時間：2023-03-22 17:42:55
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《數控技術》課程的目標是：使學生對數控技術的基本理論，基本知識和基本編程方法有一定的認識，為以后從事數控機床加工技術工作及開拓新的技術領域打下必要的基礎。該課程涉及的知識面廣，需要信息量大，且實踐性強。同時由于該課程在整個機械類課程體系中一般在最后一學期講解,相應的學生的學習積極性不高，致使學生畢業后接觸到數控加工時感覺很吃力。我校《數控技術》課程的教學采用先純理論教學，后實訓教學的方法。講解理論時基本上使用靜止的圖片解釋復雜的電氣組成和機械組成的時空關系，而學生對機床的電氣元件和機械零件理解不深，沒有感性認識，所以理解就很困難。例如在講述機床的電氣控制工作原理時，其復雜內部控制以及在工作狀態下的控制關系是非常抽象的，單憑教師的口述，根本無法連貫地將元件及系統運動情況展現，而現有的數控電氣實訓設備也由于師資力量的薄弱而無法發揮應有的作用。學生對結構、工作原理的理解還是存在很大的問題，對于想象能力較差的學生根本無法提高其學習的興趣，給教師的教學也帶來了很大的壓力。所以，如何提高《數控技術》課程的教學質量，已成為我校課程教學改革研究的一個重點。
2《數控技術》課程教學模式改革的幾項措施
2.1合企業需求和職業學校學生特點，合理安排教學內容
我校作為一所職業學校，學生來源廣泛，學習基礎參差不齊，對知識的理解和掌握能力有差距，這給教學工作帶來了一定的難度。《數控技術》課程目前采用的教材一般先對電氣和機械部分講解，理論知識強調過多，到后面的電器控制回路和機械系統控制分析時，感覺聯系不大；同時學生基礎較差，對高深理論知識的理解也很有限。我校數控專業學生大多數畢業后進入一些從事機械加工和電子產品生產的公司，而目前的《數控技術》教學數控技術理論部分的知識內容和實踐知識部分分開在不同的學期進行教學，學生學完理論知識不能及時的付諸實踐，等到另外一學期上實訓時，理論的內容基本上都遺忘了，兩者嚴重脫節。因此，結合生產實際，應將理論和實訓操作部分放在同一學期內建議分前十周后十周的教學方式，增強學生學習的連貫性。
2.2過程中多媒體課件的廣泛使用，提高課堂教學效果
多媒體以其全面生動的聲、像、圖、文等綜合課程信息顛覆傳統的干巴巴的文字教學，有利于提升學生學習的注意力。同時，豐富多彩的多媒體課件也能激發學生的學習興趣，提高學生學習的主動性。因此教學中應制作大量易于學生學習和理解的電器和機械控制系統課程動畫素材，運用多樣的教學載體，從掛圖、教具到實物、動畫；從板書到多媒體課件；努力營造真實的教學環境以追求最好的教學效果。
2.3強實訓教學，提高學生的創新能力
課程實訓教學的目標是通過加強實訓環節的教學,使學生掌握基本的實訓方法和實訓技能,能熟練地運用電器基本回路和機械系統組合滿足實際需要的數控加工系統以及編制數控程序和進行加工操作。同時加強實訓教學，能加深學生對一些基本理論的理解。在理論講解過程中穿插實訓教學環節，使學生更容易更直觀地理解復雜、難懂的結構和原理，同時在理解的基礎上可以引導進行改進設計，提高學生的創新能力。我校現有的機械加工設備和電氣實訓設備為我們的實訓教學提供了有力保證。比如介紹機床的結構及工作原理時,由于內部具有復雜的結構，學生僅僅通過看圖和教師的講授往往不易看懂、弄明白，可以在課堂講授過程中穿行機床結構拆裝實訓，變抽象為具體，使學生形象的了解各類零件工作的實質。同時數控技術應緊跟時代潮流，與時俱進，充分利用計算機設備及軟件進行仿真加工，對復雜零件利用計算機仿真軟件進行自動編程，通過相應的數據傳送通道將其輸入到數控機床內，進行自動加工。
2.4建立試題庫，學習評價，考核標準多樣化
通常在機械類專業及其它相關學科專業的班級開設《數控技術》課程，工作量由幾位老師承擔，考試一般是各任課教師各自出題，難免具有片面性，且題目保密性差，因此各班成績也無可比性，教學效果不明顯。考試的目的是通過教師的“教”與學生的“學”的雙向互動過程，通過考試學生、教師以及教學管理人員可以及時發現教學中存在的問題，進而改進課程教學，提高教育質量。通常實行教考分離是比較有效的措施。因此建立試題庫并使用試題庫進行考試是非常必要的。建立試題庫既能為課程教學改革服務，使的考試科學化、規范化，減輕教師的工作強度，又有利于監控教學質量，是加強教學管理工作的重要手段之一。在考教分離同時還必須注重平時學習成績考核，利用理論成績、課堂表現、課后作業和實訓并重的學習評價考核方式。例如對學生平時課堂參與狀況、回答問題情況、作業完成情況，特別是實踐教學中的能力表現等情況進行全面考核，記入成績。
3總結
這個部分總課時為84學時，通過學習鑄造、焊接、鉗工、車工、銑工這些工種后，我們特意設計了一套包含這些工種的實用工具（套絲扳手和攻絲扳手）。經過這一套零件加工，學生別學習了這些工種牽涉的各種機床使用和安全操作方法，接觸了鉆床、車床、銑床、齒輪加工機床和內外磨床，掌握了工藝制定方法、加工方法及保證工件精度、表面粗糙度各種技術要求。在這一課題中，我們重點訓練了孔加工、螺紋加工及尺寸精度控制等項目，每個學生逐一過關，并對學生在這些項目中出現的問題進行答疑，找出出現錯誤的原因，然后按照圖紙重新進行加工，而對于一些次要項目只要求符合圖紙要求。當學生把他們加工的零件組裝成一件能使用的產品時，他們的臉上都露出甜美的笑容。
二、數字加工技術訓練
在這一課題中，我們分為兩個部分數控車和數控銑。設計課時為56學時，在數控車中，要求學生熟練使用常用指令、熟練地編程，加工中避免出現不安全的冒險動作和操作。把重點放在高效加工工藝確定、準確的走刀路線使用、程序的最佳優化上。在這樣的訓練后，讓學生按圖加工一個（手用千斤頂），不但包含數控車加工的內容，還是一個很美觀的小工具。在數控銑中，我們設計了一個精美的（首飾盒），這個產品中，要求學生必須掌握平面、臺階面、內型腔、V型槽、螺紋等項目的加工。要求學生考慮工件的裝夾、工藝的確定、保證獲得較高表面粗糙度的方法，最后組裝成一個小巧可愛的工藝品。
三、拓展創新加工訓練
這一課題為28學時，起初階段我們首先介紹了三軸、五軸加工中心的使用知識和操作方法。緊接著給學生布置拓展內容，拓展中要求學生敢于思考、敢于創新，只要學過的知識點都可以設計在要加工的工件中，按照這樣的思路先設計產品，簡述產品設計思路，再畫出CAD圖紙、擬定加工工藝及加工設備。在這些內容基本完成后教給指導老師審核，在指導老師認可的情況下就可以進行產品加工。在這一課題中，學生的思維很活躍，有些還很先進，符合拓展學習要求，如有的學生設計加工出西湖的“三潭”、荷蘭風車、國際象棋……
四、實施方法及成績評定
