数控编程论文模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇数控编程论文，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

篇1

2发挥双师型教师的作用

当今是科技知识日与更新的时代，现在的学生聪明、睿智，总是存在着极强的好奇心，他们渴望了解各种知识，在思维中会提出很多的疑问。而数控专业又恰恰是集数控、机械、电工、电子、计算机、液压气压、传感器等多学科的知识于一体而又相互交叉的专业，单纯的数控理论知识和数控机床的操作知识是远远满足不了学生的渴求的，这就要求双师型教师知识面要宽泛，不但应具有专业理论和专业技能知识，还要通晓相关专业和行业的知识、技术、技能，并能将它们相互渗透、融合和转化。老师只有具备了这些知识，你的课才更专业、更生动、更形象、更有趣，你的课才能讲活，才能吸引学生，才能使学生信服你，学生学习的欲望才能被激发。

篇2

当今，数控系统正在朝着高速度、高精度以及开放化、智能化、网络化的方向发展，而高速度、高精度是通过控制执行部件（包括运行控制卡及伺服系统）来保证的。以往的运动控制卡主是基于单片机和分立数字电路制作的，用以实现位置控制、光栅信号处理等功能。由于器件本身执行速度慢、体积大、集成度低，并且结构固定，电路制作完成以后，无法改变其功能和结构。采用在系统可编程技术，应用ispLSI器件开发的PC——DSP多轴运动控制卡，能够完全解决上述问题，适应数控系统发展的需要。

1ISP器件及其优点

ISP（In-SystemProgrammability）器件，是美国Lattice半导体公司于20世纪90年代初开发出的一种新型高密高速的现场可编程数字电路器件，具有在系统可编程能力和边界扫描测试能力，非常适合在计算机、通信、DSP系统以及遥测系统中使用。

在系统可编程技术与传统逻辑电路设计比较，其优点在于：（1）实现了在系统编程的调试，缩短了产品上市时间，降低了生产成本。（2）无需使用专门的器件编程设置，已编程器件无须仓库保管，避免了复杂的制造流程，降低了现场升级成本。（3）使用ISP器件，不仅能够在可重构器件的基础上设计开发自己的系统，还可以在不改变输入、输出管脚的条件下，随时修改原有的数字系统结构，真正实现了硬件电路的“软件化”，将器件编程和调试集中到生产最终电路板的测试阶段，使系统调试数字系统硬件现场升级变得容易而且便宜[1]。

2在系统可编程技术应用

2.1系统描述

本所自主开发的多轴运动控制卡采用的是主-从式PC-DSP系统。PC机的主要任务是提供良好的人机交互环境；而DSP（数字信号处理器）则作为系统执行者，以高速度进行算法实现、位置调节和速度调节，然后经过16位的D/A将数据送给伺服控制单元。系统不但可以进行高速度高精度控制，同时也是一个DSP伺服系统的开发平台。

PC运动控制卡采用美国德州公司DSP芯片TMS320F206作为系统的核心，运动控制卡由ISP模块、DSP-PC通信双口RAM模块、光栅信号输入模块、数/模转换电路模块四部分组成（见图1）。其中，ISP模块中包括了可变地址的译码电路、输入输出缓冲/锁存器电路、11位的自动加计数器电路、双端口RAM的控制电路以及PC机和DSP测验握手电路。本系统使用Lattice公司的ispLSI系列CPLD（复杂可编程逻辑器件）来实现这一部分数字电路和逻辑控制电路，如图2所示。

2.2双端口RAM访问控制的实现

对于本系统来说，PC机要发送控制指令和进行大量数据计算，数据交换应尽可能占用较少的机时和内存空间；此外，PC机的系统总线与DSP之间还要进行大量可靠的数据传输，它们均过多地占用CPU时间，导致CPU效降率低。使用双端口RAM，交换信息双方CPU将其当作自己存储器的一部分，可保证高速可靠的数据通信。我们选用2K×8bit的IDT7132，完全能够满足本系统中数据交换的要求。对双端口RAM访问，一般有三种方式，即映射内存方式、DMA方式和扩展I/O方式。映射内存方式访问双端口RAM，不需要周转，访问速度快。实模式及保护模式下，能对确定内存空间进行访问，实现对RAM任意存储单元读写；但在32位的Windows98和WindowsNT操作系统下，不支持对确定内存空间的访问，要访问双端口RAM必须编写复杂的硬件驱动程序，难度很大。DMA方式访问端口RAM，传送数据的速度灵活、扩展I/O方式访问双端口RAM，可以按实现要求分配I/O端口，实现对双端口RAM所有存储单元读写，这种方式软、硬件设计都很简单。所以，扩展I/O方式访问双端口RAM是最佳方案。

从技术上来说，PCI总线是最先进的，不仅速度快，而且支持即插即用等特性，但控制卡上双端口RAM芯片是8们的IDT7132，而PCI总线是32位。为了简化设计，对PC机一方，采用了16位ISA总线，通过扩展I/O方式访问双端口RAM。实际占用了两个I/O端口地址，一个作为计数器预置端口地址，一个作为双端口RAM读/写端口地址。PC机在读/写存储器之前，首先要通过预置数端口，用输出指令将要访问RAM存储器的起始地址置入11位可预置加计数器中；以后每访问一次读/写端口，执行一次读/写操作，计数器中的地址就自动加1，计数器输出指向RAM的下一个存储单元。这样，简单地执行I/O指令，就可以传送一批数据。而下位的微处理器（DSP）采用的是存储器访问方式，它将IDT7132的2K空间映射自己的外存储器中，实现对双端口RAM的任意存储单元的访问。

