數控機床控制管理論文范文第1篇
摘要：隨著信息技術的發展和社會的進步以及我國經濟的迅猛增長，社會對機械行業產品的質量和精度要求日益增高。因此企業要不斷革新技術，更換先進設備，抓好生產管理，加嚴對生產產品質量的把關，消滅廢品和次品，生產出滿足社會需求的優質的、高精度的產品。
近年來，電子技術迅猛發展，機械行業市場競爭日趨激烈，很多中小型企業為了適應市場的競爭和提高企業的生產效率，紛紛應用了數控技術進行生產。采用數控技術進行生產在提高企業生產效率的同時，還能減短新產品的開發周期。數控技術對企業的生產影響巨大，它是加工機械產品的關鍵技術，同時也是生產機械產品的重要基礎。然而，由于高精密的數控機床在日常管理和價格等方面成本較高，承受的資金風險較大，因此很多小型企業都選擇使用經濟型數控車床。但是，經濟型數控車床受自身條件和其他因素的影響，一般只能加工公差在0.04左右的機械零件，若是加工精度比這高的零件，其加工效率和產品的合格率都會降低。經濟型數控機床在對零件進行加工的工程中，會由于一些原因產生誤差，從而影響零件加工的精度，也可能致使某些加工出來的產品是報廢品。由此可知，對經濟型數控車床零件精度問題的探討及改進有著重大的意義。本文將對經濟型數控車床零件加工的精度問題展開分析。
關鍵詞：數控機床；精度把控；要點剖析
引言
零件精度直接關系到零件的質量，零件的加工質量決定著機械成品的質量。在經濟型數控車床的零件加工過程中，要十分重視零件的加工精度，必須仔細分析影響零件加工精度的原因，提出改善的措施用以保證零件加工的高精度。編程時的路線、幾何參數和刀具材料的選擇等這些因素對零件加工精度都有可能造成影響。零件的加工精度是機械加工質量的宏觀幾何參數，它對機械的最終成品質量有重大影響。提高零件加工的精度，在一定意義上是在保證機械產品的最終質量。研究經濟型數控車床的零件精度，對工件的質量問題分析具有現實意義。
1.零件加工精度概述
1.1.零件加工精度的概念
加工精度主要是指零件加工后，它的幾何參數（例如：尺寸大小、表面間的位置和幾何形狀等）的實際值與理論值之間的差距值。零件在經過加工后，它的幾何參數的實際值與理論值越接近，那么它的加工精度就越高；反之則越低。
1.2.零件加工精度的組成部分
零件加工精度由位置精度、形狀精度和尺寸精度三部分組成。這三者之間并非完全獨立，它們之間既有區別又有聯系。
第一，位置精度。位置精度包括位置度、同軸度和垂直度等，是指用來限制加工零件表面與它的標準差之間的位置誤差。在零件的加工中，要求零件的位置誤差不超過一定數值內的公差要求。
第二，形狀精度。形狀精度包括圓柱度、直線度和圓度等的誤差精度，是指用來限制零件加工表面的幾何形狀誤差。在零件的加工中，要求零件的形狀誤差不超過一定數值內的幾何形狀公差要求。
第三，尺寸精度。尺寸精度是指加工表面的尺寸與標準值之間的誤差不超過一定范圍內的公差要求。
在零件的加工過程中，這三者之間的公差值按從大到小的順序排列依次為：尺寸公差、位置公差、形狀公差[1]。
2.零件加工過程中的誤差來源
經濟型數控車床在加工零件時不可避免的會產生一些誤差，下面對這些誤差來源進行闡述。
2.1.刀具制造的誤差
刀具制造的誤差要根據刀具的不同種類區別對待。刀具能直接對工件的形狀精度和尺寸精度造成影響。刀具在切削的過程中會對零件的尺寸和形狀產生誤差，這種誤差是無法避免的。
2.2.夾具制造的誤差
夾具對零件加工造成的誤差主要包括以下三個方面：
第一，夾具體、分度機構和定位元件等產生的誤差。
第二，裝配夾具后，夾具體、分度機構和定位元件等元件表面間的不同尺寸之間所產生的誤差。
第三，夾具的使用過程中，各部件之間的摩擦所產生的誤差。
2.3.零件的安裝誤差
零件的安裝誤差包括夾緊誤差、夾具誤差和定位誤差三個方面。
2.4.零件的調整誤差
調整誤差是零件的每道加工程序在調整過程中產生的誤差。
2.5.零件的度量誤差
零件的度量誤差是由測量儀器測出的數據出現偏差或者測量方法不當引起的誤差。
2.6.數控機床自身誤差
數控機床在對零件進行加工的過程中，機床自身的誤差也會使零件的加工造成誤差。數控車床自身的誤差主要是由兩個方面的原因引起的，分別為：機床進給傳動系統誤差和控制系統誤差引起的。
2.6.1.機床進給傳動系統誤差。數控機床在運動和停止的過程中要不斷的升高和降低。不同的數控機床，它的功能水平不同，其升降的速度存在差異，這會導致機床進給傳動系統產生誤差。
2.6.2.控制系統誤差。根據伺服系統的控制方式的差異，分為三個方面：半閉環控制系統、閉環控制系統和開環控制系統。
半閉環控制系統。半閉環控制系統一般是反饋進給傳動系統的部分誤差。它的誤差的主要來源是傳動鏈。傳動鏈部分出現誤差就會導致半閉環控制系統出現誤差，從而導致整個的控制系統出現誤差。
閉環控制系統。它是一種具有反饋裝置的系統。這種系統可以達到很高的控制精度。閉環控制系統主要是由反饋系統的誤差造成的。
