数控机床基础件

数控机床基础件（精选10篇）

数控机床基础件 篇1

0引言

数控机床是装备制造业的“工作母机”,是振兴制造产业的关键设备。一个国家数控机床的产量和技术水平在很大程度上代表了这个国家制造业技术水平和竞争力。因此,快速发展数控机床(特别是高档数控机床)对国家的产业安全、 经济安全和国防安全都具有极其重要的意义,与工信部提出的“工业强基工程”相吻合,与实现中国迈向工业强国的《中国制造2025》相适应。

数控机床作为一类复杂的机电一体化高科技产品,随着用户对机械零件表面质量和加工精度要求的提高,用户对数控机床的加工精度和加工效率提出了更高的要求。机床在切削金属时,机床自身受到大的复杂多变的载荷和温度场影响,往往会引起机床振动,进而影响加工质量,使得机床性能不能充分发挥,降低机床使用寿命。振动严重时还会产生崩刃、打刀现象,使得加工无法进行。此外,加工中,工艺系统在各种热源(摩擦热、切削热、环境温度和辐射热等)的作用下,产生温度场,致使机床、刀具、夹具产生热变形,从而影响工件和刀具之间的相对位移,造成加工误差,影响加工精度。 有调查表明[1]:在精密加工中,仅热变形影响的制造误差占总制造误差的40%~70%。例如某万能磨床的床身,在工作台和砂轮架重力作用下,引起床身导轨凸凹为4~5μm,而当磨床运转后,由于床身下部油池温度的升高,床身热变形所引起的床身导轨凸凹却高达25~30μm。日本东京大学佐田登志夫教授把机床热变形看作是由于温度变化引起的机床结构刚度不足,提出了“热刚度”概念,将机床的静刚度、动刚度、热刚度有机结合在一起进行研究。为此,必须在不断提高机床自动化程度的同时,尽可能改善机床的静态性能、动态性能和热稳定性。笔者认为解决上述问题的途径主要有: 一是优化机床结构,二是使用新型材料。

机床结构优化方面:近年来随着计算机技术和有限元的迅速发展,研究者在机床结构的优化设计取得了丰硕成果。 如通过试验与理论分析,找出了机床的薄弱环节、针对机床的薄弱环节进行结构优化,使得机床结构的动、静态力学性能得到提高。另外,结构优化中的尺寸优化、形状优化、拓扑优化技术已经在机床结构优化设 计方面发 挥着重要 作用。 研究者在机床结构设计和控制系统研究的同时,发现传统的机床基础件铸铁材料虽然具有良好 的刚度、强度和切 削性能,但其动态性能不足,热稳定性差,而且在生产过程存在周期长、耗能大的缺点,已经不能很好满足用户控制加工成本或特殊加工的需要。为此,研究者开始致力于机床基础件新型复合材料的研发,并先后尝试了天然花岗岩、普通混凝土、 钢筋混凝土、聚合物混凝土和纤维增强树脂混凝土制造机床基础件。

作为结构材料,聚合物混凝土铸件在机床行业被广泛接受已经30多年了。据统计,在欧洲,每10台机床就有一台使用矿物铸件做床身。如瑞士、法国、日本德国等已成功用树脂混凝土制造机床床身、立柱、主轴等构件,其中法国树脂混凝土机床构件已产业化,形成系列产品,并制定了国家标准(DIN),但是它在国内机床制造业中的应用推广却很慢。 目前国内对新型材料做机床床身进行的研究多倾向于提高机床性能,以高成本为代价来获得高精度机床,而以降低机床成本和环境保护为主要目的研究较少,特别是当前钢铁材料大幅涨价,更加剧了国内机床企业的竞争压力。寻求一种价格较为低廉且性能与铸铁相差无几甚至高于铸铁的新型材料代替铸铁制造机床床身,已成为制造企业谋求提高机床质量和企业利润的出口。

2012年国家04专项“高档数控机床与基础制造装备”将 “纤维增韧增强树脂矿物复合材料及其精密机床床身精度稳定性技术”列为课题项目之一。笔者早在2004年曾把纤维增强树脂混凝土作为一种用于制造机床基础件的新型复合材料,发现其具有良好的吸振性和热稳定性,并对其阻尼比等参数进行了试验。试验发现纤维增强树脂混凝土热变形系数约为5.92×10-6℃,约为铸铁的1/2,热传导率是灰铸铁的1/20以下,在遇到短时内外界温度变化时,温度恒定时间要长3倍以上,而温度影响的反应振幅只有1/3。钢纤维的加入提高了其抗剪强度、抗压强度及劈裂抗拉压强度和抗冲击性能,优越的动静态性能满足了发展高速度、高精度机床对床身的要求。

长期以来,研究者对机床振动、热变形测量及误差补偿的研究,主要从改善和优化制造机床的结构出发,未能从利用其他具有优良热性能材料的角度出发,同时从优化制造机床基础件的结构的角度出发来提高机床静、动态和热性能, 以提高机床的加工精度。机床稳定的热性能是影响机床加工质量的重要因素,开展纤维增强树脂混凝土机床基础件的热性能研究是很有必要的,研究者多从静、动态力学角度研究材料性能,尚未涉及热态性能研究。此外,纤维增强树脂混凝土复杂的力学性能和本构关系完全不同于传统机床基础件材料铸铁,设计者不能完全遵循传统的设计方法设计纤维增强树脂混凝土数控机床基础件,需考虑材料自身力学性能。

1国内外研究现状

1.1纤维增强树脂混凝土数控机床基础件的研究现状

树脂混凝土在机床基础件中的应用大致经历了普通混凝土、树脂混凝土、纤维增强树脂混凝土的发展历程。

国外,自从混凝土问世以来,其在制造机床构件方面的应用得到了飞速发展。如德国的Schlesinger公司、Boehringer公司、Burkhart&Weher公司以及Darmstadt大学等企业研究所成功将树脂混凝土用于加工中心和高速机床上,并完成聚合物混凝土德国工业标准等。欧洲其他国家如:瑞士的Georgefesher公司、Studer公司等,自Studer公司自行研制成第一台外圆磨床的树脂混凝土床身和主轴后,20世纪80年代初又制成了S30到S50数控外圆磨床的树脂混凝土床身。意大利的Norma公司与San Rocco公司相继推出装有钢筋混凝土构件或纤维增强树脂混凝土构件的机床产品。

日本机械工业促进协会技术研究所试制了树脂混凝土材料磨床床身,并将聚合矿物复合材料技术应用于高速车床床身。

为了更好地将树脂混凝土应用于机床基础件,满足近年来机床产业高精高速发展的新要求。国外学者采用将钢纤维、玻璃纤维加入混凝土或树脂混凝土以提高材料力学性能用于制造机床结构;尝试将聚合物混凝土与传统金属材料结合的方式设计机床结构等不同的方式。如早在1995年,M. Rahman等[2]就将钢纤 维增强混 凝土用于 制造型号PSG52DX的机床结构,并对其性能进行测试,验证了钢纤维增强混凝土用于制造机床的合理性。随后凭借该材料优良的阻尼特性,在2001年,M.Rahman[3]又将其应 用于数控 机床。 2008年Jung Do Suh[4]将聚合物混凝土框架结构应用在龙门铣床机床底 座上,并取得了 不错的效 果。2011年Sung Kyum Cho等[5]将树脂混凝土用于小型机床结构以减轻结构的质量,提高结构刚度。2012年Header Haddad[6]对树脂混凝土的各种力学性能参数进行测试,获得了性能优良的树脂混凝土材料,并将用于精密机床结构的制造。

国内自20世纪50年代末,机床制造业中提出用非金属材料制造机床支撑件开始,北京机床研究所、上海机床厂、大连机床厂、同济大学等企业、高校研究所通过自主研发或采用技术交流的形式进行相关技术研究,相继采用钢筋混凝土或聚合物混凝土用于机床基础件的制造。但由于受到各种因素的影响,没有获得批量生产。随后,国内多所高校企业展开混凝土材料在机床上应用的研究。如辽宁工程技术大学徐平[7]从机理上分析了钢纤维聚合物混凝土力学性能和阻尼的内在本质,并通过制造、测试钢纤维聚合物混凝土车床床身模型证明了该材料制造机床床身的优越性和合理性。 早在2007年济南鲁洋科技有限公司又与济南第四机床厂共同合作研发,并制作了树脂基复合材料床身。国内其他高校如大连理工大学、山东大学(山东工业大学)、重庆大学、昆明理工大学等分别从纤维增强树脂混凝土材料的制备工艺、性能测试以及纤维增强树脂混凝土机床基础件的制造加工、床身静动力学性能测试、仿真分析等角度来验证纤维增强树脂混凝土用于制造机床基础件合理性。国内吴隆[8]较早将树脂混凝土用于机床床身的制造,对材料组分的配比以及填料对材料的影 响进行了 相关研究。山东工业 大学的李 剑锋等[9]将聚合矿物复合材料用于了机床夹具的制造。大连理工大学的王德伦[10]团队进行了钢纤维混凝土床身的特性分析与试验研究,从静态与动态性能分别分析了钢纤维混凝土制造床身的可行性,结果表明钢纤维混凝土材料制成的床身在刚度、强度和固有频率等方面均能满足床身要求。浙江工业大学的卢波[11,12]团队基于有限元方法对树脂混凝土构件在磨床上的应用进行了大量的研究。他们将树脂混凝土应用到大型数孔龙门平面磨床立柱的制造,并采用有限元方法对树脂混凝土立柱进行了动力学分析,验证了树脂混凝土立柱比铸铁材料具有更佳的动态特性。陈旭东等[13]研究了树脂混凝土材料VMCL600加工中心关键结构的制造,提出金属材料与树脂混凝土相结合的混合结构用于机床床身制造, 能进一步提高机床床身的综合性能。重庆大学的周忆[14]教授团队对树脂基复合材料床身的阻尼性能及热性能进行了研究。屈涛等[15]基于试验的方法对树脂混凝土床身进行了模态分析。山东大学的白文峰等[16]对纤维增强聚合物混凝土及其界面与阻尼机理进行了相关研究。

由于混凝土本身存在着非均匀、非连续、非线性以及多相性等特点,决定了其力学性能的复杂多变,为分析其受力破坏机理,人们建立了各种各样的理论模型。目前,国内外对混凝土、钢纤维混凝土、高强混凝土的研究在日臻完善,但对纤维增强树脂混凝土的力学性能及本构关系的研究相对较少。另外,研究者多从纤维增强树脂混凝土材料的制备工艺、力学性能测试以及纤维增强树脂混凝土机床基础件的制造加工、床身静动力学性能测试、仿真分析等角度来验证纤维增强树脂混凝土用于制造机床的基础件。对纤维增强树脂混凝土机床基础件设计方法及工艺多借鉴传统铸铁材料的机床基础件,与纤维增强树脂混凝土特殊的成型工艺相匹配的结构优化设计方法相对较少。

