導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇數控編程論文，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

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2發揮雙師型教師的作用

當今是科技知識日與更新的時代，現在的學生聰明、睿智，總是存在著極強的好奇心，他們渴望了解各種知識，在思維中會提出很多的疑問。而數控專業又恰恰是集數控、機械、電工、電子、計算機、液壓氣壓、傳感器等多學科的知識于一體而又相互交叉的專業，單純的數控理論知識和數控機床的操作知識是遠遠滿足不了學生的渴求的，這就要求雙師型教師知識面要寬泛，不但應具有專業理論和專業技能知識，還要通曉相關專業和行業的知識、技術、技能，并能將它們相互滲透、融合和轉化。老師只有具備了這些知識，你的課才更專業、更生動、更形象、更有趣，你的課才能講活，才能吸引學生，才能使學生信服你，學生學習的欲望才能被激發。

篇2

當今，數控系統正在朝著高速度、高精度以及開放化、智能化、網絡化的方向發展，而高速度、高精度是通過控制執行部件（包括運行控制卡及伺服系統）來保證的。以往的運動控制卡主是基于單片機和分立數字電路制作的，用以實現位置控制、光柵信號處理等功能。由于器件本身執行速度慢、體積大、集成度低，并且結構固定，電路制作完成以后，無法改變其功能和結構。采用在系統可編程技術，應用ispLSI器件開發的PC——DSP多軸運動控制卡，能夠完全解決上述問題，適應數控系統發展的需要。

1ISP器件及其優點

ISP（In-SystemProgrammability）器件，是美國Lattice半導體公司于20世紀90年代初開發出的一種新型高密高速的現場可編程數字電路器件，具有在系統可編程能力和邊界掃描測試能力，非常適合在計算機、通信、DSP系統以及遙測系統中使用。

在系統可編程技術與傳統邏輯電路設計比較，其優點在于：（1）實現了在系統編程的調試，縮短了產品上市時間，降低了生產成本。（2）無需使用專門的器件編程設置，已編程器件無須倉庫保管，避免了復雜的制造流程，降低了現場升級成本。（3）使用ISP器件，不僅能夠在可重構器件的基礎上設計開發自己的系統，還可以在不改變輸入、輸出管腳的條件下，隨時修改原有的數字系統結構，真正實現了硬件電路的“軟件化”，將器件編程和調試集中到生產最終電路板的測試階段，使系統調試數字系統硬件現場升級變得容易而且便宜[1]。

2在系統可編程技術應用

2.1系統描述

本所自主開發的多軸運動控制卡采用的是主-從式PC-DSP系統。PC機的主要任務是提供良好的人機交互環境；而DSP（數字信號處理器）則作為系統執行者，以高速度進行算法實現、位置調節和速度調節，然后經過16位的D/A將數據送給伺服控制單元。系統不但可以進行高速度高精度控制，同時也是一個DSP伺服系統的開發平臺。

PC運動控制卡采用美國德州公司DSP芯片TMS320F206作為系統的核心，運動控制卡由ISP模塊、DSP-PC通信雙口RAM模塊、光柵信號輸入模塊、數/模轉換電路模塊四部分組成（見圖1）。其中，ISP模塊中包括了可變地址的譯碼電路、輸入輸出緩沖/鎖存器電路、11位的自動加計數器電路、雙端口RAM的控制電路以及PC機和DSP測驗握手電路。本系統使用Lattice公司的ispLSI系列CPLD（復雜可編程邏輯器件）來實現這一部分數字電路和邏輯控制電路，如圖2所示。

2.2雙端口RAM訪問控制的實現

對于本系統來說，PC機要發送控制指令和進行大量數據計算，數據交換應盡可能占用較少的機時和內存空間；此外，PC機的系統總線與DSP之間還要進行大量可靠的數據傳輸，它們均過多地占用CPU時間，導致CPU效降率低。使用雙端口RAM，交換信息雙方CPU將其當作自己存儲器的一部分，可保證高速可靠的數據通信。我們選用2K×8bit的IDT7132，完全能夠滿足本系統中數據交換的要求。對雙端口RAM訪問，一般有三種方式，即映射內存方式、DMA方式和擴展I/O方式。映射內存方式訪問雙端口RAM，不需要周轉，訪問速度快。實模式及保護模式下，能對確定內存空間進行訪問，實現對RAM任意存儲單元讀寫；但在32位的Windows98和WindowsNT操作系統下，不支持對確定內存空間的訪問，要訪問雙端口RAM必須編寫復雜的硬件驅動程序，難度很大。DMA方式訪問端口RAM，傳送數據的速度靈活、擴展I/O方式訪問雙端口RAM，可以按實現要求分配I/O端口，實現對雙端口RAM所有存儲單元讀寫，這種方式軟、硬件設計都很簡單。所以，擴展I/O方式訪問雙端口RAM是最佳方案。

從技術上來說，PCI總線是最先進的，不僅速度快，而且支持即插即用等特性，但控制卡上雙端口RAM芯片是8們的IDT7132，而PCI總線是32位。為了簡化設計，對PC機一方，采用了16位ISA總線，通過擴展I/O方式訪問雙端口RAM。實際占用了兩個I/O端口地址，一個作為計數器預置端口地址，一個作為雙端口RAM讀/寫端口地址。PC機在讀/寫存儲器之前，首先要通過預置數端口，用輸出指令將要訪問RAM存儲器的起始地址置入11位可預置加計數器中；以后每訪問一次讀/寫端口，執行一次讀/寫操作，計數器中的地址就自動加1，計數器輸出指向RAM的下一個存儲單元。這樣，簡單地執行I/O指令，就可以傳送一批數據。而下位的微處理器（DSP）采用的是存儲器訪問方式，它將IDT7132的2K空間映射自己的外存儲器中，實現對雙端口RAM的任意存儲單元的訪問。