開環控制系統。該控制系統沒有反饋裝置。它的誤差包括：起停誤差、動態誤差和步距誤差[2]。
3.零件精度的影響因素
3.1.工藝系統受力變形
工藝系統受力變形會對零件加工的精度造成一定的影響。零件加工精度受工藝系統變形的影響主要分為以下三種情況：
第一，切削力的大小變化，造成零件加工產生誤差。
第二，受力點的位置變化對零件加工所產生的形狀誤差。
第三，其他原因對零件加工產生的誤差。例如：重力因素、慣例和傳動力等因素。
3.2.工藝系統熱變形
工藝系統熱變形主要是指刀具、機床和工件等受熱變形對零件加工精度產生的影響。除此之外，還包括溫度變化和環境變化對零件加工精度所造成的影響。
3.3.工件內應力的影響
工件內應力對零件加工所造成的影響主要是因為金屬內部組織的體積發生了不均勻的變化，從而使工件發生彎曲。這種精度影響一般是零件加工以后所產生的誤差[3]。
4.保證和提高加工精度的主要途徑
4.1.直接減少或消除誤差
這種方法需要明確知道產生誤差的原因和途徑是什么，只有在完全了解誤差來源的情況下才好采取直接減少或直接消除誤差的方法來提高零件加工的精度。這種方法在機械零件的加工和生產中被廣泛應用。直接減少或者消除誤差可以采用的手段包括：改變切削的方向、大進給量、93度的大主偏角以及在工件盤固定的一端車出一個縮頸。
4.2.誤差補償法
誤差補償法是指用一種最初的誤差去抵消另一種誤差，它是人為制造的一種方向相反和大小等值的誤差，用這種誤差去消除工藝系統設定的原始誤差，從而提高零件加工的精度。
4.3.誤差平均法
誤差平均法又被稱為原始誤差法。誤差平均法通常被用來排除機床誤差給零件加工所造成的影響。它是一種通過零件表面間的相互修正和比較，來達到不斷縮小和平均加工表面原始誤差值的方法。
4.4.就地加工法
在零件的加工過程中，很多零部件之間的關系都有可能影響到零件加工的精度。僅僅想要單純地提高零件精度來達到設計的要求，這有時候是很難做到的，而且還會給加工帶來很多困難。針對這種情況，就地加工法是最好的減小誤差的方法。就地加工法的實施要點包括以下幾點：第一，固定部件間的位置關系；第二，在所固定的位置關系上，用一個部件裝上刀具對另一個部件進行加工。這種方法對提高零件加工的精度比較便捷。
4.5.誤差轉移法
誤差轉移法是指在一定條件下，將零件的原始誤差轉移到其他的方向上去。這種方向一般是指非敏感的方向或者對零件的加工精度沒有影響的方向。
4.6.誤差分組法
誤差分組法是指將原始誤差進行分化或者分組處理，以此來達到提高零件加工精度的目的。這種方法一般用于零件加工精度較難提高的情況[4]。
5.加工精度的把控要點
5.1.直徑與誤差
直徑與誤差，這里面包括兩個方面，分別為：不同尺寸的直徑出現不同的誤差和不同尺寸的直徑出現相同的誤差。
不同尺寸的直徑出現不同的誤差，這種情況十分常見，尤其是在實訓和生產中。由于機床自身的誤差和其他方面的原因，兩個不同尺寸的直徑被加工以后，可能會出現不同的誤差。這時候需要我們自己進行調整，對程序中的尺寸進行增減處理，以此來消除在粗加工中出現的誤差，使不同尺寸的直徑的誤差被控制在一定的范圍內。在對直徑的尺寸進行增減處理之后，再對它們進行精加工和精細加工。如果經過這樣的程序處理以后還出現誤差不在一定范圍之內的情況，則繼續進行修改和調整，直到它們的公差被控制在一定的范圍之內。
不同尺寸的直徑出現相同的誤差。這種情況是一種非常理想的狀態。它一般在零件材料發生變形和機床間隙較小的情況下出現。針對這樣的情況要靈活處理，不能一味的只是對程序中的某些數值進行處理。面對這種狀況，應在機器的磨損與磨耗中計算出它們的共同值，然后再對零件的加工精度進行改進[5]。
5.2.錐度
同一直徑方向，它的錐度在長軸的加工中會時常出現。這種情況比較復雜，很難處理。它的處理方法一般有兩種，分別是：第一，對機床機械部分進行改進，消除它的錐度問題。第二，在加工的程序中采取多車了補償，少車了多車的原則，對其進行改進。在對零件進行半精加工以后，再測量軸的尺寸，若還是存在那樣的問題，再對其進行半精加工，一直持續下去，直到零件符合要求為止。
5.3.輪廓度
數控車床在對圓弧和非圓弧曲線的加工中，與普通車床相比較有很大的優勢。然而，零件在經過數控車床加工后，若是出現與輪廓樣板不吻合的情況，這樣的話要調整是很困難的。造成不能吻合的原因主要有以下幾點：第一，在對刀尖圓弧的半徑補償的過程中出現錯誤；第二，調整的方法不正確；第三，機床本身可能存在問題。
5.4.螺紋精度
螺紋加工是一項十分重要的內容，它在比賽和技能鑒定的過程中都會被考到。螺紋配合是考試和比賽中的一個得分的項目。螺紋在加工的過程中，一般它的實際情況與理論情況存在一定的誤差。學生在加工的過程中要掌握它的規律，真正理解了它其中的規律之后，在加工時不需要對程序進行修改就能加工出合格的螺紋。對不同的螺紋種類采用不同的加工方法。例如：對異形的螺紋用直進法進行加工等。對加工方法不斷改進，對螺紋的磨耗和起刀的地方進行修改和調整，就能做出高精度的合格的螺紋[6]。