笔者认为纤维增强树脂混凝土数控机床基础件理论研究尚需从以下几个方面进行展开:

(1)研究在树脂混凝土加入其他材质纤维(如玻璃纤维、 碳纤维、尼龙纤维)时,纤维含量、长径比,粘结剂、骨料、填料等组分对其物理力学性能、阻尼性能、热稳定及化学稳定性的影响;以阻尼减振、热稳定和力学性能的良好组合为优化目标,进一步优化纤维增强聚合物混凝土的组分配比,确定适于制造数控机床基础件的纤维增强树脂混凝土材料的最佳成分配比;研究纤维增强树脂混凝土制造数控机床基础件的成型机理及生产工艺流程;根据其成型工艺,完善纤维增强树脂混凝土机床基础件的设计方法。

(2)运用复合材料界面理论,从微观角度对纤维增强树脂混凝土的(钢纤维/基体)界面分析,研究纤维增强树脂混凝土在发生热变形时界面热剪应力与温度变化的关系。建立材料组分最佳比例下的纤维增强树脂混凝土力学本构关系。

(3)在分析纤维、界面对材料阻尼的影响以及纤维增强树脂混凝土阻尼定量分析的基础上,建立纤维增强树脂混凝土材料阻尼数学模型。结合数控机床运行环境,建立多场耦合条件下,纤维增强树脂混凝土机床基础件的热、动力学数学模型。

1.2机床结构热动力学优化方面的研究现状

机床结构热动力学性能优化是改善机床动态性能和热稳定性的主要途径。自20世纪60年代,国内外学者对机床结构设计方法及数字化设计进行了广泛研究。通过试验与理论分析,找出了机床的薄弱环节,针对机床的薄弱环节进行结构优化,提高机床结构的静、动态力学性能。目前研究者已经开始尝试采用拓扑优化的方法来解决机床结构优化时遇到的问题。德国人L.Kroll等[17]利用拓扑优化技术在对机床各部分零件进行轻量化设计的基础上,获得整机的轻量化设计。马超[18]借用有限元分析软件,基于变密度拓扑优化对某型号机床立柱进行了拓扑优化,实现了机床结构的轻量化设计。饶柳生等[19]基于拓扑优化技术中的SIMP方法通过改变加强筋板在机床立柱上的个数与分布位置,达到对机床立柱静动态性能优化的目的。巫修海等[20]采用ICM法的连续体拓扑优方法对高速卧式加工中心的立柱进行了优化设计,并获得了一定的效果。

上述研究者多忽略了机床结构热变形的影响。研究者对数控机床基础件进行优化设计时,需要考虑结构的散热。 尤其设计与数控机床主轴系统相关联基础件时,更应该考虑其结构的散热功能。笔者认为考虑机床热变形的影响因素对机床基础结构进行优化设计时,需要首先获得机床结构工作过程时精确的温度场,建立精确的热力耦合工况,最后考虑热力耦合作用,采用拓扑优化技术对机床基础件进行热动力学性能优化设计。

1.3纤维增强树脂混凝土机床基础件热动力学性能拓扑优化

纤维增强树脂混凝土可以看成以纤维为增强相以聚合物混凝土为基体形成的混杂两相复合材料。目前连续体结构的拓扑优化设计研究主要集中在采用单一材料进行优化设计,而两相、多相复合材料的连续体结构拓扑优化设计相对较少,且多停留在对结构的静力学性能进行优化,针对结构较复杂的纤维增强树脂混凝土机床基础件进行拓扑优化设计的研究更少。笔者[21]曾采用单元变密度方法和节点变密度方法,提出以模态阻尼比最大作为优化的目标函数,结合有限元建模、独立敏度分析、滤波和灵敏度再分配等步骤完成阻尼结构在板壳结构表面的布局优化,并取得了一定的效果。研究发现,对纤维增强树脂混凝土两相材料进行拓扑优化是可行的。另外,其他研究者也为解决纤维增强树脂混凝土两相材料机床基础件拓扑优化提供了解决思路。2000年Sigmund等[22]在对柔顺机构进行拓扑优化设计时,就采用了两相材料的插值模型。Mei等[23]曾将柔度最小作为优化的目标,利用水平集方法对多相材料连续体结构进行了拓扑优化。Wang等[24,25]在对多相材料进行拓扑优化时引入了相场理论。孙士平等[26]在对多相材料进行拓扑优化时,为了提高优化精度、抑制数值 不稳定现 象,提出了周 长控制方 法。 Li等[27]曾以应力大小为约束条件,对两相材料的柔顺机构进行了拓扑优化设计。郭旭等[28]在节点水平集法的基础上提出拓扑描述函数法,通过引入支集放松技术,提高计算效率。

由此可知,拓扑优化可以用于纤维增强树脂混凝土数控机床基础件的热动力性能优化。

针对纤维增强树脂混凝土机床构件的热动力学性能拓扑优化的研究尚未报道。笔者认为纤维增强树脂混凝土在制备过程相对铸铁具有好的抗腐蚀性、吸振、防锈、耐热性以及常温下一次成型的低能耗特性。但纤维增强树脂混凝土同样具有很多缺点:成型时流动性比较差,弹性模量与铸铁比相对较小、不能焊接等。成型时的流动性制约了其不能像铸铁那样加工成相对复杂的构形;弹性模量低要求设计时若需提高结构刚性,需要增大截面的惯性矩,不能按照设计铸铁机床构件的图纸来制造纤维增强树脂混凝土数控机床构件,例如设计纤维增强树脂混凝土机床床身的截面形状可以根据实际需要来设计不同于铸铁床身的截面形状等;不具有焊接性能,制约了其用于制造数控机床基础件时只能一次成型或通过预埋构件进行连接,不能采用焊接的方式连接各部分构件等。考虑到纤维增强树脂混凝土苛刻的加工制造条件,要求设计者在对纤维增强树脂混凝土数控机床基础件热动力学性能设计,需采用传统设计方法设计的同时,尝试新的优化设计方法———拓扑优化方法。

2解决策略

为加快纤维增强树脂混凝土在数控机床基础件中的应用、提高数控机床抑制振动、热变形的能力,笔者认为需要从以下几方面进行研究:

(1)机床的内部和外部热源都能引起机床的温度变化, 使其产生热变形,破坏各部件之间的相对位置精度和运动精度,影响机床的几何精度和工作精度,其中基础件的热变形是影响机床加工精度的主要因素。研究者拟根据数控机床工作现场受到的外界及自身产生的温度场、载荷场,建立不同工况条件下,数控机床的载荷场。

(2)根据纤维增强树脂混凝土苛刻的加工制造条件,基于能量原理,建立复杂工况下纤维增强树脂混凝土数控机床基础件的热动力学方程;采用有限元方法,对其进行数值求解。

(3)发展和完善新的拓扑优化方法用于纤维增强树脂混凝土数控机床基础件的热动力学性能。该方法需要兼顾克服纤维增强树脂混凝土自身缺点影响、数控机床复杂的工况条件干扰的同时,并能提高优化设计计算效率。引入耦合物质点方法用于纤维增强树脂混凝土机床基础件的热动力学性能优化设计中,构造适合纤维增强树脂混凝土自身性能、 满足结构间特性的,在空间上具有连续性、光滑性的拓扑变量场,建立多场耦合条件下纤维增强树脂混凝土机床基础件热动力学性能拓扑优化模型,引入动力学缩聚理论提高优化效率。最终获得最优、最实用的纤维增强树脂混凝土数控机床基础件结构。

研究者需攻关的关键点为:

(1)钢纤维增强树脂混凝土机床床身的动力学模型的建立

1基于试验的方法研究在树脂混凝土加入钢纤维的含量、长径比,粘结剂、骨料、填料等组分对其物理力学性能、阻尼性能、热稳定性能及化学稳定性的影响,优化纤维增强聚合物混凝土的组分配比。

2基于热力学第一定律,运用损伤力学和界面力学原理探究在热动力学约束条件下钢纤维增强树脂混凝土微观/细观结构和宏观特征关系、多相界面行为,增强、阻裂机理,建立材料的力学本构关系。

3结合试验与理论研究结果,根据材料发生热变形时界面热剪应力与温度变化的关系,以及钢纤维增强树脂混凝土的阻尼性能,建立材料组分最佳比例的力学本构关系。

4基于钢纤维增强树脂混凝土的力学本构关系,结合机床的结构特点,基于数值方法建立钢纤维增强树脂混凝土床身的动力学模型。

(2)热、力环境载荷变化规律对数控机床床身动响应影响研究

1基于朗格朗日定律研究机床床身受到温度场引起的等效热载荷,研究机床床身所受热载 荷与动载 荷的耦合 关系,建立床身所受热载荷与动载荷的特征参数在机床床身空间及时间域内的表述模型。

2探讨作用在机床床身上整体及局部的温度场/力的变化规律。

3研究温度场和载荷对机床床身的动态响应特性。

(3)钢纤维增强树脂混凝土机床床身热动力学建模及优化

1分别以上述钢纤维增强树脂混凝土床身的动响应模型和环境载荷模型为边界条件和载荷条件,建立复杂环境约束条件下,钢纤维增强树脂混凝土机床床身的整体热动力学响应模型,分析床身的热动力学响应特性。

2引入物质点方法,研究适合钢纤维增强树脂混凝土机床床身结构的热动力学拓扑优化方法,并建立以结构动响应最小为目标的床身动力学拓扑优化模型。

3采用数值仿真和试验相结合的方法,研究优化后钢纤维增强树脂混凝土机床床身抑制振动、抗热性能效果。

4运用形状优化方法紧密结合钢纤维增强树脂混凝土制造工艺,对拓扑优化的结果进行形状优化的处理,以利于钢纤维增强树脂混凝土机床床身的制造。

3解决思路

具体解决思路如图1所示。从研究纤维增强树脂混凝土材料本身力学性能及阻尼特性入手,建立材料本构关系。 结合现场测试获得的THC6380精密卧式的载荷谱,基于拓扑优化的方法,结合材料自身制造工艺特点对纤维增强树脂混凝土机床基础件的热、动力学性能进行优化设计,为该材料在高档数控机床基础件中的应用提供理论依据。

4结语

本文提出了从采用新材料和优化机床自身结构方面来提高数控机床加工精度的思路,并对国内外纤维增强树脂混凝土作为机床基础件的研究现状进行了分析,提出基于拓扑优化的方法,结合数控机床工作的环境条件,考虑材料自身力学本构关系来对纤维增强树脂混凝土机床基础件进行优化设计,给出了具体解决策略和思路。

