数控机床教学范文1
关键词：项目教学法；数控机床编程与操作；应用
0引言
《数控机床编程与操作》是中职学校数控类专业的一门专业核心课程，涉及的知识面较广、专业实践性强。其难点是基本概念多、抽象性强，大多数学生对理论知识的理解比较困难。教师单纯地灌输和讲解理论知识很难有效实现教学目标，造成学生学不会、老师教不好的两难处境。为了更好地服务学生，在《数控机床编程与操作》教学中实施项目教学法，把理论与实践融合在一起，实现理实一体化，理论指导实践、实践验证理论，使学生对理论知识做到真正的理解和掌握，取得良好的教学效果。下面将就如何在《数控机床编程与操作》教学中应用项目教学法进行阐述、分析。
1项目教学法的内涵及特色
所谓项目教学法，就是师生以团队的形式共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动，是促进学生主动学习、自主发展的一种新型的教学方法。它改变了传统的3个中心：由以教师为中心转变为以学生为中心，由以教材为中心转变为以项目为中心，由以课堂为中心转变为以项目任务为中心。项目教学法的特色主要有5个：①以项目为中心，项目实施过程中学生碰到问题要及时进行学习和处理，从而获得知识和技能；②以目标为鞭策，学生在实施过程中为了达到目标，需要经过不断的努力和学习，最终才能完成任务；③以交叉的知识为内容，教学的内容包含不同的知识或技能，通过综合学习才能完成任务；④以开展活动为学习方式，在学习过程中学生可以在学中做、做中学、边做边学中进行各种活动；⑤以小组合作为组织方式，在项目的执行中以小组为单位，通过多人的合作培养学生的合作意识，懂得合作的重要性。
2《数控机床编程与操作》课程教学过程中存在的问题
2.1学生基础较差，理论知识掌握能力不强。桂林市机电职业技术学校的大部分学生属于初中毕业生，学生的生源质量参差不齐，个别学生甚至有厌学情绪。初中阶段的学习已经使他们对课堂教学失去了兴趣和信心，千篇一律的教学方式使学生产生了厌倦的心理，因此学生很难跟上教师的授课进度，进而再一次对学习失去兴趣，从而造成学生对《数控机床编程与操作》这门课程产生厌学的情绪。
2.2教学内容理论性非常强，知识面涉及较广。受课程自身特点的影响，《数控机床编程与操作》这门课程基本概念多、抽象性强，涉及的知识和内容多又杂，且编程指令繁多。学生在刚刚接触的时候，由于缺乏相关基础知识，对教学内容不能形成清晰和准确的认识，学习积极性急剧下降。
2.3学生缺乏实践学习。《数控机床编程与操作》这门课程基本上是在课堂上完成，理论与实践操作完全分开；编程是手工编程，无法验证程序是否合理；期末考试只是单纯的理论考试。实践证明，不动手操作很难让学生掌握一门技术，特别是对于理论基础比较弱的中职学生。在传统的教学模式下，活泼好动的学生又重新回到了初中的课堂，上课出现开小差、玩游戏、看手机等违纪现象。由于缺乏实践操作与互动学习，慢慢地他们会对该课程产生抵触心理，不利于学生的长远发展。
3项目教学法的实践与应用
项目教学法是以完成整个项目为目标。根据需要将《数控机床编程与操作》这门课程分成几个大项目，大项目分成若干个小项目，小项目又分成若干个子项目。在学习中学生把子项目各个击破，最终达到完成大项目的目标。下面以《数控机床编程与操作》课程的车台阶轴为例，介绍项目教学的组织过程。
3.1确定项目目标，提出工作任务。如图1所示的项目属于实践型，在实施时先对人员进行分组，每组6名成员。首先，由学生自由组合，然后再根据组里的情况推荐出一名学生作为组长，如果出现组员分工有分歧，由教师进行协调。分好组后教师对组长进行前期的培训和指导，使其在该组起到领头作用，带领学生一起学习和探究新的知识。其次，准备教学所需要的设备、毛坯、学生实训资料、车台阶轴所需要的刀具、工具和量具、车台阶轴的教学视频、实践操作的安全手册等。最后，向学生展示台阶轴零件图及根据台阶轴零件图加工的成品提出总体目标，并将总体目标分成若干个子任务，如：任务1，掌握台阶轴的加工工艺；任务2，掌握内外圆粗车循环指令G71和内外圆精车循环指令G70的编程方法；任务3，熟练使用量具测量加工完的台阶轴是否合格。
3.2计划。小组分配好了以后，由组长制定出合适的计划。在这过程中，组长的职位显得尤为重要，他负责带动本组成员一起讨论车台阶轴的加工方法，制订出加工工艺，如：车右端面→钻削中心孔→车右端Φ32mm、Φ25mm和Φ18mm的外圆→掉头反车左端面→车左端面Φ24mm的外圆。在这个环节中，教师的指导很关键，应检查每组加工工艺的制订是否正确，发现问题及时提醒学生，让学生再研究讨论。这是一个探究式的学习过程，它能调动学生自主学习的积极性，激发学生的潜能。
3.3决策。经过前面的计划，该环节由各个小组派出代表公布车台阶轴的实施方案。教师对每个小组的实施方案进行检查审核是否合理，如果不合理就指出，然后由其小组讨论后修订计划，再交由教师检查通过后方可投入使用。
3.4执行。在执行的过程中，要求每个小组都要进行一次车台阶轴，在加工时各组需严格按照之前制定的方案执行，未操作机床的组员在旁边观看或对台阶轴的加工进行拍照和视频录制，为下一个成果汇报环节作准备，真正做到理论联系实际。这个过程中由于涉及到机床的操作，教师要组织学生学习数控车床安全操作规程，强调安全第一，及时纠正学生在操作过程中存在的不规范行为，杜绝安全事故的发生。
3.5成果汇报。成果汇报是锻炼学生胆量和表达能力的环节，各小组分别指派代表汇报本组的成果。汇报内容包括任务分工、计划与决策过程，重点汇报实施过程中加工质量的控制与测量方法、产品是否合格。通过各个小组的汇报，学生不仅能够学到不同的加工工艺，还能够锻炼自己的胆量和口才。
3.6评价。先由学生本人对加工的台阶轴工件进行自测自评，然后再由小组间交叉进行互相评价，最后再由教师对小组完成项目情况进行评定并解答学生提出的问题。此过程教师起着主导作用，教师需指出加工过程中出现的问题，并作出详细解答；评判本次任务进行的优异，对学生提出的疑惑及时进行解答。
4结束语
经过实践，分别对实行项目教学法的班级和未实行项目教学法的班级进行比较，实行项目教学法的班级学习热情明显高于未实行的班级，得到学生们的一致好评和认可。因此在《数控机床编程与操作》课程教学中运用项目教学法，体现了以学生为主体的教学理念，激发了学生学习的兴趣，培养了学生自主研究、分析问题、团结协作解决问题的能力，以及将理论知识运用于实践的能力。
参考文献
［1］王灵珠.数控机床编程与加工“项目教学法”教学实践措施分析［J］.科技资讯，2019（10）：151.
［2］丁宁.项目教学法在数控技术专业教学中的应用探索［J］.中国农村教育，2019（39）：33，39.
［3］陈奕颖.项目教学法在编程实训课中的应用研究［J］.产业与科技论坛，2019（22）：159-160.