一般把六位學生分為一組，這樣在設計中學生可以集思廣益，在操作中又可以分工合作，最終成績評定中又是“風雨同舟”。不斷提高互相合作、患難與共的精神。如果一組成績被老師評定后，那這六個人的成績都是同一層次的。打分前，老師會對設計思路、工藝、加工易難程度當著學生的面進行點評，指出優缺點，對于存在的問題一一給予分析解答，并指出修改思路，使學生徹底掌握最優化的工藝和加工流程。通過我院數控11241和數控11242兩個班級的實踐，總體效果如下：
1.實訓課時安排充分，一共178學時。
2.涉及機械加工中的所有工種，面廣量大。
3.應用新型教學模式———拓展創新教學法。
4.培養學生團隊合作精神，發揚集體的智慧。
目前，數控技術正在發生根本性變革，由專用型封閉式開環控制模式向通用型開放式實時動態全閉環控制模式發展。在集成化基礎上，數控系統實現了超薄型、超小型化；在智能化基礎上，綜合了計算機、多媒體、模糊控制、神經網絡等多學科技術，數控系統實現了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動修正、調節與補償各項參數，實現了在線診斷和智能化故障處理；在網絡化基礎上，CAD/CAM與數控系統集成為一體，機床聯網，實現了中央集中控制的群控加工。長期以來，我國的數控系統為傳統的封閉式體系結構，CNC只能作為非智能的機床運動控制器。加工過程變量根據經驗以固定參數形式事先設定，加工程序在實際加工前用手工方式或通過CAD/CAM及自動編程系統進行編制。CAD/CAM和CNC之間沒有反饋控制環節，整個制造過程中CNC只是一個封閉式的開環執行機構。在復雜環境以及多變條件下，加工過程中的刀具組合、工件材料、主軸轉速、進給速率、刀具軌跡、切削深度、步長、加工余量等加工參數，無法在現場環境下根據外部干擾和隨機因素實時動態調整，更無法通過反饋控制環節隨機修正CAD/CAM中的設定量，因而影響CNC的工作效率和產品加工質量。由此可見，傳統CNC系統的這種固定程序控制模式和封閉式體系結構，限制了CNC向多變量智能化控制發展，已不適應日益復雜的制造過程，因此，對數控技術實行變革勢在必行。
二、數控技術發展趨勢
（一）性能發展方向
（1）高速高精高效化。速度、精度和效率是機械制造技術的關鍵性能指標。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統以及帶高分辨率絕對式檢測元件的交流數字伺服系統，同時采取了改善機床動態、靜態特性等有效措施，機床的高速高精高效化已大大提高。（2）柔性化。包含兩方面：數控系統本身的柔性，數控系統采用模塊化設計，功能覆蓋面大，可裁剪性強，便于滿足不同用戶的需求；群控系統的柔性，同一群控系統能依據不同生產流程的要求，使物料流和信息流自動進行動態調整，從而最大限度地發揮群控系統的效能。（3）工藝復合性和多軸化。以減少工序、輔助時間為主要目的的一種復合加工，正朝著多軸、多系列控制功能方向發展。數控機床的工藝復合化是指工件在一臺機床上一次裝夾后，通過自動換刀、旋轉主軸頭或轉臺等各種措施，完成多工序、多表面的復合加工。數控技術軸，西門子880系統控制軸數可達24軸。（4）實時智能化。而人工智能則試圖用計算模型實現人類的各種智能行為。
（二）功能發展方向
（1）用戶界面圖形化。用戶界面是數控系統與使用者之間的對話接口。由于不同用戶對界面的要求不同，因而開發用戶界面的工作量極大，用戶界面成為計算機軟件研制中最困難的部分之一。圖形用戶界面極大地方便了非專業用戶的使用，人們可以通過窗口和菜單進行操作，便于藍圖編程和快速編程、三維彩色立體動態圖形顯示、圖形模擬、圖形動態跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實現。（2）科學計算可視化。科學計算可視化可用于高效處理數據和解釋數據，使信息交流不再局限于用文字和語言表達，而可以直接使用圖形、圖像、動畫等可視信息。可視化技術與虛擬環境技術相結合，進一步拓寬了應用領域，如無圖紙設計、虛擬樣機技術等，這對縮短產品設計周期、提高產品質量、降低產品成本具有重要意義。（3）多媒體技術應用。多媒體技術集計算機、聲像和通信技術于一體，使計算機具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力。在數控技術領域，應用多媒體技術可以做到信息處理綜合化、智能化，在實時監控系統和生產現場設備的故障診斷、生產過程參數監測等方面有著重大的應用價值。
（三）體系結構的發展
（1）集成化。采用高度集成化CPU、RISC芯片和大規模可編程集成電路FPGA、EPLD、CPLD以及專用集成電路ASIC芯片，可提高數控系統的集成度和軟硬件運行速度。應用FPD平板顯示技術，可提高顯示器性能。平板顯示器具有科技含量高、重量輕、體積小、功耗低、便于攜帶等優點，可實現超大尺寸顯示，成為和CRT抗衡的新興顯示技術，是21世紀顯示技術的主流。應用先進封裝和互連技術，將半導體和表面安裝技術融為一體。通過提高集成電路密度、減少互連長度和數量來降低產品價格，改進性能，減小組件尺寸，提高系統的可靠性。（2）模塊化。硬件模塊化易于實現數控系統的集成化和標準化。根據不同的功能需求，將基本模塊，如CPU、存儲器、位置伺服、PLC、輸入輸出接口、通訊等模塊，作成標準的系列化產品，通過積木方式進行功能裁剪和模塊數量的增減，構成不同檔次的數控系統。（3）網絡化。機床聯網可進行遠程控制和無人化操作。通過機床聯網，可在任何一臺機床上對其它機床進行編程、設定、操作、運行，不同機床的畫面可同時顯示在每一臺機床的屏幕上。（4）通用型開放式閉環控制模式。由于制造過程是一個具有多變量控制和加工工藝綜合作用的復雜過程，包含諸如加工尺寸、形狀、振動、噪聲、溫度和熱變形等各種變化因素，因此，要實現加工過程的多目標優化，必須采用多變量的閉環控制，在實時加工過程中動態調整加工過程變量。加工過程中采用開放式通用型實時動態全閉環控制模式，易于將計算機實時智能技術、網絡技術、多媒體技術、CAD/CAM、伺服控制、自適應控制、動態數據管理及動態刀具補償、動態仿真等高新技術融于一體，構成嚴密的制造過程閉環控制體系，從而實現集成化、智能化、網絡化。
三、智能化新一代PCNC數控系統
當前開發研究適應于復雜制造過程的、具有閉環控制體系結構的、智能化新一代PCNC數控系統已成為可能。智能化新一代PCNC數控系統將計算機智能技術、網絡技術、CAD/CAM、伺服控制、自適應控制、動態數據管理及動態刀具補償、動態仿真等高新技術融于一體，形成嚴密的制造過程閉環控制體系。
參考文獻：
[1]電動機降壓起動器的選擇與分析，凌浩，2000.12vol.20P66.