在PC机和DSP对端口RAM访问时，只要不是同时访问同一个存储单元，就允许两个端口对片内任何单元同时进行独立的读/写操作，而且互不干扰。但两个端口访问同一存储单元，会造成同时写或者一侧读一侧写的访问冲突，因此应避免这一访问冲突发生。由于片内逻辑促裁可根据两偶片选或地址信号同时到达的差别（小到5ns），对后到达一侧进行封锁，并同时输出一个BUSY（约25ns）的低电平脉冲信号，利用这一信号，便可解决访问冲突问题。一般来说，标准的ISA总线周期为3个时钟周期，若主板ISA总线时钟为8MHz，则一个时钟周期为125ns；若总线时钟为6MHz，则一个时钟周期为167ns，相应的16位总线周期时间分别为375ns和501ns。所以对于PC机来说，可以将BUSY信号接ISA总线的I/OCHRDY信号线，总线周期中会自动插入一个等待周期（最多可达10个时钟周期），直至BUSY信号拉高；同样，对于DSP，BUSY信号接DSP芯片的READY信号线，系统总线也会自动插入等待周期，从而避免了PC—DSP对双端口RAM的共享冲突。

无论是PC机还是DSP，传送数据后都需要通知对方及时提取数据，以免后面数据对前面数据覆盖，这就需要协调PC—DSP间的数据交换。通过中断控制器可实现数据交换过程中两个CPU之间相互中断。对于PC机写RAM操作完成之后，PC机通过端口1将中断控制器2（DSP中断控制器）置位，DSP响应中断后进入中断服务程序。在子程序中，DSP可以通过端口4将中断控制器2复位。同理，DSP也可向PC机发中断，PC机响应中断后进入断服务程序。

2.3器件选择和输入方法

选择可编程逻辑器件型号时，应注意到ISP模块电路总共使用I/O管脚数目为52个，大约需要10～20个GLB单元。所以选用ispLSI1032E-100LJ84芯片来实现ISP模块电路，它的集成度达到6000门，具有64个I/O引脚，寄存器超过96个，32个GLB单元，系统速度为100MHz，从资源和速度上能够满足该多轴运动控制卡的需求。同一芯片内的门电路、触发器、三态门等参数特性完全一样，抗干扰性能比原来分立器件构成的电路也有极大的提高，完全可能实现全数字的I/O电路。

使用Lattice公司提供的数字系统设计软件ispEXPERT，逻辑设计可以采用原理图、硬件描述语言（HDL）以及两者混合采用三种方法输入。本设计采用ABEL—HDL语言输入和编写测试向量，并且使用自己开发的编程板完成对器件的编程和下载。

2.4主时序设计

以PC机为例，访问双端口RAM分以下两步完成：

第一步是向PC机I/O端口中的数据端口送数据D0～D12，D0～D10（访问RAM的起始地址）送至计数器，D11作为可预置计数器的LOAD信号；当D11为1时，计数器装入预置数。D12作为读写控制位，D12为1时，PC机对RAM写操作；为0时，对RAM读操作。

第二步是通过PC机ISA总线的I/O端口读写RMA，每完成一次读/写，计数器输出就指向下一个要访问的RMA地址单元。时序如图3所示。

3功能仿真

为了保证本系统设计的正确性，在对ISP器件下载以前，首先对系统进行功能仿真。功能仿真的输入信号由ABEL-HDL编写测试矢量给出。仍以PC机访问双端口RAM为例，系统的功能仿真波形图如图4所示。

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PID控制理论内涵给人们留下了较大的研究空间，关于PID参数自整定的方法也相继问世，但随着控制理论及应用范围的不断发展，控制对象也日趋复杂，有些系统的过程模型难以建立，并且具有高度的非线性、时变性；比如VAV变风量空调系统的时变控制，因此传统的PID控制策略就显露了它的不足。虽然研究人员试图通过简化控制算法或采取优化集合控制等来解决这一不足，但效果并不很理想。基于PID控制所存在的问题，相关研究人员根据变风量空调系统的特点结合控制技术在不断改进PID控制算法的基础上积极寻找其它更为高级的控制方式，通过实践，逐步将最优控制、自适应控制、模糊控制及神经网络控制等智能化控制手段应用于VAV空调系统的控制实践。随着控制技术、空调技术的发展以及将二者相结合运用于建筑系统的发展趋势来看，VAV空调系统控制技术从最初的定静压控制到变静压控制再到后来直接数字控制、总风量控制再到智能化控制已经取得了很大的发展，其中清华大学有关学者提出的总风量控制法具有一定影响，该方法不采用静压送风量，而是根据压力无关型VAV空调系统末端装置的设定风量来确定系统送风总量并据此计算出送风风机的转速，从而对送风量进行控制。他们通过对总风量控制法与定静压控制法、变静压控制法的节能效果比较，认为虽然总风量控制法的节能效果虽不如变静压控制法，但因其没有压力控制环节，所以运行稳定性很好。另外，还有学者通过分析变VAV空调系统的局部控制，利用其送风末端装置风阀的开度作为各空调区域相关负荷的指示信号，提出送风静压优化控制方法。

2、变风量空调(VAV)控制系统模型

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一、数控铣/加工中心预备技师课题内容

1.课题来源

预备技师课题的来源一般有：具有一定技术含量的企业产品、历年全国数控技能竞赛试题、国家题库、企业攻关课题、企业的技术改造课题、根据培养知识点设计的课题等。

本课题源自一灯具生产企业，产品为外贸定单，销往日本。该产品是企业与我校合作开发的新产品。在实施本课题前，已完成了该模具图纸的设计，本课题主要完成模具型芯和型腔的选材与加工。