在PC機和DSP對端口RAM訪問時，只要不是同時訪問同一個存儲單元，就允許兩個端口對片內任何單元同時進行獨立的讀/寫操作，而且互不干擾。但兩個端口訪問同一存儲單元，會造成同時寫或者一側讀一側寫的訪問沖突，因此應避免這一訪問沖突發生。由于片內邏輯促裁可根據兩偶片選或地址信號同時到達的差別（小到5ns），對后到達一側進行封鎖，并同時輸出一個BUSY（約25ns）的低電平脈沖信號，利用這一信號，便可解決訪問沖突問題。一般來說，標準的ISA總線周期為3個時鐘周期，若主板ISA總線時鐘為8MHz，則一個時鐘周期為125ns；若總線時鐘為6MHz，則一個時鐘周期為167ns，相應的16位總線周期時間分別為375ns和501ns。所以對于PC機來說，可以將BUSY信號接ISA總線的I/OCHRDY信號線，總線周期中會自動插入一個等待周期（最多可達10個時鐘周期），直至BUSY信號拉高；同樣，對于DSP，BUSY信號接DSP芯片的READY信號線，系統總線也會自動插入等待周期，從而避免了PC—DSP對雙端口RAM的共享沖突。

無論是PC機還是DSP，傳送數據后都需要通知對方及時提取數據，以免后面數據對前面數據覆蓋，這就需要協調PC—DSP間的數據交換。通過中斷控制器可實現數據交換過程中兩個CPU之間相互中斷。對于PC機寫RAM操作完成之后，PC機通過端口1將中斷控制器2（DSP中斷控制器）置位，DSP響應中斷后進入中斷服務程序。在子程序中，DSP可以通過端口4將中斷控制器2復位。同理，DSP也可向PC機發中斷，PC機響應中斷后進入斷服務程序。

2.3器件選擇和輸入方法

選擇可編程邏輯器件型號時，應注意到ISP模塊電路總共使用I/O管腳數目為52個，大約需要10～20個GLB單元。所以選用ispLSI1032E-100LJ84芯片來實現ISP模塊電路，它的集成度達到6000門，具有64個I/O引腳，寄存器超過96個，32個GLB單元，系統速度為100MHz，從資源和速度上能夠滿足該多軸運動控制卡的需求。同一芯片內的門電路、觸發器、三態門等參數特性完全一樣，抗干擾性能比原來分立器件構成的電路也有極大的提高，完全可能實現全數字的I/O電路。

使用Lattice公司提供的數字系統設計軟件ispEXPERT，邏輯設計可以采用原理圖、硬件描述語言（HDL）以及兩者混合采用三種方法輸入。本設計采用ABEL—HDL語言輸入和編寫測試向量，并且使用自己開發的編程板完成對器件的編程和下載。

2.4主時序設計

以PC機為例，訪問雙端口RAM分以下兩步完成：

第一步是向PC機I/O端口中的數據端口送數據D0～D12，D0～D10（訪問RAM的起始地址）送至計數器，D11作為可預置計數器的LOAD信號；當D11為1時，計數器裝入預置數。D12作為讀寫控制位，D12為1時，PC機對RAM寫操作；為0時，對RAM讀操作。

第二步是通過PC機ISA總線的I/O端口讀寫RMA，每完成一次讀/寫，計數器輸出就指向下一個要訪問的RMA地址單元。時序如圖3所示。

3功能仿真

為了保證本系統設計的正確性，在對ISP器件下載以前，首先對系統進行功能仿真。功能仿真的輸入信號由ABEL-HDL編寫測試矢量給出。仍以PC機訪問雙端口RAM為例，系統的功能仿真波形圖如圖4所示。

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PID控制理論內涵給人們留下了較大的研究空間，關于PID參數自整定的方法也相繼問世，但隨著控制理論及應用范圍的不斷發展，控制對象也日趨復雜，有些系統的過程模型難以建立，并且具有高度的非線性、時變性；比如VAV變風量空調系統的時變控制，因此傳統的PID控制策略就顯露了它的不足。雖然研究人員試圖通過簡化控制算法或采取優化集合控制等來解決這一不足，但效果并不很理想?；赑ID控制所存在的問題，相關研究人員根據變風量空調系統的特點結合控制技術在不斷改進PID控制算法的基礎上積極尋找其它更為高級的控制方式，通過實踐，逐步將最優控制、自適應控制、模糊控制及神經網絡控制等智能化控制手段應用于VAV空調系統的控制實踐。隨著控制技術、空調技術的發展以及將二者相結合運用于建筑系統的發展趨勢來看，VAV空調系統控制技術從最初的定靜壓控制到變靜壓控制再到后來直接數字控制、總風量控制再到智能化控制已經取得了很大的發展，其中清華大學有關學者提出的總風量控制法具有一定影響，該方法不采用靜壓送風量，而是根據壓力無關型VAV空調系統末端裝置的設定風量來確定系統送風總量并據此計算出送風風機的轉速，從而對送風量進行控制。他們通過對總風量控制法與定靜壓控制法、變靜壓控制法的節能效果比較，認為雖然總風量控制法的節能效果雖不如變靜壓控制法，但因其沒有壓力控制環節，所以運行穩定性很好。另外，還有學者通過分析變VAV空調系統的局部控制，利用其送風末端裝置風閥的開度作為各空調區域相關負荷的指示信號，提出送風靜壓優化控制方法。

2、變風量空調(VAV)控制系統模型

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一、數控銑/加工中心預備技師課題內容

1.課題來源

預備技師課題的來源一般有：具有一定技術含量的企業產品、歷年全國數控技能競賽試題、國家題庫、企業攻關課題、企業的技術改造課題、根據培養知識點設計的課題等。

本課題源自一燈具生產企業，產品為外貿定單，銷往日本。該產品是企業與我校合作開發的新產品。在實施本課題前，已完成了該模具圖紙的設計，本課題主要完成模具型芯和型腔的選材與加工。