6.結語
經濟型數控車床在加工零件的過程中要對零件加工的精度進行嚴格的把控，因為零件的加工精度直接影響著工件最終的質量。提高零件的加工精度對提高機械產品的質量有著舉足輕重的作用。只有在零件加工的過程中做到使零件的加工精度得到提高，那么工件最終的質量才能有保障。經濟性數控車床在對零件進行加工的過程中，要利用自身的優勢，同時彌補自身條件的不足，不斷提高技術，推進機器設備的更新換代，以保證生產出更高精度的零件。數控車床要充分利用自身在機械生產中速度快、精度高的優勢，同時把工藝因素納入考慮的范圍，對數控車床的加工過程進行正確的操作并進行全程監控。隨著社會的發展和科學技術的提高，普通的機床已經無法滿足機械生產的需要，它不但勞動量多而且在操作的過程中危險性很高，很多企業已經采用數控車床進行生產，在這其中，經濟型數控車床市場很大。因此，提高經濟型數控車床的零件加工精度是一件非常具有現實意義的事情。
綜上所述，經濟型數控車床在對零件進行加工的過程中，要不斷革新加工技術。提高加工精度，保證加工質量和為提高加工質量繼續努力。零件的加工精度作為工件質量的宏觀影響因素，它的作用不容忽視。
參考文獻：
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作者簡介：
曾曉文（1968.07.09-）男，漢族，籍貫：江西省南昌市 江西理工學院，機械系， 職稱：高級工程師，研究方向：預應力混凝土管樁生產工藝及裝備的設計研究及設備管理研究。
數控機床控制管理論文范文第2篇
【摘 要】在世界制造業的回暖與升級發展潮流當中，我國制造業也正在逐步向“互聯網+制造”的方向轉型發展，如機械手臂的應用與推廣、數控機床與生產設備間的智能化聯通等已經轉變成了實際的生產力。文章以此為背景選取數控機床作為研究對象，對其在現代應用條件下的保養、故障檢測維修及相關問題做出討論，以期對中職數控專業學生提供理論參考。
【關鍵詞】數控機床；保養；故障；檢測維修
現代數控機床以自動機械設備為主，在使用過程中，需要操作人員具備一定的專業知識；但為了確保其使用過程的安全、可靠、可持續應用，現代企業管理中往往會安排相應的人員進行數控機床設備的運行管理，包括日常性質的檢測、維修、故障排除，以及定期定時的維護保養。同時，數控機床是一種昂貴、高效的自動化機床，在許多行業中這些設備均處于關鍵崗位的關鍵工序上，若出現故障后不能及時找到原因和故障部位并迅速修復設備，將會給企業造成很大的損失。文章結合數控相關教學理論及實踐，并借鑒現代制造業企業中通常在數控機床使用中所注重的保養、故障檢測維修兩個方面經驗的基礎上對主題展開說明。
一、數控機床的保養
數控機床的管理維護在近年來的制造業中越來越受到重視，下面先簡要的說明針對數控機床進行保養的目的、方法，再結合具體的數控機床設備保養內容對其保養實踐做出討論。具體如下：
1.保養目的與方法
數控機床的保養目的有三點，分別是保障設備正常運轉、控制各部件處于安全良好狀態減少損壞率、延長使用壽命。數控機床保養方法主要是按照現代制造業企業的科學管理程序，在標準流程之下實施時間基準線上的定時、定期保養，歸屬于設備管護大項之下；如按照天、周、月、季、年等時間單位進行規劃進行的保養，通常會配置對應的養護表格，以確保流程化實踐的有效性。
2.保養內容與實踐
數控機床保養的實踐操作主要有六大方面，具體以部件作為主要對象，如直流電動機、坐標軸、電器柜、振動、測溫控制箱、潤滑系統等。
比如，在直流電動機方面，通常要求針對易損部件電刷、換向器進行流程性的檢查、清洗、更換。在坐標軸方面一般會通過適時的超程限位試驗進行檢查，以此保障超程報警的有效性，如用手動操作按硬件限位開關的檢查就是通常使用的方法。在電器柜方面則要求對其中的空調設備進行定期檢查，具體是進行保障溫度控制，令其始終能夠在冷卻標準范圍內工作，減少可能出現的電器元件因溫度過高而出現的損壞現象。在運行方面進行保養主要會考慮到振動因素的影響，如松動、接觸不良等引起的振動不僅會造成器件損壞，也會在振動的進一步加劇下導致整體設備的連鎖破壞，所以通常要求進行易松動部分、接觸部分的細致檢查，對其加以預防及提前處理。在油溫箱的保養中往往會針對散熱片實施一些具體措施，如檢查、清潔等，其目的在于減少高溫狀態或散熱不良狀況下可能引發的壓縮機損壞。在潤滑系統保養方面主要的保養措施包括定期清理、檢查、添加潤滑劑，以此確保數控機床的良好運轉，為企業的生產提供安全保證。
二、數控機床的故障檢測維修
數控機床在金屬切削加工方面的作用比較顯著，因此在具體的故障檢測維修方面需要進行主要方面、次要方面的區分，并加強對銑床、鏜床、立車、磨床、加工中心等方面的故障檢測維修經驗；由于自動化技術屬性中的數字化特性往往需要通常數控、編程控制、伺服、技術對接等系統加以實現，因而需要熟悉各個操作系統的原理、特點、利用NC、PLC進行故障處理的方法；然后再透過基本步驟的有序操作、故障診斷、維修處理等完成針對數控機床的故障檢測維修。具體如下：
