、主軸箱、進給機構、刀架及自動換刀裝置等機械部件。它是在數控機床上自動地完成各種切削加工的機械部分。輔助裝置是保證充分發揮數控機床功能所必需的配套裝置，常用的輔助裝置包括：氣動、液壓裝置，排屑裝置，冷卻、裝置，回轉工作臺和數控分度頭，防護，照明等各種輔助裝置。

4.2 工業機器人

工業機器人是面向工業領域的多關節機械手或多自由度的機器人。工業機器人是工業物流自動化中的重要裝置之一，是當今世界新技術革命的一個重要標志。[4]工業機器人是自動執行工作的機器裝置，是靠自身動力和控制能力來實現各種功能的一種機器。它可以接受人類指揮，也可以按照預先編排的程序運行，現代的工業機器人還可以根據人工智能技術制定的原則綱領行動。20世紀40年代中后期，機器人的研究與發明得到了更多人的關心與關注。50年代以后，美國橡樹嶺國家實驗室開始研究能搬運核原料的遙控操縱機械手。1954年美國戴沃爾最早提出了工業機器人的概念，并申請了專利。1959年UNIMATION公司的第一臺工業機器人在美國誕生，開創了機器人發展的新紀元。UNIMATION的VAL（very advantage language）語言也成為機器人領域最早的編程語言在各大學及科研機構中傳播，這也是各個機器人品牌的最基本范本。

5 結束語

機電一體化的出現不是孤立的，它是許多科學技術發展的結晶，是社會生產力發展到一定階段的必然要求。應當指出，機電一體化是機械理論與計算機和網絡等信息理論的結合，是機械設計理論的發展，而不是取代。當然，與機電一體化相關的技術還有很多，并且隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的廣闊發展前景也將越來越光明。

參考文獻

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[2]張楊林.機電一體化技術進展及發展趨勢[J].機械制造，2005.

[3]周琴.機電一體化技術的現狀和發展趨勢[J].機械，2010.

[4]王恒升.機電一體化及其應用[J].機床電器，1998.

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關鍵詞：機械工程訓練 數控加工技術 教學改革

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）10（c）-0100-01

機械工程訓練是高等工科教育重要的實踐環節之一，它是理工科許多專業的技術基礎課。數控加工技術是機械工程訓練實習中的一門實踐性課程，目的是培養學生的工程實踐能力和創新能力。數控加工技術是一門理論與實踐都很強的課程，課程內容涉及數控車、數控銑床、加工中心、線切割、激光加工等先進制造技術，包含機械、電氣、液壓、計算機、信息處理、零件加工工藝等基礎知識。在工程訓練中心學習的主要群體是大學低年級的學生，學生從未接觸過機械設備，還沒學習專業基礎知識，每種數控機床安排的實習時間有限;傳統的單向灌輸教學方法，以講授、示范操作為主，造成學生對基本概念掌握不清楚，缺少學習興趣和積極性，因此有必要對該課程進行教學改革。

1 教學改革的內容

1.1 面向專業設置教學內容

數控加工技術課程由兩部分組成：數控理論和數控機床操作實訓。在數控機床操作實訓之前，先學習數控理論，包括數控機床的基本知識、數控加工工藝及編程方法、CAM和數控仿真軟件的應用。數控機床操作實訓即實踐教學環節，主要以學生動手為主。例如：對于機械類專業的學生，側重講解零件加工工藝、數控機床結構、機床維護、機床工作原理等機械方面的相關知識;同時利用圖紙和CAM軟件，鍛煉學生的看圖、識圖、制圖的能力。對于電氣/計算機/信息類專業的學生，教學內容包括：數控機床自動控制原理、數控裝置和PLC的工作原理、數控機床的電氣裝置維修等。通過因“需”施教，降低學習難度，鍛煉學生綜合運用所學知識的能力，同時增強學習專業知識的興趣。

1.2 利用現代教育技術和教學手段加強基礎理論教學

（1）利用多媒體促進基礎理論教學。數控加工實習涉及項目多，機床工作原理、零件加工程序編制、機床操作等差異較大，學生短期內難以掌握。在數控技術基礎知識教學環節，充分利用錄像、圖片、視頻等方法，演示數控機床的加工場面、工作原理、結構特點和加工方法，使抽象、深奧的原理簡單化、直觀化，有助于學生更好地加深對基本概念、原理的體驗、理解和掌握，更好地激發學生興趣。

（2）利用CAD/CAM軟件提高學生編程能力。在零件加工程序編制教學環節，教師先講解程序指令的含義和基本編程方法，讓學生對編程基礎知識有一定的了解。然后，由教師指導學生，結合實習項目任務，使用CAD/CAM軟件完成零件的建模，確定加工方式、刀具規格、切削用量等加工工藝參數，并對加工軌跡進行的模擬加工;軌跡無誤后自動生成程序代碼。學生在應用CAD/CAM軟件進行數控編程的過程，將數控編程、制造工藝、刀具、數控機床、數控加工等知識有機地結合起來，使學生所學的知識融會貫通，并在計算機上變得生動、形象起來。

（3）利用數控加工仿真軟件，提高學生的學習興趣和數控理論的教學效果。通過仿真軟件，學生可以檢查自己通過課堂學習所掌握的知識是否能夠應用于數控實際操作，激發學生對數控技術的學習興趣，提高學生的編程能力，縮短實際操作時熟悉機床的時間，減少誤操作地發生。

1.3 安全第一，規范操作

在數控機床實操課，學生容易因編程的疏忽或操作失誤，造成刀具或機床損壞，甚至造成人身傷害。所以在操作機床前，應對學生進行必要的安全教育以及基本操作訓練。教師必須先講解本次課中進行機床操作的注意事項，強調安全操作規程。為確保教學安全，學生每兩人一組結成“互保對子”，同時按照機床的操作流程制定出標準的操作規范。

1.4 采用多種教學法

1.4.1 教師示范操作和學生講授相結合

在進行機床基本操作訓練時，采取四步教學法，教師先進行示范操作，操作過程中應說明機床上的開關、手柄、按鈕的名稱及用途，邊講解邊示范;同時注意根據不同專業學生的知識特點，對照實物講解機床的結構、原理、維護、保養和故障排除等知識。通過教師示范、學生互教、實際操作，可以使學生的實際操作技能得到很大的提高。

1.4.2 利用項目教學法提高學生的創新能力

在數控機床實操課能力提高階段，采用項目教學法;根據機床數量，把全班學生劃分成若干個學習小組，每組同學共同討論相互協作完成一個項目任務。項目任務可以學生自己擬定，也由學生從教師提供的備選任務中選擇;學生通過相互討論、歸納分析、共同學習、團結協作完成工作任務。最后由教師根據學生獨立操作完成的工件，從設計水平、構思及造型等方面給出該工種的成績，并指出存在的問題。

1.5 促進自主學習

數控加工技術課程內容多，學生參加實訓的課時有限，教師的教學重點只能放在基本的應知應會的部分，教學效果不好。為此，依照教學大綱要求并結合我校的實際情況，編寫了《金工實習教材》和《金工實習指導書》兩種教材。《金工實習教材》將先進加工方法與傳統加工方法的結合，反映現代科技新成就，每章后都有思考題，思考題的題目難易結合、覆蓋面廣，便于學生自學和鞏固所學知識。《金工實習指導書》的內容涵蓋：機床的操作方法和實習報告。通過閱讀指導書，學生可以按標準流程完成機床的操作，實現對學生實操技能的考察。教學中，要求學生每次課前必須根據教材先預習，上課過程中教師要對學生預習的內容進行抽問，對學生預習情況進行督促檢查。采用課前預習的方式，可縮短教師在課堂上講解理論的時間，把更多的課堂時間留給學生操作。

1.6 與職業技能鑒定相結合

發揮高校師資力量雄厚和數控機床種類齊全的優勢，與國家職業技能鑒定機構合作，開展數控機床職業技能資格培訓，將課堂教學與工程實踐緊密結合。學生在完成實習任務的同時，可通過參加數控車床或加工中心操作工技能鑒定考試獲得相應的職業資格證書。通過數控加工技術實習與職業技能鑒定培養相結合，提高了學生理論知識水平和綜合技能，提高學生的就業優勢和競爭力，拓寬學生的就業范圍。

2 結語

通過對數控加工技術實習課程的教學內容、教學方法的改進，能夠加深學生對知識的理解和應用，鍛煉學生綜合運用知識的能力，培養學生的動手能力，縮短學校教育與企業需要的距離，為學生將來的學習和就業打下良好的基礎。

參考文獻

[1] 劉軍.CAD/CAM軟件在數控教學中的應用探討[J].教育教學論壇，2014（14）.