關鍵詞：水泥穩定碎石基層；水泥劑量；集料；含水量；施工控制
目前我國各等級公路路面基層大多采用水泥穩定碎石結構形式，它具有足夠的強度和穩定性、較強的抗沖刷能力等優點，但在實際應用中，水泥穩定碎石基層存在許多問題，如干縮裂縫等，本文針對這些問題，提出了控制質量的施工方法。
1. 集料的質量控制
集料的級配對水泥混合料的強度有顯著影響，因此，應嚴格控制集料的最大粒徑，碎石統料中大于37.5mm的石塊，要避免使其進入攪拌機，需及時用人工剔除，同時應控制好31.5mm以上的碎石含量和4.75mm以下的碎石含量。
為了減少水泥穩定碎石基層裂縫，應嚴格控制原料中細集料的含量和塑性指數。通過0.075mm篩孔的顆粒含量應控制在2%～4%范圍內，細土無塑性指數時其含量不應超過3%，細土的塑性指數要盡可能低，不宜大于2。
2. 水泥劑量的控制
水泥穩定碎石施工的特點不同于其他半剛性材料，需保證有足夠的時間滿足施工工藝的要求，水泥應選用初凝時間在3h以上和終凝時間較長的水泥。終凝時間一般要求6h～10h，夏季氣溫較高時可取高值，春秋季節氣溫較低時取低值。
同時還規定水泥的最大劑量通常為5%～6%，以減少水泥穩定土基層的干縮裂縫，實驗表明，當水泥劑量超過6%后，隨著劑量增加。混合料的最大干縮應變逐漸增大，基層容易產生干縮裂縫。
因此，為改善水穩基層的縮裂性，宜在水穩碎石層中摻入水泥用量10%的優質粉煤灰，以減少基層對油面面層的反射裂紋。
3. 最佳含水量的控制
混合料含水量的大小對混合料的強度和干縮應變有很大影響，含水量過小，難以碾壓密實，影響混合料的強度，且容易產生松散、起皮、裂紋等質量缺陷；含水量過大，碾壓時容易產生“彈簧”現象，混合料壓不實，同時，混合料大量蒸發散失水分，容易產生嚴重的干縮裂縫。實踐證明，拌制混合料含水量宜略大于最佳含水量，一般可控制大于1%～2%左右，使混合料運到現場攤鋪后碾壓時的含水量不小于最佳含水量（控制不大于最佳含水量的1%為宜）。
4. 混合料拌和的控制
混合料的拌制質量是保證基層施工的基礎，是至關重要的環節。在拌和過程中：一是要保證混合料配合比的準確性和均勻性；二是要嚴格控制攪拌時間；三是要避免混合料在裝料過程中發生集料離析現象。
為確保混合料配合比的準確性和均勻性，應在拌和前對設備進行調試，合理控制細料倉、中料倉、粗料倉和水泥料倉的輸料機轉速，倉門保持正常全開，達到按配合比要求匹配、均衡進料拌和。
拌和時間對混合料的離析有較大影響，攪拌時間太短，各組成材料不能充分混合；攪拌時間過長會使水分散失，并造成粗集料下沉。因此，當攪拌機連續穩定作業時，應嚴格控制攪拌時間。
5. 混合料攤鋪的控制
攤鋪前，應將下承層清掃干凈，充分灑水濕潤，并始終保持下承層表面處于濕潤狀態。
混合料應采用機械攤鋪，規范施工，保證攤鋪效果。攤鋪過程中，要隨時用水準儀對松鋪層高程、壓實后高程進行跟蹤測量檢驗，對明顯厚度不足或偏高的及時進行處理，確保基層的高程、厚度、平整度符合設計要求。
需注意的是在攤鋪時應確保基層平整度。第一次攤鋪后進行靜壓，發現不平整時應及時補料，邊壓邊補，并要保證基層的攤鋪厚度。
6. 碾壓控制
混合料碾壓是確保水泥穩定碎石基層獲得足夠密度和強度的重要施工工序，水泥穩定碎石混合料壓實效果的好壞取決于兩個方面：混合料含水量的控制；壓實機械、壓實工藝的選擇。
混合料碾壓分為初壓和終壓兩個階段。初壓是先用輕型兩輪壓路機跟在攤鋪機后面及時進行靜壓、輕碾，待基本成型并對標高、橫坡進行檢測、調整后再用重型振動壓路機、三輪壓路機或輪胎壓路機繼續碾壓密實。如采用18t～20t重型振動壓路機時，每層壓實厚度不超過20cm；用12t～15t三輪壓路機時，每層壓實厚度不超過15cm。
施工中要由專人對壓實進行監管，一邊壓實，一邊檢測。檢測內容包括厚度、寬度、壓實度、含水量、平整度以及集料的級配等。
7. 養生控制
實踐教學體系建設的指導思想是堅持“理論教學與實踐能力培養相結合”的原則，注重課堂教學和工程實踐相結合，教學內容緊跟“數控技術”的新技術、新裝備及其發展趨勢。教學中既傳授基本知識，又注重基本技能、工程實踐能力和創新能力的培養，將“理論是基礎，實踐是保證，應用是重點”［1］的教學理念貫穿于實踐教學各環節之中，逐步形成一個由“認識實習、金工實習、課程實驗、數控技能培訓、數控競賽、數控加工工藝分析與數控加工編程課程設計、生產實習、創新實踐、畢業設計”等九個環節組成的實踐教學體系，如圖1所示。實踐教學按照“傳承性，階梯性，連續性，創新性”的思想進行設計。在實踐教學中，按照工程實踐教育、認識與訓練、實驗與實踐、技能培訓與課程設計、創新實踐與畢業設計五個層次，形成階段化、模塊化的教學過程，將工程實踐能力培養由淺入深、循序漸進，貫穿于教學的各個環節，合理設計實踐教學體系中的各環節及其內容，培養學生的工程實踐能力和創新能力。
數控技術應用實踐教學體系分五個層次貫穿于整個本科教學的全過程:
第一層次:學科教授做學科講座，觀看數控加工錄像資料，參觀學校教學設施，培養學生學習數控技術的興趣。
第二層次:校內外結合，開展認識實習和金工實習，進行機械工程認識與訓練。
第三層次:實驗、實踐、設計和創新實踐結合，進行數控技術應用實驗與實踐教學。
第四層次:將數控技能培訓和課程設計相結合，培養學生利用數控實踐知識分析問題和解決問題的能力;并組織學生參加數控大賽、進行數控技能訓練。
第五層次:開展廣泛的創新活動，并通過畢業設計，提升學生分析問題、解決問題的能力。
2數控技術及應用實踐教學體系結構
2．1認識實習
新生入校的第一學期，組織學生觀看數控加工錄像資料，請專家教授進行數控加工技術講座，組織學生參觀學校實驗室的數控教學設備，在校外工廠參觀先進的數控加工設備及數控加工過程，使學生對數控技術有一個感性認識，提升學生學習數控技術的興趣。
2．2金工實習
學生金工實習的過程中，設置數控機床操作和自動編程等兩個數控技術的實習項目。在數控機床操作項目中利用教學型數控機床所含有的簡易自動編程軟件，讓學生自己設計加工圖案，然后自動生成加工程序，再在蠟塊或有機玻璃上雕刻出所設計的圖像，這樣極大的激發學生的學習熱情。在自動編程項目中要求學生在CAXA制造工程師軟件中完成三維實體造型，然后根據教師提示完成加工工藝設置，生成數控加工刀具路徑，最后生成數控加工程序。完成比較好的程序還可以上傳到數控機床上，加工出零件來。
2．3課程實驗
通過認識實習和金工實習，學生對數控技術建立了一個初步認識，第三學年開設數控技術及其應用課程，在課程中開設教學實驗，實驗教學圍繞課堂教學內容設置，加深學生對所學知識的理解。課程實驗開設數控機床認識實驗、數控原理實驗、數控編程實驗和數控機床操作等四個基本實驗。數控機床認識實驗通過對工業用數控機床觀察，了解數控機床(如SK50數控車床、XK715D數控立式銑床、DK77型數控電火花線切割機、數控電火花成型機等)的基本結構、加工對象及其用途;了解FANUC0i系列數控系統;掌握數控機床(如SK50數控車床、XK715D數控立式銑床等)的坐標系建立、基本運動和回零操作。數控原理實驗通過對華中數控生產的HED－21S數控系統綜合實驗臺的拆裝調試，要求學生了解數控系統的特點、基本組成和應用;了解數控系統常用部件的原理與作用;熟悉常見數控系統與數控機床的連接與基本調試操作。數控編程實驗通過在浙大辰光軟件和宇龍數控仿真模擬軟件上完成指定零件的數控加工程序編制與調試，使學生掌握數控加工程序的手工編制方法與程序調試技巧。數控機床操作實驗，通過對CGM4300B數控銑床的操作，在蠟塊上加工零件，使學生了解數控銑床的基本特點和機床坐標系的建立;掌握數控機床常規操作方法，重點學習數控機床回零操作、手動對刀操作、工件坐標系設定、程序輸入與編輯、程序調試、自動加工等操作。
