数控技术的基本原理篇1
论文摘要：本文通过分析目前我国数控技术人才培养现状和企业对数控技术人才的素质要求，探讨数控技术应用岗位所需专业知识的结构，最后提出了对专业基础课，专业课程的教学课程及内容进行整合的基本思路。
随着科学技术的发展，世界先进制造技术的兴起和不断成熟，对数控加工技术提出了更高的要求，目前我国制造业已开始广泛使用先进的数控技术，但掌握数控技术的机电复合型人才奇缺，数控编程、数控机床操作和维护人员更是不足。据调查目前我国高校数控方向的毕业生每人通常有4个以上的就业岗位可供选择，毕业生一次性就业率在95％以上。来自大学、高等职业技术院校的数控技术应用专业的毕业生，虽然具有一定的专业知识和动手能力，但缺乏工艺经验，难以满足某些企业对加工和维修一体化的复合型人才的要求。这主要是作为培养技术人才的高校、高职院校在加大培养数控人才的力度的同时，没有根据数控技术岗位需求的变化来相应的改变教学模式和教学内容，仍在延续传统教学模式所造成的。
目前市场对数控人才的需求有以下三个层次，所需掌握的知识结构也各不同。
(1)金领层：这类人才需熟悉机械加工和数控加工工艺，具有熟练的数控编程能力、较高的数控设备操作能力和数控设备的维护、维修能力，且具有一定的实际经验和宽厚的综合理论知识，能自行完成数控系统的选型、数控机床机械机构的设计和控制系统的安装调试和维护，独立完成机床数控化改造等工作。
(2)灰领层：具有较为系统的机械加工工艺理论知识，熟悉数控加工工艺的特点，能够完成数控程序编制和数控机床维护等工作。
(3)蓝领层：具有手工编程和调试数控机床的能力，熟练的数控机床操作能力，了解自动编程和数控机床的简单维修，能够完成数控机床的操作、调试和维护等工作。
本文从培养数控技术应用型通才的角度来探讨其岗位所需的专业知识结构，并依此为基础来讨论专业基础课和专业课程的设置及课程教学内容的整合。
数控技术是用数字化信号对设备运行及其加工过程进行控制的一种自动控制技术。模拟控制系统中的控制信息是模拟量，而数字控制系统中的控制是数字量，在计算机技术迅速发展的推动下数控技术以其表达信息准确，可进行复杂信息处理且具有逻辑处理能力，使刚性机械设备具备了柔性。
从机床控制技术的观点来看，数控技术的cnc系统把计算机引入数控系统，可利用计算机的数据处理能力方便地实现各种控制策略，用软件实现机床的开关量控制。当被加工对象的数字信息被送入到专用的或通用的计算机后，计算机对输入的信息进行处理与运算，发出各种指令来控制机床的伺服系统或其它执行元件，使机床自动加工出所需要的工件。数控机床就是将加工过程所需的各种操作和步骤，以及刀具与工件之间的相对位移量都用数字化的代码来表示。这使数控机床与其它自动机床具有了一个显著的区别：当加工对象改变时，除了重新装夹工件和更换刀具之外，只需要更换新的控制程序，不需要对机床硬件作任何调整或少量调整即可。
从机械加工技术的观点来看，数控加工技术属于现代制造技术的范畴，是计算机技术、信息技术与机械技术交叉融合而形成的一门综合性新技术。数控机床，是数字控制技术嫁接到金属切削机床上的产物。数控机床的加工方法仍然是采用金属切削方法。因而，数控加工与传统机械加工的工艺规程从总体上说是一致的。由数控机床的成形运动的控制采用了计算机数字控制技术，不但能够使其成形运动实行两轴或多轴联动，使数控机床能够在两维和三维空间中实现任意曲面的加工，而且使机床结构大大简化，使数控机床所能采用的切削方法增多，加工工艺范围增大。