数控机床教学范文2
关键词：数控车床；项目教学；创新教育模式
一、研究背景
新一轮科技革命和产业变革正在全球范围内兴起，智能制造成为发达国家制造业竞争的焦点。美国、德国、法国、英国、日本等多个发达国家，均将智能制造作为其中远期战略发展规划的重点内容。而人工智能、5G通信技术、区块链等新一代信息技术与先进制造技术的加速融合，将对全球制造业发展影响深远。在此背景下，我国较早感知到智能制造的重要意义，出台相关文件，促进产业技术变革和优化升级，推动制造业产业模式和企业形态实现根本性转变。人才供给是制造强国的前提条件，推动我国制造业发展是促进国家高质量发展的重要任务，因此，探索如何加强专业技术人才培养、提高教学质量不仅是当前教育改革的重点，也是我国制造强国战略实施的关键因素。
二、存在的问题
生产制造业的不断发展是促进我国社会整体发展及提高社会经济水平的关键因素。实现制造强国梦，技能人才是重要支撑，职业学院作为培养技能人才的重要单位，在培养技能人才的过程中虽然形成了规模，但在技能人才培养质量方面还存在一些问题。
（一）实现制造强国梦，数控车床领域专业人才匮乏
数控机床是智能制造领域的关键单元。在我国经济转型的大背景下，传统产业转向高端制造业已成为主要趋势，为此，继2016年国家制定《智能制造发展规划（2016—2020年）》后，2019年中央经济工作会议再次以“四个坚持”定调2020年经济工作，其中包括坚持以供给侧结构性改革为主线，加强智能制造各个环节发展。2019年，中国数控机床产量为77万台，同比下降了9.4%；产业规模为3 270亿元，同比下降了2.3%。分析其背后原因，一方面，主要核心技术受制于国外，导致数控机床发展缓慢；另一方面，专业技术人才短缺，各层次技能人才严重匮乏，从普通技工到专业技术人才缺口极大，高级复合型技术人才更是缺乏，致使企业难以自主研发新产品，产品无法向高端市场进军。
（二）深化教育教学改革，职业教育教学模式存在局限性
自我国全面普及九年义务教育以来，青少年整体文化知识水平有了较大提高，这为专业技术人才培养打下了良好的基础。同时，随着国家对专业技术人才培养不断重视，职业化、专业化的技师学院、职业高中快速发展，每年可以提供很多专业技术人才。然而，在培养专业技术人才的过程中也存在着一些问题，例如，学校教授的专业技术知识陈旧。目前很多学校使用的机械加工教材编制于20世纪末，教材内容相对也多针对20世纪的机械化设备，与当前智能制造、数字工厂等制造业机械使用实际严重脱节。同时，不少学校在实训方面，存在条件不够完善，学生缺少实践机会，已有的教学设备老旧、破损或是早已被企业生产淘汰的问题。由此出现了“传统教材＋老旧设备=教育方式一成不变”的问题，使得学生在学习认知和理解上不够准确，脱离生产实际。
三、应用项目教学法的实践探索
项目教学法与当前我国关于职业化教育的目标高度吻合，其特点及实施原则嵌入数控机床专业，可有效激发学生学习主动性，同时提升学生的综合能力。
（一）职业教育改革目标
我国职业教育领域先后提出“培养高技能劳动者”“增强学生实践能力，深入推动研学结合”等口号，并连续了《职业教育试点 1+X》《国家职业教育改革实施方案》等教育改革政策。
（二）项目教学法定义及应用原则
1.定义项目教学法
作为近几年兴起的一种教学方式，核心主旨是以项目为实践方式，在实施过程中将知识转化为实践技能。具体操作时，主要是以项目带动教学，将学科理论知识植入项目实践，并将学生作为项目参与者，通过项目实施帮助学生更好地掌握知识，弥补日常教学中的不足。
2.项目教学法应用原则
若项目教学法应用到数控车床教学当中，那么教师将不再承担传统教学中设计师的角色，而是转变为项目负责人、指导者、项目设计者，学生由被动学习转为主动学习。师生关系在项目教学开展过程中充分形成“合作模式”，互动性更强。一方面，从教学改革角度来看，项目教学法与现代教育目标中个性化人才培养以及层次化人才培养目标相契合，通过学生主导，调动学生主动学习、研究的积极性。另一方面，从教育模式来看，引入项目教学可以有效改进原来的教学方法，变学生为主体，丰富学生获取知识的途径，提高学生的专业创新意识，还可以培养学生的团队协作能力。
（三）项目教学模式下数控机床诊断与维修教学内容的应用
数控机床诊断与维修是数控机床教学中较为关键的一部分。可将项目教学嵌入数控机床问题诊断及维修教学中，过程如下。
1.确定项目内容
可将数控机床问题诊断与维修教学视为一个整体项目，根据教学大纲，形成项目研究内容，将问题诊断与维修作为项目目标以及核心任务。例如，电磁换向控制、点动控制电气回路、自锁的控制电路、带电气互锁的控制电路等。
2.项目申报
学生以个体或者小组的形式自发或委派形成课题组，教师作为项目负责人及课题指导教师，严格遵照项目申报流程，形成项目申报书文本，例如，数控机床发展现状、主要学术背景等。值得注意的是，在申报过程中，项目负责人应以此为契机向学生灌输背景知识。
3.项目执行
在项目执行过程中，应予以课题组成员充分自由，遇到疑问或困难时，教师作为课题负责人应充当讲解员对相关知识进行讲解，并带领学生解决问题，保证每位学生自主完成学习内容，达到学习目标。
4.整体评估，后续改善及提升
在项目教学模式下，数控机床诊断与维修教学会取得应有的教学效果，可根据教学效果评定学生成绩。在项目教学中嵌入最高标准；在实践过程中，具体操作问题需对照评价；项目后期根据考试内容对整体得分不高、出错率较高的问题进行思考。
四、经验与启示
数控车床教学的项目教学法作为一种新的教学方式，可以提高学生学习主体地位。就当前实施效果来看，项目教学法可有效激发学生学习的积极性，促进学生创新能力培养。
（一）注重创新能力培养
一是数控车床生产目前虽然整体发展势头良好，然而核心领域仍受制于人，究其原因主要是专业人才供给不足，从业人员创新不足。因此，今后我国在职业教育领域中应继续加强理论和实践的结合。教师在授课过程中应改变教育方式，调整教育内容，以“新方法、新模式”提高提升学生创新能力，实现国家教育改革目标。
（二）持续探索项目教学法的应用
项目教学法在教育模式上颠覆了传统“教”与“学”的授课方式，以课题研究探索为主，虽然实施效果良好，但是也需要职业院校精准把控知识要点，合理编排项目内容，整体应用需长期探索。
参考文献：
[1]黄冬梅.数控车床实训中职活页式实训教材的编写与应用探析[J].汽车教育,2019(5).
[2]于长顺.高校计算机专业项目教学有效方法研究[J].山西青年,2021(14).