2.能力目标

通过本套课题的学习，掌握利用数控设备加工具有实际价值产品的能力，以及培养学员应具有良好的团队意识和工作习惯。

3.课题开发

根据能力目标，将金属材料及热处理、CAD、数控造型软件的使用、自动编程知识、机械加工知识等涉及的技术融合在一起，形成完整的知识结构，强化各知识点的有机结合，形成较强的职业能力。

4.教学实践

（1）教学形式――导师制。

（2）学习形式――2人/组，任务驱动式团队自主学习。

（3）教学设备――数控铣/加工中心。

（4）学习内容――灯罩模具产品产出的全过程。

该灯罩模具的加工涵盖了数控专业学习中所涉及到的知识。灯罩模具的加工过程即是以行动导向组织的教学过程，以师生共同确定的加工方案及完成的加工步骤来引导教学组织过程，学生通过主动和全面的学习，达到脑力劳动和体力劳动的统一。

该灯罩模具的加工任务（行动）绝非单指某一技术或技艺，而是灯罩模具产品产出的全过程，包括接受定单、确定任务、资料检索、制订计划、服务加工、质量控制、售后服务等，是学生即将从事的数控加工职业可能发生的一个完整的工作过程。给学生提供了一个典型的综合科技环境，使学生将学过的诸多单科专业知识在这里得到全面认识、综合训练和相互提升。

5.课题实施

（1）选择型芯及型腔材料。

提出问题：如何选择模具材料？选择模具材料时要考虑哪些因素？所选择模具材料的性能？

涉及知识：金属材料及热处理

教师行为：提供需查阅的相关资料，解答相关问题。

（2）画模具型芯图。

涉及知识：机械制图及相关绘图标准，手工画图、CAD绘图。

教师行为：检查所画视图的规范性与正确性，提出解决方案，CAD辅导。

（3）选择毛坯并进行数控车加工。

涉及知识：数控车床的编程与操作、选择刀具、夹具、切削用量、工件装夹与校正。

教师行为：检查数控车程序，数控车床的操作，数控车宏程序辅导。

（4）产品造型。

涉及知识：数控造型软件的使用。

教师行为：实体造型辅导。

（5）生成数控加工程序。

涉及知识：自动编程知识，机械加工知识。

教师行为：加工方式选择，加工刀具选择，切削用量选择辅导

（6）数控铣/加工中心加工。

涉及知识：程序的传输，数控铣/加工中心的操作，程序的修改，夹具的选择，工件装夹与校正。

教师行为：程序传输辅导。

（7）精度检验。

涉及知识：精度检验的方法。

教师行为：精度分析，提出解决措施。

（8）模具装配。

涉及知识：模具装配与调试。

教师行为：精度分析，提出解决措施。

（9）加工产品。

加工出的产品如图2所示。

（10）完成技师论文。

涉及知识：完成课题全过程中的心得与体会。

教师行为：提供技师论文的格式，书写论文的注意事项，论文辅导。

根据学员的学习情况及教学设备在实际使用过程中的效能，指导教师提出改进建议，完成成果评价。

二、成绩考核及教学效果评定

为了严把预备技师的出口关，数控铣/加工中心预备技师考评主要有以下内容组成：

1.预备技师理论考试

本着够用和实用的原则，检验学生对基本理论知识的掌握程度，其内容包括机械制图、机制工艺知识、机械加工、数控加工工艺、数控编程、数控原理等知识。

2.编制加工工艺

检验学生分析问题、解决问题的能力。考试内容为编写复杂零件的数控加工工艺规程（包括工序卡、刀具卡、切削用量参数表等内容）。

3.手工编程

检验学生对数控编程的基础知识的掌握程度。考试内容为编写考试工件的加工程序。

4.CAD绘图

绘制复杂零件或装配图，考核学生的计算机绘图能力及对机械制图的掌握程度。

5.自动编程

考核学生造型能力和自动编程能力。

6.数控技能应会考核

完成数控机床加工技师操作课题，考核学生的实际动手能力。

7.预备技师论文答辩

通过预备技师论文的答辩，考核学生对预备技师所需掌握的各项知识的综合运用能力，提高学生分析问题、解决问题的能力。

以上内容的1～3项归纳为应知考试，所占比例依次为60%、20%、20%。4～6项归纳为应会考试，所占比例依次为20%、30%、50%。当应知、应会和论文答辩全部合格后，方可认为预备技师合格。

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[作者简介]孙芹（1979- ），女，山东威海人，山东英才学院机械学院，讲师，硕士，研究方向为机械制造、数控加工。（山东 济南 250104）

[中图分类号]G712 [文献标识码]A [文章编号]1004-3985（2013）29

当今社会机械制造业的发展壮大，得益于日趋激烈的市场竞争。面对机遇与挑战，制造业只有不断吸收机械、电子、信息及现代企业管理等多方面的成果，并应用于产品生命周期的全过程，才能不断推出新品，富有竞争力。集成化、网络化、数字化、虚拟化以及智能化是使传统制造系统成为信息时代、知识经济时代的先进制造系统的最主要内容。目前，在众多企业中广泛应用的CAD/CAM技术是现代先进的计算机技术成功渗入传统制造业的结果。

为使学生进入企业后，能够熟练掌握一门CAD/CAM软件，尽快适应自己的工作岗位，山东英才学院结合机制专业的自身特点，选择NX（UG）作为CAD/CAM教学软件。通过到兄弟院校走访调研发现，在教学过程中，CAD/CAM单独作为一门课程一般开设在第六学期或第七学期，虽然该课程设置的目的是为了起到连接作用，为后续的毕业设计和学生就业提供好的绘图工具。但作为一门课程，学生学完后，很难做到融会贯通，没有达到预期的教学效果。为了提高学生学习的主动性，让枯燥的机械课程变得简单易懂，提高学生学习的兴趣，增强各门课程之间的联系。在机制本科的教学过程中，尝试运用NX的CAD/CAM一体化功能来辅助教学，实践表明，这对学生理解和掌握专业课程有很大的帮助。