1.基本步驟
數控機床的故障檢測可以分為四步，第一步是進行現場環境勘察、具體問詢了解相關情況，對故障發生的原因做出初步判斷；第二步是進行判斷基礎上的故障檢測，通常采用按部就班的方法，在一步步檢查下縮小故障發生的可能范圍，最終找出最終位置，確定故障；第三步即進行針對故障的維修處理；第四部實施啟動、確定維修結果，待故障排除后進行原因敘述，并將控制故障發生的注意事項或方法，傳授于操作者或管理者，并做好維修數據記錄。
2.常見故障檢測維修
下面從主軸、進給伺服系統、電動機等方面的故障檢測維修進行說明。
以主軸為例，在進行故障檢測維修過程中，要求先對其驅動系統的主軸旋轉運動的作用、恒功率范圍、加速減速時間等進行明確，然后確定其中各個方面的運用特點，如電機方面應該做到低溫、小噪聲，過載能力方面應該增強，調整方面應該確保寬范圍等；根據經驗可知，通常的故障發生往往集中于主軸的驅動、液壓、流量方面，因而在檢測維修時可以先對這些主要的、易發生故障的方面進行排除性的檢測。比如，某制造企業引進了一臺13m數控龍門銑床（德國生產），其中的問題是主軸松刀不能松開；在實際的故障檢測中就可以利用PLC信號對其進行檢測分析，當發現24V電源輸出正常而電磁閥得電后未出現吸合的情況下，就可以做出故障判定，明確其中的故障是由閥體損壞所致，因此，在解決時就可以采用更換該部件的方法加以解決。再如，某數控機床立車主軸流量壓力檢測點發生報警（中國生產），在檢測維修實踐中就先對其中的主軸流量檢測單元進行了分析，發現其中的流量檢測點由4個壓力點組成，然后，從PLC程序的運用中得到了其中某個檢測點的報警顯示信號，再利用萬能表實施導通檢測發現其中的故障主要來自于油管通路受阻問題，所以在處理過程中就根據故障的原因進行了油管疏通，再次檢查發現警報解除，有效的實現了應用PLC進行立車主軸方面的故障檢測及維修。
以進給伺服系統為例，它屬于普通機床與現代自動化數控機床的重要區別部分，也是現代數控機床中發揮穩定運行作用的關鍵部分；因此首要應該對其功能進行明確認識與有效控制，如精準性、信號穩定性、跟蹤的可持續性等。根據經驗可知伺服系統中易發生故障的部分多集中于控制單元、位置反饋、電機三大方面，所以在具體的故障檢測中通常會要求按照PLC程序實施針對伺服使能信號的檢測，觀察其伺服單元的指令電壓情況、使能條件的滿足情況、伺服軸移動情況、屏幕軸數值變化情況等，從而對電機、機械、位置反饋等問題進行確定并加以處理。以其它故障為例，如在電動機方面就可以透過接地、缺相、斷路（回路輸出輸入點）等方面進行經驗分析基礎上的故障檢測維修，并在分析故障原因的基礎上實施“具體故障具體解決”。
三、結束語
綜上所述，數控機床的保養取得效用的關鍵在于通過設備管理維護中的標準化、程序化設置；數控機床的故障檢測維修既包括經驗的積累、儀器的使用、人為的判斷，也需要一定的數據分析及流程化的故障快速處理手段。所以，建議在現代化的數據機床理論知識、實踐知識學習過程、應用過程中增強關于數控機床保養及故障檢測維修的經驗交流，增加該專題下的指標性分類，為實踐者提供更為細致的專業訓練，以此促進針對數控機床的管護保養、故障檢測維修能力及整體水平。
參考文獻：
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數控機床控制管理論文范文第3篇
摘 要：《數控編程與加工技術》是一門機械設計制造及自動化以及數控技術專業實踐性很強的核心課程。本文介紹了我?！稊悼鼐幊膛c加工技術》課程教學現狀，以及《數控編程與加工技術》課程一體化教學改革目及思路，闡述了《數控編程與加工技術》課程改革內容，探討了《數控編程與加工技術》理實一體化實施必要條件，為其他專業課程的一體化教學改革提供有益參考。
關鍵詞：數控編程與加工技術 理實一體化 教學改革
1 引言
新疆工程學院2012年由?？圃盒Ｉ秊楸究圃盒：?，確定了應用型本科的辦學方針，以培養應用型人才，隨著近些年的不斷完善，專業人才培養方案以及課程大綱逐漸以應用型人才培養為導向，逐漸培養了一批高水平的應用型人才以及關鍵技術領域應用型人才。
《數控編程與加工技術》是我校機電工程學院機制專業以及數控專業的一門專業核心課，實踐性較強的課程，《數控編程與加工技術》主要內容包括緒論、數控機床結構、數控編程與操作部分，這門課傳統的教學方式：理論講授與實訓操作。理論講授通常為40學時，在多媒體教室進行，實訓操作為3周60學時，在機房和實訓工廠進行，這種教學方式在存在理論和實踐脫節的情況，有些知識點與實際加工應用存在偏差，和工廠生產存在脫節，未能以應用型人才培養為目標，因此，我院這些年積極探索運用理實一體化這一新的教學理念對《數控編程與加工技術》課程進行項目課程改革?！稊悼鼐幊膛c加工技術》理實一體化改革勢在必行。
2 一體化教學改革目標及思路
2.1 《數控編程與加工技術》改革目標