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關鍵詞：多媒體；改革；數控編程；教學

Abstract: Some methods are mentioned in this paper in order to reforming the course NC programe， such as adjusting the contents of the course， regarding the construct of the textbook， reforming the ways of teaching， reforming the way of testing on the students and lifelong practal teaching．

Key words: multimedia; reform；NC programe；teaching

《數控編程》是高職高專數控技術應用和其他許多機電類專業的一門主干專業課，它以培養學生熟練掌握數控設備基本編程技能和數控設備的應用能力為目標。根據高職高專學生的培養目標，有必要對《數控編程》這門課程進行教學改革，從教學內容，課程體系，教學方法與手段和實踐教學體系進行改革，以提高教學質量，培養掌握數控技術的應用型、技能型人才，滿足市場對該類人才的需求。

1．教學內容的調整

根據高職教育的特點，課程教學內容要圍繞知識、能力、素質這三方面來進行，同時，必須有基礎性、實用性、時效性和新穎性。《數控編程》理論教學內容包括計算機數控系統、數控機床機械機構、數控編程等內容。由于數控技術發展很快，因此，《數控編程》這門課程應緊跟數控技術的發展，將目前有關數控技術應用方面的新知識、新技術及時傳授給學生，所以，應對課程內容與教材隨時進行更新和調整。教材以講明基本概念、基本原理為度，應刪去一些繁鎖的計算過程和一些過時的教學內容。例如，由于自動編程在數控編程中已得到廣泛應用，可將教材中一些復雜曲線的數學處理等內容進行了壓縮；因穿孔紙帶在企業中已很少使用，這部分內容也可以刪減；由于高職學生主要是技能的培養，因此，有必要對理論性太強、崗位實用性較低的內容進行刪減，突出實踐技能性強的教學內容，所以對數控加工的原理也可以只進行簡單講解，還應將教材中內容接近的部分進行合并。同時還應根據不同的專業對《數控編程》課程教學內容按不同要求進行編排。如對于機械制造及計算機輔助設計專業，主要講授數控機床機械結構、數控車床、銑床、加工中心、計算機輔助編程。對于模具設計與制造專業主要講授數控車床、銑床、加工中心編程、數控電火花、線切割機床編程。這樣，《數控編程》課程教學內容的安排就體現了系統性、完整性、科學性和先進性，同時要注重汲取近期先進制造技術和數控技術的最新研究成果，注重知識的前后連貫，注重基礎知識的完整性。

2．教材的建設

教材是教學改革的物化成果。在確定了課程基本內容后，教材的編寫就成為有效提高課程教學質量的重要方式之一。在《數控編程》課程教材的建設中，應以課程的基本要求為基礎。以教材設計的教學目標分類原則為理論指導，進行高職高專《數控編程》教材的編寫。根據教學目標分類學理論，筆者認為可將認知領域的教學目標分為知識、理解、應用、分析、綜合等5個類別。知識級涉及的主要是心理過程的記憶。本課程知識級主要教學目標是：數控編程基本概念的名稱、定義；數控編程中的基本規則以及數控編程中常用代碼的意義、用途。“理解” 是能力發展的一個基本層次，是對知識材料的轉換、解釋、推斷。本課程理解級教學目標是理解數控編程的定義、字與字的功能、程序格式；解釋坐標系規則、定義，并識別各典型機床坐標系；理解數學處理的基本方法；解釋常用代碼的定義、使用方法及編寫格式，各代碼間的區別與聯系；理解典型數控機床加工程序編制的基礎（機床主要功能、加工工藝范圍、工藝裝備、編程特點等）。“應用”是將知識和技能運用到實際中解決新問題。本課程應用級主要教學目標：掌握典型數控機床的常規編程方法；進行一般形狀零件加工程序的分析及編制。“分析” 是對一項信息，找出其構成的要素或部分，使得觀念中相關的層次更為清楚，并且使得觀念與觀念的關系更為明白。本課程分析級主要教學目標：分析數控機床編程中，各項功能的適用場合，并使用其進行編程；對典型數控機床的對刀調整、工作臺調整、程序調整等進行分析，并確定正確方法。綜合是將多元素或部分加以組合以形成一個整體。本課程中“綜合” 級教學目標主要表現為能對較復雜零件進行數控加 程序的多方案比較，對較復雜零件進行工藝、程序、加工調整分析，并確定加工方案。

教學目標分類理論的基本精神是教學要循序漸進，層層深入，這是教材設計的基本原則，遵循這一原則能有效提高教材的科學性、適用性和針對性。高職教材的編寫必須要遵循這一基本理論，才能形成高職教材的特色。

3．教學手段的改革

媒體與手段是現代教育技術的一個重要組成部分， 隨著計算機技術的普及， 通訊技術和傳媒手段迅猛發展，教學方法、教學手段應隨著科學的發展而改變。一張嘴、一本書、一塊黑板、一支粉筆的傳統教學方法已不適合現代學習的要求，取而代之的將是錄音、幻燈、錄像、電視，特別是多媒體電腦，以其豐富的信息儲備、快速的運行速度、強烈的感染力成為教師首選的教學手段。利用多媒體課件進行《數控編程》課程的教學，可以使教學生動、形象，提高學生學習興趣 過去學生在學習《數控編程》課程時，普遍感覺這門課枯燥、難學，但如果利用電子教案，采用多媒體形式組織教學，同時利用數控加工的仿真軟件，對學生編制出的數控程序進行仿真加工，這樣就會使教學直觀、形象，也會大大提高學生的學習興趣，使他們感覺數控編程不但易懂、易學，而且實用，這樣就會對《數控編程》產生濃厚的興趣，學好這門課也就不是難事了。利用多媒體課件進行《數控編程》課程的教學也可以減輕學生負擔，提高課堂利用率。傳統的教學方式一般是老師在上面講，學生在下面做筆記。有些同學往往顧了做筆記就顧上聽課，常常一堂課下來，筆記做了不少，但腦子卻是一片空白。采用多媒體課件授課，學生無需做筆記，只須專心聽課，課后將電子教案一COPY就行了，復習時也非常輕松，而且多媒體課件的信息量也非常豐富，還可以解決課時不足的問題。另外，傳統的授課方法，不但板書需要花費大量時間，而且課堂氣氛比較沉悶，教學效果也較差。但采用多媒體課件授課，就會大大節約課堂的教學時間，提高課堂的利用率