2．4數控工藝技能培訓
數控高級人才的培養，必須十分注重學生動手能力的培養，我們在課余時間，充分利用學校現有的資源，對學有余力且對其感興趣的學生進行120學時的數控加工工藝培訓，培訓分為數控工藝分析、自動編程軟件(CAXA制造工程師)的應用、數控機床操作等三個方面。數控工藝培訓要求學生通過培訓具有基本零件的工序劃分、刀具卡具的選擇、工藝基準的制定、切削用量的選擇和切削液的選擇等數控加工工藝分析與設計能力。自動編程軟件的應用要求學生通過培訓，掌握功能齊全的實用型自動編程軟件，如MasterCAM，Cimatron，Delcam，CAXA等自動編程軟件，利用這些軟件編制較為復雜的零件或模具加工程序，同時具有駕馭目前國內市場上流行的集成度高的諸如CATIA、Pro/E、UG(Unigraphics)等CAD/CAM軟件的能力。數控機床操作培訓要求學生熟練掌握數控機床的各種基本操作，掌握加工程序的輸入與加工程序調試，掌握自動編程后的程序傳輸方法，掌握在線加工方法。總之，通過數控培訓增強了學生的數控技術實踐能力，培養學生創新能力。數控技能培訓將數控技術理論與實踐有機結合，鞏固理論知識，培養學生的動手能力。
2．5數控加工工藝分析與數控加工編程課程設計
為加強學生的數控技術實踐能力，機械設計制造及其自動化專業在學習了數控技術及其應用與數控加工工藝等課程后，安排數控加工工藝分析與數控編程課程設計，要求學生從零件圖的識圖開始，通過數控加工工藝分析和設計，選擇刀具、卡具(包括專用卡具的設計)，然后編寫數控加工程序，并對其進行調試，最后操作數控機床，加工出要求的零件來。課程設計兩周時間，要求每個學生零件圖都不相同。課程設計開設后收到了良好的效果，達到了預期的目的。
2．6數控技術創新實驗
重視創新實踐環節，大力發掘資源，調動學生的主動性和創造性，根據不同年級的特點，分層次開展開放性數控創新實踐活動，要求學生根據學校現有的設備狀況及自身的理論知識與教師一起設計創新實驗，并在實驗的基礎上逐步完善設計內容。數控創新實踐活動基本上圍繞三個方面進行，一是圍繞產品建模、系統仿真、NC代碼生成、網絡傳輸到零件的數控加工進行;二是圍繞數控系統構建、普通機床的數控化改造、專用機床控制系統的模擬設計等內容進行，三是圍繞數控機床的故障分析與數控機床的維護維修等內容開展。通過創新實驗的設計，培養和強化學生綜合運用知識的能力、工程實踐能力和創新能力。
2．7生產實習
我們始終將生產實習環節視為強化教學效果、實現理論聯系實際的最有效手段。對高層次數控人才培養來說，生產實習基地一般選擇在數控機床制造廠。要十分重視實習基地的建設，對已建成完善的實習教學基地，實現制度化的管理。為學生的實踐能力的提高搭建一個更好的平臺。
學生在實習基地實習內容一般分為兩大部分，一是在數控機床組裝車間了解數控機床的裝配調試，包括電器部分裝配調試和機械部分裝配調試。二是在零部件制造車間掌握數控機床主要零部件的制造工藝過程，了解數控制造廠的工藝設計規程，掌握典型零件的數控加工工藝與數控加工程序的編制。三是跟隨數控機床維修人員進行售后服務，掌握數控機床維護維修的基本方法。通過生產實習，使學生進一步掌握數控機床的結構原理，更加了解數控加工工藝分析的方法和數控加工程序編制。更加強化學生的工程意識、工程實踐能力和創新意識、創新能力。
2．8數控競賽
利用校團委在校內組織數控大賽或與兄弟院校的數控對抗賽，組織學生參加兩年一屆的六部委舉辦的全國數控技能大賽，促使學生帶著問題去學習，克服了學生理論學習的盲目性，提高了學生學習的興趣與積極性，更有利于學生工程實踐能力和創新能力的提高。
2．9畢業設計
通過理論、實踐、培訓、創新四位一體的教學過程，把數控技術基礎理論、實踐能力和創新能力培養融為一體，在畢業設計中將這些知識綜合應用，培養學生綜合應用能力。學校高度重視學生的畢業設計環節，所有指導教師深入現場獲得了第一手資料，結合現場實際，精心遴選題目，提供給學生科學、合理的論文題目。為部分學生選配現場工程技術人員為畢業設計指導教師。要求學生除查閱資料外，用一定的時間到現場去學習、調研。有條件的時候，學生可直接在現場完成畢業設計。通過各種方式將畢業設計與現場實際相結合，收到良好的效果。
3結語
數控技術是用數字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術，數控裝備是以數控技術為代表的新技術對傳統制造產業和新興制造業的滲透形成的機電一體化產品，即所謂的數字化裝備，其技術范圍覆蓋很多領域：(1)機械制造技術；(2)信息處理、加工、傳輸技術；(3)自動控制技術；(4)伺服驅動技術；(5)傳感器技術；(6)軟件技術等。
1數控技術的發展趨勢
數控技術的應用不但給傳統制造業帶來了革命性的變化，使制造業成為工業化的象征，而且隨著數控技術的不斷發展和應用領域的擴大，他對國計民生的一些重要行業（IT、汽車、輕工、醫療等）的發展起著越來越重要的作用，因為這些行業所需裝備的數字化已是現展的大趨勢。從目前世界上數控技術及其裝備發展的趨勢來看，其主要研究熱點有以下幾個方面［1～4］。
1．1高速、高精加工技術及裝備的新趨勢
效率、質量是先進制造技術的主體。高速、高精加工技術可極大地提高效率，提高產品的質量和檔次，縮短生產周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術研究會將其列為5大現代制造技術之一，國際生產工程學會（CIRP）將其確定為21世紀的中心研究方向之一。
在轎車工業領域，年產30萬輛的生產節拍是40秒/輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點問題之一；在航空和宇航工業領域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對這些筋、壁進行加工。近來采用大型整體鋁合金坯料“掏空”的方法來制造機翼、機身等大型零件來替代多個零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯結方式拼裝，使構件的強度、剛度和可靠性得到提高。這些都對加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。
從EMO2001展會情況來看，高速加工中心進給速度可達80m/min，甚至更高，空運行速度可達100m/min左右。目前世界上許多汽車廠，包括我國的上海通用汽車公司，已經采用以高速加工中心組成的生產線部分替代組合機床。美國CINCINNATI公司的HyperMach機床進給速度最大達60m/min，快速為100m/min，加速度達2g，主軸轉速已達60000r/min。加工一薄壁飛機零件，只用30min，而同樣的零件在一般高速銑床加工需3h，在普通銑床加工需8h；德國DMG公司的雙主軸車床的主軸速度及加速度分別達12*!000r/mm和1g。
在加工精度方面，近10年來，普通級數控機床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密級加工中心則從3～5μm，提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已開始進入納米級(0.01μm)。