本課程面向新疆工業企業所急需的高素質、技能型的工程技術應用人才，參考職業資格標準，與行業企業合作進行課程開發，遵循學生學習能力培養的基本規律，整合、優化教學內容，由簡到繁、由易到難、循序漸進地設計典型項目和學習任務，利用項目化教學的優勢，實現更高水平的“教、學、做”一體化[1]。在教學中以學生為中心、成果為導向、過程為抓手、項目為載體，使我們的學生能夠在有限的教學時間內學到更多的知識和技能理論知識與實踐操作，提高課堂效率，提升教學的有效性，最終形成項目化育人環境，達成應用型人才培養目標。
2.2 《數控編程與加工技術》改革思路
《數控編程與加工技術》課程重點應該培養學生的數控編程、數控加工工藝和數控機床操作的基本技能。它對學生的編程知識和實踐能力要求很高，傳統教學方法已不能滿足教學的需求。理實一體化就是理論與實踐的結合的教學方法。這種教學方式突破了以往理論環節與實踐環節相分離的情況，教學周期較短，教學環節比較集中，需要在充分了解人才培養方案和課程教學大綱的基礎上，對課程教學內容進行整理和優化，刪除較抽象和理論性強的內容，如數控軌跡控制原理，檢測裝置等，強化數控編程知識點，結合典型的數控加工零件，將相關的數控加工過程知識和編程指令整合到零件加工過程中，在教學環節中，強調充分發揮教師的主導作用，讓師生雙方邊教、邊學、邊做，全程構建素質和技能培養框架。在整個教學環節中，理論和實踐交替進行，沒有固定的先實后理或先理后實，而理中有實，實中有理。突出學生動手能力和專業技能的培養，充分調動和激發學生學習興趣的一種教學方法[2]。
3 《數控編程與加工技術》課程改革內容
3.1 課程內容體系改革
結合數控操作工國家職業標準，將《數控編程與加工技術》課程內容分解成數控車編程與加工以及數控銑編程與加工兩大模塊。數控車編程與加工模塊分為階梯軸加工、圓弧面軸加工、螺紋軸加工以及綜合應用加工;數控銑編程與加工模塊包括平面輪廓銑加工、型腔銑加工[3]。
以法蘭克系統數控車階梯軸加工項目為例。數控車階梯軸是數控車編程與加工的初級環節，也是重要環節，可以將本項目內容分解成3個任務。
任務1：車加工工藝知識（1學時）：本任務主要以理論講解為主，主要講解階梯軸的加工方法，走刀路線的設定、階梯軸主要尺寸計算、刀具的分類及選用、切削用量的設定等內容。
任務2：數控車編程基本知識（5學時）：本任務主要理論講解和軟件仿真練習為主;主要講解編程的基本知識、G01代碼以及G00代碼的格式以及應用;可以通過斯沃數控仿真軟件進行練習。
任務3：車床操作（4學時）：本任務由老師示范操作，學生分組進行操作。主要講解編寫階梯軸零件工藝卡（工序卡、刀具卡、程序單），以及數控車床對刀原理以及操作，由老師示范一次，學生進行分組練習。
通過理實一體化改革，減少了枯燥的理論學習，以實際加工應用進行講解，學生更容易理解掌握。
3.2 教學模式改革
為全面提高應用型本科專業課程教學質量， 適應社會崗位（ 群）的需要， 采用項目導向任務驅動的教學方式，課程內容按崗位職業能力要求對學生進行針對性培養，使學生在教學過程中獲得知識和職業技能[5]。
傳統的《數控編程與加工技術》課程教學模式為：理論40-48學時，實訓為60學時（三周），這種方式理論與實踐結合不夠緊密，學生學習效果不佳。目前該課程采用理實一體化方式，集中在4周時間內進行，上課時間放在其他課程理論教學后，不影響其他教學學時。課程各項目學時分配表如表l。
通過課時整合為4周，理論實踐相結合的方式，學生更容易掌握，學習效果顯著提升。
3.3 課程考核改革
傳統的數控編程與加工技術課程考核方式為：理論課中，理論成績占70%，平時成績占30%;實訓課中，實踐操作成績占70%，平時成績占30%;成績為兩門課程的成績，這種考試方式注重學生理論成績的掌握，對學生的實際操作考核不夠全面，為突出應用型人才培養的特點，以及參考國家職業技能證書的考核辦法，提出了新的考核方式：總成績為：理論考核占30%，平時成績占30%，實踐考核占40%。其中，實踐考核以學生的加工操作過程以及加工零件質量進行評定，實踐考核成績取5次過程性考核的平均分，以40%成績記入總成績。
4 理實一體化實施必要條件
4.1 建立數控一體化專用教室
要開展《數控編程與加工技術》項目一體化教學，就必須具備滿足理論教學、又滿足實訓教學的“一體化”教室[4]。理實一體化教室必須具備足夠數量的數控機床、裝有數控仿真軟件的電腦，以及多媒體黑板，只有完善的硬件設施，為學生更好地學習專業知識、掌握數控編程與加工技術專業知識創造了良好的教學環境[5]。
4.2 建設豐富的教學資源庫
要進行理實一體化教學，必須建立豐富的教學資源庫，設計符合我校學生學情的《數控編程與加工技術》課程項目模塊，編寫《數控編程與加工技術》項目化教學教案，制作項目化教學多媒體課件，編寫《數控編程與加工技術》項目化教學內容指導書，編寫《數控編程與加工技術》項目化教學理論試題題庫以及實踐測試題庫。
4.3 專業師資隊伍