4．考試方法的改革

考試是教師和學生每學期都必須經歷的事情。學生可以通過考試，對學期所學課程進行系統的、綜合的復習；教師也以通過考試了解學生的學習情況，檢查自己的教學教學效果。然而，采用什么樣的考試方法，怎樣考核學生，是十分重要的。好的考試方法，可以調動學生學習的積極性。培養學生自主學習的能力，改善學生學習的風氣，促進教學。為了尋找一種科學的、合理的、有效的考試方法，我認為有必要對目前的考試方法進行改革。考試應該采取多種形式進行，才能反映學生各方面能力水平。考試成績可以由三項內容組成：筆試（50％）+操作考試（30％）+綜合考試（20％）=總成績（100％）。1）筆試：主要考核學生對本課程基本理論知識的掌握情況（50分）；試卷可以采用從試題庫中隨機抽取的辦法，這樣真正做到“教考分離”。2）操作考試：主要考核學生操作數控機床基本技能（30分）；3）綜合考試：每個學生獨立加工一個零件，考核學生綜合運用知識的能力（20分）。

5．實踐教學的改革

高職專業課程的顯著特點之一就是實踐性強。為此，必須要重點建設好與理論教學體系互相聯系、相互融合的實踐教學體系，理論教學體系，必須與實踐教學體系相結合，才能培養出高素質、高技能的應用型人才。《數控編程》是一門實踐性很強的課程。為了達到數控技術和其他機械類專業對本課程的要求，必須建立本課程獨立的實踐教學體系，即數控機床結構及編程實驗──數控機床操作實訓──綜合實踐訓練。

1）課程實驗 主要開設數控機床結構實驗，使學生了解數控機床的機械結構，同時開設數控編程的實驗，包括①手工編程：每個學生一臺模擬編程器，完成數控車床、銑床編程訓練。②計算機輔助編程（自動編程）。每個學生一臺計算機及配套CAD／CAM軟件，完成復雜形狀零件自動編程訓練，通過編程訓練使學生掌握數控編程的方法和技巧。

2）數控機床操作實訓 對學生進行數控車床、銑床和加工中心實際操作訓練，使學生掌握數控機床、加工中心的程序輸入、刀具參數設置、機床調整、機床維護知識，使學生能夠操作數控機床并加工出合格零件，培養學生操作機床的基本技能。

3）綜合實踐訓練 學生自己選擇中等復雜程度的零件，分析零件結構、制訂工藝過程、工藝路線，選擇數控機床、刀具、夾具等，編制加工程序，自己動手操作加工出零件，培養學生綜合運用所學理論知識解決實際問題的能力。

參考文獻

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[3]田坤等”數控機床及編程”課程教學研究[J]．河南機電高等專科學校學報機，2002．1

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20世紀中期，隨著電子技術的發展，自動信息處理、數據處理以及電子計算機的出現，給自動化技術帶來了新的概念，用數字化信號對機床運動及其加工過程進行控制，推動了機床自動化的發展。

采用數字技術進行機械加工，最早是在40年代初，由美國北密支安的一個小型飛機工業承包商派爾遜斯公司（ParsonsCorporation）實現的。他們在制造飛機的框架及直升飛機的轉動機翼時，利用全數字電子計算機對機翼加工路徑進行數據處理，并考慮到刀具直徑對加工路線的影響，使得加工精度達到±0.0381mm（±0.0015in），達到了當時的最高水平。

1952年，麻省理工學院在一臺立式銑床上，裝上了一套試驗性的數控系統，成功地實現了同時控制三軸的運動。這臺數控機床被大家稱為世界上第一臺數控機床。

這臺機床是一臺試驗性機床，到了1954年11月，在派爾遜斯專利的基礎上，第一臺工業用的數控機床由美國本迪克斯公司（Bendix-Cooperation）正式生產出來。

在此以后，從1960年開始，其他一些工業國家，如德國、日本都陸續開發、生產及使用了數控機床。

數控機床中最初出現并獲得使用的是數控銑床，因為數控機床能夠解決普通機床難于勝任的、需要進行輪廓加工的曲線或曲面零件。

然而，由于當時的數控系統采用的是電子管，體積龐大，功耗高，因此除了在軍事部門使用外，在其他行業沒有得到推廣使用。

到了1960年以后，點位控制的數控機床得到了迅速的發展。因為點位控制的數控系統比起輪廓控制的數控系統要簡單得多。因此，數控銑床、沖床、坐標鏜床大量發展，據統計資料表明，到1966年實際使用的約6000臺數控機床中，85%是點位控制的機床。

數控機床的發展中，值得一提的是加工中心。這是一種具有自動換刀裝置的數控機床，它能實現工件一次裝卡而進行多工序的加工。這種產品最初是在1959年3月，由美國卡耐·;特雷克公司（Keaney&TreckerCorp.）開發出來的。這種機床在刀庫中裝有絲錐、鉆頭、鉸刀、銑刀等刀具，根據穿孔帶的指令自動選擇刀具，并通過機械手將刀具裝在主軸上，對工件進行加工。它可縮短機床上零件的裝卸時間和更換刀具的時間。加工中心現在已經成為數控機床中一種非常重要的品種，不僅有立式、臥式等用于箱體零件加工的鏜銑類加工中心，還有用于回轉整體零件加工的車削中心、磨削中心等。

1967年，英國首先把幾臺數控機床連接成具有柔性的加工系統，這就是所謂的柔性制造系統（FlexibleManufacturingSystem——FMS）之后，美、歐、日等也相繼進行開發及應用。1974年以后，隨著微電子技術的迅速發展，微處理器直接用于數控機床，使數控的軟件功能加強，發展成計算機數字控制機床（簡稱為CNC機床），進一步推動了數控機床的普及應用和大力發展。

80年代，國際上出現了1～4臺加工中心或車削中心為主體，再配上工件自動裝卸和監控檢驗裝置的柔性制造單元（FlexibleManufacturingCell——FMC）。這種單元投資少，見效快，既可單獨長時間少人看管運行，也可集成到FMS或更高級的集成制造系統中使用。

目前，FMS也從切削加工向板材冷作、焊接、裝配等領域擴展，從中小批量加工向大批量加工發展。

所以機床數控技術，被認為是現代機械自動化的基礎技術。

那什么是車床呢？據資料所載，所謂車床，是主要用車刀對旋轉的工件進行車削加工的機床。在車床上還可用鉆頭、擴孔鉆、鉸刀、絲錐、板牙和滾花工具等進行相應的加工。車床主要用于加工軸、盤、套和其他具有回轉表面的工件，是機械制造和修配工廠中使用最廣的一類機床。

古代的車床是靠手拉或腳踏，通過繩索使工件旋轉，并手持刀具而進行切削的。1797年，英國機械發明家莫茲利創制了用絲杠傳動刀架的現代車床，并于1800年采用交換齒輪，可改變進給速度和被加工螺紋的螺距。1817年，另一位英國人羅伯茨采用了四級帶輪和背輪機構來改變主軸轉速。

為了提高機械化自動化程度，1845年，美國的菲奇發明轉塔車床；1848年，美國又出現回輪車床；1873年，美國的斯潘塞制成一臺單軸自動車床，不久他又制成三軸自動車床；20世紀初出現了由單獨電機驅動的帶有齒輪變速箱的車床。

第一次世界大戰后，由于軍火、汽車和其他機械工業的需要，各種高效自動車床和專門化車床迅速發展。為了提高小批量工件的生產率，40年代末，帶液壓仿形裝置的車床得到推廣，與此同時，多刀車床也得到發展。50年代中，發展了帶穿孔卡、插銷板和撥碼盤等的程序控制車床。數控技術于60年代開始用于車床，70年代后得到迅速發展。

車床依用途和功能區分為多種類型。

普通車床的加工對象廣，主軸轉速和進給量的調整范圍大，能加工工件的內外表面、端面和內外螺紋。這種車床主要由工人手工操作，生產效率低，適用于單件、小批生產和修配車間。

轉塔車床和回轉車床具有能裝多把刀具的轉塔刀架或回輪刀架，能在工件的一次裝夾中由工人依次使用不同刀具完成多種工序，適用于成批生產。

自動車床能按一定程序自動完成中小型工件的多工序加工，能自動上下料，重復加工一批同樣的工件，適用于大批、大量生產。

多刀半自動車床有單軸、多軸、臥式和立式之分。單軸臥式的布局形式與普通車床相似，但兩組刀架分別裝在主軸的前后或上下，用于加工盤、環和軸類工件，其生產率比普通車床提高3～5倍。