一、NX软件在“机械制图”课程中的应用——NX 三维造型模块

“机械制图”是工科重要的主干专业技术基础课程，在机械工程科学人才培养体系中占有重要地位。该课程以形体构造和图形表达为核心，以形象思维为主线，培养学生空间想象能力、形象思维能力、图形表达能力和创新构形能力等工程科学的基本素质，并为进一步学习机械设计类、机械制造类和工程实践类后续课程提供必备的制图基础知识与基本技能。

在制图的教学过程中，仍以讲授为主，部分教学环节借助模型和挂图等辅助工具，学生往往是被动学习，建立空间思维相对困难，学生普遍反映课程太难学，从而对课程产生了厌倦，降低了学习积极性。到了高年级，进入专业课程学习、课程设计和毕业设计阶段，学生反而不会画图了。毕业后，进入社会，就业将更加困难。因此，尝试将NX软件引入“机械制图”课程教学环节。建立机械制图虚拟模型库，让学生有整体的概念，通过旋转、剖切三维图形，可以对三维模型进行动态仿真，让学生理解模型各个方向的形状，增加图形的直观性，搭建投影和三维实体之间的桥梁，这样再来学习制图的投影原理及其他表达方式，将变得非常轻松。同时，NX为参数化建模，方便对模型进行修改，可以根据教学大纲的变化，及时修改模型。可将模型库上传到网络课程中，学生自主学习，大大提高了学生学习兴趣，为后续课程的学习奠定了坚实的基础。

二、在“数控机床编程”课程中的应用——NX加工模块

“数控机床编程”课程是机械制造本科专业重要的专业课程。大部分院校数控机床编程主要以手工编程为主，讲授数控车床编程和数控铣床（加工中心）编程。为了提高学生的学习兴趣，手工编程的内容也会借助NX软件，讲授自动编程应如何实现。如在车削的教学过程中，相应会讲解轴类零件、螺纹类零件、综合实例等自动编程过程，通过手工程序和自动生成程序的对比，学生对编程有更深刻的理解，更喜欢数控编程课程，为机床实训打下基础。

手工编程虽然有不少优点，如方便快捷，可以省略很多走空刀的地方，能最大地优化加工路径等。但手工编程无法编制复杂工件，如非常规曲面的程序编制，同时手工编程对编程人员有较高的要求，一个点计算错误，将会造成严重的后果。当手工编程无法完成或是编程比较困难的零件，可以通过自动编程完成，NX软件有强大的数控加工CAM模块，包括平面铣削、型腔铣削和深度铣削、固定轴曲面轮廓铣削、多轴铣削和孔加工等，基本可以加工任意复杂的曲面。NX数控加工的一般流程为零件3D建模—指定工艺方案—进入CAM环境—创建程序节点、创建刀具节点、创建几何节点、创建加工方法节点—设定参数—生成刀轨并验证—机床后置处理—数控程序（NC代码）。

三、在“机械设计基础”课程中的应用——NX仿真、装配和工程图模块

“机械设计基础”课程主要包括机械原理和机械零件设计两部分，以机械原理部分学习过程中的四连杆机构为例，在学习四连杆机构时，如果仅仅通过理论讲解，学生对四连杆的运动特性理解的不够充分，可以利用NX运动仿真模块，首先通过三维建模，虚拟装配，设定连杆，设定驱动，完成平面四连杆机构的三维动画运动仿模拟。

机械设计基础课程学完后，要进行课程设计。以减速器课程设计为例，学生要完成减速器装配图及零件图的绘制。给定参数后，如果学生凭空想象，采用二维软件即使完成了减速器的装配图，并拆画零件图，也不知道所绘制的减速器各零件间是否会产生干涉，能否保证加工后的零件能够安装。因此，可以利用NX的装配模块，将所设计的减速器零部件进行装配，通过仿真建模，查看各个零部件之间是否存在干涉，为后续加工的零件的顺利装配打下基础。并且，NX软件可以将三维模型转换为二维工程图形。如果零部件模型尺寸进行了修改，装配图形也会自动做相应的修改。

四、在本科毕业（论文）设计中的应用——NX 综合运用

毕业（论文）设计是每个本科生毕业前要完成的最重要的一项任务。机械设计制造及其自动化专业的本科毕业生主要从事的工作岗位为：数控机床操作岗位（数控车床、数控铣床、数控线切割机床的机床操作工），数控工艺技术岗位（数控加工工艺设计师、数控工艺文件管理员、数控程序编写技术员、电脑绘图员等），普通机电设备设计师助理等技术工作岗位，这些岗位的共同特点是动起手来能干活，拿起电脑可设计。因此，毕业设计对他们来说尤其重要，毕业论好了，进入企业后，就能更快适应工作岗位。

在教学过程中，为实现应用型本科的人才培养目标，减少理论型、研究型论文，要求毕业论文题目需“来自企业”，即学生的毕业论文内容既要包含设计又要包含制造，而且学生必须在数控机床上至少加工出毕业论文中的一个中等复杂的零件，若能借助NX软件，自动生成数控加工程序，并对刀路和程序进行优化，会起到事半功倍的效果。通过毕业设计，让学生掌握机械零件从设计到制造的全过程，为工作后以最短的时间适应企业要求奠定基础。