数控机床教学范文3
一、组建技能竞赛平台，将技能竞赛融入到模块化教学中
1．技能竞赛平台的组建方式
数控技能竞赛对深化职教改革，推进素质提高，对人才的培养有很大的促进作用。为此，我们在组织教学计划时，依照数控技能竞赛的标准和要求，根据本课程的特点，组建四个技能竞赛平台，构建了一个“以职业技能为核心”的教学模式。四个技能竞赛平台分别是：数控车床技能竞赛平台，数控铣床技能竞赛平台，CAD/CAM技能竞赛平台，数控综合技能竞赛平台。这四个竞赛平台与该课程的四个教学模块形成一一对应关系。
2．创建竞赛式的课堂教学模式
组织数控技能竞赛的一般组织方式是课程结束之后，由学校竞赛组委会在全校范围内进行选拔。如何将竞赛融入到每堂课中，组织教学是非常关键的。首要的是在授课班级内组建互相竞争的对手，比较好的方法是采用小组学习的方式授课，各小组成员就是学习的合作伙伴，各小组之间就是竞赛的对手，这样可以在班内创建争相学习的氛围，提高学生学习的积极性。其次，教师要转变传统的教学方法，使学生成为学习的主体，采用竞赛式的教学可以解决这一问题。例如在组织数控车床技能竞赛时，第一次上课就可以将技能竞赛的样题、操作规范、评分标准等与竞赛有关的内容都告知学生，这样，学生学习的目标就很明确了，就是要竞赛，掌握一种技能，靠这种激励措施，学生学习的主观能动性提高了，自然想方设法学习相关知识与技能。
二、学生参与组织整个竞赛组织过程的行动导向教学模式的创新与实践
所谓职业教育行动导向的教学，其基本意义在于：学生是学习过程的中心，教师是学习过程的组织者与协调人。强调“通过行动来学习”。要将技能竞赛融入到课堂教学中，要注重学生为主体的意识，学生不仅仅是学习的主体，他们更是整个竞赛组织活动的主体，所以从技能竞赛信息的资讯到制定技能竞赛的计划、决策与实施，一直到最后竞赛后的成绩评定、检查与评估，最好让全体学生都参与进来，这才是整个行动导向教学的全部过程。由于数控技能竞赛具有高度的社会开放度和企业参与度，打破了传统学科竞赛的封闭模式，同时数控技能竞赛从命题、裁判到成绩评定等大都是以行业企业专家为主体，要使学生能够参与进来，就必须加强学校师生与行业企业专家的零距离接触，详细了解企业的人才衡量标准，这也是实施该教学模式的前提。
三、校企合作是技能竞赛式教学模式实践的技术保障
通过各地组织的数控技能大赛我们发现，数控技能竞赛不仅考验选手的技能高低，同时对学校的教学理念、教学内容和教学方式等都提出了更高的要求。数控技能竞赛不仅要求选手能将各专业知识有机地联系起来并加以综合运用，而且对数控加工工艺、数控机床的熟练操作及各种检测手段和器具的使用等相关的实践技能都提出了较高的要求。纵观省市大赛，都是要求选手根据设置的任务，制订工艺方案，并利用现场提供的设施设备，完成所有零件的加工。整个比赛过程涉及生产计划组织、工艺文件编制、加工工艺、数控程序编制、加工质量控制、生产效率的提高、安全意识、操作规范、职业素养等，都是企业生产的实景再现。显然，数控技能竞赛带给我们的实质性启示是学校与企业必须接轨，实施“工学结合、校企合作”的教学模式，这也是职业教育改革的方向。校企合作开展技能竞赛的措施主要有：首先，可以依托建设项目组织竞赛试题，增强学生的创新能力；其次，竞赛项目可以对接行业、企业的岗位标准，使学生深刻认识到企业工作的具体要求是什么。有这样两种现象是最为常见的：一所职业院校的负责人带着学生，跨越了几个省市，跑了十几家企业，最终也没找到合作伙伴实现订单培养；一家企业老总，急着扩厂投产，厂房建好了、设备买好了，就是招不到合格的技术工人。组织技能大赛不单单是一次比赛，更是学校与学校之间、学校与企业之间的平台。校企之间，都希望在这个平台上寻找到合作者。企业青睐有创新精神的学生，创意是在掌握最新科技的基础上产生，职业院校的技术发展总比企业慢半拍。企业为了赢得市场，一直在寻求技术突破。而院校则没有这个动力，只有当企业提出用人需求时，院校才向企业学习。通过组织技能竞赛式的课堂教学模式，学校可以把企业正在加工的零件引入到竞赛现场，供学生进行比赛与学习；同时，企业也可以在竞赛课堂的组织过程中，选拔好的技能人才，作为企业的重点培养对象。
四、结语
数控机床教学范文4
[关键词]能力提升；数控机床；考试改革
0引言
数控机床因加工精度高、效率高和灵活性高，在机械加工行业包括冶金行业得到广泛的应用。企业配备数控机床装调维修人员将大大提高数控设备的使用效率。数控机床装调维修工是一个技术含量要求较高的工种，它要求操作者能够读懂机械、电气图纸，具备数控机床装配工艺知识，熟知数控机床精度检测的方法，能够诊断并排除数控机床的故障，同时具有质量意识、安全操作意识。随着数控机床在企业中的广泛使用，数控机床装调维修工岗位需求越来越多。而在企业中，培养一名成熟的数控机床装调维修工需要至少五到十年的时间，这就大大降低了工作效率和生产效率。如果在学校的教育中，能够培养学生具备较全面的数控机床装调维修技能，将缩短学生对岗位的适应期，更好地为社会服务。2019年政府工作报告中明确要求加快建设制造强国，正式提出“智能+”的重要战略：深化大数据、人工智能等研发应用。打造工业互联网平台，拓展“智能+”，为制造业转型升级赋能。这就意味着新一代的数控机床不在是简单的“机床+电脑”，而是数字化、网络化、人工智能与数控机床深度融合的“智能+机床”，由此对数控机床装调维修人才提出了更高的要求。本文通过融合信息技术，对《数控机床装调与维修》课程进行深入的改革，有效地促进了学生对知识技能的掌握。
1基于能力提升的教学设计
1.1《数控机床装调与维修》课程主要内容
《数控机床装调与维修》是我院数控技术专业的核心课程，专业的综合能力要求较高，包括数控机床机械部件装配与调整，数控机床电气装调，数控机床机电联调，数控机床故障诊断与维修四部分内容。在数控机床机械部件装配与调整模块，学生需要掌握零件图试读、公差配合与技术测量、材料及其性能、工量刀具等机械加工基础知识，数控机床的基本组成、主要机械结构、数控原理及系统等数控机床基本知识。在数控机床电气装调模块，学生需要掌握电路原理、电气元器件特点及功能、伺服系统、PLC技术等数控机床电气知识。在数控机床机电联调模块，学生需要掌握常用的装配方法、机床调试方法、机床参数设置与修改等数控装调与调试的技能；熟悉常用的检测设备及方法，机床性能评价等数控机床的性能与精度检验。在数控机床故障诊断与维修模块，学生需要掌握常用的故障诊断方法、机床的机械维护与电气维护方法等数控机床的故障诊断与维修知识。另外学生还应了解高速切削、精密加工、快速成型等新技术、新工艺、新设备等内容；具备安全文明生产与环境保护知识、职业道德基本知识。专业课程前期开设《机械制图与CAD》、《公差配合与测量》、《机械制造工艺与实施》、《电工与电子技术》、《数控机床机械结构》、《数控机床电气控制技术》等课程，让学生具备专业基本能力，在《数控机床装调与维修》课程中，结合企业实际生产案例，培养学生合理应用先进技术、软件、仪器设备，掌握数控机床维修人才综合知识和技能，具备安全文明生产的职业规范。
1.2《数控机床装调与维修》课程教学设计
在《数控机床装调与维修》课程教学设计中，对四个模块采用情境教学，模拟企业操作规范，选用典型数控机床分别进行机械装调、电气装调、机电联调和故障诊断。充分应用数控机床装调维修软件、视频、图片等信息技术手段，让学生对数控机床主轴箱、滚珠丝杠、刀架、尾座、十字滑台等典型部件进行机械装调，学习数控机床数控系统、伺服进给系统、主轴系统、辅助装置的电气连接，数控机床基本参数的设定、进给系统参数的设定和参数的备份；PMC梯形图的修改，根据梯形图进行数控机床的故障诊断；正确处理主轴拉不紧刀具故障、主轴旋转时有异响故障、钻孔时X向尺寸不准故障和机床运动时X轴有异响故障；系统开机急停故障诊断；伺服轴跟踪误差过大报警故障诊断；车螺纹乱牙、节距不准故障等。