摘要：提出了从改善结构设计,采用新材料的角度出发解决困扰我国数控机床加工精度的难题。在对纤维增强树脂混凝土作为机床基础件的国内外研究现状分析的基础上,提出基于拓扑优化的方法、结合数控机床工作的环境条件,并考虑材料自身力学本构关系来对纤维增强树脂混凝土机床基础件进行优化设计。最后给出了具体解决策略和思路。

关键词：纤维增强树脂混凝土,拓扑优化,数控机床基础件,热动力学

数控机床基础件 篇2

一、目的意义

“数控技术”课是现代先进制造技术的基础，是一门新兴的机械制造及机电控制类专业必修的专业技术基础课。它是在机械类、电类基础课程教学的基础上(电工技术、电子技术、数字电路和模拟电路、计算机原理及接口技术、算法语言、自动控制原理、机械电器控制、液压传动和测试技术等)，讲授现代制造系统中的数字控制技术。其内容包括：数控技术的基本概念、基本原理、产生和发展;数控加工的编程技术;轨迹控制(插补)原理;数控装置的硬软件结构、组成、工作原理;数控系统中的检测技术和速度位移的伺服控制技术等。该课培养学生应用多学科知识分析的问题能力及机电系统综合设计应用能力，从而提高学生解决实际问题和自主分析问题的能力。

二、教学内容体系与教学要求

1、课程内容体系：

数控技术教育课程体系：数控概论、数控技术、数控机械设计、数控工艺(包括数控刀具);实践教学体系：认识实习、操作培训、实验、课程设计和毕业设计等(特别是结合科研的毕业设计)。数控技术课内容(见教学大纲)本身具有打破了单一学科界限，多学科知识融合的.特点。它是以数控工艺和设备为对象形成一个知识体系，遵循实践认识、理论学习、再实践提高的规律。因此，讲授时首先介绍概念，接着讲解应用技术(数控加工编程技术)，然后进行理论性内容教学。最后通过实验和设计等实践环节使学生得到进一步的理解和提高。课程设置上的体系结构包括前导课、主干课、系统应用课和后续课;教环节上包括实习操作(在金工培训、生产实习中安排数控机床和数控设备的操行实习)、讲课、实验(开出必修实验三个，选做实验2--3个)、课程设计(增加数控技术方面的题目)和毕生设计(加强数控技术方面毕业论文的理论性、综合性和实践性，启发同学的创造精神)。

2、教学要求

数控技术将传统的机械制造与微电子、计算机、信息处理、现代控制理论、检测技术以及光电磁等多种学科技术融为一体。该课以给学生建立系统概念为目标，培养学生全面综合应用机电知识的能力，机电系统的总体设计能力，以适应现代制造业，现代制造系统，如CAD、CAM、CAPP、FMS、CIMS、FA、……等的要求。具体要求如下：

①数控技术的基本原理，数控机床的结构组成;

②数控编程加工技术;

③现代数控装置的软、硬结构原理;

④现代数控的伺服驱动技术;

⑤实验能力;

⑥科研、开发能力(对优秀学同学要求，其他同学只做一般要求)

三、教学安排及教学法

1、按认识规律和教学规律“先整体―后一般―再总体，先综合―后专题―再综合，先实践―后理论―再实践，以及由浅入深”地进行教学内容安排：先认识实习，看教学多媒体片，然后讲授理论课。再通过实验、作业、答疑和设计使学生真正学到本门课程的知识。

2、做好每次讲课计划，有足够的信息量。体现科技发展的最新内容，对关

键技术和最新技术内容讲授不能停留在一般概念介绍上，要给予全面系统的讲授。在保证教学内容系数完整的前提下，及时抛弃陈旧过时的内容，将前沿科学和工程技术的最新发展引入教学。

3、充分利用实验教学，增加动手和实践的环节，逐步做到开放实验。

4、充分利用现代教学手段，在自动编程课程内容上开发计算机辅助教学(CAI)软件;在数控机床操作和编程功能实验教学方面开发计算机辅助实验教学仿真软件。充分利用包括多媒体在内的“数控技术CAI教学和实验体系”。

5、内容深入浅出，通俗易懂，突出重点。

6、采用启发式、讨论式、研究式的教学方法，教学内容增加综合性、设计

性和研究性，以事例启发和锻炼学生的分析问题和解决问题的能力。

7、开出辅导讲座和科技专题讲座;因材施教，注意加强对优秀学生的培养;在答疑、大作业和毕业设计中认真与学生进行讨论。

8、注意教学效果，注意与学生们的交流，使同学主动学习。安排一定量的自学内容、培养自学能力。

四、考核方法

1、原则：

以灵活掌握基本原理，并能实际应用，即分析问题和解决问题的能力为考核标准。不以期末一张考卷定终身。考试成绩以平时听课(10%)、作业(10%)、实验(10%)和期末考试(70%)进行综合评定。听课、作业、实验方面有突出表现的可提高比例，反之亦然。

2、对实验考核的具体要求

1、认真做好准备：阅读实验指导书、与实验相关的教材内容、写出实验预备程序等。

2、充分了解仪器、设备的性能和操作方法。

3、积极自己动手做好实验，不放过任何细节，达到实验的要求效果。

4、写好实验报告，并对实验进行总结和分析：

结果正确，总结实验原理和方法;结果有差错，找出问题，分析原因。

5、要求学生思考和回答的几个问题

(1)能否自己设计实验，并提出具体实验方法。

(2)实验中发现了上课时未讲到的问题。

(3)对实验教学工作提出意见。

6、教师认真批改实验报告：

(1)找出共性问题，进行讲评总结。

(2)对有新意、前沿性的问题，进行启发、引导性讲解。

(3)组织教师、同学讨论会。

数控机床基础件 篇3

关键词：主体 教学思路 教学语言 数控车床编程

一、以学生为主体的教学思路

中技学生基础知识相对薄弱，部分学生学习主动性不高。对于这样的教学对象，应提倡以学生为主体的课堂教学模式。笔者在教学中主要体现出以下两个方面。

1.给学生尝试的机会，不要怕学生出错

为了增加学生在课堂上主动发挥的机会，教学设计应以学生为主体，尽可能多地给学生一些思考、讨论、发言的时间，通过提问、比赛、抢答等方式给予学生表现自我的机会，树立学生的自信心，让学生真切感受到他们才是课堂的主体。

（1）提出问题，与学生一起寻找答案。例如，笔者讲授编程指令功能、格式和指令说明后，在举例讲解的过程中，不是先讲授如何解题，而是先提出相关问题，要求学生思考。

编程的重点之一就是能够准确地计算出尺寸及坐标值。笔者在课堂教学过程中，先请学生回答出对应的尺寸及坐标值。学生的答案有时会不一致，有对有错。这时，笔者都会把学生的答案认真地写在黑板上，然后进行讲评，讲解正确的答案是如何计算出来的，指出错误的答案错在哪里。这样能加深学生对知识点的理解和掌握，同时也培养学生通过思考，寻找答案的良好学习习惯。

（2）要让学生经历一次出错到改错的过程，而不是一味地防范学生出错。笔者在初次教授这门课程时，对于重点、难点和易错点，总是反复强调，但从以往学生的作业和考试结果来看，效果不显著。所以，笔者在2014级机械设备装配与自动控制中技1班的教学中，明明知道学生在哪个知识点容易出错，但没有先去讲解强调，而是等学生的作答出错后，教师再去讲解错在哪里，为什么容易犯这样的错误。运用这种方法，让学生加深印象，彻底明白错在哪里，并引导学生积极参与改正错误，培养学生良好的行为习惯。

2.不要轻易放弃任何一名学生

很多班级课堂上会有低（低头玩手机）、趴（趴在桌上睡觉）、动（搞小动作）的部分学生。虽然教师安排的教学活动以学生为主，他们仍然提不起太大兴趣。对于这部分学生，笔者秉持“不抛弃、不放弃”的原则，在提问的过程中，具体到每一名学生，当然，有时是专门针对一些不认真听课的学生。

对于这些不认真听课的学生，如果只是请他站起来回答问题，班上会有别的学生提示他正确答案。因此，笔者在数控加工基础课程教学中，会把不认真听课的学生请上讲台。因为本门课程大部分是围绕着编程，笔者要求学生把坐标值写在黑板上，不听课的学生一般写不出来，或者写的也是不正确的答案，请上讲台就可以让他不要继续开小差或在课堂上睡觉。他们要站在讲台上听老师把正确答案讲解之后才可以回到座位。

笔者用此方法在系14机械设备装配与自动控制中技1班进行试验。笔者提问到一个G01编程的例子，请学生指出X和Z坐标值，最初提问到19人不会算或算错。采用让他们站在讲台上听课的方法后，再举一个类似的例子，19人全部能回答出正确的坐标值。可见，这部分学生并不是学不会，而是在课堂上坐不住、听不进、学习主动性不高。因此只要教师加以引导，编制简单的程序是人人都可以做到的。

二、以学生为主体的教学语言

教师的语言是架起“教”与“学”的桥梁。教师的语言表达，是教学艺术与魅力的最重要组成部分，它直接影响着教学效果。笔者在数控加工基础课程教学中，运用的是启发、鼓励、表扬的语言。

1.针对全班同学提问的时候

针对全班同学提问的时候，笔者会说“老师相信你们一定能行”“请把你们心目中的答案告诉老师”；如果学生回答的答案是正确的，笔者会说“恭喜你们，答对了”；当学生正在沾沾自喜时，笔者接着说“老师太欣慰了，遇到你们这么聪明的学生”；当学生正在得意时，笔者接着说“那么，聪明的同学们，咱们进入下一道题目吧”。

对于容易出错的知识点，如果学生答错了，笔者会按照学生出错的思维去讲解一下。然后，笔者会说：“可是，有一个问题我们还没考虑到”或者“我们忽略了某一条规则，咱们一起再来算一算。”就这样，师生一起把常见错误改正过来。

有时候，一个问题，班里会出来几个不同的版本，学生们各抒己见。笔者此时先不去管学生回答的答案正确与否，而是说：“亲爱的同学们，老师很高兴，大家都在积极的思考，老师先要表扬一下大家主动积极的学习态度。”接下来，笔者会一脸疑惑地说道“可是，哪部分同学的答案是正确的呢？咱们一起来分析一下。”笔者带领学生分析一下例题，师生共同得出一个正确答案。其实，在这个过程中，答错的学生已经知道他们错在哪里了，所以，根本无需强调谁对谁错。若过分强调谁对谁错，以后答错题的学生就不太敢发言，这是我们不愿意看到的。在学习的过程中，我们看重的是学生参与的过程和与老师共同解决问题的能力，千万不要因为学生答错题就批评。