2.能力目標

通過本套課題的學習，掌握利用數控設備加工具有實際價值產品的能力，以及培養學員應具有良好的團隊意識和工作習慣。

3.課題開發

根據能力目標，將金屬材料及熱處理、CAD、數控造型軟件的使用、自動編程知識、機械加工知識等涉及的技術融合在一起，形成完整的知識結構，強化各知識點的有機結合，形成較強的職業能力。

4.教學實踐

（1）教學形式――導師制。

（2）學習形式――2人/組，任務驅動式團隊自主學習。

（3）教學設備――數控銑/加工中心。

（4）學習內容――燈罩模具產品產出的全過程。

該燈罩模具的加工涵蓋了數控專業學習中所涉及到的知識。燈罩模具的加工過程即是以行動導向組織的教學過程，以師生共同確定的加工方案及完成的加工步驟來引導教學組織過程，學生通過主動和全面的學習，達到腦力勞動和體力勞動的統一。

該燈罩模具的加工任務（行動）絕非單指某一技術或技藝，而是燈罩模具產品產出的全過程，包括接受定單、確定任務、資料檢索、制訂計劃、服務加工、質量控制、售后服務等，是學生即將從事的數控加工職業可能發生的一個完整的工作過程。給學生提供了一個典型的綜合科技環境，使學生將學過的諸多單科專業知識在這里得到全面認識、綜合訓練和相互提升。

5.課題實施

（1）選擇型芯及型腔材料。

提出問題：如何選擇模具材料？選擇模具材料時要考慮哪些因素？所選擇模具材料的性能？

涉及知識：金屬材料及熱處理

教師行為：提供需查閱的相關資料，解答相關問題。

（2）畫模具型芯圖。

涉及知識：機械制圖及相關繪圖標準，手工畫圖、CAD繪圖。

教師行為：檢查所畫視圖的規范性與正確性，提出解決方案，CAD輔導。

（3）選擇毛坯并進行數控車加工。

涉及知識：數控車床的編程與操作、選擇刀具、夾具、切削用量、工件裝夾與校正。

教師行為：檢查數控車程序，數控車床的操作，數控車宏程序輔導。

（4）產品造型。

涉及知識：數控造型軟件的使用。

教師行為：實體造型輔導。

（5）生成數控加工程序。

涉及知識：自動編程知識，機械加工知識。

教師行為：加工方式選擇，加工刀具選擇，切削用量選擇輔導

（6）數控銑/加工中心加工。

涉及知識：程序的傳輸，數控銑/加工中心的操作，程序的修改，夾具的選擇，工件裝夾與校正。

教師行為：程序傳輸輔導。

（7）精度檢驗。

涉及知識：精度檢驗的方法。

教師行為：精度分析，提出解決措施。

（8）模具裝配。

涉及知識：模具裝配與調試。

教師行為：精度分析，提出解決措施。

（9）加工產品。

加工出的產品如圖2所示。

（10）完成技師論文。

涉及知識：完成課題全過程中的心得與體會。

教師行為：提供技師論文的格式，書寫論文的注意事項，論文輔導。

根據學員的學習情況及教學設備在實際使用過程中的效能，指導教師提出改進建議，完成成果評價。

二、成績考核及教學效果評定

為了嚴把預備技師的出口關，數控銑/加工中心預備技師考評主要有以下內容組成：

1.預備技師理論考試

本著夠用和實用的原則，檢驗學生對基本理論知識的掌握程度，其內容包括機械制圖、機制工藝知識、機械加工、數控加工工藝、數控編程、數控原理等知識。

2.編制加工工藝

檢驗學生分析問題、解決問題的能力。考試內容為編寫復雜零件的數控加工工藝規程（包括工序卡、刀具卡、切削用量參數表等內容）。

3.手工編程

檢驗學生對數控編程的基礎知識的掌握程度?？荚噧热轂榫帉懣荚嚬ぜ募庸こ绦?。

4.CAD繪圖

繪制復雜零件或裝配圖，考核學生的計算機繪圖能力及對機械制圖的掌握程度。

5.自動編程

考核學生造型能力和自動編程能力。

6.數控技能應會考核

完成數控機床加工技師操作課題，考核學生的實際動手能力。

7.預備技師論文答辯

通過預備技師論文的答辯，考核學生對預備技師所需掌握的各項知識的綜合運用能力，提高學生分析問題、解決問題的能力。

以上內容的1～3項歸納為應知考試，所占比例依次為60%、20%、20%。4～6項歸納為應會考試，所占比例依次為20%、30%、50%。當應知、應會和論文答辯全部合格后，方可認為預備技師合格。

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[作者簡介]孫芹（1979- ），女，山東威海人，山東英才學院機械學院，講師，碩士，研究方向為機械制造、數控加工。（山東 濟南 250104）

[中圖分類號]G712 [文獻標識碼]A [文章編號]1004-3985（2013）29

當今社會機械制造業的發展壯大，得益于日趨激烈的市場競爭。面對機遇與挑戰，制造業只有不斷吸收機械、電子、信息及現代企業管理等多方面的成果，并應用于產品生命周期的全過程，才能不斷推出新品，富有競爭力。集成化、網絡化、數字化、虛擬化以及智能化是使傳統制造系統成為信息時代、知識經濟時代的先進制造系統的最主要內容。目前，在眾多企業中廣泛應用的CAD/CAM技術是現代先進的計算機技術成功滲入傳統制造業的結果。