因而数控加工工艺过程与传统加工工艺过程产生了较大差异，主要体现在：单台数控机床可使用多种切削加工方法、工艺范围增大，数控加工的工序内容比普通机加工的序内容复杂、工艺过程缩短，工艺装备种类和数量减少，装夹次数减少，加工精度和质量主要由机床保证，特别是加工中心(mc)，可实现除定位基面以外的其它大部分表面的加工，机床柔性增大。数控加工工艺的制订不但涉及到传统机械制造工艺制定的基本理论知识，还包括加工原点的确定、工序内容的划分、刀具轨迹的确定、刀具的选择与使用和切削用量的选择等具体内容。
从以上分析，数控的金领层应具备根据被加工对象的工艺特征和特殊要求，编制数控程序及调试、维护数控机床和使用数控机床进行加工的能力。
根据其能力需求，我们可以从以下两个方面来分析其所需的知识结构。
从机床控制方面，数控的金领层应在电工电子、计算机原理及控制、计算机编程语言、数控原理及数控机床、数控软件及数控编程等方面具备扎实的基础知识；
从机械加工方面，数控的金领层应在现代机械设计、机械加工工艺、金属切削理论、夹具、刀具和量具等方面具备扎实的基础知识；
从机械加工技术和控制两个方面出发，数控技术应用所涉及的学科范围广、教学内容多、课程内容本身具有其系统性要求。怎样在有限的教学时间里，将所需的基本知识传授给学生，且能达到培养目标的要求，是课程体系建立和教学内容的确定过程中应解决的关键问题。因此，课程内容的合理安排和整合是必需的，也是至关重要的。
通过对以上两方面知识的分析，职业教育数控培养方向的专业课程知识结构应以“机械制图和机械设计理论为起点，材料和塑性成形方法为基础，机械加工工艺为核心，数控技术为手段”这一基本认识来构建。根据课程理论的辩证适度原则、综合性与系统性相结合原则、统一性和多样性相结合原则；课时分配比例合理原则；开放性原则；超前性原则；理论性和实践性相结合原则，将机械领域与数控技术领域的基础知识整合，提出以下职业教育数控培养方向专业课程知识结构的建立思路。
数控技术的基本原理篇2
【关键词】开放式数控实验教学课程研究
【中图分类号】G424.31【文献标识码】a【文章编号】2095-3089（2015）11-0048-03
theDevelopmentofanopenCnCexperimentalteachingplatform
HanDe-dong，FUYun-zhong，HanZhen-yu，LiUJian-kang
（mechanicalmanufacturingandautomationDepartment，Harbininstituteoftechnology，Harbin150001，China）
【abstract】toimprovetheteachingeffectofpracticalcourseofnumericalcontroltechnology，andtopromotepracticalabilityofstudents，anopenCnCexperimentalteachingplatformbasedonmotioncontrolcardwasdevelopedcombiningimportantknowledgepointsinthecourseofnumericalcontroltechnology.thedevelopedteachingplatformwasappliedintheteachingofpracticalcourseofnumericalcontroltechnologyandachievedgoodeffect.