2.针对个体提问的时候

笔者在数控加工基础课堂教学中针对个体提问，一般是提问那些不认真听课的学生。笔者会找出那个学生的闪光点来说，比如：“老师要请咱们班最帅的同学来回答问题。”这时学生的注意力会转移过来，他们在期待这帅哥会是谁，接下来，笔者点名那位学生：“有请某某同学上讲台。”这样，学生就不会有太多的抵触情绪，否则，有些学生会认为老师把他请到讲台上，会是很丢人的一件事情。如果学生答对了，笔者会说：“帅哥果然不同凡响，不听课也能答对！”同时，笔者会提议学生们一起为答对题的帅哥鼓掌。如果学生答错，笔者会说：“没关系，咱们现在听老师讲课还不晚，下次提问一定答对，好不好？”笔者委婉地指出学生不认真听课是不好的行为，他也因此受到小小的惩罚，关键的是，没有打击他学习的信心，他也不会因为老师的一句批评而失去对这门课程的兴趣。

三、以学生为主体的教学案例

案例：如图所示位移，用绝对值编程。

知识点：绝对值编程是根据已设定的工件坐标系计算出工件轮廓上各点的绝对坐标值进行编程的方法，程序中用X、Z表示。

易错点：X方向坐标值；Z方向坐标值。

教学过程：绝对值编程从起点A到终点B，X和Z的坐标值写的应该是终点B的坐标值。

第一部分：X方向坐标值。

学情分析：因为此例是教材中第一个进行编程的例子，教材采用的是直径编程，学生虽然刚学过直径编程的概念，但还没有真正运用。

师生互动过程如下。教师先不讲解，而是对学生说：“请大家告诉老师，终点B的X坐标值是多少？” 学生说是35，教师把35写在黑板上X35.0。此时，老师请学生翻到书上第34页，看到书上写的是X70.0，老师反问学生“为什么书上写的是X70.0呢？”大部分学生表现出疑惑状，如果有学生已经找到原因了，说出“因为是直径编程”，那笔者就顺势表扬他们“学霸就是学霸，总能够把以前学过的内容运用到后面的学习中，咱们别的同学在学习新课的同时，也不要忘记旧课，要养成复习旧课的好习惯”。如果全班没有学生找到原因，那笔者就要求学生翻到书上第33 页，从“提示”栏中划出一句话：“在后面的编程中，凡是没有特别指出的均为直径编程。”笔者强调：“我们这学期的学习中，数车编程部分一律用直径编程。”

笔者还会再补充一句：“当然，从坐标系来说，大家选择35是正确的，只是因为规则的原因，正确答案是70，大家以后要注意这个问题。”

第二部分：Z方向坐标值。

学情分析：学生前面虽已学过工件坐标系（编程坐标系），并知晓其重要性，但并未真正运用坐标系去计算坐标值。

师生互动过程如下。教师对学生说：“请大家告诉老师，终点B的Z坐标值是多少？”学生很快就会给出两种答案，一部分学生不假思索地说是Z60.0，而另一部分学生会说：“不对，是Z40.0”。此时，教师不要急于说出究竟是Z40.0还是Z60.0，而是故弄玄虚地说：“究竟是Z40.0还是Z60.0呢？我们一起来看一下。”

教师就可以讲授：“写出终点B的Z向坐标值，要从编程原点开始计算出数值，那么，咱们首先找到编程原点，接下来，看一下编程原点到终点B的Z向距离，图上没有标出来，需要我们计算，所以算出来，结果应该是Z40.0。”

此时，之前说出Z60.0的学生，已经意识到自己出错的原因在哪里了，但是，教师依然不要强调学生说错了，而是鼓励学生说：“当然了，是很容易看成Z60.0的，因为60这个尺寸，直接标注出来了，它恰恰又是锥长尺寸，而40这个尺寸又没有标注出来，所以对于刚学习编程的学生来说，一时粗心没看清楚，也在情理之中。重要的是大家以后要养成细心的习惯，争取一次性编程成功。”

笔者认为，教师要灵活运用教材，将教材中的文字转化成学生容易接受的形式传授给学生。

如图所示的绝对值编程为例，笔者会进行如下总结。

第一，运用绝对值编程时，先判断清楚，哪个点是起点，哪个点是终点。

第二，运用绝对值编程时，坐标值写的是终点坐标值。

第三，运用绝对值编程时要注意两点：一点是我们采用的是直径编程，要注意X向尺寸写的是直径值，另一点是Z向的尺寸，要注意从编程原点开始计算，而不能仅看已有的标注。

第四，不是所有编程用到的尺寸都会标注出来，有些尺寸是需要计算得出的，编程的时候要看仔细。

四、小结

笔者在教学时以学生为主体，通过设计学生易于接受的教学过程和教学形式，培养学生学习本课程的兴趣，激发学生主动参与学习的积极性，取得了良好的教学效果。

参考文献：

[1]崔兆华.数控加工基础[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2011.

机床基础对机床精度的影响 篇4

1 机床精度的影响因素

影响机床质量的优劣, 直接影响所造机器的质量。衡量一台机床的质量是多方面的, 但主要是要求工艺性好, 系列化、通用化、标准化程度高, 结构简单, 重量轻, 工作可靠, 生产率高等。

1.1 机床振动和变形

所有的电器产品在运行过程中都会出现不同程度的振动, 这种伴随机械的运行而出现的振动往往会影响到内部构件的啮合程度, 它不但直接导致了加工刀具的使用寿命, 而且还会大大影响机械加工的精准度。随着机械运行周期的加长, 同时还伴有刚度变形和热变形, 众所周知, 机床运行的环境相对比较复杂, 出现机械碰撞是难免的事, 刚度较低的机床, 在整个运行过程中所受到的碰撞危害要远远大于刚度较高的机床, 这种机床的内部构件极易受到碰撞而发生脱落和错位, 从而导致了机床非正常运行。机械加工工程中的热变形, 通常都是指机械内部热源所引发的对机床加工精度的影响。通常情况下, 热源分为两种, 一种是由于外部环境, 比如阳光和取暖设备所造成的, 另一种是由于机器运行过程中, 机器内部构件在运行中, 由于摩擦而产生的热量, 这种不均匀的热源会加剧加工部件不同位置受到不同温度的干扰。加上各部件的热膨胀系数存在差异, 就会对加工精度产生影响。

1.2 精度和表面粗糙度

要保证被加工零件的精度和表面粗糙度, 机床本身必须具备一定的几何精度、运动精度、传动精度和动态精度。几何精度是指机床在不运转时部件间相互位置精度和主要零件的形状精度、位置精度。机床的几何精度对加工精度有重要的影响, 因此是评定机床精度的主要指标。运动精度是指机床在以工作速度运转时主要零部件的几何位置精度, 几何位置的变化量越大, 运动精度越低。传动精度是指机床传动链各末端执行件之间运动的协调性和均匀性。以上三种精度指标都是在空载条件下检测的, 为全面反映机床的性能, 必须要求机床有一定的动态精度和温升作用下主要零部件的形状、位置精度。影响动态精度的主要因素有机床的刚度、抗振性和热变形等。机床的刚度指机床在外力作用下抵抗变形的能力, 机床的刚度越大, 动态精度越高。机床的刚度包括机床构件本身的刚度和构件之间的接触刚度。机床构件本身的刚度主要取决于构件本身的材料性质、截面形状、大小等。构件之间的接触刚度不仅与接触材料、接触面的几何尺寸和硬度有关, 而且还与接触面的表面粗糙度、几何精度、加工方法、接触面介质、预压力等因素有关。机床上出现的振动, 可分为受迫振动和自激振动。自激振动是在不受任何外力、激振力干扰的情况下, 由切削过程内部产生的持续振动。在激振力的持续作用下, 系统被迫引起的振动为受迫振动。机床的抗震性和机床的刚度、阻尼特性、质量有关。由于机床的各个零部件热膨胀系数不同, 因而造成了机床各部分不同的变形和相对位移, 这种现象叫机床的热变形。由于热变形而产生的误差最大可占全部误差的70%。对于机床的动态精度, 目前尚无统一标准, 主要通过切削加工典型零件所达到的精度间接的对机床动态精度作出综合的评价。

2 提高数控机床精度的措施

2.1 修复机床导轨精度

数控导轨大都是利用铸铁或者不锈钢所制造, 在长时间的运行之下, 加工部件和导轨之间往往会出现不均衡的摩擦程度, 这样一来就会加大热量的急剧累加, 不但加大了部件之间的表面摩擦还会加剧多于热量的产生。所以说, 如果不及时修复导轨, 势必会对机械加工带来一定的误差。通常情况下, 我们对导轨所出现的轻微损伤, 技术人员可以结合实际, 利用一些先进的金属修复材料对导轨进行维护和修复, 这样不会影响加工的进程, 而对于一些受损比较严重的导轨, 则要利用人工刮研的方式进行表面维护和修复。

2.2 调整主轴精度

机床在运行过程中, 刀具和加工工件都是通过主轴进行固定, 因此主轴精度的高低直接影响加工部件质量的高低。机床在大周期的运行环境下, 回转精度和主轴的稳定性因为受到摩擦和机械的振动受到不同程度的影响, 因此在实际工作中一定要定期对其进行精度的修复和维护。如果出现精度相差比较大的情况, 就需要对主轴进行拆卸修复, 拆卸之后要进行详细的检查, 然后根据检查结果作出相应的修理计划和方案。不过在实际工作中, 很多单位都是对主轴轴承进行简单的更换, 有的也只是重新设定一下轴承的间隙以及相应的螺丝进行紧固处理。

3 结语

笔者在实际生产的过程中发现, 机床自身的误差也是一个不可忽视的影响因素。其主要来源于机床构建的传动所产生的误差, 也有的是因为出厂前机床本身就有工艺上的不足, 所以伴随长时间的运行这种先天性的不足就会越来越明显。为了进一步降低整个机床所有零部件在生产和安装的过程中所出现的一系列问题, 无论是生产企业还是加工企业都在加大优化改进的力度, 西方国家通过利用新材料的优势逐渐替换传统材料来减小误差。我国的研究人员通过对机床的导轨、工作台、主轴系统、床身等相关部件的抗振性与静动刚度的进一步分析, 从结构方面改善数控机床的误差精度。通过使用高精度的设备检测, 对机床所有的部件进行了精度测量, 从而获得影响精准度的主要原因。系统通过自动分析, 得出当前机床加工的精度数值最后将整个数据逐一反馈到数控系统中收到相应数据之后系统就会进行分析, 根据分析结果系统就会做出必要的参数调整, 以达到加工最佳效果。

摘要：随着社会的进步, 数控机床在机械加工行业中的应用更加广泛, 人们对其性能也不断提出新的要求。本文针对数控机床的精度问题进行探讨, 重点就机床基础对机床精度的影响进行介绍和分析, 然后提出几点建议, 希望对数控机床的高精度化发展起到一定的指导作用。

关键词：数控机床,精度,探讨

参考文献

[1]朱琳.数控机床误差分析及其补偿技术[J].科教文汇, 2012.