在可靠性方面，國外數控裝置的MTBF值已達6000h以上，伺服系統的MTBF值達到30000h以上，表現出非常高的可靠性。
為了實現高速、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機得到了快速的發展，應用領域進一步擴大。
1.25軸聯動加工和復合加工機床快速發展
采用5軸聯動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認為，1臺5軸聯動機床的效率可以等于2臺3軸聯動機床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進行高速銑削淬硬鋼零件時，5軸聯動加工可比3軸聯動加工發揮更高的效益。但過去因5軸聯動數控系統、主機結構復雜等原因，其價格要比3軸聯動數控機床高出數倍，加之編程技術難度較大，制約了5軸聯動機床的發展。
當前由于電主軸的出現，使得實現5軸聯動加工的復合主軸頭結構大為簡化，其制造難度和成本大幅度降低，數控系統的價格差距縮小。因此促進了復合主軸頭類型5軸聯動機床和復合加工機床（含5面加工機床）的發展。
在EMO2001展會上，新日本工機的5面加工機床采用復合主軸頭，可實現4個垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5軸加工可在同一臺機床上實現，還可實現傾斜面和倒錐孔的加工。德國DMG公司展出DMUVoution系列加工中心，可在一次裝夾下5面加工和5軸聯動加工，可由CNC系統控制或CAD/CAM直接或間接控制。
1.3智能化、開放式、網絡化成為當代數控系統發展的主要趨勢
21世紀的數控裝備將是具有一定智能化的系統，智能化的內容包括在數控系統中的各個方面：為追求加工效率和加工質量方面的智能化，如加工過程的自適應控制，工藝參數自動生成；為提高驅動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數的自適應運算、自動識別負載自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機界面等；還有智能診斷、智能監控方面的內容、方便系統的診斷及維修等。
為解決傳統的數控系統封閉性和數控應用軟件的產業化生產存在的問題。目前許多國家對開放式數控系統進行研究，如美國的NGC(TheNextGenerationWork-Station/MachineControl)、歐共體的OSACA(OpenSystemArchitectureforControlwithinAutomationSystems)、日本的OSEC(OpenSystemEnvironmentforController)，中國的ONC(OpenNumericalControlSystem)等。數控系統開放化已經成為數控系統的未來之路。所謂開放式數控系統就是數控系統的開發可以在統一的運行平臺上，面向機床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結構對象（數控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應用和技術訣竅集成到控制系統中，快速實現不同品種、不同檔次的開放式數控系統，形成具有鮮明個性的名牌產品。目前開放式數控系統的體系結構規范、通信規范、配置規范、運行平臺、數控系統功能庫以及數控系統功能軟件開發工具等是當前研究的核心。
網絡化數控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點。數控裝備的網絡化將極大地滿足生產線、制造系統、制造企業對信息集成的需求，也是實現新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業、全球制造的基礎單元。國內外一些著名數控機床和數控系統制造公司都在近兩年推出了相關的新概念和樣機，如在EMO2001展中，日本山崎馬扎克（Mazak)公司展出的“CyberProductionCenter”（智能生產控制中心，簡稱CPC)；日本大隈（Okuma）機床公司展出“ITplaza”（信息技術廣場，簡稱IT廣場)；德國西門子(Siemens)公司展出的OpenManufacturingEnvironment（開放制造環境，簡稱OME）等，反映了數控機床加工向網絡化方向發展的趨勢。
1.4重視新技術標準、規范的建立
1.4.1關于數控系統設計開發規范
如前所述，開放式數控系統有更好的通用性、柔性、適應性、擴展性，美國、歐共體和日本等國紛紛實施戰略發展計劃，并進行開放式體系結構數控系統規范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界3個最大的經濟體在短期內進行了幾乎相同的科學計劃和規范的制定，預示了數控技術的一個新的變革時期的來臨。我國在2000年也開始進行中國的ONC數控系統的規范框架的研究和制定。
1.4.2關于數控標準
數控標準是制造業信息化發展的一種趨勢。數控技術誕生后的50年間的信息交換都是基于ISO6983標準，即采用G，M代碼描述如何（how）加工，其本質特征是面向加工過程，顯然，他已越來越不能滿足現代數控技術高速發展的需要。為此，國際上正在研究和制定一種新的CNC系統標準ISO14649（STEP－NC)，其目的是提供一種不依賴于具體系統的中性機制，能夠描述產品整個生命周期內的統一數據模型，從而實現整個制造過程，乃至各個工業領域產品信息的標準化。
STEP-NC的出現可能是數控技術領域的一次革命，對于數控技術的發展乃至整個制造業，將產生深遠的影響。首先，STEP-NC提出一種嶄新的制造理念，傳統的制造理念中，NC加工程序都集中在單個計算機上。而在新標準下，NC程序可以分散在互聯網上，這正是數控技術開放式、網絡化發展的方向。其次，STEP-NC數控系統還可大大減少加工圖紙（約75％）、加工程序編制時間（約35％）和加工時間（約50％）。
目前，歐美國家非常重視STEP-NC的研究，歐洲發起了STEP-NC的IMS計劃(1999.1.1～2001.12.31)。參加這項計劃的有來自歐洲和日本的20個CAD/CAM/CAPP/CNC用戶、廠商和學術機構。美國的STEPTools公司是全球范圍內制造業數據交換軟件的開發者，他已經開發了用作數控機床加工信息交換的超級模型(SuperModel)，其目標是用統一的規范描述所有加工過程。目前這種新的數據交換格式已經在配備了SIEMENS、FIDIA以及歐洲OSACA-NC數控系統的原型樣機上進行了驗證。
2對我國數控技術及其產業發展的基本估計
我國數控技術起步于1958年，近50年的發展歷程大致可分為3個階段：第一階段從1958年到1979年，即封閉式發展階段。在此階段，由于國外的技術封鎖和我國的基礎條件的限制，數控技術的發展較為緩慢。第二階段是在國家的“六五”、“七五”期間以及“八五”的前期，即引進技術，消化吸收，初步建立起國產化體系階段。在此階段，由于改革開放和國家的重視，以及研究開發環境和國際環境的改善，我國數控技術的研究、開發以及在產品的國產化方面都取得了長足的進步。第三階段是在國家的“八五”的后期和“九五”期間，即實施產業化的研究，進入市場競爭階段。在此階段，我國國產數控裝備的產業化取得了實質性進步。在“九五”末期，國產數控機床的國內市場占有率達50％，配國產數控系統（普及型）也達到了10％。