【Keywords】openCnC;experimentalteaching;curriculumresearch
引言
改革开放以来，我国制造业已经取得了显著的成就，但是仍然处于工业现代化的进程中，与发达国家相比还有相当大差距[1]。数控技术是现代制造业的核心技术，是机械制造自动化的重要基础技术，数控机床的品种、水平和生产制造能力，直接反映一个国家工业的综合实力。现阶段我国国产数控机床基本以低档经济型和中档普及型数控机床为主，高档数控机床市场份额的70%～80%、数控系统（普及型、高级型）的90%都被发达国家占领[2]。我国数控技术专业人才的缺乏是导致该现状的主要原因之一，最新调查显示，我国数控工程技术人才严重不足，尤其是专业知识层次较高并且具备一定动手能力的高级工程技术人才更显紧缺[3]。
数控技术课程是本科教学中机械类专业必不可少的重要课程，是一门多学科交叉，涉及机械设计、机械制造、电工电子学、计算机程序设计、自动控制原理、力学等多门学科知识，是一门理论性和实践性要求都很高的课程。其中数控技术实践课对实现课程教学目标起着重要的作用，是学生掌握数控机床基本操作技能，了解数控机床的基本机构原理，熟悉现代CaD/Cam自动加工技术的应用方法和基本流程的有效途径。是培养学生理论联系实际、分析问题和解决问题的能力，以及启迪学生的创新思维、发掘其创新潜力的重要手段[3]。
由于数控技术课程的特殊性，目前本科学校对数控技术专业人才的培养，普遍缺乏一个系统的、全面的培养方案，虽然很多高校对数控技术课程教学模式进行了一系列改革和创新[4-7]，但是仅仅停留在教学模式或授课方式的调整创新层面，对于具体的课程内容规划以及重要专业知识点如何在教学中体现，相关的研究则非常少。
本文针对数控技术课程中数控机床本体结构原理、电气系统原理、控制系统原理、G代码译码、插补原理、运动控制、人机界面等重点知识点的讲授问题，设计搭建了基于运动控制卡的开放式数控系统实验平台，编写了相应的教学用数控软件系统，并应用在数控实践课程教学中。
一、数控实验平台硬件系统设计
1.机床本体结构设计
传统数控技术实验教学中，大多使用商业数控机床演示给学生看，但是商业数控机床机械结构大都有保护外壳，学生无法观看其内部结构组成，所以为了将数控机床机械结构展现给学生，本文自行设计了数控机床的机械本体。学生可以从对机床机械本体的参观和学习中，学习到数控机床坐标系的设置、工作台驱动原理、进给轴限位和回原点原理等基础知识。
数控实验平台机床机械本体采用传统三轴铣床结构，XY轴工作台采用双座标工作台，Z轴工作台采用单轴工作台，每个轴都对应安装了限位开关和原点开关。工作台工作行程150mm，滚珠丝杠导程4mm。工作台滚珠丝杠与伺服电机之间采用联轴器连接。
2.电气系统设计
pC机和数控系统的结合使数控技术有了很大的发展，给数控系统提供了更多的软件工具和硬件资源，目前基于pC的开放式数控系统的主流结构形式主要有以下几种：pC嵌入nC板卡、nC板卡嵌入pC、pC+SoftCnC。由于本实验平台主要用于本科生和研究生的数控技术实验教学，可以让学生认识并实际编程实现数控系统特定功能，所以开发的实验平台复杂程度要易于教学，还应该保证平台安全可靠防止学生在做实验时造成事故。结合这些因素，对上述三种结构进行了对比分析，认为“nC板卡+pC”结构更适合用来开发实验平台，所以本文选用运动控制卡和普通pC机来搭建实验平台的控制系统。实验平台电气系统结构如图1所示。
图1电气系统框架图
通过实际对实验平台电气系统的接线练习，学生可以真实地了解到数控系统的控制系统和电机驱动系统的结构组成，从而对数控系统控制信号的产生到执行这一过程有了一个直观的认识，同时锻炼了学生的动手能力。
二、实验平台数控系统软件设计