教師的實際應用水平是課程改革效果的關鍵之一。應用型人才培養模式，教師不僅要傳遞理論知識，更應當培養學生的職業技能，因此，教師要掌握專業的理論知識，還應當具有一定的實踐水平和職業技能，通過理實一體化課程建設，全程參與課改方案的設計、論證、課程標準制定、工作頁編寫等工作，促進教師專業化成長，建設一支高水平的理實一體化教師隊伍。培養數控類課程相關教師專業技能水平，打造雙師型教師教學團隊[6]。
5 結束語
以上是筆者從事《數控編程與加工技術》課程教學中，對《數控編程與加工技術》課程教學改革的一些探索和思考，要真正達到應用型數控人才的培養目標，培養出高質量、高素質的從事一線生產、制造、服務與管理的應用型人才，就必須將理論與實踐結合起來，深入產、學、研結合，加強培養學生的實踐能力和創新能力，有效的教學改革，不但提高了應用型人才培養質量，也幫助企業節約了用人成本，同時為學生走向后期的工作崗位增加了信心。
基金項目：新疆工程學院校級教學改革立項項目-《數控技術》課程項目化教學研究與實踐（2021gcxyjg10）。
參考文獻：
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數控機床控制管理論文范文第4篇
1.1 概述
本數控機床電氣控制系統由以下幾個部件組成:HMI上位機及操作臺;電力拖動及其控制系統;全閉環電子鎖相伺服控制系統;進刀控制系統;串行通訊總線鏈路。
1.2 電氣系統功能結構框圖
系統功能結構圖如圖1所示。
HMI上位機經串行通訊總線將機床控制、電子鎖相伺服控制、進刀控制等系統連接, 通過HMI上位機及操作臺發送控制命令、傳送和接收數據信息, 從而控制砂輪主軸 (B軸) 和工件主軸 (C軸) 、砂輪徑向進給軸 (X軸) 、砂輪切向進給軸 (Y軸) 、工件架齒向走刀軸 (Z軸) 的聯動運行, 實現對齒輪的精確磨削。
2 功能部件說明
2.1 HMI上位機
HMI上位機采用嵌入式一體化觸模式工控機, 具備RS485、RS232、網口、USB等多種接口, 便于今后的功能擴展, 本項目主要考慮采用RS485口 (內部含光電隔離) 。軟件部分采用windows CE平臺下的組態軟件, 這樣不需要進行底層驅動軟件的開發 (部分僅針對PLC的通信驅動軟件需自己開發) , 介面具有動態畫面效率, 人機交互信息更具親合力。主要功能包括:基本參數設置, 操作及運行控制, 報警信息顯示及查詢, 實時狀態信息和廠商信息顯示等 (如圖2) 。
2.2 鎖相伺服控制系統
鎖相伺服控制系統是本數控機床的核心部分, 控制被磨削齒輪與蝸桿砂輪轉速的精確同步運轉。該系統是一個帶位置反饋的自動控制系統, 系統的基本原理是利用輸出量反饋給輸入端的信號與輸入給定值的偏差值, 使系統產生控制調節量去抵消運行誤差和擾動的作用, 以保持輸出量在一定精度范圍內跟蹤給定量。根據反饋量的不同, 可以構成不同的控制系統, 當引入頻率或相位反饋時, 構成我們所稱的鎖相伺服控制系統。其控制原理圖如圖2所示。
2.3 進刀系統
進刀控制系統主要由進刀控制裝置 (包括:X/Y/Z軸進刀運動控制電路板) 、X/Y Z軸伺服包、X/Y/Z軸驅動電機和相配套的光柵等組成, 運動控制器通過RS485/RS422串行通訊總線與上位機連接, 收發相關的命令、數據、狀態信息等參數, 從而控制X/Y/Z軸電機完成相應的運動。
3 操作及運行說明
開機后, 上位機進入用戶登錄窗口, 操作人員輸入用戶名, 密碼, 進入主界面。主界面提供“系統功能管理”和“工作主界面”兩部分功能。系統管理包括【登錄用戶】、【退出登錄】、【用戶管理】、【修改密碼】和【退出系統】組成。
主界面由四部分組成:菜單欄, 信息欄, 操作欄, 時間與報警信息顯示欄。
(1) 菜單欄:菜單欄位于界面最下面, 用來控制各界面間的切換, 點擊即可進入相應界面。
(2) 信息欄:顯示當前設置的參數和系統當前的狀態信息。
(3) 操作欄:各軸目標位的設置和相關動作的設置。
(4) 時間與報警信息顯示欄:顯示當前的日期、時間和報警信息。
4 使用維護說明
(1) 本數控系統具備自診斷功能, 并且提供解決方案 (會在數控界面控制中顯示) , 供用戶參考。
(2) 廠商信息為系統內部數據轉換監視與圖紙查看窗口, 在系統調試時, 可以根據廠商信息窗口實時監視各部件信號是否正常, 以方便調試。
5 結語
本文設計了一種基于HMI控制的數控機床電氣控制系統, 按部件對其進行了簡單的介紹說明。
摘要：本文介紹了一種基于HMI控制的數控機床電氣控制系統的功能, 基本工作原理。從HMI上位機、鎖相伺服控制系統、進刀系統三個功能部件展開說明, 最后還介紹了本系統的操作、運行、通訊和維護的相應說明。
關鍵詞：HMI上位機,數控機床電氣控制
參考文獻
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[2] 朱弘峰.人機接口二次開發與數控機床再制造.