2基于能力提升的课堂教学
在《数控机床装调与维修》课题教学中，采用咨询、决策、计划、实施、检测与评估、总结与提高六步教学法。以下主轴拉不紧刀具为例展示课堂教学。
（1）咨询
采用企业实际案例将问题引出。大连机床厂生产的VDF850加工中心，数控系统FANUC0iMC，在换刀过程中，出现主轴拉不紧刀具，经常掉刀的情况，要求分析故障原因，完成故障排除。
（2）决策
首先分析完成该任务所需的条件：数控机床维修软件、教师讲授/演示指导、训练项目相关资讯等。第二分析所需要的知识与技能，需要掌握数控机床主轴箱结构；了解拆卸工具的结构原理并正确使用；能够根据故障现象，合理判断故障原因，掌握故障排除方法；准确做好相应的记录。最后用问题引导法解决知识问题，操作演示法指导学生的技能训练，训练学生查阅数控机床的使用说明书，收集资料、并分析与整理。
（3）计划
教师对相关知识进行引导和讲授45分钟；教师操作演示30分钟；学生操作与训练45分钟；学生操作/演示与评估10分钟；提问与讨论5分钟。
（4）实施
实施过程中，要求安全、有序、高效、规范、整洁地完成操作与训练。指导教师引导学生操作规范，分组实施，团队合作；仪器及设备的操作与管理有序、到位。完成对故障现象、维修过程、维修结果工作日志的记录，如表2所示。主轴拉不紧刀具故障排除具体操作：①检查打刀缸动作是否正确，是否主轴拉不紧刀具，掉刀。机床通电，在MDI方式下，输入T3M06；点击循环启动，观察到主轴拉不紧刀具，出现掉刀的现象。②经检查打刀缸动作正确，然后修理零件。鼠标点击打刀缸，出现修理零件界面，进行故障零件的排除。③由此判断电气控制部分无故障，进行逐步排查。依次检查带轮紧固螺母，带轮螺母，带轮隔圈、带轮、后轴承防松螺母，后轴承挡圈、后端盖、后轴承、衬套、端面键、前端盖、主轴箱体、前轴承防松螺母、前轴承挡圈、前轴承、主轴、蝶形弹簧固定螺母、圆套、蝶形弹簧。④判断很可能出在蝶形弹簧或拉杆。⑤卸主轴和拉杆连接；拆到蝶形弹簧处，发现蝶形弹簧破损严重，可断定是蝶形弹簧引起的故障。⑥更换蝶形弹簧。⑦进行换刀测试。⑧故障排除成功，完成检测。
（5）检查与评估
教师针对学生的组织的有序性与有效性、团队精神，安全操作、规范操作的掌握程度与熟练程度，操作环节的整洁程度，仪器和设备使用后的归位情况进行检查和评估。评价表如表3所示，重点考核学生沟通表达交流、记录情况、安全文明生产、完成时间、合作与创新性方面的内容。
（6）总结与提高
学生通过项目的训练，应该能正确回答所有的思考题，会进行数控机床相关资料的查询，对训练项目的安排提出合理化的改进建议。教师则通过对学生的指导与训练效果的评估，结合学生学习过程中存在的问题及学生提出的建议，重新审视训练项目安排与组织的合理性、训练内容的全面性、指导与演示的相关、学生的掌握程度等内容，改进训练内容、组织与安排、考核评估指标等内容，为下次教学安排与组织实施提供反馈，以达到最佳教学效果。
3课程改革效果
通过对《数控机床装调与维修》课程教学设计、课堂教学革新，采用企业真实案例教学，重新激发了学生学习的积极性和主动性，让学生在真正上岗前就接受到职业现场的学习和锻炼，就业后会更快地适应工作岗位。同时在课堂教学中，培养了学生很强的责任感，在项目训练时，主动承担并能相互合作，具备了目标管理和时间管理的能力，小组学习时，取长补短，充分锻炼了学生的沟通表达能力、团队协作能力，在故障的诊断与排除时，学生能创新性地提出更合理的建议，这些都让学生具备了较高的职业能力。
参考文献
[1]李国斌.《数控机床机械装调与检测》课程教学方法探究[J].高教学刊,2016(22):107-109.
[2]王晓霞等.数控机床装调维修人才技术技能积累与创新研究[J].内燃机与配件,2016(10):41-42.
数控机床教学范文5
关键词：智能化；数控机床；故障诊断系统；发展现状；故障机理；要点分析
对于数控机床来说，随着使用时间的延长，将导致机床各个部位机能持续下降，进而增大数控机床的故障风险。当下所应用的多数高档数控系统都包含了智能诊断系统，具有对电气故障进行自我诊断的功能与优势。在复杂的生产背景下，由于数控机床类型繁多，要想准确判断故障类型仍存在较大困难，这也对维修人员自身素质水平有了较高要求。而受限于人工成本与人工的故障处理效率，就必须配合使用智能化数控机床故障诊断系统，以确保故障诊断与解决方案落实的及时性，以实现减少故障影响的最终目标。
1数控机床故障诊断技术的发展概况
1.1数控机床故障分类与特性
故障分类的基本条件主要包括故障部件、故障性质、报警有无、破坏性、发生原因、发生部位、发生时间、故障范围以及故障过程，对数控机床发生的主要故障类型进行总结后，可以发现：电气系统故障占比约37.5%，数控机床本体故障占比约37%，数控装置故障占比约5.5%。其中，数控机床本体故障的主要部位为丝杠、导轨、气动装置以及主轴箱。
1.2数控机床故障诊断方法
机械设备的故障诊断需要建立在实时监测基础上，收集设备振动信号以及操作参数后即可明确故障发生的具体类型与产生原因，并制订对应的解决方案，其也是对设备状态进行预测的关键手段[1]。故障诊断的目的是将设备使用寿命予以延长，在将设备使用可靠性进一步提升的同时最大限度地降低维护成本。最为常见的数控机床故障判断方法为直观法，可根据机床所发出的声音、气味等现象对故障的具体类型进行判断[2]。也可以充分利用数控系统的自我诊断报警功能，根据参数的具体变化选择应用备件置换、测量比较以及故障树分析等手段，继而保证数控机床故障判断的有效性。
2数控机床故障机理分析
2.1数控机床简述
该文举例数控机床为立式718机床，其能够加工多类型的、对精度有着较高要求且形状复杂的零件，包括模具、叶片、支架、飞机零件等，具有效率与自动化程度均较高的优势，其特性主要包括以下几点。2.1.1主传动系统扭矩较大。由于该机床包含了无极交流电机与滑移齿轮变速两种主轴运动方式，使得其转速范围最低为35r/min，最高则能达到3600r/min，最大的扭矩为795N/m[3]。主轴组件精度较高，且在重锤平衡机与向心推力球轴承的辅助配合下，即使突然停电也不会影响到其余运作状态，和传统机床相比，其Z轴的响应性更佳。2.1.2换刀较为稳定且刀库容量适中。该机床刀库为链式，结构较为简单且换刀准确性较高，在将非切削时间减少的同时能够保证连续加工频率。24把与32把的容量设置，让其能够根据实际需要自由选刀。2.1.3有着较为优越的传动刚度。滚珠丝杠与高精度的联轴节连接，使得三轴交流伺服电机能够充分发挥其优势，继而将机床的定位精度予以提升[4]。在正式启动数控机床前，需要事先预紧丝杠与螺母，继而避免由于丝杠后续受热膨胀所导致的位置偏差，从而将系统刚度提升。2.1.4有着较好的结构刚性。灰口铸铁是机床所使用的主要材料，无论是耐热性还是稳定性均较高。因此，在针对机床做间断切削的同时，也能够将震动尽量减少[5]。再加上宽矩形导轨与十字工作台的配合使用，使机床单位质量刚度得到进一步提升，为保证机床的整体刚性奠定基础。
2.2数控机床主要机械部件故障