数控技术基础知识点总结 篇5

控制坐标运动来完成各种不同的空间曲面的加工，是数控的主要任务。

曲线加工时刀具的运动轨迹与理论上的曲线（包括直线）不吻合。

数控机床的工作工程：

1、数控编程

2、程序输入

3、译码

4、数据处理

5、插补

6、伺服控制与加工。

插补的任务就是通过插补计算程序，根据程序规定的进给要求，完成在轮廓起点和终点之间的中间点的坐标值计算，也即数据点的密化工作。

控制轴数：机床数控装置能够控制的坐标轴数，车床为2，铣床为3。

联动轴数：机床数控装置能够同时控制的坐标轴数目。平面曲面2.5，空间曲面3及以上。

定位精度：数控设备停止时实际到达的位置和你要求到达的位子误差。

重复定位精度：同一个位置两次定位过去产生的误差。通常重复定位精度比定位精度要高的多。

数控机床的优缺点：

1、适应性强

2、精度高，质量稳定

3、生产效率高

4、减轻疲劳强度，改善劳动条件

5、有利于生产管理现代化

6、使用、维护技术要求高。

数控加工过程中，数控系统要解决控制刀具或工件运动轨迹的问题，在数控机床中，刀具或工件能够移动的最小位移量称为数控机床的脉冲当量或最小分辨率。

计算出轮廓线上中间点位置坐标值的过程称为“插补”。

基准脉冲插补：每个脉冲使各坐标轴仅产生一个脉冲当量，代表了刀具或工件的最小位移；脉冲的数量代表了刀具或工件移动的位移量；脉冲序列的频率代表了刀具或工件运动的速度。仅适用于一些由步进电机驱动的中等精度或中等速度要求的开环数控系统。

数据采样插补：这种插补方法的特点是数控装备产生的不是单个脉冲，而是标准二进制字。第一步粗插补，采用时间分割思想，把加工一段直线或圆弧的整段时间细分为许多相等的时间间隔，称为插补周期T。第二步为精插补，一般将粗插补运算称为插补，由软件完成，而精插补可由软件实现，也可由硬件实现。

逼近误差δ与进给速度F、插补周期T的平方成正比，与圆弧半径R成反比。

进给速度F、圆弧半径R一定的条件下，插补周期T越短，逼近误差δ就越小，当δ给定及插补周期T确定之后，可根据圆弧半径R选择进给速度F，以保证逼近误差δ不超过允许值。

l2l2(FT)2 弦线逼近：R(R)()28R8R22

l2l2(FT)2 割线逼近：(R)(R)()16R16R16R22

当轮廓步长l相等时，内外差分弦的半径误差是内接弦的一半

若令半径误差相等，则内外差分弦的轮廓步长l或角步距是内接弦的√2.数字积分法又称数字微分分析器法，是利用数字积分的原理，计算刀具沿坐标轴的位移，使刀具沿着所加工的轨迹运动。积分运算→累加和运算

DDA直线插补的整个过程要经过2n次累加才能到达直线的终点。m2n

DDA直线插补的分析可知，判断终点是用累加次数N为条件的，当累加寄存器的位数一旦选定，比如m位，累加次数即为常数N2m了，而不管加工行程长短都需作N次计算。这就造成行程长进给速度加快，行程短进给速度变慢，使之各程序段进给速度不均匀，其结果将影响进给表面质量和效率。为此要进行速度均化处理。

直线插补的进给速度均化：直线的斜率不变，故对加工没有影响。

均化处理后，行程短的程序段，累加次数N减少得多，则进给速度提高得多；而行程长的程序段，累加次数N减少得少，则进给速度提高得较少。

数控系统的刀具补偿（简称刀补）即垂直于刀具轨迹的位移，用来修正刀具实际半径或直径与其程序规定的值之差。

在轮廓加工过程中，由于刀具总是有一定的半径（如铣刀半径），刀具中心的运动轨迹与工件轮廓是不一致的。

取消刀具补偿时用G40表示；左刀具补偿用G41表示；右刀具补偿用G42表示。

B刀具半径补偿为基本的刀具半径补偿。轮廓尖角铣成小圆角造成误差，读一段算一段走一段没有预测。

C刀具半径补偿随着前后两段编程轨迹的连接方式不同，相应刀具中心的加工轨迹也会产生不同的转接形式，主要有以下几种：直线与直线；直线与圆弧；圆弧与圆弧。

根据两段程序轨迹的矢量夹角α和刀具补偿方向的不同，又有伸长型、缩短型和插入型几种转接过渡方式。

区别：1直线插补时，被积函数寄存器的数值为常用Xe和Ye，而圆弧插补时，被积函数寄存器的数值Xi和Yi 2圆弧插补开始时，X坐标被积函数寄存器存入的是y坐标的初值。y坐标被积函数寄存器存入的是x坐标的初值 3在圆弧插补过程中，y方向发出的脉冲时，x方向被积函数寄存器内容加“1”，x方向发出的脉冲时，y方向被积函数寄存器内容减“1”

4每当积分函数累加器有溢出时，需要及时修正被积函数寄存器x，y值。因此被积函数寄存器存入的是瞬时值。

伺服系统是数控装置和机床的联系环节，是数控系统的重要组成。

功能：接受来自数控装置的指令来控制驱动机床的个运动部件，从而准确控制它们的速度和位置，达到加工出所需工件外形和尺寸。

由伺服电路、伺服驱动装置、机械传动机构及伺服进给运动执行部件组成。

伺服系统与一般机床的进给系统有本质上差别，它能根据指令信号精确地控制执行部件的运动速度与位置。

对伺服系统的基本要求：

1、精度高

2、快速响应

3、调速范围看

4、低速大转矩

5、惯量匹配

6、过载能力强、负载特性硬。

步进电动机的结构和工作原理

步进电动机的分类及基本结构。按力矩产生的原理，分为反应式和励磁式。

（1）、反应式步进电动机的转子中无绕组，由定子磁场对转子产生的感应电磁力矩实现步进运动。

（2）、励磁式步进电动机的定子和转子均有励磁绕组，由它们之间的电磁力矩实现步进运动。有的励磁式电动机转子无励磁绕组，是由永久磁铁制成的，转子有永久磁场。通常也把这种步进电动机称为混合式步进电动机。混合式步进电动机具有步距角小、有较高的启动和运行频率、消耗功小、效率高、不通电时有定位转矩、不能自由转动等特点。

步进电动机的工作原理：错齿角越小，所产生的步距角越小，步进精度越高。

对一相绕组一次通电的操作称为一拍，转一齿所需的拍数为工作拍数。

设步进电动机的转子齿数为N，则它的齿距角为z2

N

由于步进电机运行K拍可使转子转动一个齿距角，所以每一拍的步距角s可以表示为：sK——步进电机的工作拍数； N——转子的齿数。

对于转子有40齿并且采用三拍工作的步进电动机，其步3603 距角为：s4032NK

步进电动机的工作方式分为单拍、双拍和多拍工作方式。

1、三相步进电动机单三拍工作方式。

2、双三拍工作方式：每一相都是连续通电两拍，所以励磁电流比单拍要大，所产生的励磁转矩也较大。由于同时有两相通电，所以转子齿不能和这两相定子齿对齐，而是处于两定子齿的中间位置。

3、六拍工作方式：在六拍工作方式中，控制电流切换六次，磁场转一周，转子转动一个齿距角，其步距角s检测装置常用类型

（1）增量式：测量位移的增量值，测量装置输出的是脉冲，一个脉冲是一个测量单位，任何一个对中点都可作为测量始点，实际位移值靠对脉冲计数取得。

（2）绝对式：测量位移的绝对值，测量装置的输出能够代表移动件当前的实际位置（坐标值）移动的方向靠当前值和历史记忆取得。

增量式充电编码器又能测位移又能测速度。

给步进电机输入一个脉冲信号，其转子转过的角度称为步距角。

步进电机工作原理：步进电机有A、B、C三相，每相有两个磁极，转子有四个磁极。当A相绕组通以直流电时，B相磁极产生磁通，这时转子2、4极与定子B相磁极对齐。如果按A→B→C→A的通电顺序，转子则沿逆时针方向一步步转动起来，每步转过30，这个角度叫步距角。

数数控机床程序编制的方法有三种：即手工编程、自动编程、和图形编程。

2NK

1、人工完成零件图样分析、工艺处理、数值计算、书写程序清单，直到程序的输入和检验，称为“手工编程”。

2、所谓计算机辅助自动编程，就是使用计算机或编程机，完成零件程序编制的过程。

3、图形交互式自动编程是利用被加工零件的二维和三维图形，有专用软件，以窗口和对话框的方式生产的加工程序，这种编程方式使得复杂曲面的加工更为方便。

规定假定工件是永远静止的，而刀具是相对静止的工作而运动。

机床坐标系中X、Y、Z轴的关系用右手直角笛卡尔法则确定，大拇指的指向为X轴的正方向，食指指向为Y轴的正方向，中指指向为Z轴的正方向。

坐标系分为机床坐标系和工件坐标系。

对刀点是指通过对刀确定刀具与工件相对位置的基准点。对刀点往往就选择在零件的加工原点。

所谓对刀是指使“刀位点”与“对刀点”重合的操作。“刀位点”是指刀具的定位基准点。

换刀点是为加工中心、数控车床等采用多刀进行加工的机床而设置的，因为这些机床在加工过程要自动换刀。

数控车床的编程特点：

1、根据图纸标注，可按绝对坐标编程，也可按相对坐标编程，也可混合编程；

2、通常在图纸上和测量时均以直径值表示被加工零件的径向尺寸，通常X在绝对方式编程中以直径直表示，在相对方式编程中以实际位移量的二部表示。

3、由于毛坯常用棒料或铸锻件，加工余量较大，数控车床常具备不同形式的循环功能，可进行多次重复循环切削，简化编程。

4、刀具补偿功能，刀具半径和长度补偿。

恒线速度（G96）取消恒线速度（G97）主轴转速限定（G50）螺纹切削（G33）螺纹切削循环单一（G92）复合螺纹切削循环重复（G76）比例缩放（G51）刀具返回到初始点所在的平面（G98）刀具返回到R点所在的平面（G99）子程序调用（M98）子程序结束（M99）非模态调用（G65）模态调用（G66）坐标旋转（G68）取消选择（G69）刀具半径补偿的作用：