數控機床控制管理論文范文第5篇
【摘要】本文分析了進行《三維設計（UG）》課程改革的重要性，歸納出相關職業標準對三維設計技能的要求，提出了《三維設計（UG）》課程內容與職業標準的對接辦法，并指出對接后的該課程的教學方法和考核辦法，最后闡述了這項課程改革取得的效果。
【關鍵詞】課程內容 國家職業標準 教學改革 UG
采用CAD的目的是提高設計質量和效率、降低設計成本、提高設計管理水平等。人在設計零件時的原始沖動是三維的， 因而只有三維設計才是真正意義的CAD。創建三維參數化零件模型，不僅僅是為了造型，正確的模型應當為以后的許多使用準備好充分的數據和參數驅動的可能，如：設計的修改和調整、虛擬裝配、力學分析、運動分析、數控加工等，必須有許多相關知識的協助才能完成。[1]三維CAD設計和數字化制造技術越來越多地在企業得到應用。培養學生的三維實體建模能力，是數字化設計和生產對教育提出的要求。[2]我國高等院校普遍開設《機械CAD》教學已有近二十年的歷史，已逐漸發展成為一門操作技能型的必修課。[3]盡管到目前為止，該課程的名稱尚未統一，授課所采用的三維軟件也不盡相同，但所講授的內容基本一致。三維軟件已經發展成為一個龐大的集成系統，其各項功能還在不斷完善中，教學中不可能面面俱到，只能根據需要選用合適的教學內容。[4]我院自2005年起開設《三維設計（UG）》，選用UG軟件作為講授對象，講授內容主要為“用戶界面與基本操作”、“草圖設計”、“特征建?！?、“基準平面和基準軸”、“體素建模和布爾操作”、“空間曲線”、“曲面設計”、“零件虛擬裝配”及“工程圖繪制”等，一般設置52學時（28學時講授，24學時上機）另加一周實習。
目前，高職院校軟件應用課程（繪圖設計）教學側重于軟件各個命令的使用方法的講解，割裂了知識技能與實際工作應用，學生學習效果差。[5]高等職業教育是以就業為導向培養生產一線的高技能人才，而職業標準是對從業人員的工作能力水平的規范性要求，因此2010年教育部副部長魯昕提出了專業課程內容要與職業標準對接。[6]本文就探討《三維設計（UG）》課程內容與職業標準對接的教學改革情況。
1.與《三維設計（UG）》相關的職業標準對三維設計技能的要求
目前，我國有國家職業標準641個。國家職業標準對從事或準備從事本職業的人員需進行職業資格鑒定，對職業資格等級共劃分為五級，分別對應為初級（五級）、中級（四級）、高級（三級）、技師（二級）與高級技師（一級），并制定有不同的工作能力要求。高等職業教育?？茖哟螌呒壒?。[7]與我院開設《三維設計（UG）》課程的四個專業相關的職業標準有20多個，其中涉及三維設計技能的職業標準有4個：數控銑工、加工中心操作工、數控程序員、模具設計師，對照這4個職業標準中高級（三級）層次對三維設計技能的要求，可以歸納出在職業崗位中所要求的三維設計技能為：模型數據交換、草圖繪制、三維零件建模、曲面造型、數控車編程、數控銑編程、程序生成與傳輸、強度分析及裝配建模，如圖1所示。
2.《三維設計（UG）》課程與職業標準對接的內容
為使人才培養更符合社會需求，在堅持教學大綱內容的同時，應根據國家職業標準鑒定文件要求，調整課程的理論、實踐教學內容，使《三維設計（UG）》課程教學內容與國家職業標準的對接起來。但是，高職教育是一種學歷教育，其課程結構必須遵循教育教學的規律，應注重知識的遷移和生長，注重學生學習能力的培養，保證學生職業生涯的可持續性。而國家職業標準屬于工作標準，是國家對相關職業從業人員工作能力的規范性要求。[8]因而，在將課教學內容與國家職業標準對接時，要堅持原來的課程內容體系，對授課知識點和案例做恰當調整。對知識點的選取，應把職業標準對三維設計技能要求的知識點加入到課程教學內容中來，弱化職業崗位技能要求中未提及的知識點；對教學案例的選取，要刪減原來使用的與實際工作應用脫節的或者對知識點技能點解釋比較冗長的案例，增加職業技能鑒定國家題庫中關于數控銑工、加工中心操作工、數控程序員、模具設計師的技能題中適合的例子，另外加入三維軟件原廠培訓和國家信息化培訓中心培訓試題中適合的例子，對接后課程知識點和授課案例的調整情況如圖2所示。
3.課程內容與職業標準對接后的課程教學
《三維設計（UG）》課程屬于技能操作型的課程，要強化教師直觀演示和學生反復操作練習來實現學生對三維設計技能的掌握，進行課程內容與職業標準的改革是為教學效果更符合工作中的實際應用，因而，在原來的教學設計中要更多地引入企業生產中應用三維設計的情境，形成根據教學內容來選用不同教學方法的多種教學方法協調使用的教學過程。在理論教學部分，采用講授法，讓學生領會“為什么是這樣”、“為什么要這樣操作”；在技能操作部分，先采用演示教學法，基于三維CAD軟件的演示教學法[9]即教師借助多媒體把一些具體例子通過簡單明了的演示方法展示給學生，從而實現簡明化、形象化教學，讓學生學會基本掌握各命令的使用和建模思路，然后采用“練、學、練”案例操練法，根據給出的例子，學生先自己操作，遇到問題時請老師進行指導，再由學生自己操作完成整個例子的建模，讓學生在操作中強化對相應命令有機組合地并靈活熟練地運用；在整周實習時，采用項目式教學，項目教學法[10]是師生通過共同實施一個完整的項目工作而進行的教學活動，一周的實習內容分為幾個項目，其中稍大些的項目還可以分為幾個小項目，師生共同參與，以學生為主體來完成這些項目，這些項目都是選自職業技能鑒定國家題庫中的或企業生產中的典型的例子，并設置企業設計制造產品的情境，讓學生在模擬生產應用的情境下完成項目?！度S設計（UG）》課程中所采用的教學方法如圖3所示。
4.課程內容與職業標準對接后的課程考核
在《三維設計（UG）》的課程內容和教學方法做了調整以后，對該課程的考核辦法也進行了調整，力求課程考試對學生三維設計技能考核與企業工作實際中對這些技能要求的評價效果一致。首先，將學生的該課程總評成績構成調整為：平時表現（10%）+課堂操作（20%）+課程實習（20%）+考試成績（50%），實現過程考核與結果考核相結合，更全面、客觀地評價學生的三維設計能力；其次，由教研室與國家信息化培訓中心以及UG軟件原廠培訓中心聯系，將課程考試的內容與培訓考證的試題內容作對接調整，學生只參加一次課程考試，只要考試成績達到培訓中心要求的就有資格獲得相應資格證書，實現課程考核與職業資格考證的對接。