传统数控实验课程中，多使用校友或企业捐赠的老旧数控机床作为实验平台，使用FanUC、西门子或华中数控等商业数控系统，由于商业数控系统的封闭性，只能教学生学习怎样使用数控系统，而不能对数控系统底层的基本原理进行实验教学。针对这一问题，本文开发了基于运动控制卡的数控实验平台控制系统，从而使学生可以从源代码级别学习了解数控系统程序原理，更加深刻地理解nC代码译码、刀具补偿、插补原理、运动控制等数控系统课程的关键知识点。通过基本算法的编程实验，培养学生的程序思维，在程序编写中培养发现问题，解决问题的能力。
1.nC代码译码模块开发
nC代码的译码是数控系统的关键技术之一，在nC代码译码模块中将涉及到译码方式、代码格式、译码具体流程、错误诊断、刀具长度/半径补偿、机床坐标系、系统参数等数控系统关键知识。本文以模块的开放性为指导思想对该模块进行开发，以便于学生理解和修改，使学生可以将新的G代码指令、新的刀具补偿算法等新功能添加到模块中去，提高模块的可维护性和升级性。
nC代码的译码方式主要有两种模式：解释型和编译型。解释型译码模式实时地逐行翻译、执行G代码，具体流程为译码器翻译完成当前行G代码后将得到的刀具路径信息送去执行，然后再进行下一条G代码的译码，如图2所示;编译型译码模式译码器接受G代码文件后，依次对其每一行进行翻译处理直到文件末尾，最后生成一系列执行步，再经刀具补偿的统一处理后，生成最终的一系列执行步并传递给相应模块进行执行，如图3所示。
图2解释型译码模式
图3编译型译码模式
解释类型译码模式下，如果上一运动段已执行完毕，但是当前段还停留在译码阶段，则会破坏加工的连续性，这就要求系统必须有很强的实时性。编译类型译码模式下，译码与任务执行是两个独立的任务，有明确的先后顺序，所以译码是一个非实时的任务，由于本文使用的运动控制卡提供了连续插补功能，编译型更适合本课题的译码任务。
译码模块逐条读取nC代码文件，进行信息提取，并将提取到的信息压入缓存中，其信息提取流程图如图4所示。首先去掉当前行的所有空格，并进行大小写字母转化处理，从而得到格式统一的便于读取的新代码行，然后初始化信息存储结构体，为信息存储做准备。下一步是按顺序读取各个由地址符和地址值组成的功能字[4，2]，首先读取当前行号，即“n”的读取，行号读取结束后，根据函数指针数组和字地址的aSCii码值，调用对应的读取函数，完成功能字的读取，比如接下来的字母为“x”，则调用函数read_x（）来读取该功能字，如此按行号依次执行，直到nC代码文件末尾，将读取信息存储到block结构体中，整个过程伴随着错误诊断。
图4信息提取流程图
2.刀具补偿模块开发
刀具半径补偿和长度补偿功能不仅解决了使用不同的刀具加工同一工件、刀具磨损等问题，而且方便了按照工件坐标系编制的nC程序的处理执行，可以大大提高编程效率和加工效率，所以刀具补偿功能是数控技术课程中的一个重要知识点。为了让学生更好地理解刀具补偿功能的基本原理和实现方法，本文开发了针对刀具半径补偿的刀具补偿模块。
对当前运动段进行半径补偿时，需要用到下一运动段的信息，二者共同决定了补偿的转接类型。如图5所示，首先从队列中提取相邻两个运动段分别放入缓存器R1、R2中，刀补函数参考R2中运动段对R1中当前运动段进行刀补处理，根据转接类型，求解转接节点坐标，生成新的执行步并压入处理后队列尾端，然后再将缓存器R2中的运动段移入缓存器R1中，如此循环直到运动段队列末尾。
图5刀具半径补偿的实现方法
3.人机界面的开发
人机界面是将数控系统各个模块连接起来的桥梁，是用户与数控系统信息交互的窗口，是学生学习过程中感受最为直观的模块，为了锻炼学生的编程能力，提高学生对课程的学习兴趣，本文将数控系统各个模块的程序接口都开放出来，使学生可以利用mFC等工具自行编写人机界面，从而实现数控系统的控制。本文开发的人机界面如图6所示。
图6数控系统人机界面
三、结语