2.2.1主要故障部位。（1）主轴。主轴传动机构、支承轴承皆是主轴的主要部件，也是确保机床精度的重要基础[6]。作为主要的执行部件，主轴的作用是带动刀具旋转继而进行零部件加工，因此其精度与最终的加工产品质量密切相关。主轴功率大小、回转速率等决定了其工作效率，是否能够发挥主轴的自动化优势，与其变速效果、停换刀准确性密切相关，若主轴失效也将影响到数控机床的使用效率。（2）滚珠丝杠螺母。该部件决定了机床的进给系统的功能发挥，是将刀具回转运动转化为直线运动的关键部件。一旦滚珠丝杠螺母有变形趋势，无论何种程度均会影响到机床加工精度与运行稳定性。（3）导轨。所有的部件均依托导轨进行运动，因此导轨在机床中导向与支撑作用的有效发挥极为关键。导轨质量与整体加工精度与机床使用寿命密切相关，其对运动平稳性以及灵敏性的要求较高，这就要求导轨需要维持部件运动时的无振动状态，确保其在长期重负荷的流水线作业中依旧能够保证其加工精度。2.2.2部件故障。（1）主轴故障。一是轴承有松动表现，从而导致其切削振动同时变大，噪声较大；二是轴承损坏，或润滑不足，从而延长主轴发热时间；三是主轴齿轮箱损坏，导致齿轮之间啮合间隙过大，产生较大振动。（2）导轨副。导致导轨损坏的原因较多，机床经过长时间使用将影响到地基与床身的水平状态。再加上导轨长时间承受较高负荷，润滑不良的情况频频出现，甚至导致机床维护不佳从而影响到导轨的单位面积负载情况，导致导轨磨损增大[7]。以滚动体故障为例，镶条调节不当将增大滚动体的自身压力，从而影响到导轨传动的稳定性，导致其有振动或爬行现象出现。（3）丝杠副。若丝杠支撑轴承有损坏现象，将增大局部拉毛风险。或由于丝杠螺母产生故障，无论是由此诱发的滚珠破损还是反相器损毁，均会影响到其进给的灵活性，并同时有较大振动产生。
2.3故障诊断流程
对数控机床进行诊断的基础，为状态实时性检测、提取特征信号以及机床故障预测。获取到被测设备信号后提取特征信号，对比正常状态后基于故障数据库明确故障类型并进行运行趋势分析，最后制订解决方案并将其及时落实到被测设备中[8]。具体流程为：由于被测机床处于实时运行状态时，各个部件均会有能量与温度的变化产生，从而发出变化信号；而各类传感器在获取信号后，即可对信号进行预处理从而将机床故障特征值予以提取，从而保证频域与时频域分析及时性；完成处理后的信号需要与正常参数相比较，继而判断是否有骨折光那出现，并分析故障产生原因；最后根据机床的运行状态，制订对应的故障解决方案以维持数控机床的稳定运行状态。
3智能化数控机床故障诊断系统的设计要点
3.1系统整体设计
所涉及的系统可分为应用层、评估层、处理层，以及采集层这4个层级。采集系统的作用，在于搜集位于机床各个部位的传感器信号；处理层所使用的主要为信号处理技术，针对采集信号进行预处理以保证后续流程的展开顺利性，其中选择应用了去噪、滤波以及零均值化处理这3种手段，用以提取机床故障特征值；评估层主要作用为建立模型，只需将特征值输入神经网络后即可展开训练，进而识别到故障类型与其模糊状态；应用层级可直接在软件的作用下直观看到机床的实时运行状态，继而保证机床故障定位的及时性。
3.2传感器
3.2.1选择。（1）振动传感器。以INV9821加速度传感器为例，其具有了极强的适应性，因此在应用于数控机床后充分发挥了信号稳定与性价比较高等优势，且表现出了较高的应用精度。（2）声发射传感器。该种传感器主要依靠弹性波的电信号转变，预处理完成后即可提取到声发射特征值，继而对发射源的特征与状态进行推测。以谐振式声发射传感器为例，不仅灵敏度较高且操作较为简单。此种传感器的安装方式为磁吸附，在安装前只需要清理机床表面，并涂抹适量耦合剂即可发挥传感器应用优势。（3）温度传感器。该种传感器的安装部位主要为主轴箱、轴承等极易发热的部位。滚珠轴承在正常的主轴高转速状态下温度在70℃以下，且机床传动部位多数空间狭小。因此，选择的传感器应具有体积小巧的特性，以保证其安装准确性与功能发挥的全面性，获取到准确的辅助监测信号以满足温度变化值测定的相关要求。3.2.2安装。数据采集信号效果与传感器是否安装在正确的位置有着密切联系，传感器布局的关键在于尽量靠近信号源，从而保证获取机床实时运行状态的完整性，但不可对机床的正常运行情况造成影响。机械主轴安装的传感器主要包括振动（主轴支撑座下部）、电流（主轴驱动电机）以及声发射（前后滚动体调整垫）这3种；导轨滚动体安装的传感器类型包括振动（前后滚动体调整垫）、温度（前后滚动体调整垫），传动丝杠安装振动（3个方向丝杠螺母座）与电流（3个方向驱动电机）两种。
3.3信号采集系统
导致监测对象出现噪声、振动或异常温度变化的原因主要包括以下几点。3.3.1噪声。作为常见的故障类型，机械零部件有磨损或变化表现，将会导致噪声产生，此时对声音变化进行分析即可明确机床此时的运行状态。3.3.2故障诊断环节。振动同样是判断机床状态的关键因素。部件运动过程中其观察点将会在平均值上下有浮动表现，此时振动信号整体呈现出不平稳与非线性的信号变化趋势。在提取到信号中包含的故障信息后，即可明确故障类型。3.3.3机床的异常磨损。将会导致其在运行过程中不同部件有温度上升的异常表现。在对产品性能造成影响的同时，也将增大部件烧坏的风险，因此做好温度的观察工作极为重要。信号测点的正确选择是判断故障类型的重要基础，在选择监测点时应充分考虑到机床所在环境，避开温度变化较大的位置，从而为故障检测提供有利条件。所选择的故障监测点应将设备状态完全展示出来，并应保证距离机床足够近。以轴承振动信号为例，监测点的选择需要避免与转动部位连接，且应保证测量点的刚度。因此，一般监测点的选择位置为轴承座的侧面与轴承座。
3.4采集系统建立
数据采集简单来说就是将对象的各种特征值以传感器转换的形式获取，并在信号调节、编码以及采样等措施詹卡后，传输至电脑中用于数据的处理与存储。所建立的采集系统主要包括配采集卡、传感器、工控仪等。所建设的采集系统作用是将获取到的信号转化为数字信号，从而在工控仪的作用下将数据呈现出来。主要硬件的作用为以下几点。一是传感器。其作用主要为将机床运动的振动信号获取，并将其转化为不同的电压模拟信号。二是信号调理仪。此类系统的作用是放大采集器获取的信号，并对其做滤波处理，为后续采集卡识别信号奠定基础。三是数据采集卡。该硬件的作用为收集预处理完成的信号，在转换器的作用下将模拟信号转化为数字信号，以方便后续进行数据的特征分析。
3.5系统开发
3.5.1平台与环境。无论何种系统的开发与设计，均应事先选定开发平台，以要求实现的系统功能为前提明确需求的软件开发平台类型，并充分考虑软件类型与技术要求，以选择出最为合适的编程工具，其也是保证系统应用效果的重要基础。该研究最终选择的软件开发平台为MATLAB，并将Oracle作为故障诊断系统的数据库，以方便储存故障信息。3.5.2整体设计。所开发出的智能化数控机床故障诊断系统包含了数据采集、性能退化评估以及故障预警系统这三类，各个子系统之间以数据库作为主要连接，可进行文本与信息交互。数据采集系统的作用是获取传感器的信息，并将信息转化为TXT格式将其存储到指定位置，为后续故障预警与性能退化系统的科学应用奠定基础。而作为整个系统功能效果展现的核心，性能退化系统的作用在于保证机床主要机械部件的检测实时性，从而获取到各个部件的实际条件，并根据在不同时间节点的温度、振动等因素的变化情况明确数控机床的运行状态，从而制定出其寿命预测图。数控机床由于所处环境较为复杂，因此存在着大量可能影响到其应用状态的因素，这就导致故障的发生包含着较多的不确定性。因此，若完全依赖性能退化系统，则无法满足对故障发生原因与类型的判断准确性。为此，需要配合使用故障预警系统，以将系统的整体运行可靠性予以进一步提升。
4结语