仿形車床能仿照樣板或樣件的形狀尺寸，自動完成工件的加工循環，適用于形狀較復雜的工件的小批和成批生產，生產率比普通車床高10～15倍。有多刀架、多軸、卡盤式、立式等類型

立式車床的主軸垂直于水平面，工件裝夾在水平的回轉工作臺上，刀架在橫粱或立柱上移動。適用于加工較大、較重、難于在普通車床上安裝的工件，一般分為單柱和雙柱兩大類。

鏟齒車床在車削的同時，刀架周期地作徑向往復運動，用于鏟車銑刀、滾刀等的成形齒面。通常帶有鏟磨附件，由單獨電動機驅動的小砂輪鏟磨齒面。

專門車床是用于加工某類工件的特定表面的車床，如曲軸車床、凸輪軸車床、車輪車床、車軸車床、軋輥車床和鋼錠車床等。聯合車床主要用于車削加工，但附加一些特殊部件和附件后，還可進行鏜、銑、鉆、插、磨等加工，具有“一機多能”的特點，適用于工程車、船舶或移動修理站

看機床的水平主要看金屬切削機床，其他機床技術和復雜性不高，就是近幾年很流行的電加工機床，也只是方法的改變，沒什么復雜性和科技含量。

我國的數控磨床水平不錯，每年都有大量出口，因為它簡單，基本屬于勞動密集型。

金屬加工主要是去除材料，得到想得到的金屬形狀。去除材料，主要靠車和銑，車床發展為數控車床，銑床發展為加工中心。高精度多軸機床，可以讓復雜零件在精度和形狀上一次到位，例如，飛機上的一個復雜零件，以前由很多種工人：車工、銑工、磨床工、畫線工、熱處理工用好幾個月干，其中還有報廢的，最新的復合數控機床幾天甚至幾個小時就全干好了，而且精度比你設計的還高。零件精度高就意味著壽命長，可靠性好。

由普通發展到數控，一個人頂原來的十個，在精度上，更是沒法說，適應性上，零件變了，換個程序就行。把人的因素也降為最低，以前在工廠，誰要時會車渦輪、蝸桿，沒個10年8年的不行，要是誰掌握了，那牛得很。現在用數控設備，只要你會編程，把參數輸進去就可以了，很簡單，剛畢業的技校學生都會，而且批量的產品質量也有保證。

自美國在50年代末搞出世界一臺數控車床后，機床制造業就進入了數控時代，中國在六十年代也搞出了第一代數控機床，但后來中國進入了什么年代，大家都知道。等80年代我們再去看世界的數控機床水平，差距就是20年了，其實奮起直追還有希望，但國營工廠不思進取，到了90年代，我們再去看世界水平，已有30年的差距了。中國改革開放前走的是蘇聯的路子，什么叫蘇聯的路子，舉個例子來講：比如，生產一根軸，蘇聯的方式是建一個專用生產線，用多臺專用機床，好處是批量很容易上去，但一旦這根軸的參數發生了變化，這條線就報廢了，生產人員也就沒事做了。在1960－1980年代，國營工廠一個產品生產幾十年不變樣。到了1980年代后，當時搞商品經濟，這些廠不能迅速適應市場，經營就困難了，到了90年代就大量破產，大量職工下崗。現代的生產也有大批量生產，但主要是單件小批量，不管是那種，只要你的設備是數控的，適應起來就快。專業機床的路子已經到頭了，;西方走的路和前蘇聯不一樣，當年的“東芝”事件，就是日本東芝賣給蘇聯了幾臺五軸聯動的數控銑床，讓蘇聯在潛艇的推進螺旋槳上的制造，上了一個檔次，讓美國的聲納聽不到潛艇聲音了，所以美國要懲處東芝公司。由此也可見，前蘇聯的機床制造業也落后了，他們落后，我們就更不用說了。雖然，美國搞出了世界第一臺數控機床，但數控機床的發展，還是要數德國。德國本來在機械方面就是世界第一，數控機床無非就是搞機電一體化，機械方面德國已沒問題，剩下的就是電子系統方面，德國的電子系統工業本來就強大，所以在上世紀六、七十年代，德國就執機床界的牛耳了。

但日本人的強項就是仿造，從上世紀70年代起，日本大量從德國引進技術，消化后大量仿造，經過努力，日本在90年代起，就超越了德國，成為世界第一大數控機床生產國，直到現在還是。他們在機床制造水平上，有一些也走在了世界前面，如在機床復合（一機多種功能）化方面，是世界第一。數控機床的核心就在數控系統方面，日本目前在系統方面也排世界第一，主要是它的發拿科公司。第一代的系統用步進電機，我們現在也能造，第二代用交流伺服電機。現在的數控系統的核心就是交流伺服電機和系統內的邏輯控制軟件，交流伺服電機我們國家目前還沒有誰能制造，這是一個光學、機械、電子的綜合體。邏輯控制軟件就是控制機床的各軸運動，而這些軸是用伺服電機驅動的，一般的系統能同時控制3軸，高級系統能控制五軸，能控5軸的，五軸以上也沒問題。我們國家也由有5軸系統，但“做秀”的成份多，還沒實用化。我們的工廠用的五軸和五軸以上機床，100％進口。

機床是一個國家制造業水平高低的象征，其核心就是數控系統。我們目前不要說系統，就是國內造的質量稍微好一點的數控機床，所用的高精度滾珠絲杠，軸承都是進口的，主要是買日本的，我們自產的滾珠絲杠、軸承在精度、壽命方面都有問題。目前國內的各大機床廠，數控系統100％外購，各廠家一般都買日本發那科、三菱的系統，占80％以上，也有德國西門子的系統，但比較少。德國西門子系統為什么用的少呢？早期，德國系統不太能適合我們的電網，我們的電網穩定性不夠，西門子系統的電子伺服模塊容易燒壞。日本就不同了，他們的系統就燒不壞。近來西門子系統改進了不少，價格方面還是略高。德國人很不重視中國，所以他們的系統漢語化最近才有，不像日本，老早就有漢語化版的。

就國產高級數控機床而言，其利潤的主體是被外國人拿走了，中國只是掙了一個辛苦錢。

美國為什么沒有能成為數控機床制造大國呢？這個和他們當時制定產業政策的人有關，再加上當時美國的勞動力貴，買比制造劃算。機床屬于投資大，見效慢，回報率底的產業，而且需要技術積累。不太附和美國情況。但后來美國發現，機床屬于戰略物資，沒有它，飛機、大炮、坦克、軍艦的制造都有問題，所以他們重新制定政策，扶植了一些機床廠，規定了一些單位只能買國產設備，就是貴也得買，這就為美國保留了一些數控機床行業。美國機床在世界上沒有什么競爭力。

歐洲的機床，除德國外，瑞士的也很好，要說超高精密機床，瑞士的相當好，但價格也是天價。一般用戶用不起。意大利、英國、法國屬于二流，中國很少買他們的機床。西班牙為了讓中國進口他們的機床，不惜貸款給中國，但買的人也很少??借錢總是要還的。

韓國、臺灣的數控機床制造能力比大陸地區略強，不過水平差不多。他們也是在上世紀90年代引進日本技術發展的。韓國應該好一點，它有自己制造的、已經商業化了的數控系統，但進口到中國的機床，應我們的要求，也換成了日本系統。我們對他們的系統信不過。韓國數控機床主要有兩家：大宇和現代。大宇目前在我國設有合資企業。臺灣機床和我們大體一樣，自己造機械部分，系統采購日本的。但他們的機床質量差，壽命短，目前在大陸影響很壞。其實他們比我們國產的要好一點。但我們自己的差，我們還能容忍，臺灣的機床是用美金買來的，用的不好，那火就大了。臺灣最主要的幾家機床廠已打算把工廠遷往大陸，大部分都在上海。這些廠目前在國內的競爭中，也打著“國產”的旗號。