縱觀我國數控技術近50年的發展歷程，特別是經過4個5年計劃的攻關，總體來看取得了以下成績。
a.奠定了數控技術發展的基礎，基本掌握了現代數控技術。我國現在已基本掌握了從數控系統、伺服驅動、數控主機、專機及其配套件的基礎技術，其中大部分技術已具備進行商品化開發的基礎，部分技術已商品化、產業化。
b.初步形成了數控產業基地。在攻關成果和部分技術商品化的基礎上，建立了諸如華中數控、航天數控等具有批量生產能力的數控系統生產廠。蘭州電機廠、華中數控等一批伺服系統和伺服電機生產廠以及北京第一機床廠、濟南第一機床廠等若干數控主機生產廠。這些生產廠基本形成了我國的數控產業基地。
c.建立了一支數控研究、開發、管理人才的基本隊伍。
雖然在數控技術的研究開發以及產業化方面取得了長足的進步，但我們也要清醒地認識到，我國高端數控技術的研究開發，尤其是在產業化方面的技術水平現狀與我國的現實需求還有較大的差距。雖然從縱向看我國的發展速度很快，但橫向比（與國外對比）不僅技術水平有差距，在某些方面發展速度也有差距，即一些高精尖的數控裝備的技術水平差距有擴大趨勢。從國際上來看，對我國數控技術水平和產業化水平估計大致如下。
a.技術水平上，與國外先進水平大約落后10～15年，在高精尖技術方面則更大。
b.產業化水平上，市場占有率低，品種覆蓋率小，還沒有形成規模生產；功能部件專業化生產水平及成套能力較低；外觀質量相對差；可靠性不高，商品化程度不足；國產數控系統尚未建立自己的品牌效應，用戶信心不足。
c.可持續發展的能力上，對競爭前數控技術的研究開發、工程化能力較弱；數控技術應用領域拓展力度不強；相關標準規范的研究、制定滯后。
分析存在上述差距的主要原因有以下幾個方面。
a.認識方面。對國產數控產業進程艱巨性、復雜性和長期性的特點認識不足；對市場的不規范、國外的封鎖加扼殺、體制等困難估計不足；對我國數控技術應用水平及能力分析不夠。
b.體系方面。從技術的角度關注數控產業化問題的時候多，從系統的、產業鏈的角度綜合考慮數控產業化問題的時候少；沒有建立完整的高質量的配套體系、完善的培訓、服務網絡等支撐體系。
c.機制方面。不良機制造成人才流失，又制約了技術及技術路線創新、產品創新，且制約了規劃的有效實施，往往規劃理想，實施困難。
d.技術方面。企業在技術方面自主創新能力不強，核心技術的工程化能力不強。機床標準落后，水平較低，數控系統新標準研究不夠。
3對我國數控技術和產業化發展的戰略思考
3.1戰略考慮
我國是制造大國，在世界產業轉移中要盡量接受前端而不是后端的轉移，即要掌握先進制造核心技術，否則在新一輪國際產業結構調整中，我國制造業將進一步“空芯”。我們以資源、環境、市場為代價，交換得到的可能僅僅是世界新經濟格局中的國際“加工中心”和“組裝中心”，而非掌握核心技術的制造中心的地位，這樣將會嚴重影響我國現代制造業的發展進程。
我們應站在國家安全戰略的高度來重視數控技術和產業問題，首先從社會安全看，因為制造業是我國就業人口最多的行業，制造業發展不僅可提高人民的生活水平，而且還可緩解我國就業的壓力，保障社會的穩定；其次從國防安全看，西方發達國家把高精尖數控產品都列為國家的戰略物質，對我國實現禁運和限制，“東芝事件”和“考克斯報告”就是最好的例證。
3.2發展策略
從我國基本國情的角度出發，以國家的戰略需求和國民經濟的市場需求為導向，以提高我國制造裝備業綜合競爭能力和產業化水平為目標，用系統的方法，選擇能夠主導21世紀初期我國制造裝備業發展升級的關鍵技術以及支持產業化發展的支撐技術、配套技術作為研究開發的內容，實現制造裝備業的跨躍式發展。
強調市場需求為導向，即以數控終端產品為主，以整機（如量大面廣的數控車床、銑床、高速高精高性能數控機床、典型數字化機械、重點行業關鍵設備等）帶動數控產業的發展。重點解決數控系統和相關功能部件（數字化伺服系統與電機、高速電主軸系統和新型裝備的附件等）的可靠性和生產規模問題。沒有規模就不會有高可靠性的產品；沒有規模就不會有價格低廉而富有競爭力的產品；當然，沒有規模中國的數控裝備最終難以有出頭之日。
在高精尖裝備研發方面，要強調產、學、研以及最終用戶的緊密結合，以“做得出、用得上、賣得掉”為目標，按國家意志實施攻關，以解決國家之急需。
在競爭前數控技術方面，強調創新，強調研究開發具有自主知識產權的技術和產品，為我國數控產業、裝備制造業乃至整個制造業的可持續發展奠定基礎。
參考文獻：
［1］中國機床工具工業協會行業發展部.CIMT2001巡禮［J］.世界制造技術與裝備市場，2001(3)：18-20.
［2］梁訓王宣,周延佑.機床技術發展的新動向［J］.世界制造技術與裝備市場，2001(3)：21-28.
【論文摘要】：隨著計算機業的快速發展，數控技術也發生了根本性的變革，是近年來應用領域中發展十分迅速的一項綜合性的高新技術，文章結合國內外情況，分析了數控技術的發展趨勢。
1.引言
數控技術是一門集計算機技術、自動化控制技術、測量技術、現代機械制造技術、微電子技術、信息處理技術等多學科交叉的綜合技術，是近年來應用領域中發展十分迅速的一項綜合性的高新技術。它是為適應高精度、高速度、復雜零件的加工而出現的，是實現自動化、數字化、柔性化、信息化、集成化、網絡化的基礎，是現代機床裝備的靈魂和核心，有著廣泛的應用領域和廣闊的應用前景。
2.國內外數控系統的發展概況
隨著計算機技術的高速發展，傳統的制造業開始了根本性變革，各工業發達國家投入巨資，對現代制造技術進行研究開發，提出了全新的制造模式。在現代制造系統中，數控技術是關鍵技術，它集微電子、計算機、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技術于一體，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點，對制造業實現柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。目前，數控技術正在發生根本性變革，由專用型封閉式開環控制模式向通用型開放式實時動態全閉環控制模式發展。在集成化基礎上，數控系統實現了超薄型、超小型化；在智能化基礎上，綜合了計算機、多媒體、模糊控制、神經網絡等多學科技術，數控系統實現了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動修正、調節與補償各項參數，實現了在線診斷和智能化故障處理。
長期以來，我國的數控系統為傳統的封閉式體系結構，CNC只能作為非智能的機床運動控制器。加工過程變量根據經驗以固定參數形式事先設定，加工程序在實際加工前用手工方式或通過CAD/CAM及自動編程系統進行編制。CAD/CAM和CNC之間沒有反饋控制環節，整個制造過程中CNC只是一個封閉式的開環執行機構。在復雜環境以及多變條件下，加工過程中的刀具組合、工件材料、主軸轉速、進給速率、刀具軌跡、切削深度、步長、加工余量等加工參數，無法在現場環境下根據外部干擾和隨機因素實時動態調整，更無法通過反饋控制環節隨機修正CAD/CAM中的設定量，因而影響CNC的工作效率和產品加工質量。由此可見，傳統CNC系統的這種固定程序控制模式和封閉式體系結構，限制了CNC向多變量智能化控制發展，己不適應日益復雜的制造過程，因此，大力發展以數控技術為核心的先進制造技術已成為我們國家加速經濟發展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。