為使學生進入企業后，能夠熟練掌握一門CAD/CAM軟件，盡快適應自己的工作崗位，山東英才學院結合機制專業的自身特點，選擇NX（UG）作為CAD/CAM教學軟件。通過到兄弟院校走訪調研發現，在教學過程中，CAD/CAM單獨作為一門課程一般開設在第六學期或第七學期，雖然該課程設置的目的是為了起到連接作用，為后續的畢業設計和學生就業提供好的繪圖工具。但作為一門課程，學生學完后，很難做到融會貫通，沒有達到預期的教學效果。為了提高學生學習的主動性，讓枯燥的機械課程變得簡單易懂，提高學生學習的興趣，增強各門課程之間的聯系。在機制本科的教學過程中，嘗試運用NX的CAD/CAM一體化功能來輔助教學，實踐表明，這對學生理解和掌握專業課程有很大的幫助。

一、NX軟件在“機械制圖”課程中的應用——NX 三維造型模塊

“機械制圖”是工科重要的主干專業技術基礎課程，在機械工程科學人才培養體系中占有重要地位。該課程以形體構造和圖形表達為核心，以形象思維為主線，培養學生空間想象能力、形象思維能力、圖形表達能力和創新構形能力等工程科學的基本素質，并為進一步學習機械設計類、機械制造類和工程實踐類后續課程提供必備的制圖基礎知識與基本技能。

在制圖的教學過程中，仍以講授為主，部分教學環節借助模型和掛圖等輔助工具，學生往往是被動學習，建立空間思維相對困難，學生普遍反映課程太難學，從而對課程產生了厭倦，降低了學習積極性。到了高年級，進入專業課程學習、課程設計和畢業設計階段，學生反而不會畫圖了。畢業后，進入社會，就業將更加困難。因此，嘗試將NX軟件引入“機械制圖”課程教學環節。建立機械制圖虛擬模型庫，讓學生有整體的概念，通過旋轉、剖切三維圖形，可以對三維模型進行動態仿真，讓學生理解模型各個方向的形狀，增加圖形的直觀性，搭建投影和三維實體之間的橋梁，這樣再來學習制圖的投影原理及其他表達方式，將變得非常輕松。同時，NX為參數化建模，方便對模型進行修改，可以根據教學大綱的變化，及時修改模型?？蓪⒛Ｐ蛶焐蟼鞯骄W絡課程中，學生自主學習，大大提高了學生學習興趣，為后續課程的學習奠定了堅實的基礎。

二、在“數控機床編程”課程中的應用——NX加工模塊

“數控機床編程”課程是機械制造本科專業重要的專業課程。大部分院校數控機床編程主要以手工編程為主，講授數控車床編程和數控銑床（加工中心）編程。為了提高學生的學習興趣，手工編程的內容也會借助NX軟件，講授自動編程應如何實現。如在車削的教學過程中，相應會講解軸類零件、螺紋類零件、綜合實例等自動編程過程，通過手工程序和自動生成程序的對比，學生對編程有更深刻的理解，更喜歡數控編程課程，為機床實訓打下基礎。

手工編程雖然有不少優點，如方便快捷，可以省略很多走空刀的地方，能最大地優化加工路徑等。但手工編程無法編制復雜工件，如非常規曲面的程序編制，同時手工編程對編程人員有較高的要求，一個點計算錯誤，將會造成嚴重的后果。當手工編程無法完成或是編程比較困難的零件，可以通過自動編程完成，NX軟件有強大的數控加工CAM模塊，包括平面銑削、型腔銑削和深度銑削、固定軸曲面輪廓銑削、多軸銑削和孔加工等，基本可以加工任意復雜的曲面。NX數控加工的一般流程為零件3D建模—指定工藝方案—進入CAM環境—創建程序節點、創建刀具節點、創建幾何節點、創建加工方法節點—設定參數—生成刀軌并驗證—機床后置處理—數控程序（NC代碼）。

三、在“機械設計基礎”課程中的應用——NX仿真、裝配和工程圖模塊

“機械設計基礎”課程主要包括機械原理和機械零件設計兩部分，以機械原理部分學習過程中的四連桿機構為例，在學習四連桿機構時，如果僅僅通過理論講解，學生對四連桿的運動特性理解的不夠充分，可以利用NX運動仿真模塊，首先通過三維建模，虛擬裝配，設定連桿，設定驅動，完成平面四連桿機構的三維動畫運動仿模擬。

機械設計基礎課程學完后，要進行課程設計。以減速器課程設計為例，學生要完成減速器裝配圖及零件圖的繪制。給定參數后，如果學生憑空想象，采用二維軟件即使完成了減速器的裝配圖，并拆畫零件圖，也不知道所繪制的減速器各零件間是否會產生干涉，能否保證加工后的零件能夠安裝。因此，可以利用NX的裝配模塊，將所設計的減速器零部件進行裝配，通過仿真建模，查看各個零部件之間是否存在干涉，為后續加工的零件的順利裝配打下基礎。并且，NX軟件可以將三維模型轉換為二維工程圖形。如果零部件模型尺寸進行了修改，裝配圖形也會自動做相應的修改。

四、在本科畢業（論文）設計中的應用——NX 綜合運用

畢業（論文）設計是每個本科生畢業前要完成的最重要的一項任務。機械設計制造及其自動化專業的本科畢業生主要從事的工作崗位為：數控機床操作崗位（數控車床、數控銑床、數控線切割機床的機床操作工），數控工藝技術崗位（數控加工工藝設計師、數控工藝文件管理員、數控程序編寫技術員、電腦繪圖員等），普通機電設備設計師助理等技術工作崗位，這些崗位的共同特點是動起手來能干活，拿起電腦可設計。因此，畢業設計對他們來說尤其重要，畢業論好了，進入企業后，就能更快適應工作崗位。