近來隨著中國的經濟發展，也引起了世界一些主要機床廠商的注意，2000年，日本最大的機床制造商“馬扎克”在中國銀川設立了一家數控機床合資廠，據說制造水平相當高，號稱“智能化、網絡化”工廠，和世界同步。今年日本另外一家大機床廠大隈公司在北京設立了一家能年產1000臺數控機床的控股公司，德國的一家很有名的企業也在上海設立了工廠。

目前，國家制定了一些政策，鼓勵國民使用國產數控機床，各廠家也在努力追趕。國內買機床最多的是軍工企業，一個購買計劃里，80％是進口，國產機床滿足不了需要。今后五年內，這個趨勢不會改變。不過就目前國內的需要來講，我國的數控機床目前能滿足中低檔產品的訂貨。

美、德、日三國是當今世上在數控機床科研、設計、制造和使用上，技術最先進、經驗最多的國家。因其社會條件不同，各有特點。

1.美國的數控發展史

美國政府重視機床工業，美國國防部等部門因其軍事方面的需求而不斷提出機床的發展方向、科研任務,并且提供充足的經費，且網羅世界人才，特別講究“效率”和“創新”，注重基礎科研。因而在機床技術上不斷創新，如1952年研制出世界第一臺數控機床、1958年創制出加工中心、70年代初研制成FMS、1987年首創開放式數控系統等。由於美國首先結合汽車、軸承生產需求，充分發展了大量大批生產自動化所需的自動線，而且電子、計算機技術在世界上領先，因此其數控機床的主機設計、制造及數控系統基礎扎實，且一貫重視科研和創新，故其高性能數控機床技術在世界也一直領先。當今美國生產宇航等使用的高性能數控機床，其存在的教訓是，偏重於基礎科研，忽視應用技術，且在上世紀80代政府一度放松了引導，致使數控機床產量增加緩慢，于1982年被后進的日本超過，并大量進口。從90年代起，糾正過去偏向，數控機床技術上轉向實用，產量又逐漸上升。

2.德國的數控發展史

德國政府一貫重視機床工業的重要戰略地位，在多方面大力扶植。，於1956年研制出第一臺數控機床后，德國特別注重科學試驗，理論與實際相結合，基礎科研與應用技術科研并重。企業與大學科研部門緊密合作，對數控機床的共性和特性問題進行深入的研究，在質量上精益求精。德國的數控機床質量及性能良好、先進實用、貨真價實，出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密數控機床。德國特別重視數控機床主機及配套件之先進實用，其機、電、液、氣、光、刀具、測量、數控系統、各種功能部件，在質量、性能上居世界前列。如西門子公司之數控系統，均為世界聞名，競相采用。

3.日本的數控發展史

日本政府對機床工業之發展異常重視，通過規劃、法規(如“機振法”、“機電法”、“機信法”等)引導發展。在重視人才及機床元部件配套上學習德國，在質量管理及數控機床技術上學習美國，甚至青出于藍而勝于藍。自1958年研制出第一臺數控機床后，1978年產量(7,342臺)超過美國(5,688臺)，至今產量、出口量一直居世界首位(2001年產量46,604臺，出口27,409臺，占59%)。戰略上先仿后創，先生產量大而廣的中檔數控機床，大量出口，占去世界廣大市場。在上世紀80年代開始進一步加強科研，向高性能數控機床發展。日本FANUC公司戰略正確，仿創結合，針對性地發展市場所需各種低中高檔數控系統，在技術上領先，在產量上居世界第一。該公司現有職工3,674人，科研人員超過600人，月產能力7,000套，銷售額在世界市場上占50%，在國內約占70%，對加速日本和世界數控機床的發展起了重大促進作用。

4.我國的現狀

我國數控技術的發展起步于二十世紀五十年代，中國于1958年研制出第一臺數控機床，發展過程大致可分為兩大階段。在1958~1979年間為第一階段，從1979年至今為第二階段。第一階段中對數控機床特點、發展條件缺乏認識，在人員素質差、基礎薄弱、配套件不過關的情況下，一哄而上又一哄而下，曾三起三落、終因表現欠佳，無法用于生產而停頓。主要存在的問題是盲目性大，缺乏實事求是的科學精神。在第二階段從日、德、美、西班牙先后引進數控系統技術，從日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奧、韓國、臺灣省共11國(地區)引進數控機床先進技術和合作、合資生產，解決了可靠性、穩定性問題，數控機床開始正式生產和使用，并逐步向前發展。通過“六五”期間引進數控技術，“七五”期間組織消化吸收“科技攻關”，我國數控技術和數控產業取得了相當大的成績。特別是最近幾年，我國數控產業發展迅速，1998～2004年國產數控機床產量和消費量的年平均增長率分別為39.3%和34.9%。盡管如此，進口機床的發展勢頭依然強勁，從2002年開始，中國連續三年成為世界機床消費第一大國、機床進口第一大國，2004年中國機床主機消費高達94.6億美元，國內數控機床制造企業在中高檔與大型數控機床的研究開發方面與國外的差距更加明顯，70%以上的此類設備和絕大多數的功能部件均依賴進口。由此可以看出國產數控機床特別是中高檔數控機床仍然缺乏市場競爭力，究其原因主要在于國產數控機床的研究開發深度不夠、制造水平依然落后、服務意識與能力欠缺、數控,系統生產應用推廣不力及數控人才缺乏等。我們應看清形勢，充分認識國產數控機床的不足，努力發展先進技術，加大技術創新與培訓服務力度，以縮短與發達國家之問的差距。 

 在20余年間，數控機床的設計和制造技術有較大提高，主要表現在三大方面：培訓一批設計、制造、使用和維護的人才；通過合作生產先進數控機床，使設計、制造、使用水平大大提高，縮小了與世界先進技術的差距；通過利用國外先進元部件、數控系統配套，開始能自行設計及制造高速、高性能、五面或五軸聯動加工的數控機床，供應國內市場的需求，但對關鍵技術的試驗、消化、掌握及創新卻較差。至今許多重要功能部件、自動化刀具、數控系統依靠國外技術支撐，不能獨立發展，基本上處于從仿制走向自行開發階段，與日本數控機床的水平差距很大。存在的主要問題包括：缺乏象日本“機電法”、“機信法”那樣的指引；嚴重缺乏各方面專家人才和熟練技術工人；缺少深入系統的科研工作；元部件和數控系統不配套；企業和專業間缺乏合作，基本上孤軍作戰，雖然廠多人眾，但形成不了合力。我國數控技術的發展起步于二十世紀五十年代，通過“六五”期間引進數控技術，“七五”期間組織消化吸收“科技攻關”，我國數控技術和數控產業取得了相當大的成績。特別是最近幾年，我國數控產業發展迅速，1998～2004年國產數控機床產量和消費量的年平均增長率分別為39.3%和34.9%。盡管如此，進口機床的發展勢頭依然強勁，從2002年開始，中國連續三年成為世界機床消費第一大國、機床進口第一大國，2004年中國機床主機消費高達94.6億美元，國內數控機床制造企業在中高檔與大型數控機床的研究開發方面與國外的差距更加明顯，70%以上的此類設備和絕大多數的功能部件均依賴進口。由此可以看出國產數控機床特別是中高檔數控機床仍然缺乏市場競爭力，究其原因主要在于國產數控機床的研究開發深度不夠、制造水平依然落后、服務意識與能力欠缺、數控,系統生產應用推廣不力及數控人才缺乏等。我們應看清形勢，充分認識國產數控機床的不足，努力發展先進技術，加大技術創新與培訓服務力度，以縮短與發達國家之問的差距。