5.結論
堅持“以服務為宗旨，以就業為導向”，對《三維設計（UG）》進行課程內容與職業標準對接的改革，符合高職教育培養高技能型人才的要求，并已經取得一定的效果，我系10級開設《三維設計（UG）》課程的班級中，有70%以上學生取得由國家信息化培訓中心或UG原廠培訓中心頒發的UG（中級）證書、并有9位同學在全國三維數字化設計大賽（江蘇賽區）獲得一等獎和二等獎、同學們在加工中心（高級）技能考證中零件三維設計部分都做得比較好，另外，在頂崗實習中，多個用人單位反映學生的三維設計技能掌握較好。
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數控機床控制管理論文范文第6篇
數控機床位置控制是控制輸出的最后環節,是控制系統和機械系統的接口,直接影響最后的加工質量。機床的最高運動速度、跟蹤精度、定位精度等重要指標均取決于驅動系統及位置控制系統的動態與靜態性能[1]。傳統PID控制器在數控機床位置控制中應用廣泛,但存在諸多問題,如傳統PID控制器主要是控制具有確定模型的線性過程[2]。近年來許多學者提出了非線性PID控制的設計思想,設計了多種多樣的非線性PID控制器,如文獻[3]與[4]提出一種將非線性函數與簡單PID控制器相級聯的方法來提高控制性能;文獻[5]提出在非線性PID控制的基礎上加上前饋的控制方法,即前饋非線性PID控制方法。本文通過分析典型二階系統的單位階躍響應特點以及PID各控制環節的變化趨勢,利用位置誤差e作為變參數設計了各環節的控制函數。
1 非線性PID控制器的設計
1.1 常規PID控制原理
常規PID控制原理表達式為:
其中:U(t)為PID控制器的輸出量;e(t)為輸入誤差;Kp、Ki和Kd分別為比例系數、積分系數和微分系數。比例控制的輸出與輸入誤差成比例關系,當誤差變大時,比例控制的輸出也變大;積分控制的輸出與輸入誤差的積分成正比關系,當系統存在誤差時通過積分作用來消除系統靜差,改善系統的動態性能;微分控制的輸出與輸入信號的微分成正比關系,當系統誤差出現大的變化趨勢時提前給系統施加控制作用,進而改善動態特性。合理地設計這三個環節的參數是傳統PID控制的關鍵。
1.2 非線性PID控制器設計
傳統的線性PID控制由于控制參數固定不變,使得控制系統很難同時獲得快速響應特性和滿意的超調量。本文用增益參數的非線性變化特性來解決這一問題[6]。在分析典型二階系統的階躍響應特性基礎上,通過構建非線性函數,建立了一個非線性PID控制器。圖1為二階系統的階躍響應曲線。
1.2.1 比例增益Kp(e)的確定
比例環節主要作用是減小超調,增加系統響應快速性。在遠離穩定值時,Kp(e)的絕對值要大,在穩定值附近時,Kp(e)的絕對值要小。因此,在響應時間OA段,由于初始誤差較大,比例增益Kp(e)應較大,隨著誤差減小,為了減少超調量,Kp(e)應隨之減小;在AB段,Kp(e)應逐漸增大,來增加反向控制作用,減少超調;在BC段,Kp(e)應逐漸減小以求達到穩態,減小超調;在CD段Kp(e)應逐漸增大;在DE段Kp(e)應逐漸減小。根據上述Kp(e)的理想變化規律,構造如下的非線性函數:
其中:Kp1、Kp2均為待確定系數。
1.2.2 微分增益Kd(e)的確定
微分環節的主要作用是預見變化趨勢,增加系統阻尼,加快系統調節速度。在系統誤差較小時,Kd(e)取較大值,在系統誤差較大時,Kd(e)取較小值,以提高控制器的靈敏度。如圖1所示,在OA、BC、DE段,Kd(e)的絕對值應由較小值逐漸變大,在AB、CD段,Kd(e)的絕對值應由較大值逐漸變小。根據此變化規律,構造如下非線性函數:
其中:Kd1為待確定系數。
1.2.3 積分增益Ki(e)的確定
積分環節的主要作用是消除系統的靜態誤差。積分增益Ki(e)在系統誤差較小時(穩態值附近)應取較大值,在系統誤差較大時應取較小值,以利于加快系統對小誤差的反應速度,利于保證系統穩態無靜差,又不會引起積分飽和而使超調增大。由此設計非線性函數:
其中:Ki1為待確定系數。
由式(1)、式(2)、式(3)得到非線性PID位置控制器控制表達式為:
2 非線性PID控制器的仿真實驗
本文針對典型數控機床伺服進給系統中二階、三階系統進行控制仿真。取二階伺服進給系統傳遞函數為:
取三階伺服進給系統傳遞函數為:
傳統PID控制器參數整定方法有很多種,像傳統的反應曲線法、臨界比例度法(Ziegler-Nichols整定)以及衰減曲線整定法等[7],這些方法對于傳統PID控制參數整定有很好的效果,但對于非線性PID不太合適。本文采用MATLAB非線性控制系統優化設計工具箱(NCD)來進行非線性PID參數的整定[8]。NCD工具箱具有自動尋優功能,此處需要對Kp1、Kp2、Ki1、Kd1這4個參數進行整定。
利用MATLAB中的Simulink建立系統仿真模型,并對模型的各部分進行參數設置。經NCD優化后二階系統各參數值為Kp1=47.294 7,Kp2=40.848 1,Ki1=0.976 3,Kd1=37.706 7;三階系統各參數值為Kp1=4.233 3,Kp2=6.360 0,Ki1=3.009 4,Kd1=3.456 3。
對二階系統、三階系統分別進行PID和非線性PID控制仿真,階躍響應曲線分別如圖2、圖3所示,動靜態性能指標見表1。
由表1可知,對于典型二階、三階伺服進給系統,相對于采用傳統PID位置控制器,當采用非線性PID控制器時,系統輸出的上升時間和調整時間減小,同時大大減小了超調量,系統的動靜態控制性能都有很大提高。
3 結語
本文設計的非線性PID位置控制器具有結構簡單、容易實現、參數整定方便等優點,使系統響應速度快、超調量小,并增強其抗干擾能力。通過對數控機床中二階、三階進給伺服系統的控制仿真,驗證了該非線性PID控制器的有效性。
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