五、在机制专业各种大赛中的应用――NX 提升

虽然将NX软件融入多门专业课程的教学过程，使学生学习积极性大大提高了，教学效果明显，但由于课时的限制， NX软件强大的功能模块，教学过程不可能面面俱到，很多模块不能深入讲解，一般是按照一定的讲课模式完成教学任务。

教学过程中理论讲解的思路和方法肯定与实际工作有一定的差距。针对学生的不同要求，鼓励学生参加竞赛来提高自己的能力。主要组织学生参加山东省数控大赛、山东省机电产品设计大赛和全国3D大赛等。在每项技能竞赛中，都要求学生完成真实的产品，大赛的环境更接近于真实的工作环境，通过参加不同类型的大赛，学生会对NX软件更加的熟悉，对自己感兴趣的模块有更深刻的了解。同时，大赛能拓宽学生的视野，提高团队合作精神，提升自身的设计、制造和创新能力，拓宽将来的就业范围，提高了就业机会。教师通过指导大赛，与学生进行沟通，更了解学生的想法。通过参加大赛，与其他院校进行交流，相互借鉴，获得更多的信息，把握更新的教学理念，并不断渗透到自己的教学过程中，使教学更贴近实际，使本来枯燥的课堂变得更加生动。技能大赛可以让学生认识到学习中的不足，明确自己的学习方向。

把NX（UG）软件应用于机制本科“机械制图”“数控机床编程”“机械设计基础”等课程中，使学生感觉枯燥、难懂专业课程变得生动、易懂、易学，学生自主学习能力得到了提升，学习积极性得到了提高，同时，在本科毕业（论文）设计和各种大赛中，充分合理地选用NX软件的相应模块，满足了不同层次、不同要求的学习需求，教师更容易了解学生，可使教学更能满足学生的需求，更能贴近社会实践的要求。学生上学期间打下的坚实基础，也为今后的就业奠定了坚实的基础。

[参考文献]

[1]程德蓉，何玉林，李彩霞.基于CBR的“CAD/CAM技术-UG”课程的教学改革[J].教育与职业，2011（6）.

[2]焦丽丽.UG软件用于机械专业课程的教学改革[J].装备制造技术，2008（12）.

[3]严潮红，夏建生，王旭华，等.基于UG NX的工程本科应用型人才培养[J].盐城工学院学报：社会科学版，2010（3）.

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1 概述

数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，近年来，国家大力发展数控技术，数控技术在机床上得到广泛应用，铁路轮对的日常维修加工目前广泛采用数控不落轮镟床来完成，在不拆卸机车车辆轮对的情况下进行镟轮踏面加工,加工误差小，因此车轮的镟修效率得到大大提高，节约了维修成本和镟修时间。

2 不落轮镟床数控系统结构

2.1 硬件结构：

不落轮镟床数控系统硬件结构由数控单元NCU561.4及SIMODRIVE611D驱动模块； OP010C(MMC103和PCU50服务器)和MCP操作控制单元；S7-300PLC 模块；4个1FK7三相数字伺服电动机，micromaster440变频器，三相异步驱动轮电机等部件组成，系统的各个部件通过现场总线PROFIBUS联接。连接结构如图1：

图1：镟床硬件结构联系图

2.2 软件结构

SINUMERIK 840D软件包括Windows xp 操作系统，NC 软件和HMI软件，PLC软件。

2.2.1WindowsXP操作系统:

系统安装在PCU上，实际相当于单独的计算机，NC 软件和HMI 软件安装在Windows NT操作系统上使用。

2.2.2 NC 软件:

SINUMERIK 840D通过特殊处理， NC软件与PCU计算机WindowsXP 操作系统可以实时运行。从而使得操作PCU即可实时控制NCU程序，实现同步控制的功能。论文格式。主要用于切削轮对程序控制，其主要功能有：

控制机床各部件灵活协调工作

监测群组模式下各通道的状态

x,z坐标方向动态控制

可编写快速响应程序

可编写各部件同步动作程序

选择优化地址和时间

各种曲线插补方法

电子齿能

刀具，螺纹间隙，象限补偿功能

测量功能

高级编程语言的编译功能

2.2.3 HMI advanced软件

镟床采用HMI advanced软件进行操作，他是运行在Windows NT系统下的应用程序，为用户提供了友好的操作界面，用于编程控制。如图示：

图2：HMI advanced启动后界面

通过操作HMI advanced软件，可以实现镟床以下功能

编写轮对廓型加工程序

执行部件程序

手动控制操作镟床

读写程序数据

编辑程序数据

显示处理故障

设定镟床参数

建立与PLC,NC等控制系统通信

2.3.4 PLC软件

PLC用户程序通过安装在PCU上的STEP 7软件进行监控和操作，也可以使用专门的程序编程器来进行编程，PLC程序主要用于控制镟床驱动轮，轴箱支撑，液压系统等部件动作的自动控制。

3 不落轮镟床数字控制程序

3.1 不落轮镟床加工程序：

加工要求按照铁路轮对踏面廓型进行切削加工，车辆轮对通过轴箱定位，利用4个驱动轮对驱动轮对主轴旋转，伺服电机驱动轴线方向刀具走向，加工出符合国家TB的标准廓型。镟床主驱动轮采用PLC控制变频器，实现4个主驱动轮的调节。控制过程如图1：NCU是机床控制中心，包括PLC和NC两部分，通过PROFIBUS 与PLC ET200扩展模块和变频器进行实时通讯，通过MPI与NCU联接通讯，手操盘和测量探头直接联接在NC上。