综上所述，智能化数控机床故障诊断系统的建设是保证机床故障定位与解决及时性的重要基础。需要重点考虑的是在数据采集环节周边因素的干扰情况，明确可靠性与分析精度的系统完善方向，为强化故障诊断效果奠定基础，继而实现延长数控机床使用寿命的最终目标。
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数控机床教学范文6
《数控机床故障诊断与维修》是数控技术、数控设备维修等专业的一门专业核心课程，它的教学效果直接影响到数控机床维修人才的培养规格和质量。针对本课程自身特点，分析教学与实践中存在的问题，结合相关专业的就业需求现状，依托FANUC0imateTD数控实训平台进行课程教学改革。重点突出理论与实践教学相结合，使学生熟练掌握数控机床常见故障现象、故障产生原因及故障诊断和排除的方法，达到培养学生分析问题和解决问题的综合能力、增强实践动手能力的目的。
【关键词】
数控机床；故障诊断与维修；教学改革；数控实训平台
数控机床维修工是我国劳动和社会保障部在2006年的新职业，主要从事数控机床的安装、调试、维护保养和检修工作。一名合格的数控机床维修工不仅要具有扎实的专业理论知识功底，还要具备检查、分析、确定故障原因和快速准确的维修好机床的能力。为满足社会需求，大多数职业院校在数控技术专业或数控设备维修等专业都开设了《数控机床故障诊断与维修》课程，并把它作为一门专业核心课程，为社会输送了大量数控机床维修人员。然而高职院校数控机床维修课程在教学中存在重理论轻实践，理论和实践教学脱离的现象，学生的职业素质与企业的用工要求还有一定的距离。这就导致了企业招聘的数控维修工不能达到用工要求，相关专业的毕业生就业难以对口的矛盾。因此，对于数控机床故障诊断与维修课程的教学迫切需要进行改革与创新，探索出学校、学生和企业都能共同参与、共同获益的教学方法。
1课程教学主要面临的问题
(1)课程教学中涉及的知识面广，包括了数控系统、数控机床机械结构、电气控制、液压与气动等相关知识，这些知识在前置课程中进行了独立设置。但是在前期教学中，学生基本只是孤立的接受知识，而本课程则是将这些知识融合到一起，并且要将理论知识应用于实践解决实际问题，再加上职业院校的学生文化基础相对比较薄弱，这就导致了大部分学生感到这门课程的学习难度很大，对知识进行综合应用时无从下手。(2)课程教学仍然以理论教学为主。在本门课程的实践教学过程中，数控设备通常会处于被保护状态，不能进行拆装，这就使得用于维修教学的设备不足，学生仅仅只是接收一些认知实验，或者老师设定一些简单的故障让学生进行排除，实习时间得不到足够保障，学生的综合实践能力难以提高。(3)数控系统的品牌、型号众多，更新也快，其结构、参数设置以及故障诊断方法等在不同的品牌和型号中均存在一定的差异。而本课程在课堂教学中往往只是以一种数控系统为载体来进行教学设计与安排，最多再把学校拥有的其它数控系统作为辅助介绍，缺乏了对机床故障诊断与维修方法能力的培养，因此，难以培养出走出校门就能满足企业基本要求的数控维修人员。(4)考核方式不合理，《数控机床故障诊断与维修》传统的考核方式为:平时成绩(50%)+期末考试(50%)=总评成绩，这种考核方式已不再适应“双证融通”人才培养模式，也不适合于本门课程的成绩评定，为此该课程的考核方式需要进行改革。考核方式不合理，《数控机床故障诊断与维修》传统的考核方式为:平时成绩(50%)+期末考试(50%)=总评成绩，这种考核方式已不再适应“双证融通”人才培养模式，也不适合于本门课程的成绩评定，为此该课程的考核方式需要进行改革。
2课程教学改革的研究内容
(1)研究以典型项目为载体的基于工作过程的课程教学内容，让学生在真实或接近真实的实践情境中获得知识和技能。(2)依托FANUC0imateTD数控实训平台研究数控机床维修的典型工作任务，并结合维修工的国家职业技能鉴定标准对教学内容进行整合，确定出课程学习的不同学习情境，精选企业现场典型的维修案例作为教学任务。(3)研究新的课程考核评价方式。
3解决教学问题采取的方法
(1)采用项目教学法，以工程为背景，把项目作为载体实施课堂教学，依托FANUC0imateTD数控实训平台，学生亲自完成各项目实施的整个过程。构建课程项目围绕项目构思→设计→实施→运作的主线来进行，实现课程理论知识和实践技能一体化教学。(2)课程项目要符合课程教学目标的要求，与企业实际相结合，还要考虑学生的综合能力。课程项目的开发最好由学校教师、企业维修技术人员以及行业专家共同研讨，精选出有代表性的项目案例;也可以让学生利用学校建立的FANUC数控实训台参与开发一些简单的课程项目，使学校资源得到更好的利用最大化。(3)课程教学实行双导师制，尤其在实践教学环节，安排企业工程师或学校的实训教师与学校理论教师一起共同担任该环节的指导老师。同时，学校也应多安排专业教师到企业兼职锻炼，不断提升教师的工程实践能力。(4)对于强调实践能力突出的课程，传统的考核方式不能合适体现课程的学习效果。新的评价方法应该是注重学生的综合职业能力，以过程性考核为主，采用多元化的评价方法。比如课程项目实施完成后做项目的展示;以小组为单位进行答辩;答辩完后学生撰写个人项目报告，总结项目学习的成果，分享心得和体会。
4教学改革的主要特色
(1)课程项目的实施过程依托FANUC数控实训台，体现了“做中学”的理念。(2)课程主要在实践教学环节实行双导师制，能够更好地达到对学生的指导效果。(3)评价方法的改革注重学生的综合职业能力的培养。
5课程教学改革的预期效果
(1)数控机床维修课程项目教学法的实施，将会激发出学生的学习潜力。遇到技术问题时，能够学会主动查找资料，探讨和寻找解决方法;能够正确进行故障的判断、检测和排除，使学生把抽象难懂的理论知识融到实践过程之中，既提高了学生的动手能力和语言表达能力，也培养了学生独立工作的能力和团队合作的精神，同时也增强了学生的自信心，为他们今后的学习和就业打下良好的基础。(2)制作丰富的教学资源。包括开发数控机床维修项目案例库;编写适合本课程教学内容的特色教材;搜集相关的技术资料和视频教学案例等。并在教学过程中不断积累更新，为本课程的后续教学顺利进行提供有利的保障。
作者：罗应娜 单位：重庆工业职业技术学院
参考文献:
［1］岑华．数控机床维修教学中CDIO项目教学法的应用［J］．广西教育c:职业与高等教育版，2014(47):147～148．
数控机床教学范文7
关键词：数控机床；机械结构；制造技术
0引言
当前状态下数控机床技术属于新时期所衍生出的具备自动化特点的技术，其呈现出机电一体化的特点。在科学技术水平不断提升的情况下，机械设备自身的结构设备开始受到关注，而设备结构的合理性关系到其性能的呈现，也关系到其在实际工作应用阶段所展现出的功能效果。为此，机械设备的设计环节需要重点关注结构射界。本文针对数控机床设备的结构设计展开研究，在明确主轴结构和关键结构的设计要点情况下，期望能够提升数控机床的结构性能，并且迎合设备自动化的发展需求。
1数控机床主轴结构设计