在教學過程中，為實現應用型本科的人才培養目標，減少理論型、研究型論文，要求畢業論文題目需“來自企業”，即學生的畢業論文內容既要包含設計又要包含制造，而且學生必須在數控機床上至少加工出畢業論文中的一個中等復雜的零件，若能借助NX軟件，自動生成數控加工程序，并對刀路和程序進行優化，會起到事半功倍的效果。通過畢業設計，讓學生掌握機械零件從設計到制造的全過程，為工作后以最短的時間適應企業要求奠定基礎。

五、在機制專業各種大賽中的應用――NX 提升

雖然將NX軟件融入多門專業課程的教學過程，使學生學習積極性大大提高了，教學效果明顯，但由于課時的限制， NX軟件強大的功能模塊，教學過程不可能面面俱到，很多模塊不能深入講解，一般是按照一定的講課模式完成教學任務。

教學過程中理論講解的思路和方法肯定與實際工作有一定的差距。針對學生的不同要求，鼓勵學生參加競賽來提高自己的能力。主要組織學生參加山東省數控大賽、山東省機電產品設計大賽和全國3D大賽等。在每項技能競賽中，都要求學生完成真實的產品，大賽的環境更接近于真實的工作環境，通過參加不同類型的大賽，學生會對NX軟件更加的熟悉，對自己感興趣的模塊有更深刻的了解。同時，大賽能拓寬學生的視野，提高團隊合作精神，提升自身的設計、制造和創新能力，拓寬將來的就業范圍，提高了就業機會。教師通過指導大賽，與學生進行溝通，更了解學生的想法。通過參加大賽，與其他院校進行交流，相互借鑒，獲得更多的信息，把握更新的教學理念，并不斷滲透到自己的教學過程中，使教學更貼近實際，使本來枯燥的課堂變得更加生動。技能大賽可以讓學生認識到學習中的不足，明確自己的學習方向。

把NX（UG）軟件應用于機制本科“機械制圖”“數控機床編程”“機械設計基礎”等課程中，使學生感覺枯燥、難懂專業課程變得生動、易懂、易學，學生自主學習能力得到了提升，學習積極性得到了提高，同時，在本科畢業（論文）設計和各種大賽中，充分合理地選用NX軟件的相應模塊，滿足了不同層次、不同要求的學習需求，教師更容易了解學生，可使教學更能滿足學生的需求，更能貼近社會實踐的要求。學生上學期間打下的堅實基礎，也為今后的就業奠定了堅實的基礎。

[參考文獻]

[1]程德蓉，何玉林，李彩霞.基于CBR的“CAD/CAM技術-UG”課程的教學改革[J].教育與職業，2011（6）.

[2]焦麗麗.UG軟件用于機械專業課程的教學改革[J].裝備制造技術，2008（12）.

[3]嚴潮紅，夏建生，王旭華，等.基于UG NX的工程本科應用型人才培養[J].鹽城工學院學報：社會科學版，2010（3）.

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1 概述

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，近年來，國家大力發展數控技術，數控技術在機床上得到廣泛應用，鐵路輪對的日常維修加工目前廣泛采用數控不落輪鏇床來完成，在不拆卸機車車輛輪對的情況下進行鏇輪踏面加工,加工誤差小，因此車輪的鏇修效率得到大大提高，節約了維修成本和鏇修時間。

2 不落輪鏇床數控系統結構

2.1 硬件結構：

不落輪鏇床數控系統硬件結構由數控單元NCU561.4及SIMODRIVE611D驅動模塊； OP010C(MMC103和PCU50服務器)和MCP操作控制單元；S7-300PLC 模塊；4個1FK7三相數字伺服電動機，micromaster440變頻器，三相異步驅動輪電機等部件組成，系統的各個部件通過現場總線PROFIBUS聯接。連接結構如圖1：

圖1：鏇床硬件結構聯系圖

2.2 軟件結構

SINUMERIK 840D軟件包括Windows xp 操作系統，NC 軟件和HMI軟件，PLC軟件。

2.2.1WindowsXP操作系統:

系統安裝在PCU上，實際相當于單獨的計算機，NC 軟件和HMI 軟件安裝在Windows NT操作系統上使用。

2.2.2 NC 軟件:

SINUMERIK 840D通過特殊處理， NC軟件與PCU計算機WindowsXP 操作系統可以實時運行。從而使得操作PCU即可實時控制NCU程序，實現同步控制的功能。論文格式。主要用于切削輪對程序控制，其主要功能有：

控制機床各部件靈活協調工作

監測群組模式下各通道的狀態

x,z坐標方向動態控制

可編寫快速響應程序

可編寫各部件同步動作程序

選擇優化地址和時間

各種曲線插補方法

電子齒能

刀具，螺紋間隙，象限補償功能

測量功能

高級編程語言的編譯功能

2.2.3 HMI advanced軟件

鏇床采用HMI advanced軟件進行操作，他是運行在Windows NT系統下的應用程序，為用戶提供了友好的操作界面，用于編程控制。如圖示：

圖2：HMI advanced啟動后界面

通過操作HMI advanced軟件，可以實現鏇床以下功能

編寫輪對廓型加工程序

執行部件程序

手動控制操作鏇床

讀寫程序數據

編輯程序數據

顯示處理故障

設定鏇床參數

建立與PLC,NC等控制系統通信

2.3.4 PLC軟件

PLC用戶程序通過安裝在PCU上的STEP 7軟件進行監控和操作，也可以使用專門的程序編程器來進行編程，PLC程序主要用于控制鏇床驅動輪，軸箱支撐，液壓系統等部件動作的自動控制。

3 不落輪鏇床數字控制程序

3.1 不落輪鏇床加工程序：

加工要求按照鐵路輪對踏面廓型進行切削加工，車輛輪對通過軸箱定位，利用4個驅動輪對驅動輪對主軸旋轉，伺服電機驅動軸線方向刀具走向，加工出符合國家TB的標準廓型。鏇床主驅動輪采用PLC控制變頻器，實現4個主驅動輪的調節?？刂七^程如圖1：NCU是機床控制中心，包括PLC和NC兩部分，通過PROFIBUS 與PLC ET200擴展模塊和變頻器進行實時通訊，通過MPI與NCU聯接通訊，手操盤和測量探頭直接聯接在NC上。