2003年開始，中國就成了全球最大的機床消費國，也是世界上最大的數控機床進口國。目前正在提高機械加工設備的數控化率，1999年，我們國家機械加工設備數控華率是5－8％，目前預計是15－20％之間。一、什么是數控機床車、銑、刨、磨、鏜、鉆、電火花、剪板、折彎、激光切割等等都是機械加工方法，所謂機械加工，就是把金屬毛坯零件加工成所需要的形狀，包含尺寸精度和幾何精度兩個方面。能完成以上功能的設備都稱為機床，數控機床就是在普通機床上發展過來的，數控的意思就是數字控制。給機床裝上數控系統后，機床就成了數控機床。當然，普通機床發展到數控機床不只是加裝系統這么簡單，例如：從銑床發展到加工中心，機床結構發生變化，最主要的是加了刀庫，大幅度提高了精度。加工中心最主要的功能是銑、鏜、鉆的功能。我們一般所說的數控設備，主要是指數控車床和加工中心。我國目前各種門類的數控機床都能生產，水平參差不齊，有的是世界水平，有的比國外落后10－15年，但如果國家支持，追趕起來也不是什么問題，例如：去年，沈陽機床集團收購了德國西思機床公司，意義很大，如果大力消化技術，可以縮短不少差距。大連機床公司也從德國引進了不少先進技術。上海一家企業購買日本著名的機床制造商池貝。，近幾年隨著中國制造的崛起，歐洲不少企業倒閉或者被兼并，如馬毫、斯濱納等。日本經濟不景氣，有不少在80年代很出名的機床制造商倒閉，例如：新瀉鐵工所。二、數控設備的發展方向六個方面：智能化、網絡化、高速、高精度、符合、環保。目前德國和瑞士的機床精度最高，綜合起來，德國的水平最高，日本的產值最大。美國的機床業一般。中國大陸、韓國。臺灣屬于同一水平。但就門類、種類多少而言，我們應該能進世界前4名。三、數控系統 由顯示器、控制器伺服、伺服電機、和各種開關、傳感器構成。目前世界最大的三家廠商是：日本發那客、德國西門子、日本三菱；其余還有法國扭姆、西班牙凡高等。國內由華中數控、航天數控等。國內的數控系統剛剛開始產業化、水平質量一般。高檔次的系統全都是進口。華中數控這幾年發展迅速，軟件水平相當不錯，但差就差在電器硬件上，故障率比較高。華中數控也有意向數控機床業進軍，但機床的硬件方面不行，質量精度一般。目前國內一些大廠還沒有采用華中數控的。廣州機床廠的簡易數控系統也不錯。我們國家機床業最薄弱的環節在數控系統。

四、機床精度1、機械加工機床精度分靜精度、加工精度（包括尺寸精度和幾何精度）、定位精度、重復定位精度等5種。2、機床精度體系：目前我們國家內承認的大致是四種體系：德國VDI標準、日本JIS標準、國際標準ISO標準、國標GB，國標和國際標準差不多。3、看一臺機床水平的高低，要看它的重復定位精度，一臺機床的重復定位精度如果能達到0.005mm(ISO標準.、統計法),就是一臺高精度機床，在0.005mm(ISO標準.、統計法)以下，就是超高精度機床，高精度的機床，要有最好的軸承、絲杠。;4、加工出高精度零件，不只要求機床精度高，還要有好的工藝方法、好的夾具、好的刀具。五、目前世界著名機床廠商在我國的投資情況1、2000年，世界最大的專業機床制造商馬扎克（MAZAK）在寧夏銀川投資建了名為“寧夏小巨人機床公司”的機床公司，生產數控車床、立式加工中心和車銑復合中心。機床質量不錯，目前效益良好，年產600臺，目前正在建2期工程，建成后可以年產1200臺。2、2003年，德國著名的機床制造商德馬吉在上海投資建廠，目前年組裝生產數控車床和立式加工中心120臺左右。3、2002年，日本著名的機床生產商大隈公司和北京第一機床廠合資建廠，年生產能力為1000臺，生產數控車床、立式加工中心、臥式加工中心。4、韓國大宇在山東青島投資建廠，目前生產能力不知。5、臺灣省的著名機床制造商友嘉在浙江蕭山投資建廠，年生產能力800臺。5、民營企業進入機床行業情況1、浙江日發公司，2000年投產，生產數控車床、加工中心。年生產能力300臺。2．2004年，浙江寧波著名的鑄塑機廠商海天公司投資生產機床，主要是從日本引進技術，目前剛開始，起點比較高。3．2002年，西安北村投產，名字象日本的，其實老板是中國人，采用日本技術。生產小型儀表數控車床，水平相當不錯。六、軍工企業技改情況軍工企業得到國家撥款開始于當年“大使館被炸”，后來臺灣上臺后，大規模技改開始了，軍工企業進入新一輪的技改高峰，我們很多軍工企業開始停止購買普通設備。尤其是近3年來，我們的軍工企業從歐洲和日本買了大批量的先進數控機床。也從國內機床廠哪里采購了大批普通數控機床，國內機床廠商為了迎接這次大技改，也引進了不少先進技術，爭取軍工企業的高端訂單。聽在軍工企業的朋友講，如果再能“頂”三年，我們的整體水平會上一個臺階。 其實，總書記掌權以來，已經把國防事業提到了和經濟發展一樣的高度上，他說，我們要建立和經濟發展相適應的國防能力，相信再過10年，隨著我國國防工業和汽車行業的發展，我們國家會誕生世界水平的機床制造商，也將會超越日本，成為世界第一機床生產大國。

參考文獻：

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4.《機床數控系統的發展趨勢》黃勇陳子辰浙江大學

5.《中國機械工程》

6.《數控機床及應用》作者：李佳

7.《機械設計與制造工程》2001年第30卷第1期

8《機電新產品導報》2005年第12期

9.《瞭望》2007年第37期

篇9

關鍵詞：數控加工；實訓；模式；體系

近年來，中國的制造業取得了舉世矚目的成就，機械制造行業作為制造業基礎，龍頭的地位日益凸顯。隨著中國經濟的飛速發展，機械制造行業的作用必將進一步得到提升和強化，同時隨著國家產業結構的調整，機械制造業的就業前景一片光明。

我校模具數控專業學制三年，前兩年在校學習理論知識，到實訓車間接受實訓。我校模具數控專業特開設了《鉗工》 《車工加工工藝學 》 《模具數控加工技術》 《公差測量與技術》《機械制圖》 《CAD》《UG》《Mastercam》等基礎課程，使學生掌握編程理論及有關方面的知識，建立一個完整的知識體系。每周六進行全天的實訓操作，掌握數控加工的實際操作技術，每個學期要進行三個月的實訓，為第三年的頂崗實習做準備，這樣才能源源不斷的為企業輸送“血液”，學生才能學以致用，更好的就業。為了熟練地掌握操作技能，鞏固理論知識，本人將實訓課的教學模式分為五個步驟，也做實訓五步教學法。

1 鉗工實訓課：基礎性技能

隨著我國在世界制造業的中心地位的凸顯，機械制造領域中技能型人才愈顯緊缺，在“以服務為宗旨，以就業我導向”的職業教育辦學思想的指導下，各職業學校更加重視對學生技能的培養和培訓工作，鉗工是機械制造中最古老的金屬加工技術。19世紀以后，各種機床的發展和普及，雖然逐步使大部分鉗工作業實現了機械化和自動化，但在機械制造過程中鉗工仍是廣泛應用的基本技術。