1可直接按零件的轮廓不考虑刀具半径值

数控机床基础件 篇6

随着区域性产业技术创新蓬勃发展, 通过借鉴先进国家和地区产业技术创新经验, 我国各省市分别建立了服务于本区域的产业技术研究院。例如, 自2010年至2012之间, 江苏省内就成立了扬州数控机床研究院等九家省级产业技术研究院。[1]吴金希通过对世界上绩效显著的产业技术研究的共性分析和我国目前建设现状, 指出:“需要加强理论的研究, 为工研院的建设实践提供理论。”[2]目前普遍认为:“产业共性技术理论是产业技术研究院构建的理论基础。”[3、4]其观点是, 产业共性技术的基础性、投资风险性等, 这些就需要政府、科研机构和大学以及相关企业的共同参与[5、6], 那么, 产业共性技术的基础性和风险性就是众多不同社会功能的机构共同参与的唯一原因吗?若要回答该问题, 还需要开展更深层次的理论基础研究。由此, 本文以扬州数控机床研究院为例, 对产业技术研究院构建的理论基础开展研究。

1 产业技术研究院构建原则

我国第一部系统研究产业技术研究院建设的学术专著《产业技术研究院的理论与实践研究》将产业技术研究院定义为“以产业共性技术和关键技术为研究对象, 以推进先进技术的产业化和提升产业结构层级为目标的研发机构。它是共性技术研发机构的一种有效形态。”[7]季松磊等人从组织模式角度, 将产业技术研究院定义为“产业技术研究院模式是产学研合作研发实体模式的发展, 它是以市场为导向, 产业化为目标, 致力于面向产业链的应用科技的研究开发, 推动产业升级, 引领新兴产业发展的产学研合作科研研发机构。”[8]由此可见, 产业技术研究院构建原则是以产学研紧密结合为基础, 整合区域科技资源, 致力于共性技术、关键性技术和前瞻性技术的引进吸收和研究开发, 促使成果的转移和产业化, 并创造经济价值。

2 理论基础

产业技术研究院的内涵和构建原则要求政府、科研机构、大学及企业作为组成要素参与合作、最大化利用科技资源, 开展技术创新活动。为了进一步说明产业技术研究院构建的理论基础, 除了产业共性技术理论之外, 也应从技术创新理论中寻找其理论基础, 即阐明为什么需要这些功能不同的“机构共同参与”和这些“机构共同参与”起到什么样的效果。

2.1 三螺旋理论

受生物学上DNA的双螺旋分子结构特征和分子生物学、结晶学中的三螺旋模式的启示, Leydesdorff[9]和Etzkowitz[10]分别引进了三螺旋模型来分析大学—产业—政府之间的动力学机制。所谓三螺旋是一种新的创新模式, 强调大学—产业—政府三方在创新过程中的密切合作、相互作用, 每个机构都能够扮演其他两者的角色。

周春彦等人通过对国内外三螺旋理论研究的理论回顾, 指出:“三螺旋模型在产学研合作方面的研究已经取得了很大的进展, 但在具体的有效合作机制等方面仍需深入研究。”[11]同样, 蔡翔等人也是通过三螺旋理论研究回顾, 并指出:“三螺旋理论如何“借用”分子生物学中DNA螺旋结构理论中的知识来揭示大学—产业—政府之间的效应机制?”[12]如此可见, 尽管三螺旋理论广泛被用于产学研合作关系分析中, 但它也只是给出了在知识经济社会, 开展技术创新活动中, 多种社会相关要素参与的必要性和重要性。但缺乏形成政产学研组成技术创新体系的效应的分析。

2.2 协同学理论

协同学理论是德国物理学家哈肯在研究激光理论的基础上, 于20世纪70年代初提出, 1977年正式问世的[13]。协同学自创立以来, 在自然科学、社会科学等多个领域的应用都取得了显著的效果。协同学是一门研究关于系统内诸子系统相互合作, 相互作用规律的科学, 协同学理论从统一的观点处理一个系统的各部分之间的关系, 协同学处理问题的方法是一种综合的方法, 协同学注意从总体上把握对象, 即着重研究各部分之间是如何以协同一致的动作来产生整体结构。协同学的含义有两个:第一, 协同学是一门关于系统内诸子系统相互合作, 相互作用的规律的科学, 它从统一的观点处理一个系统的各部分之间的关系, 导致宏观水平上的结构和功能的协作。第二, 协同学是多门学科相互协同和联系的科学, 鼓励不同学科之间的协作。所谓“协同”指的是复杂系统中各组成要素之间, 各子系统之间在操作运行过程中的合作、协同、同步。在宏观上这一概念表现为整个系统的有序化。

哈肯认为:“协同学在经济学上应用时, 经济系统也是一个很复杂的系统, 其中有很多相互作用着的子系统。这些子系统是人, 由于这些人经济才能发展, 这些子系统集合起来就构成了工厂、交通系统或通信系统等等各种各样的社会系统。通常所采用的不是定量的描述方法, 它属于控制论的范围。”[14]

协同学理论在技术创新体系中的应用, 形成了技术协同创新体系, 重点强调构成技术协同创新体系中各要素相互合作所产生的协同效应, 即各要素不是简单的机械混合, 而是通过相互协作, 形成一个有机融合的系统。其产生的效应也就是协同学的著名协同效应公式“1+1>2”[15]。

为此, 三螺旋理论和协同学理论为产业技术研究院构建提供了技术创新方面的理论基础。三螺旋理论说明了作为区域技术创新的载体产业技术研究院必须由政府、科研机构、大学以及企业要素组成;协同学理论进一步证明了产业技术研究院作为产学研合作的高级模式, 其必要性是产生了传统产学研合作所没有的“1+1>2”合作效应。

3 扬州市数控机床研究院的启示

回顾扬州数控机床研究院构建过程与目前产生的效果, 对产业技术研究院构建的理论基础在具体实践中的应用给予了实证启示。

3.1 研究院成立前

位于扬州市邗江区的数控金属板材加工装备产业是扬州市产业支柱之一, 形成了以主机为龙头企业的200余家组成的产业集群, 涵盖折、剪、冲、压、割几大类及其辅助、周边设备。数控金属板材加工装备等企业。各企业为了增强市场竞争能力, 提高产品科技含量, 各企业分别与济南铸造锻压研究所、中科院沈阳自动化研究所、东南大学、南京理工大学、江苏大学、南京航空航天大学、扬州大学等众多国内知名科研院所、大学建立项目合作模式的产学研合作关系。

3.2 研究院成立至今

为了进一步增强扬州市数控金属板材加工装备产业在国内的竞争能力, 扬州市政府通过对企业技术创新调研, 发现企业与大学、科研机构合作积极性高, 但其目的就是解决自身的专有技术, 而对数控金属板材加工装备产业共性技术创新心力不足。在创建国家技术协同创新体系的背景下, 于2010年4月, 市政府以培育数控金属板材加工装备产业共性技术为前提, 成立了市政府提供共性技术创新平台和专用技术企业研发中心相对接的、服务于位于邗江区的数控金属板材加工装备产业集群的扬州数控机床研究院。

自数控机床研究院成立以来, 扬州市数控板材加工装备已占据30%的国内市场份额, 成为了江苏省数控机床产业的主要基地、国家级的数控金属板材加工设备产业基地。被国家科技部火炬中心认定为国家火炬计划邗江数控金属板材加工设备产业基地;江苏省政府在新一轮高新技术产业“双倍增”实施纲要中将邗江数控机床产业列入重点发展的十大高新技术优势产业;2010年年底邗江经济开发区被江苏省科技厅认定为“数控装备科技产业园”。在数控机床研究院带动下, 扬州市数控金属板材加工装备产业共开发新产品523项, 有191项通过科技成果鉴定并达到国际先进或国内领先水平;共承担省级以上各类科技项目92项, 其中国家高档数控机床重大专项5项、国家重点火炬计划4项、江苏省重大科技成果转化项目9项等;建成45个市级工程技术研究中心 (企业技术中心) 、23个省级工程技术研究中心 (企业技术中心) , 8个省级博士后工作站。正如中国科学技术发展战略研究院进行现场实际调研结果描述的:“扬州数控机床研究院建在扬州邢江区国家火炬计划数控金属板材加工设备产业化基地, 数控机床产业基础较好, 拥有一批较大规模生产企业, 吸引了10多家省外高校院所设立分支机构, 创新需求及专业特色十分鲜明。”[1]

综上所述, 三螺旋理论和协同学理论为产业技术研究院构建提供了理论背景基础, 扬州数控机床研究院实践表明:由政府、科研机构、大学以及企业构成的产业技术研究院, 其效果大于原来分立的产学研项目合作模式。

摘要：在分析目前产业技术研究院构建理论基础上, 提出了除产业共性技术理论以外, 三螺旋理论和协同学理论也是产业技术研究院构建的理论基础。前者说明了产业技术研究院应具有的必要构成要素, 后者说明了构建产业技术研究院的必要性。扬州数控机床研究院实践给出了实证。

数控机床基础件 篇7

重型机床因其具有大自重、大载荷等特点, 床身、立柱等大尺度构件的工作精度和寿命均直接受地基与基础的影响。重型机床大型构件的刚性主要依赖于基础的刚性, 较弱的基础刚度导致重型机床床身变形, 所以需要对基础做加筋处理以提高基础的刚度, 加筋基础不仅可以提高基础承载变形能力, 还可以降低机床的动态响应[1]。

1 承载变形能力分析

1.1 承载变形理论研究

目前大多数关于承载变形研究集中在土木工程领域, 而关于重型机床基础相对较少, 刘林超等[2]通过拉式变换推导出集中载荷作用下的任意点位移解析方程式;李婕等[3]采用Hankel积分变换研究了横观各向同性弹性地基内部位移;Atapin, V.G.[4]采用有限元法对地基的变形状态进行了分析, 并研究了不同尺寸地基对机床精度影响;Cheng-Der等[5]提出了垂直循环载荷下的地基应力与位移解析解。

1.2 混凝土基础约束分析

横向变形约束条件对混凝土抗压强度影响很大, 可以在基础周围配置钢箍以限制混凝土的横向变形, 从而形成“约束混凝土”。由文献[6]中可知, 基础为各向同性均质混凝土时, 基础中任意一点的应力为:

根据材料力学理论:

计算钢箍梁的变形, 由理论力学知识可知:

将式 (1) 、式 (2) 代入式 (3) 可得:

式中:A为钢箍表面积, P为基础表面受力, 为钢箍梁中任一点位置, l为钢箍梁长度。

本文计算在大块式基础受力为3000kg, 基础尺寸长×宽×高为10m×8m×5m, 坐标原点设在基础上表面的几何中心处, 则基础x=2.5m, z=1m处的梁长度与梁最大变形量的规律曲线如图1所示。

由图可知, 随着钢箍梁尺寸的增加, 钢箍梁最大变形量呈倍数增加, 在小于1米时, 钢箍梁最大变形量不明显, 所以在对钢箍设计中应采用分段式结构, 连接处实现钢箍的局部固定。

2 分段式重型机床大块式基础钢箍设计

将重机床基础钢箍设计如图2所示, 分段钢箍用连接件3连接, 连接件与钢箍通过连接孔1栓接, 连接孔1带有半圆结构, 可调整钢箍和连接件之间的位置, 从而更好的使钢箍表面与基础表面配合, 连接孔2与基础中预埋钢件连接, 实现连接件在各自由度方向上的全约束。

应用式 (4) 确定不同载荷、不同地基尺寸所需钢箍分段数, 随着基础z坐标值的增大, 可减少连接件的个数, 以便降低因固定连接件产生的基础预埋件费用。

3 竖向载荷作用下位移解

在重型机床基础表面直线上, 作用有竖向均布载荷P, 计算在基础内任意点引起的位移, 为了简化计算模型, 本文只考虑横观各向同性复合材料的平面问题, 该问题的边界条件为:

该模型体力为常量, 不考虑扭转的轴对称问题, 把加筋复合基础的应力分量表示为:

式中:ϕ=ϕ (x, y, z) 为应力函数。

物理方程式为:

由式 (6) ~式 (8) 可得该问题的相容方程:

对上式作傅氏变换:

上式其解的形式为:

对式 (5) 作傅氏变换, 可得:

将式 (6) 代入式 (9) 作傅氏变换, 将式 (15) 带入并整理可得:

将式 (16) 代入上式, 并作傅氏逆变换, 可得:

式中:

α1=-α, α2=α;m1, m2, m3为常数, 可根据约束条件确定。

针对上述重型基础分别对无钢箍基础和配置钢箍基础进行求解, 利用上述公式可知:无钢箍基础最大变形量为3.57×10-5m, 有钢箍基础最大变形量为1.769×10-5m。通过对比有钢箍基础可降低基础的变形量, 对提高重型机床基础承载力有着重要意义。

4 结论

通过基础中任意点应力值解析式, 推导了分段式钢箍最大变形量, 为分段式钢箍的尺寸设计提供了理论基础, 基于此提出了钢箍的设计方案, 并通过算例验证了理论的正确性, 分析证明, 通过配置钢箍的方法可增大重型基础的承载能力, 对重型机床的精度保持性有着重要意义。

摘要：针对重型机床基础承载变形情况, 设计了分段式大块基础钢箍, 采用傅氏变换及其逆变换法推导了重型机床基础承载变形解析式, 通过改变解析式中的约束条件, 对比了有无钢箍对重型机床承载能力的影响, 从而降低因基础沉降造成的重型机床加工精度损失, 对提高重型数控机床的运动精度有重要意义。

关键词：重型机床,承载变形,分段钢箍,运动精度

参考文献

[1]Haldar, Sumanta.Improvement of machine foundations using reinforcement Proceedings of the Institution of Civil Engineers[J].2009, 162 (4) :199-204.

[2]刘林超, 杨骁.竖向集中力作用下分数导数型半无限体粘弹性地基变形分析[J].工程力学, 2009, 26 (1) :13-17.

[3]李婕, 顿志林, 张学民, 高雪冰.横观各向同性弹性地基塞露蒂问题的解析解[J].工程力学, 2007, 24 (增刊) :70-74.

[4]Atapin, V.G.Calculation of the deformed state of the foundation of a heavy multipurpose machine tool[J].Soviet engineering research, 1989, 9 (6) :41-43.

[5]Cheng-Der Wang, Ernian Pan, ChiShiang Tzeng.Displacements and stresses due to a uniform vertical circular load in an inhomogeneous cross-anisotropic half-space[J].International Journal of Geomechanics, 2006, 6 (1) :1-10.

数控机床基础件 篇8

通用可编程工业自动化控制器打破了国外垄断, 可广泛用于船舶、印刷、纺织、机械制造、化工等行业。基于Windows的实时技术使我国工业控制使用Windows系统成为可能。由于Windows自身的执行速度不能与工业生产相匹配, 还需要有相应的实时系统。光洋实时技术将Windows的执行频度由每秒100次提高至数万次, 主要指标部分达到或超过国外同类产品水平。

高温场多通道无线温度采集仪可用于高档数控机床的温度形变补偿, 提高加工精度;也可广泛用于电子、石化、冶金、船舶及食品加工等行业。它能在300℃以下环境工作, 对运动中物体进行温度采集。精密细分器技术是高精度测量与运动控制的关键技术, 其分辨率越高, 越能够实现更加精确的运动。在直线位置传感领域, 国际先进水平已经向纳米级测量接近;在角度方面, 国际先进水平分辨率已达0.000 3角秒。我国在这方面与国际水平还有较大差距, 由于这项技术的军民两用特征, 国外500倍以上细分器相关产品对我国实行技术封锁。光洋这项技术将数控系统的实际控制分辨率提升4 096倍, 实现了0.002 4角秒的角度分辨率。将为我国以精密磨床为代表的高精度数控机床控制实现纳米级运动控制提供基本的技术保障。

数控机床基础件 篇9

一、教学课程的调整

对于刚刚跨入职业技术学校大门的中职同学来说, 职业学校的学习同初中相比其重点由文化课转向专业课, 而且教学内容与课程教育方式也有很大差别。而且最主要是他们的基础相对都较差、依赖性很强, 并且缺乏耐心、自觉能力差, 所以安排课程时必须考虑这些因素。如我之前上2008级机电一体化专业这门课前, 先向他们了解之前学的相关的专业课, 这门课大多数班级最多只是上过机械制图而已, 其他的什么也没上过, 这样我们上这门课就相当于纸上谈兵, 很多学生本来是对这个专业感兴趣的, 结果我们说是在上专业课但介绍的究竟是什么他们根本不清楚, 因此, 大部分学生都是在听完概念之后, 就听不下去了, 太抽象使得他们根本没法想象, 很多学生都选择放弃。像这种状况必须要对教学的课程进行调整, 才能有利于专业理论课的开展。数控是在普通机床的基础上发展起来的, 所以, 在学“数控加工基础”前至少要操作普通机床以及掌握了一定的普通机床的基本知识, 当然最好是会简单操作数控机床, 对这门课的帮助才会更大。这样不但能引起学生的学习兴趣, 同时也会增强他们学习这门课的信心, 为今后他们学习其他数控专业课程打下基础。

二、教学内容的调整

数控技术日新月异, “数控加工基础”这门课程应紧跟当前技术的步伐, 作为教师在授课时应将目前有关数控技术应用方面的最新知识、技术及时传授给学生。由于学生的理解, 记忆有限, 再加上学校现有的条件、设备等原因。所以, 应对教材的一些内容进行更新和调整。以概念、常用知识为主, 机床的工作原理为次, 介绍的机床类型应少而精。《数控加工基础》教材的内容是这样的:第一章, 数控机床的基础知识;第二章, 数控加工工艺设计;第三章, 数控车床加工基础;第四章, 数控铣床、加工中心加工基础;第五章, 电火花加工;第六章, 自动编程简介;第七章, 新型技术应用简介;第八章, 数控机床的操作与维护。

根据学生的特点, 我把教学内容进行调整如下:第一、二章重点讲, 不分专业;第三、四章, 则看不同的专业, 侧重点不同, 比如数控和机电一体化专业的, 则把第三章作为详细讲, 第四章则略讲, 模具专业刚好相反, 第四章详细讲, 第三章则略讲。最后第七、八章都是略讲, 而第五、六章则不讲。这样就可以体现内容的连续性、完整性, 学生也比以往接受得更好。

三、教材的选用

教材的选用是否合理将直接影响到教学的成败。在确定了本课程的基本教学内容以后, 想要有效提高本课程的教学质量的重要原因之一则是所选用的教材, 比如说上“数控加工基础”课之前用过很多教材, 有《数控加工技术》《数控加工工艺学》《数控加工基础》第1版等, 这些教材都讲得较深奥、理论性强, 不适合中职学生的学习。像这类学生应以基本概念为基础, 讲明重点、要注意的问题, 不需要繁琐沉冗的细诉一些理论的东西, 这样有些同学通过预习才能够理解, 教师上课时一讲, 有很多学生就能很快的明白。但是现在的许多教材远远落后当前技术, 跟不上时代发展的步伐。现在是信息年代, 科学技术的发展瞬息万变, 我们教给学生的应是当前正在使用的新工艺、新材料、新技术, 所以教材要不断更新, 不能一本教材用到老, 而且现在很多教材都与我们实践操作的数控机床不一样, 因为现在很多的教材讲的都是FAUNC或SIMENS系统, 而我们实际运用的机床大都是广数或华中系统。再者, 就算是广数或华中系统但因为教材中大都是后刀架, 所以往往教师在上课时不能按一本教材中的内容去讲, 而是需用几本教材一起综合讲, 这使得学生没法理解和接受, 因为学生本身基础差所致。总的来说, 教材的选用应该是要循序渐进, 层层深入。

四、教学方法的改革

随着计算机技术的发展与普及, 使之成为现代教育的一个重要组成部分, 因此教学方法、手段也会随着科学的发展发生一定的变化。先课堂理论的学习后实际操作传统教学方法、手段, 已不再适合现代教学的要求。现在大都利用多媒体课件进行“数控加工基础”课程的教学, 在讲理论的同时也可以把实际存在的东西及时反映在学生的面前, 可以使教学变得形象、生动, 与真实相接近, 这样就能大大提高学生学习兴趣。过去学生在学习“数控加工基础”这门课程时, 普遍都感觉这门课枯燥、难学, 往往一节课下来学生都不知老师讲了些什么。但现在由于利用了多媒体, 普遍的学生都感觉这门课不但易懂、易学, 而且实用, 这样就会对数控加工技术产生浓厚的兴趣, 学好这门课也就不是难事了。同时利用多媒体课件进行教学也可让学生不用花那么多时间去抄笔记, 这样不仅提高课堂利用率, 还减轻学生的负担。并且多媒体课件有非常丰富的信息量, 还可以解决课时不足的问题。另外, 传统的授课方法, 不但板书需要花费大量时间, 而且课堂气氛比较沉闷, 教学效果也较差。但采用多媒体课件授课, 就可以减少板书量, 大大节约课堂的教学时间, 提高课堂的利用率。