鏇床加工過程中，NC按照編寫的數控加工程序執行指令，所有裝載，測量，切削，卸載均采用NC程序自動執行操作，加工流程如圖3示。

圖3 ：鏇輪加工流程

車輪加工工藝：

3.2 閉環控制原理

不落輪鏇床刀具進給控制和驅動輪電機速度控制采用閉環控制系統，使用用增量式光電編碼器檢測裝置，該裝置安裝在伺復電動機上，用來檢測伺服電機的轉角，推算出工作臺的實際位移量，編碼器發出正弦/余弦模擬電平1Vpp (2048脈沖)的反饋信號，信號反饋到NCU裝置的比較器中，與程序指令值進行比較，用差值進行控制，如圖所示：此系統控制精度可以達到0.1mm.可以滿足鏇床切削加工的需要，此外該系統穩定性能良好，測試維修比較容易。論文格式。

圖5：閉環控制原理

影響閉環控制加工系統精度的因素：

a 電機絲桿每轉編碼器采集到的信號數量，數量越多，精度越高。

b.安裝調試編碼器檢測裝置的工藝，

c.The multiplication of the encoder signals 編碼器信號

d.電流和速度控制器取樣時間，取樣時間越短，精度越高。論文格式。

4 結束語

機床數字控制技術是國際先進機床生產技術，也是現代工業發展的基石。近年來，國內數控機床工業與世界數控機床工廠不斷深入合作，研制出各種高精度，高技術含量的數控機床設備，數控機床制造業得到蓬勃發展。

參考文獻：

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

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

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《數控加工技術》是職業學?！皺C械制造工藝與設備專業”的主干課程。我們承擔了“《數控加工技術》課程教學改革方案”教改課題。在課題中強調了加強數控編程能力，相對淡化數控機床結構，滲入專業英語教學，加強實驗、實訓環節，提高學生對知識的綜合應用能力。為了確認方案的實施效果，我們在教學中使用了該方案，并對實施的前后過程進行了分析研究。

一、教改實施前的準備

（一）授課計劃的制定

我們承擔了三年制國家級示范性專業（機械制造工藝與設備“先進制造技術”方向）學生的《數控加工技術》課程教學任務。根據教改后的教學大綱，結合現有實驗設備和實驗設備使用原則，我們制定了新的授課計劃。相對教改之前增加了實驗內容、手工及自動編程內容，相對淡化數控機床結構分析。時間安排上也作了調整，以前將數控車床的編程放在一起講，講完之后再講數控銑床的編程，同學們很容易遺忘前面學的車床編程內容?，F在，將編程分為基礎篇和提高篇，將數控車床和數控銑床穿插在其中，不斷地提高學生的編程能力。

（二）教學內容的準備

因為教學大綱和授課計劃作了充分調整，本學期我們重新對課程內容進行備課。講稿內容中增加了專業英語，從原版的數控教材中摘錄了一些數控知識，對數控專業詞語也作了英語注釋

二、教改實施

（一）采用行為導向的教學方式

我們盡量采用行為導向的教學方式.讓學生有更多自主學習的機會。在開學之初，將授課計劃發給學生，讓學生知道本學期的學習內容和教學進度，對于認真學習的同學，可以讓他們做到課前預習。另外，還采用了布置自行研究課題的形式，在教學中部分采用以學生為中心的課堂教學方式，結合一些多媒體的教學方法進行編程知識的教學，并加強實驗、實訓環節，采用傳、幫、帶的方式進行實踐教學。

（二）自行研究課題

在學期開學初，我們就將課題內容公布給學生，并告知學生如何做、為何要做。學生在學習本課程的同時，能夠在課外翻看一些數控資料，在課余老師還曾帶學生去上海新國際展覽中心觀看工業設備展覽。期中，讓已經做好課題論文的學生在課前用5分鐘左右時間向同學介紹，期末時全部上交規定字數的小論文。自行研究課題讓學生學會了收集資料、使用資料，學會了專業論文的書寫方式，更重要的是使他們了解了數控加工技術的最新發展方向，并激發部分同學對數控的學習興趣。讓學生在課外積累數控相關知識，擴大知識面，充分發揮了學生的主觀能動性。

（三）在教學中逐步滲透以學生為中心的課堂教學

《數控加工技術》課程教學內容較新，技術發展較快，但因為班級學生人數很多（每班有50左右的學生），也因為傳統的學習方式在學生心中根深蒂固，教學作大規模的改變也許會影響教學效果，所以，我們只在幾次課堂教學中選部分內容進行試點。通過幾次嘗試，學生的積極性有所調動，課堂氣氛活躍了許多。上臺講解既能鍛煉學生的表達能力，又能使教師了解學生對知識的掌握程度。

（四）加實驗、實訓環節

實驗、實訓一直是深受學生喜歡的教學環節.學生確實在這一環節能鞏固數控加工知識并進一步學到一些實踐知識。我們以行為導向的教學模式為依據，盡量多為同學提供自我參與的機會。

（五）改善教學評價系統

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【基金項目】遼寧省教育科學規劃培育課題；遼東學院教育教學質量評價專項課題。

【中圖分類號】G42 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2013）08-0221-02

1.前言

《數控技術與編程》是“數控加工技術”專業的一門主干課程，不但需要掌握一定的理論知識，還需要掌握較高的實踐操作知識。國內多所職業院校數控加工技術專業都經歷了一系列教學內容的調整以及教學方法的改革，目的是盡快培養出能勝任數控工藝編程工作崗位的數控操作人才。目前，國內大大小小企業，新進設備多為數字控制，急需能快速上崗的數控操作人員。另外，圍繞教改內容和教學方法，針對數控加工技術專業學生進行了《數控技術與編程》課程學習情況問卷調查，學生對該課程內容感興趣者較多，希望能多安排實訓內容、增加數控自動編程等實踐內容[1-4]。因此，從社會對數控操作人員的需求以及學生對數控技術的渴求來看，強化實踐能力培養的數控技術教學改革具有一定的現實意義。