本文紧密结合我国制造业在学校教学过程中的实际需要，对数控技术课程具体教学内容在实践课程中的体现方式进行了研究，开发了基于运动控制卡的数控系统实验教学平台，不仅实现了教学模式的创新，更深入到教学内容层面，将数控技术重要知识点在本文开发的实验平台上实际展现出来，给学生创造了主动参与、自主协作、探索创新的机会，提高了学生的学习兴趣，锻炼了学生的动手、动脑的能力，取得了良好的教学效果。
参考文献：
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数控技术的基本原理篇3
关键词：石油化工自动化关键技术
化学工业是国民经济中必不可少的重要组成部分，它不但直接影响国计民生而且与国民经济的其他部门密切相关，同时又是农业、轻工、纺织、国防、交通运输等部门发展的不可或缺的基础工业之一。化工生产过程，往往是在密闭的容器和设备中，在高压、真空、高温、深冷的情况下连续进行的。此外，不少介质还具有毒、易燃、易爆、有腐蚀的性质。因此，为使化工生产正常地、高效地进行，就必须把各项工艺参数维持在某一最佳范围之内，并尽量使生产过程自动化、现代化。所谓化工生产过程自动化，就是在化工设备上，配置一些自动化装置，代替操作人员的部分直接劳动，使生产在不同程度上自动地进行。
一、化工自动化释义及其重要意义
在化工设备上，配备上一些自动化装置，代替操作人员的部分直接劳动，是生产在不同程度上自动地进行，这种用自动化装置来管理化工生产过程的办法称为化工自动化。实行化工自动化的重要意义：
(1)加快生产速度，降低生产成本，提高产品产量和质量；
(2)减轻劳动强度，改善劳动条件；
(3)能够保证生产安全，防止事故发生和扩大，达到延长设备使用寿命，提高设备利用能力的目的；
(4)生产过程自动化的实现，能根本改变劳动方式，提高工人文化技术水平，为逐步地消灭体力劳动和脑力劳动之间的差别创造条件。
二、石油化工综合技术的结构构成
一般而言，流程工业企业对综合自动化技术的需求主要关注4方面的问题。(1)安全：即需要用高可靠性的控制系统、检铡和执行机构对设备与装置的运行提供保证，进而对关键装置进行故障诊断与健康维护。(2)低成本：通过先进的工艺及工艺参数以降低能耗和原料消耗，以及通过先进的建模技术、控制技术和实时优化技术来提高产品的合格率和转化率。(3)高效率：通过先进的计划调度与排产技术和流程模拟技术来提高设备利用率和劳动生产率。(4)提高竞争力：通过数据和信息的综合集成，如先进的管理技术(包括eRp、CRm、SCm等)、电子商务、价值链分析技术等，以促进企业价值的增值，最终提高企业的综合竞争力。
根据国内外综合自动化技术的发展趋势和网络技术的发展现状，流程工业综合自动化技术的总体结构可以分成3层结构。
(1)以pCs(过程控制系统)为代表的基础自动化层。主要内容包括先进控制软件、软测量技术、实时数据库技术、可靠性技术、数据融合与数据处理技术、集散控制系统(Dcs)、现场控制系统(FCs)、多总线网络化控制系统、基于高速以太网和无线技术的现场控制设备、传感器技术、特种执行机构等等。
(2)以mes(生产过程制造执行系统)为代表的生产过程运行优化层。主要内容包括先进建模与流程模拟技术(amt：advancedmodelingtechnologies)、先进计划与调度技术(apS：adv用信息。
(2)科学的决策支持
生产经营决策是企业生产经营活动中的重要内容。但是，传统的生产管理模式还处于经验决策、具有较大的随意性、而科学的决策支持则是企业经营成败的关键。成本效益分析是指对企业生产经营活动应用财务分析方法进行分析评价、以得到全企业综合经济指标的过程。在炼油企业综合自动化中，成本效益分析是炼油企业生产管理中的重要环节，也是炼油企业生产经营决策中的必需步骤。