3.數控技術的發展趨勢
數控技術的應用不但給傳統制造業帶來了革命性的變化，使制造業成為工業化的象征，而且隨著數控技術的不斷發展和應用領域的擴大，他對國計民生的一些重要行業的發展起著越來越重要的作用。從目前世界上數控技術發展的趨勢來看，主要有如下幾個方面：
3.1高精度、高速度的發展趨勢
盡管十多年前就出現高精度高速度的趨勢，但是科學技術的發展是沒有止境的，高精度、高速度的內涵也在不斷變化，目前正在向著精度和速度的極限發展。
效率、質量是先進制造技術的主體。高速、高精加工技術可極大地提高效率，提高產品的質量和檔次，縮短生產周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術研究會將其列為5大現代制造技術之一，國際生產工程學會將其確定為21世紀的中心研究方向之一。在轎車工業領域，年產30萬輛的生產節拍是40秒/輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點問題之一；在航空和宇航工業領域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對這些筋、壁進行加工。近來采用大型整體鋁合金坯料"掏空"的方法來制造機翼、機身等大型零件來替代多個零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯結方式拼裝，使構件的強度、剛度和可靠性得到提高。這些都對加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。[
3.25軸聯動加工和復合加工機床快速發展
采用5軸聯動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認為，1臺5軸聯動機床的效率可以等于2臺3軸聯動機床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進行高速銑削淬硬鋼零件時，5軸聯動加工可比3軸聯動加工發揮更高的效益。但過去因5軸聯動數控系統、主機結構復雜等原因，其價格要比3軸聯動數控機床高出數倍，加之編程技術難度較大，制約了5軸聯動機床的發展。當前由于電主軸的出現，使得實現5軸聯動加工的復合主軸頭結構大為簡化，其制造難度和成本大幅度降低，數控系統的價格差距縮小。因此促進了復合主軸頭類型5軸聯動機床和復合加工機床（含5面加工機床）的發展。
3.3智能化、開放式、網絡化成為當代數控系統發展的主要趨勢
21世紀的數控裝備將是具有一定智能化的系統，智能化的內容包括在數控系統中的各個方面：為追求加工效率和加工質量方面的智能化，如加工過程的自適應控制，工藝參數自動生成；為提高驅動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數的自適應運算、自動識別負自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機界面等；還有智能診斷、智能監控方面的內容、方便系統的診斷及維修等。為解決傳統的數控系統封閉性和數控應用軟件的產業化生產存在的問題。
目前許多國家對開放式數控系統進行研究，數控系統開放化已經成為數控系統的未來之路。所謂開放式數控系統就是數控系統的開發可以在統一的運行平臺上，面向機床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結構對象（數控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應用和技術訣竅集成到控制系統中，快速實現不同品種、不同檔次的開放式數控系統，形成具有鮮明個性的名牌產品。目前開放式數控系統的體系結構規范、通信規范、配置規范、運行平臺、數控系統功能庫以及數控系統功能軟件開發工具等是當前研究的核心。網絡化數控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點。數控裝備的網絡化將極大地滿足生產線、制造系統、制造企業對信息集成的需求，也是實現新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業、全球制造的基礎單元。國內外一些著名數控機床和數控系統制造公司都在近兩年推出了相關的新概念和樣機，反映了數控機床加工向網絡化方向發展的趨勢。
4.結束語
隨著人們對數控技術重視，它的發展越發迅速。文中簡要陳述當前的發展趨勢，另外數控技術的正不斷走向集成化，并行化，仍有廣闊的發展空間。
參考文獻
[1]王立新.淺談數控技術的發展趨勢[J].赤峰學院學報.2007.
[2]董淳.數控系統技術發展的新趨勢[J].可編程控制器與工廠自動化.2006.
關鍵詞：計算機技術數控技術制造技術
一、國內外數控系統發展概況
目前，數控技術正在發生根本性變革，由專用型封閉式開環控制模式向通用型開放式實時動態全閉環控制模式發展。在集成化基礎上，數控系統實現了超薄型、超小型化；在智能化基礎上，綜合了計算機、多媒體、模糊控制、神經網絡等多學科技術，數控系統實現了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動修正、調節與補償各項參數，實現了在線診斷和智能化故障處理；在網絡化基礎上，CAD/CAM與數控系統集成為一體，機床聯網，實現了中央集中控制的群控加工。長期以來，我國的數控系統為傳統的封閉式體系結構，CNC只能作為非智能的機床運動控制器。加工過程變量根據經驗以固定參數形式事先設定，加工程序在實際加工前用手工方式或通過CAD/CAM及自動編程系統進行編制。CAD/CAM和CNC之間沒有反饋控制環節，整個制造過程中CNC只是一個封閉式的開環執行機構。在復雜環境以及多變條件下，加工過程中的刀具組合、工件材料、主軸轉速、進給速率、刀具軌跡、切削深度、步長、加工余量等加工參數，無法在現場環境下根據外部干擾和隨機因素實時動態調整，更無法通過反饋控制環節隨機修正CAD/CAM中的設定量，因而影響CNC的工作效率和產品加工質量。由此可見，傳統CNC系統的這種固定程序控制模式和封閉式體系結構，限制了CNC向多變量智能化控制發展，已不適應日益復雜的制造過程，因此，對數控技術實行變革勢在必行。
二、數控技術發展趨勢
（一）性能發展方向
（1）高速高精高效化。速度、精度和效率是機械制造技術的關鍵性能指標。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統以及帶高分辨率絕對式檢測元件的交流數字伺服系統，同時采取了改善機床動態、靜態特性等有效措施，機床的高速高精高效化已大大提高。（2）柔性化。包含兩方面：數控系統本身的柔性，數控系統采用模塊化設計，功能覆蓋面大，可裁剪性強，便于滿足不同用戶的需求；群控系統的柔性，同一群控系統能依據不同生產流程的要求，使物料流和信息流自動進行動態調整，從而最大限度地發揮群控系統的效能。（3）工藝復合性和多軸化。以減少工序、輔助時間為主要目的的一種復合加工，正朝著多軸、多系列控制功能方向發展。數控機床的工藝復合化是指工件在一臺機床上一次裝夾后，通過自動換刀、旋轉主軸頭或轉臺等各種措施，完成多工序、多表面的復合加工。數控技術軸，西門子880系統控制軸數可達24軸。（4）實時智能化。而人工智能則試圖用計算模型實現人類的各種智能行為。
（二）功能發展方向