镟床加工过程中，NC按照编写的数控加工程序执行指令，所有装载，测量，切削，卸载均采用NC程序自动执行操作，加工流程如图3示。

图3 ：镟轮加工流程

车轮加工工艺：

3.2 闭环控制原理

不落轮镟床刀具进给控制和驱动轮电机速度控制采用闭环控制系统，使用用增量式光电编码器检测装置，该装置安装在伺复电动机上，用来检测伺服电机的转角，推算出工作台的实际位移量，编码器发出正弦/余弦模拟电平1Vpp (2048脉冲)的反馈信号，信号反馈到NCU装置的比较器中，与程序指令值进行比较，用差值进行控制，如图所示：此系统控制精度可以达到0.1mm.可以满足镟床切削加工的需要，此外该系统稳定性能良好，测试维修比较容易。论文格式。

图5：闭环控制原理

影响闭环控制加工系统精度的因素：

a 电机丝杆每转编码器采集到的信号数量，数量越多，精度越高。

b.安装调试编码器检测装置的工艺，

c.The multiplication of the encoder signals 编码器信号

d.电流和速度控制器取样时间，取样时间越短，精度越高。论文格式。

4 结束语

机床数字控制技术是国际先进机床生产技术，也是现代工业发展的基石。近年来，国内数控机床工业与世界数控机床工厂不断深入合作，研制出各种高精度，高技术含量的数控机床设备，数控机床制造业得到蓬勃发展。

参考文献：

1. SIEMENSE . SINUMERIK 840D/840Di/810D RemoteDiagnosis Description of Function .

2. Hegenscheidt. Operation Manual for the U2000Underfloor Wheel Lathe.

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《数控加工技术》是职业学校“机械制造工艺与设备专业”的主干课程。我们承担了“《数控加工技术》课程教学改革方案”教改课题。在课题中强调了加强数控编程能力，相对淡化数控机床结构，渗入专业英语教学，加强实验、实训环节，提高学生对知识的综合应用能力。为了确认方案的实施效果，我们在教学中使用了该方案，并对实施的前后过程进行了分析研究。

一、教改实施前的准备

（一）授课计划的制定

我们承担了三年制国家级示范性专业（机械制造工艺与设备“先进制造技术”方向）学生的《数控加工技术》课程教学任务。根据教改后的教学大纲，结合现有实验设备和实验设备使用原则，我们制定了新的授课计划。相对教改之前增加了实验内容、手工及自动编程内容，相对淡化数控机床结构分析。时间安排上也作了调整，以前将数控车床的编程放在一起讲，讲完之后再讲数控铣床的编程，同学们很容易遗忘前面学的车床编程内容。现在，将编程分为基础篇和提高篇，将数控车床和数控铣床穿插在其中，不断地提高学生的编程能力。

（二）教学内容的准备

因为教学大纲和授课计划作了充分调整，本学期我们重新对课程内容进行备课。讲稿内容中增加了专业英语，从原版的数控教材中摘录了一些数控知识，对数控专业词语也作了英语注释

二、教改实施

（一）采用行为导向的教学方式

我们尽量采用行为导向的教学方式.让学生有更多自主学习的机会。在开学之初，将授课计划发给学生，让学生知道本学期的学习内容和教学进度，对于认真学习的同学，可以让他们做到课前预习。另外，还采用了布置自行研究课题的形式，在教学中部分采用以学生为中心的课堂教学方式，结合一些多媒体的教学方法进行编程知识的教学，并加强实验、实训环节，采用传、帮、带的方式进行实践教学。

（二）自行研究课题

在学期开学初，我们就将课题内容公布给学生，并告知学生如何做、为何要做。学生在学习本课程的同时，能够在课外翻看一些数控资料，在课余老师还曾带学生去上海新国际展览中心观看工业设备展览。期中，让已经做好课题论文的学生在课前用5分钟左右时间向同学介绍，期末时全部上交规定字数的小论文。自行研究课题让学生学会了收集资料、使用资料，学会了专业论文的书写方式，更重要的是使他们了解了数控加工技术的最新发展方向，并激发部分同学对数控的学习兴趣。让学生在课外积累数控相关知识，扩大知识面，充分发挥了学生的主观能动性。

（三）在教学中逐步渗透以学生为中心的课堂教学

《数控加工技术》课程教学内容较新，技术发展较快，但因为班级学生人数很多（每班有50左右的学生），也因为传统的学习方式在学生心中根深蒂固，教学作大规模的改变也许会影响教学效果，所以，我们只在几次课堂教学中选部分内容进行试点。通过几次尝试，学生的积极性有所调动，课堂气氛活跃了许多。上台讲解既能锻炼学生的表达能力，又能使教师了解学生对知识的掌握程度。

（四）加实验、实训环节

实验、实训一直是深受学生喜欢的教学环节.学生确实在这一环节能巩固数控加工知识并进一步学到一些实践知识。我们以行为导向的教学模式为依据，尽量多为同学提供自我参与的机会。

（五）改善教学评价系统

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【基金项目】辽宁省教育科学规划培育课题；辽东学院教育教学质量评价专项课题。

【中图分类号】G42 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）08-0221-02

1.前言

《数控技术与编程》是“数控加工技术”专业的一门主干课程，不但需要掌握一定的理论知识，还需要掌握较高的实践操作知识。国内多所职业院校数控加工技术专业都经历了一系列教学内容的调整以及教学方法的改革，目的是尽快培养出能胜任数控工艺编程工作岗位的数控操作人才。目前，国内大大小小企业，新进设备多为数字控制，急需能快速上岗的数控操作人员。另外，围绕教改内容和教学方法，针对数控加工技术专业学生进行了《数控技术与编程》课程学习情况问卷调查，学生对该课程内容感兴趣者较多，希望能多安排实训内容、增加数控自动编程等实践内容[1-4]。因此，从社会对数控操作人员的需求以及学生对数控技术的渴求来看，强化实践能力培养的数控技术教学改革具有一定的现实意义。