鉗工的主要任務是使用鉗工工具，鉆床等，按技木要求對工件進行加工、修整、裝配等工作。鉗工主要用在機械加工方法不適宜或難以解決的場合。其特點是靈活性強，工作范圍廣，技術性強，操作者的技能水平直接決定工件的加工質量。國民經濟建設中，鉗工工種 占有很重要的地位，發揮著獨特的作用，如裝配、調式、安裝、維修、工具 制造等都離開鉗。

鉗工基本內容劃線、鏨削、鋸削、鉆孔、擴孔、鉸孔、锪孔、攻螺紋、套螺紋、刮削、研磨、技術測量、簡單的熱處理、并能部件機械進行配調試等。

鉗工實訓課的開設使學生正確使用和維護保養常用設備，了解鉗工安全操作技術及所用設備安全操作規程和車間（實訓室）安全文明生產管理規定。熟悉鉗工的基本知識，了解鉗工工藝范圍，掌握鉗工常用設備、工具的結構、用途及正確使用、維護保養方法。熟悉鉗工常用量具的基本知識，掌握鉗工常用量具使用和維護保養方法。掌握鉗工常用刃具的使用和刃磨方法。掌握鉗工的基本操作技能，按圖樣獨立加工工件，達到中級鉗工考核標準。培養勤學苦練精神，養成遵紀守規、安全操作、文明生產的職業習慣。并能使學生合理選擇主軸轉速切削用量、刀具的裝夾方式等，能夠根據零件的技術要求編制加工工藝。通過鉗工 的實訓使學生理解尺寸連接的概念，常用尺寸連接的基本方法，掌握尺寸定位、裝夾的概念方法，和典型結構的裝配工藝過程，并懂得機床的維修常識。

2 普車實訓課：苦練基本功

普車加工是模具數控專業學生必須掌握的基本功，只有苦練好車工技術，才能為將來的數控車加工掃平困難。

磨刀是車工基礎當中的基礎，只要刀具能夠磨對磨好，加工就能很順暢的進行，如果刀具磨不好，就會出現各種各樣的問題，例如：外圓車削不光滑，車削不動鐵，并出現很大的響聲；切斷刀磨不好，就會出現崩刀和車不了槽的現象等等。

一個合格的車工必須學會磨刀，裝刀，熟練操作機床，他們掌握工件的端面車削、內外外圓車削、槽車削、內外螺紋車削，以及更加復雜的細長軸車削、蝸桿蝸輪車削等，在此過程中學生會摸索出各種切削用量的最佳選擇，并且制定出最好的機械加工工藝，為后面的數控加工打下堅實的基礎。

不過從各學校機械專業學生組成結構來看，具有年齡小、個頭低、農村學生多，這就給普車實訓課安全操作帶來了一定難度。從心理上對車床操作具有畏懼感，經常表現出不敢大膽上車床操作的情緒，就是勉強上去，也是提心吊膽，生怕出現事故，因而造成心理的過度緊張或焦慮。當一旦發生小事故時，他們就驚慌失措，不是果斷地壓下安全按鈕或采取停車等措施，而是手足無措大喊大叫，或者逃離操作平臺，頭腦迷蒙誤操作，往往將一個小事故演變為一個大事故。這就要求實訓指導老師要多了解熟悉每一個學生，因人施教，進行差別化指導，除了多對他們手把手地傳授操作技能外，還要對他們進行心理上的訓練與指導，克服生理和心理上的障礙，培養學生勇敢、果斷、鎮靜和有必勝的意志品質。

3 數控仿真課：模擬數控技術

隨著科學技術的飛速發展，機械制造技術正在發生著深刻的變革，傳統的普通加工設備難以適應市場對產品質量、生產效率、多元化的要求，而以數控技術為核心的現在制造技術正在逐漸取代傳統的機械制造技術。數控制造技術是集機械制造技術、計算機技術、微電子 技術、現代控制技術、網絡信息技術、光機電一體化技術于一身的多學科高新制造技術。數 控技術水平的高低、數控機床的擁有量，已經成為衡量一個國家工業現代化水平的重要 標 志。

數控技術課程是一門實踐性很強的課程，離開實踐，就談不上素質，實踐是知識轉化并升華為素質的根本條件。要想達到理想的教學和實踐效果，僅在課堂上實施全方位的教學是不夠的，還應具備一個良好的實踐教學環境。

但是大部分農村中職學校設備不足，要想讓每個學生都擁有一臺機床跟著教師操作練習很困難，而數控加工仿真軟件的出現解決了這一問題。

它既能解決實訓設備不足，學生實習時間少的問題，又能加強學生對數控系統操作及控制面板的熟悉度，還能提高學生的編程能力及對加工工藝安排的能力。

數控仿真是對數控加工零件的走刀路線的模擬，通過計算機仿真練習，可以驗證程序 編寫的準確程度，防止試加工時撞刀，及時對加工程序給予修正。仿真練習中使學生熟悉仿真機床的操作面板和錄入面板，明確每個按鍵的功能，掌握建立工件坐標系，選擇刀具集合度，設置刀偏、刀位的方法。正確靈活地選用切削指令，制定加工程序加工出符合要求 的零件。

4 數控實訓課：增強綜合素質

近年來，數控機床以其加工精度高、柔性好、適應中批量生產而日益受到重視，由于數 控機床是通過數控程序完成加工循環的，無需人工操作，調試方便，適應靈活多變的產品，使得中小批生產自動化成為可能。目前國內市場需要大批數控人才，急需大批能熟練掌握數控機床編程、操作、維護的一線工人，所以中職學校加強數控實訓，以增強學生的綜合素質為基礎，以能力為本位，把培養學生的職業能力放在首要位置，加強實踐性教學環節，使學 生成為企業生產一線迫切需要的高素質勞動者。基予數控仿真的練習，同學把仿真后的程 序輸 數控機床上進行實操練習。由于仿真軟件和數控車床按鍵功能，車削的方法，刀具的 選擇等是基本相同的，所以學生短時間內可以熟練操作機床。數控機床練習時，除了嚴格按操作規執行外，遇到具體問題，能夠正確解決，具體在數控車床和數控銑床操作時還要注意以下幾點。

（1）學會選擇刀具及切削參數，工件的材質不同，所用的刀具幾何角度不同。

（2）數控加工之前，要根據工件的圖形編制好程序。模擬加工，確認無誤后把程序傳送到數控機床上。

（3）進行數控機床的對刀工作，這一項十分重要，直接關系到人身安全和工件的好壞。

（4）精加工前使用MO0指令使機床暫停測量后，重新檢查是否需要調整刀補，再繼續精車，要保質保量地加工出合格的產品。

（5）加工的過程中要遵循由易到難，由簡單到復雜，由單項到綜合的原則進行加工。加工之前對零件進行加工工藝分析，確定裝夾方法、切削用量等，做到萬無一失，從而訓練學生的實踐能力及嚴謹的科學學習態度。

（6）認真填寫好實驗報告，組織學生以小組為單位對加工出來的零件互評、自評。不能放過任何一個細節，選出優秀的零件放到展柜里展覽，以激發學生的上進心。中職學校 實訓課注重培養學生的技能，掌握加工常用工件的工藝分析方法，編程方法和機床的實際操 作技能，這樣才能使學生在這一行業中、在自己的崗位上，實現自己的價值。

5 探究提高：優化實訓效果“教學相長”，在教學過程中，師生共同學習，相互總結提高，通過多年的實踐，筆者認為數控實訓的重點要從以下幾個方面人手

（1）明確實訓目的，安排數控實訓的基本目的是通過該課程的學習，使學生熟練的掌握數控車床、數控銑床的基本手工編程方法，電火花、線切割數控機床操作方法，初步掌握數控機床精度檢驗和維護技能。