（1）用戶界面圖形化。用戶界面是數控系統與使用者之間的對話接口。由于不同用戶對界面的要求不同，因而開發用戶界面的工作量極大，用戶界面成為計算機軟件研制中最困難的部分之一。圖形用戶界面極大地方便了非專業用戶的使用，人們可以通過窗口和菜單進行操作，便于藍圖編程和快速編程、三維彩色立體動態圖形顯示、圖形模擬、圖形動態跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實現。（2）科學計算可視化。科學計算可視化可用于高效處理數據和解釋數據，使信息交流不再局限于用文字和語言表達，而可以直接使用圖形、圖像、動畫等可視信息。可視化技術與虛擬環境技術相結合，進一步拓寬了應用領域，如無圖紙設計、虛擬樣機技術等，這對縮短產品設計周期、提高產品質量、降低產品成本具有重要意義。（3）多媒體技術應用。多媒體技術集計算機、聲像和通信技術于一體，使計算機具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力。在數控技術領域，應用多媒體技術可以做到信息處理綜合化、智能化，在實時監控系統和生產現場設備的故障診斷、生產過程參數監測等方面有著重大的應用價值。
（三）體系結構的發展
（1）集成化。采用高度集成化CPU、RISC芯片和大規模可編程集成電路FPGA、EPLD、CPLD以及專用集成電路ASIC芯片，可提高數控系統的集成度和軟硬件運行速度。應用FPD平板顯示技術，可提高顯示器性能。平板顯示器具有科技含量高、重量輕、體積小、功耗低、便于攜帶等優點，可實現超大尺寸顯示，成為和CRT抗衡的新興顯示技術，是21世紀顯示技術的主流。應用先進封裝和互連技術，將半導體和表面安裝技術融為一體。通過提高集成電路密度、減少互連長度和數量來降低產品價格，改進性能，減小組件尺寸，提高系統的可靠性。（2）模塊化。硬件模塊化易于實現數控系統的集成化和標準化。根據不同的功能需求，將基本模塊，如CPU、存儲器、位置伺服、PLC、輸入輸出接口、通訊等模塊，作成標準的系列化產品，通過積木方式進行功能裁剪和模塊數量的增減，構成不同檔次的數控系統。（3）網絡化。機床聯網可進行遠程控制和無人化操作。通過機床聯網，可在任何一臺機床上對其它機床進行編程、設定、操作、運行，不同機床的畫面可同時顯示在每一臺機床的屏幕上。（4）通用型開放式閉環控制模式。由于制造過程是一個具有多變量控制和加工工藝綜合作用的復雜過程，包含諸如加工尺寸、形狀、振動、噪聲、溫度和熱變形等各種變化因素，因此，要實現加工過程的多目標優化，必須采用多變量的閉環控制，在實時加工過程中動態調整加工過程變量。加工過程中采用開放式通用型實時動態全閉環控制模式，易于將計算機實時智能技術、網絡技術、多媒體技術、CAD/CAM、伺服控制、自適應控制、動態數據管理及動態刀具補償、動態仿真等高新技術融于一體，構成嚴密的制造過程閉環控制體系，從而實現集成化、智能化、網絡化。
三、智能化新一代PCNC數控系統
當前開發研究適應于復雜制造過程的、具有閉環控制體系結構的、智能化新一代PCNC數控系統已成為可能。智能化新一代PCNC數控系統將計算機智能技術、網絡技術、CAD/CAM、伺服控制、自適應控制、動態數據管理及動態刀具補償、動態仿真等高新技術融于一體，形成嚴密的制造過程閉環控制體系。
參考文獻：
[1]電動機降壓起動器的選擇與分析，凌浩，2000.12vol.20P66.
(1)路基排水的控制。由于公路的路基很容易被雨水侵蝕而軟化，導致公路的路基下沉、滑坡甚至是坍塌，解決水損害問題簡單有效的辦法是對路基的排水工作進行控制。當雨水天氣長時間出現時，公路的路基很難避免雨水的侵蝕，所以需要路基排水系統的通暢，盡可能減小路基的損耗。為保證公路路基排水的通暢，在進行公路路基排水系統設計時要結合實際情況，觀察路基周圍原有的排水系統，切不能顧此失彼，為了建造新的路基排水系統而造成原有的排水系統損壞，沒有徹底解決路基被積水侵蝕的問題。在公路路基排水系統的設計中還要注意留有足夠的設盈量，最大限度的保證雨水排出系統的通暢。
(2)路基壓實度的控制。公路路基進行壓實工作時，不僅要保證公路路基土層內有合適的含水量從而實現對路基壓實度的控制，而且還要注意在施工過程中對碾壓質量的控制。
(3)土層含水量的控制。為了土層在施工過程中實現最大密實度，則需要確保公路路基含水量的適宜。所以，施工過程中對土層含水量的嚴格控制便尤為關鍵。比如說，當路基的含水量過高時，就需要適當的風干晾曬，等到路基含水量下降到合適程度再進行碾壓。同時，長時間的施工背景下需要盡可能的保護路基土層免于日曬雨淋，這樣才能夠把環境氣候對路基土層含水量的影響降到最低。
2公路路基施工質量控制措施
(1)要做好施工組織計劃。施工前必須要做好整體的規劃工作。結合相關的路基施工工程量和施工時間要求來對整個施工工作進行合理的劃分，包括施工段的前后順序以及完成的時間要求，確定合理的施工計劃和進度安排。在施工過程中還要根據現場的情況及時的對人員、設備以及原料的配置進行調整，確保整個路基施工工作高效進行。(2)完善制度、加強管理。為了保障路基施工質量，相關政府部門應該加快路基施工質量的相關法律、規定的形成，督促路基施工人員在施工過程中的每一步都嚴格按照國家法律法規完成，一旦發現與偷工減料的現象必定嚴懲不貸。這樣，才能提高施工質量，杜絕返工現象。
3工程實例分析
(1)工程概述。某公路項目沿線土壤類型主要是潮土以及水稻土。特別需要說明的是除了上述土壤外，該高速公路的部分地區還有膨脹土以及軟土，這兩中土壤的存在嚴重影響了高速公路路基的穩定性，要求公路路基設計管理人員在設計時要考慮到這兩種土壤的影響，進行更加科學的設計，得出有效而合理的施工方案，確保該段高速公路的施工質量。
(2)施工準備。在對該段高速公路路基施工前需要做好以下準備:第一，做好路基放樣工作。首先公路路基施工工作人員需要通過恢復路線中樁從而明確路基的樁界限，然后施工工作人員需要對路塹頂部、邊溝和截水溝的具置進行確定，這兩項工作的順利完成是保證施工安全，保證施工質量的關鍵。第二，路基施工準備工作。在路基施工工作正式開始前還需要對原材料進行檢查，對需要用到的機械設備進行保養維修，對各項數據的檢測設備進行校正，從而保障施工過程的順利進行。第三，排水準備工作。為了減少水侵蝕對路基的影響，在施工開始前就應該進行邊溝以及截水溝的開挖工作，從而及時的將施工用水排出路基。
(3)路塹開挖。路基開挖的處理工作有多種處理方法。此次施工路基開挖方式選擇挖掘機直接開挖的方法，為了在施工中能夠順利的將施工用水排出，從而減小路基施工的危險系數，要求施工人員在挖方達到一定標準時及時進行排水溝施工工作。并且，為防止挖方過程中塌方現象的發生，在挖方的同時，要求施工人員對挖方路段的土壤密度進行實時勘測。路基的壓實工作以重型擊實標準衡量，要求施工人員按照設計要求對土壤進行壓實處理。具體壓實標準為:確保路基頂面以下350毫米的壓實度超過百分之九十七。對于部分軟土路段，相關工作人員為了施工安全，沒有完全按照設計圖紙要求將軟土、膨脹土路段的路塹挖掘到設計高度，而是預留了0．3到0．6毫米的厚度，等到整個路塹挖掘工作完成再進行處理。下面將整個路塹開挖流程圖用圖表表示出。
(4)路基填方。此次施工中，路基填方工作采用分層攤鋪的施工方法。分層攤鋪主要指的是以路基面的平行線為準對路基進行分層攤鋪。為保證填土的厚度，分層攤鋪的過程要求測量每一層的填土厚度。施工過程中需要控制施工層數不能太多，同時也要保證每一層的填料厚度超過0．6米。
4結束語