五、实践教学的改革

随着社会的发展, 数控技术的应用越来越广泛, 这类的技能型人才需求越来越多。中等职业学校是培养技能型人才的摇篮, 因此现在各类中职学校、各类课程的显著特点之一就是实践性强, 为此, 必须要将理论联系实践教学, 才能培养出高素质、高技能的应用型人才, 以适应社会发展的需要。“数控加工基础”课是一门实践性很强的课程。为了能让学生达到掌握数控加工技术的实践要求, 独立实践教学环节是这门课必须建立的。根据这类课程及学生本身的特点, 不需要安排过多的理论教学, 可以采取一体化教学, 利用多媒体教学与计算机仿真软件结合的方式进行教学, 它可以模拟数控机床操作, 并加工出实际的零件, 让使用者有一种现场感和真实感。而且这样还可以有效地避免因错误操作而造成的数控机床的不必要损坏, 又可以让学生在对数控机床的操作过程中产生身临其境的感觉。同时由于仿真系统的成本较低, 它的设备只是计算机, 容易配置, 如果要每班每人一台机床则难以保证, 但每人一台计算机, 也可让每位学生都能有足够的实践机会, 这样就能够让学生更快地掌握和了解数控机床加工的整个工作过程, 能快速熟练地掌握数控机床的操作方法。而其更大的好处还在于, 在实现了加工效果的情况下, 将加工的出错率及事故发生率降低到了最低。但是我们现在这种教学方式即综合指导之后由学生自由操作, 不管教师怎么努力去讲, 之后由学生自由操作, 会出现很多问题, 有的甚至头脑一片空白没法动手, 有的可以操作但很容易发生事故, 因此这种教学方式不但教师辛苦学生也觉得没趣, 有些学生甚至担心害怕。

所以我个人认为在实践操作之前, 先利用仿真软件进行各种模拟操作, 这样存在的安全问题会相对减少, 特别是比较胆小的学生也可以大胆地、独立地进行学习和练习, 并能对数控机床的各种操作的准确性进行自我检测, 对学生实践、动手能力的培养, 起到了极大的作用, 同时利用仿真系统还可以大大减轻老师的工作强度, 减少工件材料和能源的消耗, 节约实践的教学成本, 效果十分明显。相信不久的将来, 这种教学将是“数控加工基础”教学中普遍采用的一种方式。

摘要：随着科学技术的发展, 数控技术有了质的飞跃。本文主要是从教学课程的调整、教学内容的调整、教材的选用、教学方法、手段的改革、实践教学的改革等几个方面探讨“数控加工基础”课程调整及改革, 以供教育教学参考借鉴。

数控机床基础件 篇10

关键词：工学结合,文化基础课,课程开发,数控,数学

模式, 由专业提供案例, 数学教学将其消化于课程内;切合学校实际实行数学课程工学结合的课程改革。尽管数学课程工学结合的教学改革有一定难度, 但数学课程改革势在必行, 坚持与专业结合的方向, 强调基本数学思想, 引入简单易懂的案例, 依靠集体的智慧来共同推进改革的进程。工科类的数控专业, 大量的专业课必须以扎实的数学知识为基础。基于工学结合的人才培养模式, 中职文化基础课既要满足人对综合素质培养的要求, 也要服务于专业课, 针对实际情况, 顺应新形势下职业课程改革的理念, 数学课程应做出重大变革。本文侧重对工科类中等职业学校数控专业中的数学课程进行开发。把专业需求作为数学课程及其研究的出发点, 围绕工学结合的培养模式, 制定课程目标, 重组课程内容, 将数学课程与专业需求结合。课程开发是一项极其耗费时间和精力的一项工作, 专业程度较高且影响范围大, 应遵循固定的流程和要求进行。

一开发团队的组织

在职业学校校企合作、工学结合培养模式的背景下, 中职文化基础课程的开发注定要与专业紧密联系。故此, 某专业一体化课程的开发与相应的文化基础课程开发宜同步进行。例如:学校和企业在合作建立数控专业工学结合课程开发小组的同时, 应组织面向该专业的文化基础课程开发小组。数控专业课程开发前的企业调研、专家对本专业进行工作任务分析等活动, 文化基础课程开发小组有必要列席参与。这样做不仅能更合理地配置资源、降低开发成本, 而且能共享课程开发前的需求调查和开发前期的分析论证。充分发挥行业、企业实践专家、教研员、骨干教师的作用, 加强团队协作, 结合本校、本专业实际, 对专业课程体系进行整体规划, 协调好文化基础课程与专业课程的关系, 处理好学生就业与学生持续发展的关系。

二课程目标的确定

在对中职学校文化基础课教学现状和存在问题进行调研的基础上, 再根据学校专业设置特点, 选择某一现代化建设试点中具有代表性的专业 (数控技术专业) 进行个案分析, 试图建立适合工学结合人才培养目标的文化基础课程体系。对课程目标、知能结构、课程体系的分析, 归纳确定基于该专业下的文化基础课程 (数学为例) 的地位、作用和任务, 确定文化基础课与专业课和实践课之间的关系, 使整个课程体系成为一个有机整体。

基于数控技术专业下的数学课程目标应该是使学生在初中数学基础上, 学好后续学习专业课程所需的数学基础知识, 重点培养学生应用数学知识解决专业问题的能力, 让学生初步具备从事数控技术加工、编程、数控设备安装与调试和数控加工技术管理等工作的综合素质和能力。

三课程内容的甄选

由于数控行业中的典型工作任务较容易转换为数控专业学习领域的课程内容, 为数控专业技术课程的开发提供可靠的前期分析准备。但数控专业典型工作任务往往只涉及数学某一方面的知识, 两者互不包含, 无法互化。部分文化基础课程目标属于隐性能力的培养, 无法具体说出或写出来。这就需要文化基础课程开发小组根据行业专家、专业课程开发小组提供的前期分析论证材料, 将数控专业典型工作任务和学习领域课程内容进行分类、分解、从中抽取出相关数学知识点, 找出支撑这些工作任务和过程所需的数学能力和知识, 并根据培养过程将所需内容按序进行重构, 达到对原有数学学科的解构, 而产生适用于专业技能的学习和人才培养目的重构了的数学。因此, 要甄选出符合工学结合课程要求的中职数控专业数学课程内容, 必须做好学生水平、专业需求、企业和社会、生活等全方面的需求调查。

四相关教材的编写

数学校本教材编写的教师可尝试以项目任务驱动为主要的编写形式, 以宽、浅、新、作为基础, 体现数学为专业服务的功能。教材采用项目任务驱动模式, 任务内容按照工作流程线性排列, 减少重复内容, 节省教学时间。以增强数学应用意识, 提升解决实际问题的能力为原则, 淡化数学的概念体系, 重视应用, 联系实际;教材要借鉴其他学科的教学特点, 增强数学知识与各专业的密切联系, 体现数学为专业服务的功能, 以适应职业教育的需求。

五课程实施的设想

中职数控专业下的数学课程实施要注意与初中阶段数理课程的衔接。由于学生起点低、离散度大。要想保证中职数学课程的顺利实施, 应在数学教学计划中增加学前复习模块。利用学前教育周对新生进行数学摸底测试, 根据调查结果及时调整学前复习模块的教学内容。新生缺失的数学基础知识与后续数控专业中的数学基础知识的交集部分应作为学前复习模块的重点教学内容。通过补缺堵漏, 努力使每一位入学新生站在同一起跑线上。根据学生基础与专业要求, 课程分模块进行, 呈阶梯递进。模块内实行项目教学, 以具体工作任务引领或完成一个项目, 利用行动导向使学生产生为解决工作问题而进行数学知识学习的主动意愿;鼓励学生通过讨论、合作和实验等活动获得知识而不是由教师直接给出;形成教师精讲、点拨, 学生主动探索、合作学习的课堂形式。改变以往课程实施过于强调接受学习、死记硬背、机械训练的现状, 倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手, 培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力, 以及交流与合作的能力。

六课程评价的创新

中职数学教学评价的目的是促进学生的专业发展和综合素质的提高, 而不是挑尖子、选状元。因此, 中职数学教学评价不能单纯以测试、考试为评价手段, 而应该重参与、重过程, 重视过程性评价, 教师评价与学生自评、互评相结合。在教学过程中, 采用形成性评价与终结性评价相结合的考核形式, 过程性评价包括上课表现、学习态度、合作协调、完成作业、专业学习过程中数学应用的能力、平时考评等内容。建立多元机制, 实施有效评价。建立与数控专业课程目标相适应的合理、科学、灵活、多样的中职数学课程评价规范。评价方法宜适当采用观察、谈话、提问、讨论等方式进行, 对学生的兴趣、参与态度、交流合作、知识与技能的掌握情况;发现问题、提出问题和解决问题的能力以及信息提取能力等加以综合评价。同时, 在教学过程中施行开放式评价, 鼓励同学间、小组间的相互评价和适度竞争, 既着眼于对整个小组的评价, 又注意到个人在任务完成中所承担的角色、发挥具体作用及进步幅度。

七课程的后续管理

课程教学管理要适应工学结合课程教学模式: (1) 在工学结合课程的实施过程中, 教学内容和教学活动更加丰富, 教学空间增大, 加大了教学质量控制的难度。为此, 教学质量控制的重点应是教师的自我控制和教学管理部门的检查与监控, 尽早发现问题并及时进行调整。 (2) 工学结合的课程教学采用“教、学、做”一体化教学, 打乱了原来的教学进程;要改革教学管理模式, 适应工学结合课程教学, 方便教学组织。 (3) 实施工学结合课程教学需要一个教学团队的密切配合, 由于工作量增加, 要根据实际情况适当增加课时。

总之, 中职文化基础课程开发旨在全面提高学生职业素质和发展个性特长;以学生为主体, 尊重学生, 满足学生兴趣、爱好和对自身发展的需要;降低难度、减轻负担、适合现行职教特点、适时更新教学理念;加强基础、拓宽视野、以专业需要构建教学新体系, 培养学生综合职业能力, 充分体现文化基础课程在职业教育课程体系中的基础性、服务性和应用性。

参考文献

[1]邓富才.关于中职数学课程改革的探索[J].成才之路, 2009 (26) [1]邓富才.关于中职数学课程改革的探索[J].成才之路, 2009 (26)

[2]陈雨春.试论中职数学课程改革[J].考试周刊, 2011 (60) [2]陈雨春.试论中职数学课程改革[J].考试周刊, 2011 (60)

[3]陈娟.专业背景下的中职数学课程改革[J].科技信息, 2009 (35) [3]陈娟.专业背景下的中职数学课程改革[J].科技信息, 2009 (35)