在数控机床设备中，主轴是其技术核心环节，其工作效能和质量将直接决定设备的运行状态和发展情况，所以，设计好主轴异常关键，主轴的设计必须要根据不同型号的数控机床制定科学的方案，并制定切实可行的维修方案。数控机床在运作过程中呈现出了高效率和高质量的特点，而为了稳定数控机床的特质，需要在机床设计阶段就做好结构的精准度设计，尤其是主轴结构的精准度设计。据悉，主轴结构的传动装置精确度将会对主轴内部的各个组件运转情况产生影响，因为在主轴结构中包含不同类型的齿轮和零部件，这些部件相互连接才能够起到传动效果。而如果零部件之间的连接状态不理想，那么传动精确度也会受到影响，误差增大情况下，主轴结构中的零件可能会因此变形[1]。零部件在和主轴接触的时候整体形状的变化和机床表面的粗糙程度有直接关系，如果零部件在和主轴表面进行接触的时候，其整体形状呈现出变形较小的情况，那么在受到机床主轴的压力以后，零部件的整体变形幅度也会比较小。对于数控机床来讲，主轴当中的传动装置是整个机床自动化系统当中最为重要的传动部件，其传动的精确度和强度都直接影响机床的切削速度或者是切削质量[2]。为此，需要在设计主轴结构期间，规范主轴的径向力以及刚度状态，并且依据数控机床的实际运作情况来采取对应的参数调整设计。如此，数控机床的主轴结构能够得以优化，其刚性校对环节所得出的校对结果也更加理想，只有这样才能够保证主轴在不受到磨损的情况下可以正常运行，提升设备运行效率，满足更多的工作发展需要。在主轴结构当中所包含的传动组建分别有传动部件、主轴部件、主轴承部件以及密封部件。而部件之间的稳定性关系则和机床是否能够处于正常运作状态有着直接关系，主轴部件的稳定性直接关系到各个部件是否能够在主轴结构中开展特定的运动，是否能够完成传动工作[3]。以主轴承为例，其所具备的切削力情况需要受到各个组件的配合，并且将这种切削力传动到主轴承当中，因为零部件对主轴承所施加的范围以及速度都比较大，因此，要求主轴承中的组件之间具备较高的配合度，只有彼此之间实现了密切的配合，才能兼顾运行中的一些不良动态，及时发现问题，通过一方进行呈现，进而为设备的科学、稳定运行奠定基础，提供保障。在主轴的前端结构设计期间，需要确保刀具、夹具等设备都能够安装无误，并且保持各类器具拆卸方便。此时可以将在主轴前端的悬臂设计成为较短的尺寸，并且确保其单元结构和轴承接触，并且通过扩展曾在点的方式来加强对主轴前端控制，避免其出现变形的故障[4]。
2数控机床关键结构设计
本次针对界面结构进行优化设计过程中，主要是对关键部分的构件进行设计，该部分的设计理念已经在我国数控机床设计领域受到关注，很多学者开始研究该理念。此时，设计数控机床关键结构的方法已经逐渐成熟，因此，设计人员将会先把数控机床的初步结构以及几何模型设计出来，然后再开展关键结构设计。针对特定构件的截面厚度进行设计时，可以考虑到将数控机床的整体结构设计作为主要的参数变量设计依据，从中抽取重量最轻的构件，了解其结构重量及刚度情况，并且计算出不同截面构件的函数情况，确保构件的性能得以优化。在设计截面构件结构期间，先确定好构件本身的质量以及刚度，选择合适的制造材料，并且利用变量来替代构件设计模型中函数的常数，从而简化设计计算流程[5]。此次设计数控机床的关键结构，主要以设计截面结构为主，要想做到对截面结构的优化，自然需要将截面结构的各个变量模拟出来，并且保障截面设计优化方法能够直接作用于设计本身。总体来说，截面结构的优化设计需要先完成数控机床的整体结构设计，然后进行结构拓补并建立对应的几何布局，其数控机床优化结构件设计的重要性和效果必然会直接受到此二者的影响和限制。如图1所示。如图1所示为机床截面结构件优化的模型设计图，机床的床身结构件优化模型图在进行了截面结构件优化的模型设计和计算后，其床身静态性能的约束和机床的动态性能约束均己经达到了限制边界，但是模型的上限和截面结构件尺寸中仍然有大部分与机床的下限还明显地存在着一定的距离，直接地反映出了截面优化的设计方法所可能具有的种种局限性和缺陷。几何优化的目的就是解决机床中的设计缺陷，如图1中所示，将机床有限元变量模型的每个节点非线性坐标分量函数当做是机床进行几何优化模型设计的方法变量中的有限元变量，以此为基础条件对机床进行了优化模型设计。经过几何优化设计后的模型结构，界面尺寸明显减少，重量也有了大幅度的减轻。机床几何优化设计中的有限元变量函数之间连接的不仅仅是线性的关系，因为几何优化可能需要设计其它的几何优化设计方法变量，因此也要考虑可能使用的是关于其它设计变量的非线性关系分量函数，在进行梯度计算时要充分考虑其它坐标分量函数及其线性关系分量优化函数的非线性关系。另外，还要充分考虑到几何优化设计算法中机床荷载的位移约束方向可能会因为其形状的变化而发生的改变。
3数控机床制造技术优化策略
新的时代背景下赋予了数控机床制造技术新的内容和应用前景，可以说，新技术的注入为数控机床制造技术的发展注入了新的血液，很多之前难以攻克的加工难题都迎刃而解。具体的优化策略表现在以下几个方面：
3.1注重稳定性提升。从目前我国数控机床的实际工作状态以及工作效率来看，其内部结构的整体设计还处于优化和升级阶段，优化的主要方向则是需要保障机床运行的稳定性和可持续性。因为目前数控机床本身的机械构件还不够完善，其可能会在运行过程中出现过度磨损或者是大量损耗的情况，且因为机床的长期运行，很有可能会遭遇更多不确定因素，这些因素会促使数控机床的内部构件性能和质量都受到不同程度的损害。因此，要全面加强对我国数控机床的内部结构整体性设计的研究和优化，并且在此基础上通过采用各种科学合理的内部结构设计来达到减少我国数控机床在实际工作和运行的过程中所可能产生的一些不必要的产品价格波动问题，可以通过采取各种新型材料和技术来对其内部进行全面的结构设计优化和改造升级，以此为基础来逐渐完善和提升我国数控机床在实际的工作过程中的稳定性。让数控机床在具体的工作中其性能和价值可以得到进一步的彰显和体现，让很多零件加工程序变得更加简单化，遇到很多难以解决的问题，也可以迎刃而解。
3.2注重精确性提升。如今我国多数的工业企业在实际生产相关机械产品的过程中，经常会出现无法完成合格的生产标砖，而且产生此类问题的主要原因就是数控机床内部结构当中的零部件存在老化的现象，且其容易受到外界环境干扰，在外力影响下，数控机床的关键结构可能会出现变形，因此为了能够全面对此类问题进行充分有效的解决，需要在一定程度上优化有关技术人员的技术能力，并且对数控机床进行定期的检查与维修、维护，及时发现机床中所隐藏和潜在的问题，不要让问题进一步的扩大化，做到防患于未然，进而有效提升数控机床自身的精确性。在培养数控机床零部件设计与制造人员的情况下，零部件的材质得以改良，设计结构更加具备稳定性，不会轻易出现变形情况，最终促使数控机床在实际生产机械产品过程中，保障相关产品的合格性和标准性，同时有效的提升了数控机床在实际工作中的效率和质量。
4结束语
综合上述研究，数控机床技术是我国工业技术当中最为关键的技术组成部分，需要不断引进大量创新技术及人才来对数控机床技术及结构进行优化，从而实现我国工业行业经济效益最大化，确保数控机床行业可以具备可持续发展潜力，能够为我国工业技术水平提升打下坚实技术基础。本文对数控机床结构的设计优化能够证明，主轴结构和关键结构的设计都需要创新设计理念，且遵从新技术需求。可见，我国在对数控机床技术进行优化过程中，需要注重对其机械结构优化，并且引入新的技术内容，从而为未来数控机床技术发展提供数据依据。
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数控机床教学范文8
关键词：金工实习；改革措施；数控实训
0引言
金工实习是应用型本科院校机电学院各专业学生的一门比较重要的实践课程。主要包含了铸造、锻造、钳工、车工、焊工、铣工等传统的加工方法，还有比较先进的制造技术数控加工。通过学习，可以使学生掌握各种设备的使用方法以及各类零件的机械加工工艺。对培养应用型人才具有及其重要的作用。而数控技术更是重中之重。
1数控实训教学中存在的问题