（2）精心組織，認真做好實習教學。在零件車削的實際教學中，要根據實訓的教學內容，機床的種類，合理的安排加工工藝和準確的編寫加工程序，實踐中優化實訓效果，在 數控專業的實訓課中，鉗工―― 普車加工―― 數控仿真―― 數控加工，充分的利用了教 學資源，避免了事故的發生，提高了機床的利用率和使用壽命。

（3）實訓教學取得的成果實訓是職業教育中最主要的教學環節，動手能力的高低直接影響學生的就業。在實訓課程之后，絕大多數學基本掌握數控機床的基本操作，感到不僅實際動手能力得到了前所未有的提高，而且通過具體的實踐進一步激發學生對專業知識的 興趣，并且做到理論和實踐相結合，為今后自身的就業及發展打下扎實的基礎，現在學校一直進行“校企合作”，教學和生產相結合，教學效果會更好。

（4）存在的問題和努力方向

①我校數控設備不足，影響學生的正常實訓，遠遠不能滿足教學需求。

②大部分年輕專業教師實際操作水平較低，需要多進行培訓和下廠實踐，這樣可以提高教學能力。

③以后一定會努力提高自己的專業知識水平和實際操作能力，更好的勝任教學工作。

參考文獻：

[l]王錦亞.數控加工技術【M1.北京郵電大學出版社，2006 .

[2]孫建東，袁鋒.數控機床加工技術【 M】.北京：高等教育出版社，2007.

[3]高楓，肖衛寧.數控車削編程與操作訓練[ M】.北京：高等教育出版社，20O 4 .

篇10

關鍵詞:刀具 種類 要求 選擇 切削用量

現在,如Pro/ENGINEER、UG、Cimatron、MasterCAM等許多CAD/CAM軟件包都提供自動編程功能,這些軟件一般是在編程界面中提示工藝規劃的有關問題,比如,刀具選擇、加工路徑規劃 、切削用量設定等,編程人員只要設置了有關的參數,就可以自動生成NC程序并傳輸至數控機床完成加工。因此,數控加工中的刀具選擇和切削用量確定是在人機交互狀態下完成的,這與普通機床加工形成鮮明的對比,同時也要求編程人員必須掌握刀具選擇和切削用量確定的基本原則,在編程時充分考慮數控加工的特點。眾所周知,在借助CAM軟件進行數控編程的過程中,刀具的選擇和切削用量的確定是十分重要,它不僅對被加工零件的質量影響巨大,甚至可以決定著機床功效的發揮和安全生產的順利進行。所以無論是手工編程或計算機輔助編程,在編制加工程序時,選擇合理的刀具和切削用量,是編制高質量加工程序的前提。本文對數控編程中必須面對的刀具選擇和切削用量確定問題進行了探討,給出了若干原則和建議,并對應該注意的問題進行了討論。

一、刀具的選擇

1、 數控銑加工常用刀具的種類

數控銑加工刀具種類很多,為了適應數控機床高速、高效和自動化程度高的特點,所用刀具正朝著標準化、通用化和模塊化的方向發展,主要包括銑削刀具和孔加工刀具兩大類。為了滿足高效和特殊的銑削要求,又發展了各種特殊用途的專用刀具。數控銑刀具的分類有多種方法,根據刀具結構可分為:①整體式;②鑲嵌式,采用焊接或機夾式連接,機夾式又可分為不轉位和可轉位兩種;③特殊型式,如復合式刀具,減震式刀具等。根據制造刀具所用的材料可分為:①高速鋼刀具;②硬質合金刀具;③金剛石刀具;④其他材料刀具,如立方氮化硼刀具,陶瓷刀具等。從切削工藝上可分為:平端立銑刀、圓角立銑刀、球頭刀和錐度銑刀等。

2、數控銑加工對刀具的要求

為了保證數控銑機床的加工精度,提高數控銑機床的生產效率及降低刀具材料的消耗,在選用數控銑機床刀具和刀具材料時,除滿足普通機床應具備的基本條件外, 還要考慮在數控銑機床中刀具工作條件等多方面因素,如切屑的斷屑性能、刀具快速調整與更換,因此對刀具和刀具材料提出更高的要求。

1)銑刀剛性要好 一是為提高生產效率而采用大切削用量的需要;二是為適應數控銑床加工過程中難以調整切削用量的特點。當工件各處的加工余量相差懸殊時,通用銑床遇到這種情況很容易采取分層銑削方法加以解決,而數控銑削就必須按程序規定的走刀路線前進,遇到余量大時無法象通用銑床那樣“隨機應變”,除非在編程時能夠預先考慮到,否則銑刀必須返回原點,用改變切削面高度或加大刀具半徑補償值的方法從頭開始加工,多走幾刀。但這樣勢必造成余量少的地方經常走空刀,降低了生產效率,如刀具剛性較好就不必這么辦。2)銑刀的耐用度要高 尤其是當一把銑刀加工的內容很多時,如刀具不耐用而磨損較快,就會影響工件的表面質量與加工精度,而且會增加換刀引起的調刀與對刀次數,也會使工作表面留下因對刀誤差而形成的接刀臺階,降低了工件的表面質量。除上述兩點之外,互換性好,便于快速換刀;刀具的尺寸便于調整,以減少換刀調整時間; 刀具應能可靠地斷屑或卷屑,以利于切屑的排除; 系列化,標準化,以利于編程和刀具管理,等等這些是數控加工與普通機床加工對刀具的不同要求。

3、數控銑加工刀具類型的選擇

刀具的選擇是在數控編程的人機交互狀態下進行的。應根據機床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相關因素正確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是:安裝調整方便,剛性好,耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下,盡量選擇較短的刀柄,以提高刀具加工的剛性。生產中,被加工零件的幾何形狀是選擇刀具類型的主要依據。1)銑削刀具的選用:加工曲面類零件時,為了保證刀具切削刃與加工輪廓在切削點相切,而避免刀刃與工件輪廓發生干涉,一般采用球頭刀,粗加工用兩刃銑刀,半精加工和精加工用四刃銑刀;銑較大平面時,為了提高生產效率和提高加工表面粗糙度,一般采用刀片鑲嵌式盤形銑刀;銑小平面或臺階面時一般采用通用銑刀;銑鍵槽時,為了保證槽的尺寸精度、一般用兩刃鍵槽銑刀;2)孔加工刀具的選用: 數控機床孔加工一般無鉆模,由于鉆頭的剛性和切削條件差,選用鉆頭直徑D應滿足L/D≤5(L為鉆孔深度)的條件;鉆孔前先用中心鉆定位,保證孔加工的定位精度;精絞前可選用浮動絞刀,絞孔前孔口要倒角;鏜孔時應盡量選用對稱的多刃鏜刀頭進行切削,以平衡鏜削振動;盡量選擇較粗和較短的刀桿,以減少切削振動。在經濟型數控加工中,由于刀具的刃磨、測量和更換多為人工手動進行,占用輔助時間較長,因此,必須合理安排刀具的排列順序。一般應遵循以下原則:①盡量減少刀具數量;②一把刀具裝夾后,應完成其所能進行的所有加工部位;③粗精加工的刀具應分開使用,即使是相同尺寸規格的刀具;④先銑后鉆;⑤先進行曲面精加工,后進行二維輪廓精加工;⑥在可能的情況下,應盡可能利用數控機床的自動換刀功能,以提高生產效率等。另外,刀具的耐用度和精度與刀具價格關系極大,必須引起注意的是,在大多數情況下,選擇好的刀具雖然增加了刀具成本,但由此帶來的加工質量和加工效率的提高,則可以使整個加工成本大大降低。總之, 根據被加工工件材料的熱處理狀態、切削性能及加工余量,選擇剛性好,耐用度高的銑刀,是充分發揮數控銑床的生產效率和獲得滿意的加工質量的前提。

二、切削用量的確定