成本效益分析以企业获得最大利润为目标。对企业生产经营进行成本效益分析、并在此基础上进行生产方案的盈亏分析，为企业领导提供实际生产经营过程和生产计划的经济指标，以提高企业决策水平，加强企业在市场中的竞争能力。
为了达到公司预先制定的利润目标，就必须协调好企业各部门的工作，即原油采购、生产计划的制定、生产调度和产品的销售等。由(Rto：Realtimeopfimization)、故障诊断与健康维护技术、数据挖掘与数据校正技术、动态质量控制与管理技术、动态成本控制与管理技术等等。
(3)以eRp(企业资源管理)为代表的企业生产经营优化层。主要内容包括企业资源管理(eRp)、供应链管理(scm)、客户关系管理(cRm)、产品质量数据管理(pqDm)、数据仓库技术、设备资源管理、企业电子商务平台等等。
通过研究生产过程制造执行系统(mes)及相关技术，可以实现在线成本的预测、控制和反馈校正，以形成生产成本控制中心，保证生产过程的优化运行，可以实施生产全过程的优化调度、统一指挥，以形成生产指挥中心，保证生产过程的优化控制；可以实现生产过程的质量跟踪、安全监控，以形成质量管理体系和设备健康保障体系，保证生产过程的优化管理。
三、企业综合自动化所需要的关键技术
(1)信息的集成、挖掘和增值
信息集成是综合自动化的核心，而数据库管理系统则是信息集成的基础。由于流程工业的特点，有大量的反映生产过程状态的实时海量数据需要处理，管理和有效地应用，因此实时数据库管理系统是采用实时数据对生产过程进行监督与控制，对生产状态进行分析与评价的基础。因而流程工业信息集成环境中需要同时设置关系数据库和实时数据库系统。作为整个系统信息的集散地。这两个数据库既可独立地操作，又可协同动作，及时并行或交叉地处理来自全厂的各种信息。真正做到信息集成与共享。信息挖掘和增值的目的是充分、有效地利于原油是炼油厂生产的主要原料，原油成本占了产品总成本的80-90％，因此，为了实现利润目标，必须首先控制原油成本，即控制原油的采购价格。
盈亏平衡分析是指利用财务分析方法和数学工具，对生产经营方案或计划进行分析，得出实现利润目标的原油最高采购价格(保利点)和保证不亏损经营(利润为0)的原油最高采购价格(保本点)。盈亏平衡分析对于原油采购，控制成本、提高经济效益具有重要的参考价值、是制定合理生产计划时的重要环节，对于控制生产成本、扩大利润，从而保证利润目标的实现，指导全企业的生产经营，具有十分重要的意义。
数控技术的基本原理篇4
关键词：《数控技术》教学；课程特点；存在问题；认识与体会
中图分类号：G642.4文献标志码：a文章编号：1674-9324（2013）43-0084-02
数控技术，是利用数字化的信息对机床运动及加工过程进行控制的一种方法。数控技术对传统机械制造业的滲透产生了机电一体化产品——数控机床。现在数控技术已成为制造业实现自动化、柔性化、集成化的基础技术，数控机床也已成为新一代生产技术，如FmS，CimS等的制造基础。我国和世界上的发达国家一样，都把发展数控技术作为制造业发展的战略重点，将数控技术向深度和广度发展列入科技发展的重要内容。
一、《数控技术》课程的性质与特点
《数控技术》课程是我校机电一体化专业的专业必修课。通过本课程学习，使学生建立现代机械制造的全新概念，掌握数控技术的基本知识、基本理论和基本技能。该课程有以下特点：
1.知识密集。《数控技术》课程是以数控机床等典型数控设备为主要研究对象讲授计算机数控的基本原理、基础理论和方法。数控机床具有集机、电、液于一身，技术密集和知识密的特点，设计、使用数控机床必须具备机械制造、微电子、自动控制和计算机等多方面知识。
2.理论性与应用性均要求较高。《数控技术》课程既包含了开发设计数控系统和数控机床所需要的深奥的理论知识，又包含了使用数控机床所需要的应用方面的知识。