本校机电工程学院有足够的实习场所和实习设备，除了传统的车床、铣床、刨床、电焊机、钳工操作台等，近几年还投入了大量的资金购买了不少数控机床，其中数控车床30台，三轴、四轴、五轴加工中心共六台，还有数控线切割等。机床总数虽然不少，但是也有很多的问题。
1.1课程安排不够合理，课时较少。以机械设计制造及其自动化专业为例，金工实共80个课时，分四个项目，包括数控实训、焊工实训、钳工实训和车工实训，每个项目只有20个课时。这么短的时间也只能学习数控车床的基本操作，基本没时间学习数控加工中心的知识。而且数控编程与操作这门课是在金工实习之后才开设的，理论与实践无法结合起来，显然不能达到培养应用型人才的要求。
1.2学生的理论知识不足，教师教学经验欠缺。在进行金工实习之前，学生没有学习相应的理论知识，对机床对数控编程都是一窍不通的。数控实训时，在20个课时之内，老师既要讲授实践知识，又要讲授数控编程的理论知识和其它的一些相关知识，增加了教学难度。而负责实践教学的老师，实践能力较强，理论知识相对有点不足，上课基本都是先满堂讲解理论编程知识，而学生由于没有基础知识，接受能力较差，而且学生也很少有作笔记的习惯，听过以后几乎就忘记了，白白浪费了时间。而数控机床属于机电一体化的先进设备，操作也相对繁琐，需要熟悉各个按键的功能、参数的作用、以及刀具的选择安装方法，最后输入程序，对刀进行加工。在对数控机床操作的过程中，不可控因素较多，对学生来说具有很大的危险性。这些都是难以在较短的时间里掌握的。
1.3数控机床的运用不合理。学生在金工实习数控实训时，由于课时较少，指导教师一般只教学生数控车床方面的知识，而数控加工中心的知识一带而过，基本不进行数控加工中心机床的操作练习。而整个金工实习中，也没有安排普通铣床的实训，所以这样下来，学生仅仅懂得一点车削知识，而铣削知识则是一窍不通。而铣削在现实中，是应用的非常广泛的，普通零件的加工、手机外壳等电子产品的加工、各种模具的制造、以及飞机叶轮等复杂零件的加工，都离不开数控加工中心。所以，仅仅学习数控车床知识是远远不够的。
2数控实训教学改革的措施及方法
针对我校数控实训教学方面出现的问题，必须进行相应的改革。本文从多方面进行探讨，提出了几点有效的改革措施。
2.1首先要调整课程安排，增加课时量。学好一门技能，需要理论和实践相结合，只学一样肯定是不行的。由于数控加工对理论知识的要求较高，包括机械制图、数控编程与操作、机械加工工艺、互换性与测量等知识。所以在进行数控实训之前，一定要先把这些课上了，让学生有良好的基础，尤其是数控编程，之前都是放在数控实训之后再学的，显然是不合理的，既增加了实践教学的难度，又没有教学效果，只是白白浪费了学生的宝贵时间。课时还需要增加，20个课时比较少，这么短的时间内，很难既完成数控车床的学习，又完成数控加工中心的学习。需要至少安排两周的时间，数控车和加工中心的操作分别用一周的时间来学习。
2.2加强教师的培训，增强教师间的交流。目前教学的特点是，各位老师都是按照自己的方法独自上课，缺乏相互间的交流，理论老师和实验教师不能就相关的课程进行交流商讨，很难保证教学质量。比如代数控编程的理论老师和代数控实训的实验老师，需要在一起多多交流，互相学习，在理论教学中适当的讲些实践知识，而实验老师在实践教学中也要讲些理论知识，理论实践相结合，才能教好学生。社会在发展，科技在进步，作为老师也要时刻不断的学习，学习新的知识，新的教学方法。利用暑假或者寒假的时间，去相关企业进行挂职锻炼，增强自身的实践能力，或者去参加新技术的培训，学习新的技术，提高操作能力。尤其是五轴加工中心，目前教师队伍中还没有人能够进行熟练操作，需要利用假期时间去培训学习。由于五轴加工的复杂性，编程一般都需要借助CAD/CAM软件进行自动编程，比如UG、mastercam、CAXA等自动编程软件。这就要求教师既要学习机床的基本操作知识，还要学习一些软件。要想把学生教会教好，首先指导老师自己要熟练掌握相关的知识技能。
2.3虚实相结合，建立虚拟仿真实验室。数控机床在实际的操作加工过程中，会出现各种各样的状况。首先要根据图纸编制数控加工程序，选择合适的切削用量，然后把程序输入机床进行程序的校验，再对刀进行试切加工。整个过程比较繁琐，一步出错就有可能出现事故，造成机床的损坏。而且在教学中一个实验老师需要一次教二三十个学生，在机床操作演示的过程中，可能只有一部分学生能够看清楚学会，所以在演示以后还要对不会的学生进行重复的指导，还要时刻观察周围学生的操作情况，费心费力，浪费时间。而在仿真实验室里，每台电脑上都装有数控仿真软件，通过学习，可以有效解决上述问题。在上机床操作之前，可以先在仿真软件上学习数控机床的基本操作，比如程序的输入、机床面板上各个按键的功能、对刀、程序的校验等，和真实机床操作是一样的。通过实验室里多媒体教学演示，可以保证每位学生都能清楚的看到操作步骤，而同学们可以一边听老师讲课，一边跟着老师的操作步骤，在电脑上进行数控仿真学习。老师在讲课的时候，利用录屏软件进行录屏，讲课结束后，把录的内容发给同学们。这样的话，即便是学生在上课时没有听懂，也可以课后自己看录的讲课内容进行自学。避免了老师的重复讲解。尤其是在学习加工中心知识的时候，由于学校加工中心比较少，而实训的人数比较多，需要轮流进行操作的练习，平均每个人操作机床的时间是很少的，很难熟练掌握。而利用数控仿真软件，每个学生都可以同时进行机床操作的学习，直到能够熟练掌握。学生也可以在自己的电脑上安装数控仿真软件，即便在不上课的情况下，也可以进行数控机床的操作学习，非常方便。能够在仿真软件上进行熟练操作以后，就可以在真实的机床上进行操作加工，虚实相结合，可以有效的提高教学质量，而且还可以减少事故的发生。
2.4丰富教学手段，加强实训过程指导。传统的教学方法是指导教师站在数控机床旁边，学生围一圈，教师对着机床进行讲解，由于学生人多，就会造成后面的学生看不到听不清的情况。而且由于数控机床操作步骤比较多，只讲一遍的话，学生也很难完全记住。这就需要改变一下教学方法，在讲解的时候可以分步进行，把每一步讲解都录成视频。比如在对数控车床加工进行讲解的时候，在编程完成以后，首先需要进行刀具的选择和安装，可以把每一种刀具的规格用法，及适用范围都讲清楚。然后把刀具安装在车床刀架上，把注意事项讲清楚。整个详细的操作过程录成视频，发给全体学生，保证每个学生都能清楚的理解。数控机床操作面板知识和数控仿真类似，可以一次性把各个按键的功能讲清楚，与仿真不同的可以重点讲解，同样整个过程录成视频。最后进行对刀的操作，车床刀具一般为外圆车刀、螺纹刀、切槽刀、内孔车刀等等，每一种刀具的对刀方法和仿真基本是一样的。操作时，把用到的每一种刀具都进行一次对刀操作，一边操作一边讲解，整个过程录成视频，发给每一个同学。在对加工中心进行教学的时候，这种教学方法更具有优势，因为加工中心数量较少，学生较多，学生自己动手操作的时间较少，而通过看视频，可以先了解操作方法，在进行实际动手操作的时候，就可以很容易的掌握。使用这样的教学方法，即便有的学生上课时没有跟上老师的思路，也可以重新看所录的视频，哪一步不懂的再看着视频学习一下，就能很容易的学会，而这样也减轻了老师的负担，相同的知识点不需要重复的进行讲解。这样指导教师就有足够的时间进行巡回指导，发现有操作不当的地方，可以及时进行制止和改正。在学生操作练习的过程中，指导教师要适当的进行提问，或者让学生演示操作，以便及时了解学生的掌握情况，对不会的进行及时教导，保证每位学生都能学会。教师要把一些重要的操作步骤整理成电子文档，比如对刀方法、编程的注意事项、各指令的用法、切削用量的选择方法、安全操作规程等。然后通过QQ群发给同学们，这样可以帮助他们更好的学习数控知识。
3结束语