2.數控技術教學改革

2.1理論教學的改革

根據《數控技術與編程》課程教學內容要圍繞基礎性、實用性、時效性和新穎性的要求，對《數控技術與編程》理論教學內容進行了嘗試性的調整。教材以講明基本概念、基本原理為度，刪除一些計算過程繁鎖、理論性太強以及過時的、崗位實用性較低的內容。比如，刪除復雜曲線的數學處理內容，刪除穿孔紙帶等過時內容；結合目前的數控技術的實際應用，增加自動編程方面內容。同時增加實踐技能性強的教學內容，并將教材中內容接近的部分進行合并。針對數控加工技術專業，將數控機床機械結構、數控車床、銑床、加工中心、計算機輔助編程進行合并；對于模具設計與制造專業，將數控車床、銑床、加工中心編程、數控電火花、線切割機床編程進行合并。這樣，《數控技術與編程》課程教學內容的安排就體現了系統性、完整性、科學性和先進性，同時注重汲取近期先進制造技術和數控技術的最新研究成果，注重知識的前后連貫，注重基礎知識的完整性。

2.2 實踐教學的改革

為了建設好實踐教學體系，與使之與理論教學體系互相聯系、相互融合，豐富數控技術教學的實踐教學內容，通過實際調研研究，建立了《數控技術與編程》課程的實踐教學體系，即課程實驗──數控機床操作實訓──綜合實踐訓練[5]。

（1）課程實驗

開設數控機床結構實驗，使學生了解數控機床的機械結構；開設數控編程實驗，使每個學生獨立完成數控車床、數控銑床的編程訓練；利用計算機輔助編程（自動編程）完成復雜形狀零件自動編程訓練；通過編程訓練使學生掌握數控編程的方法和技巧。

（2）數控機床操作實訓

學生進行數控車床、銑床和加工中心實際操作訓練，讓學生掌握數控機床、加工中心的程序輸入、刀具參數設置、機床調整、機床維護知識，使學生能夠操作數控機床并加工出合格零件，培養學生操作機床的基本技能。

（3）綜合實踐訓練

學生自己選擇中等復雜程度的零件，分析零件結構、制訂工藝過程、工藝路線，選擇數控機床、刀具、夾具等，編制加工程序，自己動手操作加工出零件，培養學生綜合運用所學理論知識解決實際問題的能力。

2.3數控技術考核改革

融入職業技能考核，實行“雙證制”教育。將學歷教育融入職業技能鑒定內涵，將課程教學全面覆蓋職業技能鑒定標準所包含的全部知識。在課程結構、教學內容、教學進度安排和教學質量評價等方面為學生獲得職業資格證書提供可靠的保障，突出職業能力培養，實施“雙證制”教育[6]。具體做法是：理論教學課程綜合相應工種應該掌握的知識，實踐教學環節融合相應工種的技能部分，通過正常的理論和實踐教學，達到相應工種的職業技能鑒定標準，經過考試與鑒定，獲得相應工種的職業資格證書，實現職業資格“零培訓”，實現技術工人的“零距離上崗”。

3.成效分析

《數控技術與編程》教學改革之后，分別對05級和06級數控技術專業部分學生進行問卷調查，得到了一定的信息反饋（Z0501班24份、Z0502班21份、Z0605班30份、Z0606班32份）。經過匯總整理后得到教改前和教改后的學生對《數控技術與編程》課程改革的態度，如表1所示。

表1數控技術與編程教學改革前后比較

由表1中可以看出，教學改革得到學生的認可，課程內容的安排更趨合理，學生對課程內容的興趣大幅度的提高。通過一系列的教改實踐，針對數控加工技術的特點，突出面向綜合應用、加強工程實踐環節的原則，形成了該課程的總體結構框架，收到了良好的效果。

由于本次教改側重數控工藝編程能力的提高。從平時作業、期末考試、期末實訓中學生對知識點掌握的程度比較分析，強調實踐教學后，學生的知識掌握比以前扎實，能將所學知識運用到實踐操作中。教改之前，學生在期末的考試中對編程題的失分率高達32%，考試成績不太理想。教改之后，學生在考試中編程題的失分率下降到8%，學生編程時能主動考慮工藝問題，大大提高了所編程序的實用性。

4.結論

目前，高職院校都在進行相應的教學改革和課程改革，目的是培養學生能快速勝任數控操作崗位。而《數控技術及編程》是高職數控技術專業的一門主干專業課，具有實踐性強的特點。論文以培養學生熟練掌握數控設備基本編程技能為目標，進行了《數控技術與編程》課程的教學改革、考核改革。通過強化實踐教學，提高了學生的實踐能力；通過改革課程群的教學內容和形式，融入了職業技能考核方法，形成了新的教學體系，實行“雙證制”教育體制，獲得了良好的教學效果。