2.数控技术教学改革

2.1理论教学的改革

根据《数控技术与编程》课程教学内容要围绕基础性、实用性、时效性和新颖性的要求，对《数控技术与编程》理论教学内容进行了尝试性的调整。教材以讲明基本概念、基本原理为度，删除一些计算过程繁锁、理论性太强以及过时的、岗位实用性较低的内容。比如，删除复杂曲线的数学处理内容，删除穿孔纸带等过时内容；结合目前的数控技术的实际应用，增加自动编程方面内容。同时增加实践技能性强的教学内容，并将教材中内容接近的部分进行合并。针对数控加工技术专业，将数控机床机械结构、数控车床、铣床、加工中心、计算机辅助编程进行合并；对于模具设计与制造专业，将数控车床、铣床、加工中心编程、数控电火花、线切割机床编程进行合并。这样，《数控技术与编程》课程教学内容的安排就体现了系统性、完整性、科学性和先进性，同时注重汲取近期先进制造技术和数控技术的最新研究成果，注重知识的前后连贯，注重基础知识的完整性。

2.2 实践教学的改革

为了建设好实践教学体系，与使之与理论教学体系互相联系、相互融合，丰富数控技术教学的实践教学内容，通过实际调研研究，建立了《数控技术与编程》课程的实践教学体系，即课程实验──数控机床操作实训──综合实践训练[5]。

（1）课程实验

开设数控机床结构实验，使学生了解数控机床的机械结构；开设数控编程实验，使每个学生独立完成数控车床、数控铣床的编程训练；利用计算机辅助编程（自动编程）完成复杂形状零件自动编程训练；通过编程训练使学生掌握数控编程的方法和技巧。

（2）数控机床操作实训

学生进行数控车床、铣床和加工中心实际操作训练，让学生掌握数控机床、加工中心的程序输入、刀具参数设置、机床调整、机床维护知识，使学生能够操作数控机床并加工出合格零件，培养学生操作机床的基本技能。

（3）综合实践训练

学生自己选择中等复杂程度的零件，分析零件结构、制订工艺过程、工艺路线，选择数控机床、刀具、夹具等，编制加工程序，自己动手操作加工出零件，培养学生综合运用所学理论知识解决实际问题的能力。

2.3数控技术考核改革

融入职业技能考核，实行“双证制”教育。将学历教育融入职业技能鉴定内涵，将课程教学全面覆盖职业技能鉴定标准所包含的全部知识。在课程结构、教学内容、教学进度安排和教学质量评价等方面为学生获得职业资格证书提供可靠的保障，突出职业能力培养，实施“双证制”教育[6]。具体做法是：理论教学课程综合相应工种应该掌握的知识，实践教学环节融合相应工种的技能部分，通过正常的理论和实践教学，达到相应工种的职业技能鉴定标准，经过考试与鉴定，获得相应工种的职业资格证书，实现职业资格“零培训”，实现技术工人的“零距离上岗”。

3.成效分析

《数控技术与编程》教学改革之后，分别对05级和06级数控技术专业部分学生进行问卷调查，得到了一定的信息反馈（Z0501班24份、Z0502班21份、Z0605班30份、Z0606班32份）。经过汇总整理后得到教改前和教改后的学生对《数控技术与编程》课程改革的态度，如表1所示。

表1数控技术与编程教学改革前后比较

由表1中可以看出，教学改革得到学生的认可，课程内容的安排更趋合理，学生对课程内容的兴趣大幅度的提高。通过一系列的教改实践，针对数控加工技术的特点，突出面向综合应用、加强工程实践环节的原则，形成了该课程的总体结构框架，收到了良好的效果。

由于本次教改侧重数控工艺编程能力的提高。从平时作业、期末考试、期末实训中学生对知识点掌握的程度比较分析，强调实践教学后，学生的知识掌握比以前扎实，能将所学知识运用到实践操作中。教改之前，学生在期末的考试中对编程题的失分率高达32%，考试成绩不太理想。教改之后，学生在考试中编程题的失分率下降到8%，学生编程时能主动考虑工艺问题，大大提高了所编程序的实用性。

4.结论

目前，高职院校都在进行相应的教学改革和课程改革，目的是培养学生能快速胜任数控操作岗位。而《数控技术及编程》是高职数控技术专业的一门主干专业课，具有实践性强的特点。论文以培养学生熟练掌握数控设备基本编程技能为目标，进行了《数控技术与编程》课程的教学改革、考核改革。通过强化实践教学，提高了学生的实践能力；通过改革课程群的教学内容和形式，融入了职业技能考核方法，形成了新的教学体系，实行“双证制”教育体制，获得了良好的教学效果。

参考文献：

[1]孙海滨，宫衍香.理论力学教学改革的实践与探索[J].高等理科教育.2007.5：94-96

[2]陈书法，张南乔，张淑兰.《机床数控技术》教学改革的探索与实践[J].高教论坛. 2005.12（6）：126-127。

[3]李谟树，张钟，覃岭，周华.数控技术一体化课程教学改革的探索与实践[J].顺德职业技术学院学报.2006.6（1）：81-83

[4]郭剑.关于校级实验教学质量评价体系的思考[J].实验科学与技术，2010（8）：126-127

[5]董德民.经管类创新应用型实验教学体系的构建与实践[J].中国科技信息， 2009（15）： 244-245

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随着经济的高速发展，特别是制造业的蓬勃发展，数控机床在我国的应用也越来越广泛。为企业培养合格的数控操作工已成为职业学校的一个重要任务。《数控车床编程与操作项目教程》作为数控专业的一门专业主干课程，课程中包含的理论知识繁杂、抽象，并且与机床的实际操作紧密相连。在教学中教师授课难，学生疑问多，传统的教学方法往往事倍功半。那么利用教学多媒体课件，把老师难以陈述，学生难以理解的知识用多种媒体形式表现出来，能否解决教师难教、学生难懂问题，从而提高整个课程的教学效果？我校在已开发多媒体课件的基础上选择若干班级进行多媒体教学和传统教学的比较。