參考文獻：

[1]孫海濱，宮衍香.理論力學教學改革的實踐與探索[J].高等理科教育.2007.5：94-96

[2]陳書法，張南喬，張淑蘭.《機床數控技術》教學改革的探索與實踐[J].高教論壇. 2005.12（6）：126-127。

[3]李謨樹，張鐘，覃嶺，周華.數控技術一體化課程教學改革的探索與實踐[J].順德職業技術學院學報.2006.6（1）：81-83

[4]郭劍.關于校級實驗教學質量評價體系的思考[J].實驗科學與技術，2010（8）：126-127

[5]董德民.經管類創新應用型實驗教學體系的構建與實踐[J].中國科技信息， 2009（15）： 244-245

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隨著經濟的高速發展，特別是制造業的蓬勃發展，數控機床在我國的應用也越來越廣泛。為企業培養合格的數控操作工已成為職業學校的一個重要任務?！稊悼剀嚧簿幊膛c操作項目教程》作為數控專業的一門專業主干課程，課程中包含的理論知識繁雜、抽象，并且與機床的實際操作緊密相連。在教學中教師授課難，學生疑問多，傳統的教學方法往往事倍功半。那么利用教學多媒體課件，把老師難以陳述，學生難以理解的知識用多種媒體形式表現出來，能否解決教師難教、學生難懂問題，從而提高整個課程的教學效果？我校在已開發多媒體課件的基礎上選擇若干班級進行多媒體教學和傳統教學的比較。

一、試卷分析：

本次試卷共4項，填空題、選擇題、判斷題和編程題。其中，填空題、選擇題、判斷題主要考察學生對基礎知識的掌握，如指令的基本功能、循環的參數含義等。編程題主要考察學生對知識的綜合應用能力。如工藝的編排、基點坐標的確定、工藝參數的選擇等?？荚嚂r間90分鐘，考試難度中等偏上。

二、考試結果分析

參加考試的兩個班級是平行班，學生入學成績相當，開設本課程之前所學文化課和專業課相同，任課教師相同。上本課程時是同一教師任教，其中，0705班采用多媒體課件輔助教學，0706班采用傳統教學手段教學。免費論文，傳統教學。表一是考試所得數據。

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

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隨著我國加入世界貿易組織及改革開放的進一步深入，中國已經成為世界制造業的大國，陳舊的制造設備正在被高精度、高效率、高柔性化的數控設備所取代，因此，制造業的競爭在一定程度上就是數控技術的競爭。數控技術的普及使企業急需大批的數控編程及操作人員，然而目前數控人才奇缺，特別是具備綜合基本知識、能解決數控技術工程實際問題的人員更為奇缺。這嚴重地制約了數控設備的使用和利用率，影響了企業的競爭能力。因此，數控人才的培養已迫在眉睫。作為培養生產一線的數控人才的中職學校必須順應這個歷史潮流，利用這樣一個大好的發展機遇，培養大批在生產一線從事數控加工編程、操作)juar及設備的維修、維護等工作的技術技能型人才。 

一、明確中職學校數控專業的培養目標，高度重視職業技能鑒定，嚴把質量關． 

(一)中職學校數控專業的學生來源大部分是初中畢業生，入學前文化基礎知識普遍較差，能力參差不齊，他們在數控機床的應用過程中，主要面臨著操作、編程及維修(主要是維護)三大問題。因此，我們必須明確，中職學校數控專業培養目標應是熟練掌握數控機床的操作、編程及維護技術的生產一線的技術工人。 

(二)職業技能鑒定是對操作者所具備的理論知識與技能水平的一個全面鑒別認證的過程，近年來，數控專業的職業資格證書已成為求職者的敲門磚和用人單位用工的首選。不可否認，我國的職業資格證書制度還不成熟，有待完善，雖然技能鑒定的通過率很高，但在知識與能力結構方面仍然不能真正地滿足企業等用人單位的要求。因此，中職學校在追求職業資格證書達標率的同時，必須嚴把教學與實踐質量關，真正做到名副其實。 

二、注重基礎知識、基本技能以及傳統的金工實習，突出數控教學中的重點和難點內容。 

我們知道，普通機床經過改造，加上數控系統和必要的電路、液壓、氣路等，便可成為數控機床，但其本質仍然屬于機械加工范疇。因此，作為數控專業的操作人員，不僅要掌握數控編程、數控機床操作技能及其維護保養，還需掌握普通機床的基礎知識和基本操作技能。目前，在數控專業的實習教學中存在著這樣一種誤區，認為隨著機床數字化程度的不斷提高，傳統的車、銑、鍛、磨、刨的金工實習的教學要求可以隨之降低。例如刀具(車刀、銑刀等)的刃磨在普通金工教學中是非常重要且必須掌握的基本技能，如果數控專業的學生缺乏這種能力，絕對會發育不良。可以想象一下，如果數控機床的操作人員連刀具都不會刃磨、切削用量不會選擇、制造工藝、安裝和定位都不懂，他將如何操作數控機床加工出合格的產品?我認為，數控機床的實習最好安排在普通機床實習之后，實習

由于學生在普通機床上實習過，有一定的普通機床的基礎，這樣，教師在講授數控機床的編程和加工特點時，可以和普通機床進行比較，分析它們的異同點，這會使得學生更容易理解，同時也可提高他們的學習積極性。目前，在國內的企業生產中以日本的法納克(fanuc)和德國的西門子(sie慨ns)兩種數控系統居多，學校的教學也有華中數控和廣州數控等系統。不同廠家生產的數控機床在結構上有所不同，在教學中應強調這一點，并提出其共性部分的特征，以提高學生的適應性。在數控系統的基本操作中，要突出對刀、取刀補及程序錄入的操作。因為對刀及取刀補的準確度直接影響到零件的加工精度，而加工程序又是數控機床得以運行的關鍵。在數控編程的教學中強調加工程序的工藝優化和保證加工精度的方法，選擇最佳的切削參數。 

對刀是數控加工中的主要操作和重要技能。數控機床在加工前，要進行對刀。對刀的準確性決定了零件的加工精度，同時，對刀效率還直接影響數控加工效率。通過指導學生數控實訓發現，學生普遍有這種觀點：數控機床的操作并不難，難就難在對刀。讓學生掌握簡便、實用、有效的對刀方法，是數控教學中的重中之重。 

三、利用網絡和仿真等軟件組織教學，以期提高學生的學習積極性和主動性。