一、试卷分析：

本次试卷共4项，填空题、选择题、判断题和编程题。其中，填空题、选择题、判断题主要考察学生对基础知识的掌握，如指令的基本功能、循环的参数含义等。编程题主要考察学生对知识的综合应用能力。如工艺的编排、基点坐标的确定、工艺参数的选择等。考试时间90分钟，考试难度中等偏上。

二、考试结果分析

参加考试的两个班级是平行班，学生入学成绩相当，开设本课程之前所学文化课和专业课相同，任课教师相同。上本课程时是同一教师任教，其中，0705班采用多媒体课件辅助教学，0706班采用传统教学手段教学。免费论文，传统教学。表一是考试所得数据。

由表一可知：0705班及格38人，及格率84.4%；80分以上13人，优秀率28.89%。均分72.8；30-39分数段为2人，占4.44%；40-49分数段为3人，占6.67%；50-59分数段为3人，占6.67%；60-69分数段为8人，占17.78%； 70-79分数段为17人，占37.78%；80-89分数段为9人，占20%；90-99分数段为4人，占8.89%。

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随着我国加入世界贸易组织及改革开放的进一步深入，中国已经成为世界制造业的大国，陈旧的制造设备正在被高精度、高效率、高柔性化的数控设备所取代，因此，制造业的竞争在一定程度上就是数控技术的竞争。数控技术的普及使企业急需大批的数控编程及操作人员，然而目前数控人才奇缺，特别是具备综合基本知识、能解决数控技术工程实际问题的人员更为奇缺。这严重地制约了数控设备的使用和利用率，影响了企业的竞争能力。因此，数控人才的培养已迫在眉睫。作为培养生产一线的数控人才的中职学校必须顺应这个历史潮流，利用这样一个大好的发展机遇，培养大批在生产一线从事数控加工编程、操作)juar及设备的维修、维护等工作的技术技能型人才。 

一、明确中职学校数控专业的培养目标，高度重视职业技能鉴定，严把质量关． 

(一)中职学校数控专业的学生来源大部分是初中毕业生，入学前文化基础知识普遍较差，能力参差不齐，他们在数控机床的应用过程中，主要面临着操作、编程及维修(主要是维护)三大问题。因此，我们必须明确，中职学校数控专业培养目标应是熟练掌握数控机床的操作、编程及维护技术的生产一线的技术工人。 

(二)职业技能鉴定是对操作者所具备的理论知识与技能水平的一个全面鉴别认证的过程，近年来，数控专业的职业资格证书已成为求职者的敲门砖和用人单位用工的首选。不可否认，我国的职业资格证书制度还不成熟，有待完善，虽然技能鉴定的通过率很高，但在知识与能力结构方面仍然不能真正地满足企业等用人单位的要求。因此，中职学校在追求职业资格证书达标率的同时，必须严把教学与实践质量关，真正做到名副其实。 

二、注重基础知识、基本技能以及传统的金工实习，突出数控教学中的重点和难点内容。 

我们知道，普通机床经过改造，加上数控系统和必要的电路、液压、气路等，便可成为数控机床，但其本质仍然属于机械加工范畴。因此，作为数控专业的操作人员，不仅要掌握数控编程、数控机床操作技能及其维护保养，还需掌握普通机床的基础知识和基本操作技能。目前，在数控专业的实习教学中存在着这样一种误区，认为随着机床数字化程度的不断提高，传统的车、铣、锻、磨、刨的金工实习的教学要求可以随之降低。例如刀具(车刀、铣刀等)的刃磨在普通金工教学中是非常重要且必须掌握的基本技能，如果数控专业的学生缺乏这种能力，绝对会发育不良。可以想象一下，如果数控机床的操作人员连刀具都不会刃磨、切削用量不会选择、制造工艺、安装和定位都不懂，他将如何操作数控机床加工出合格的产品?我认为，数控机床的实习最好安排在普通机床实习之后，实习

由于学生在普通机床上实习过，有一定的普通机床的基础，这样，教师在讲授数控机床的编程和加工特点时，可以和普通机床进行比较，分析它们的异同点，这会使得学生更容易理解，同时也可提高他们的学习积极性。目前，在国内的企业生产中以日本的法纳克(fanuc)和德国的西门子(sie慨ns)两种数控系统居多，学校的教学也有华中数控和广州数控等系统。不同厂家生产的数控机床在结构上有所不同，在教学中应强调这一点，并提出其共性部分的特征，以提高学生的适应性。在数控系统的基本操作中，要突出对刀、取刀补及程序录入的操作。因为对刀及取刀补的准确度直接影响到零件的加工精度，而加工程序又是数控机床得以运行的关键。在数控编程的教学中强调加工程序的工艺优化和保证加工精度的方法，选择最佳的切削参数。 

对刀是数控加工中的主要操作和重要技能。数控机床在加工前，要进行对刀。对刀的准确性决定了零件的加工精度，同时，对刀效率还直接影响数控加工效率。通过指导学生数控实训发现，学生普遍有这种观点：数控机床的操作并不难，难就难在对刀。让学生掌握简便、实用、有效的对刀方法，是数控教学中的重中之重。 

三、利用网络和仿真等软件组织教学，以期提高学生的学习积极性和主动性。