3.知识更新快。随着微电子技术、计算机技术的发展，数控技术也在不断地发展。数控技术从发明到现在，虽然只有50多年的历史，但已经经历了五个发展阶段，相应的数控机床也经历了五次更新换代，专业知识的更新速度非常快。
二、对教学中存在的问题一些探讨
由于《数控技术》课程具备的以上特点，给教学过程中带来一定的难度，因此在教学过程中，授课教师经常会被以下问题所困扰：如授课的侧重点应在哪里、如何掌握讲授的深浅程度、怎样将才会收到良好的教学效果等等。笔者通过在《数控技术》课程教学实践中的探索，获得一些认识和体会，现归结如下：
1.根据培养人才的定位确定授课内容。以往的教学过程中，授课内容往往是跟着教材跑，即教材上有什么就讲什么。但目前《数控技术》教材版本多，质量参差不齐，内容编排也差别很大，从而使教学目的和培养目标带有很大的盲目性。数控技术人才可分为研究型、应用型和操作型三个层次。根据我校培养人才的目标，我们培养的学生应定位在应用型人才。所以《数控技术》课程的理论教学内容应侧重应用性、先进性和前沿性。在重视专业性较强的应用理论，加强与职业能力密切相关的使用理论基础上，舍弃一些烦琐的理论推导、证明方面的内容，突出实用性、应用性。根据专业培养方案制订课程的授课大纲，编写教学计划，当与教材内容有出入时，以大纲为准，给学生列出相应的参考书作为辅助教材，围绕人才培养方向开展教学工作。
2.加强实验教学，提高学生的综合能力与素质。《数控技术》课程具有很强的实践性，要想达到理想的教学效果，仅在课堂上实施全方位的教学是不够的，还应具备一个良好的实践教学环境。过去由于教学条件的限制，只能传授理论知识而不能将理论付诸于实践。今年我校新增了两个数控实验室，购进了两台数控加工设备及相应的教学软件，使我们有条件去加强学生的实践教学环节，在实践课中，一方面学生可以上机编程，动态模拟加工过程。在条件允许的情况下，还可以将编制的零件程序通过数据接口传至数控机床，进行实际加工。另一方面，学生可以学习操作机床，从而提高他们的实践能力，为以后的求职与就业奠定基础。
3.加强与先修课程的沟通。与《数控技术》课程联系紧密的先修课主要是《电工电子技术》和《微机原理与接口技术》，这两门课程的教学程度将直接影响到《数控技术》课程的教学效果，在以前的教学过程中曾发现这样的情况，《数控技术》课程所需用到的先修课的知识有的没有学，有的学得不全面。所以，预先将《数控技术》课程中将会用到的知识与先修课程的教师进行沟通，为学生打下一个良好的学习基础是十分必要的。
4.教学方式的改革。在目前的教学方式中，黑板式教学传达的信息量小，但是教师与学生之间的沟通较好。多媒体教学传达的信息量大，但有时会妨碍师生之间的互动。对《数控技术》这样一门综合性强的课程，仅采用单一的教学方式很难达到理想的教学效果，针对课程特点，可以采用综合型的教学模式，将教学内容分为三大块，分别采用不同的教学方式：（1）对于基础知识基础理论的讲授采用黑板式教学，边讲边写，使学生搞清楚这些理论的来龙去脉；（2）对于数控机床与数控系统的组成及工作原理部分由于图形多，可以制成课件，使用多媒体教学，既便于教师的讲授，又易于学生理解；（3）对于数控基本技能的训练与实践环节，把课堂设到实验室，让学生边实践边学习。
5.教师专业素质的提高。教学效果的好坏涉及“教”与“学”两个方面，任何单方面的努力都不能取得好的效果，在这里仅谈一下有关“教”方面的问题。《数控技术》课程涉及知识面广，又发展迅速，且大多数高校都是近几年才引入的这门课程的，如何培养一支高素质的教师队伍是一个急需解决的问题。专家指出，要提高《数控技术》课程的教学效果，需要培养出一支既懂理论又有实践经验的“学者+工人”型的教师队伍。做到这一点需要学校和教师的共同努力。（1）积极创造条件，经常将教师送到高校、培训中心或企业去学习，不断提高教师的专业理论水平和实践能力，这样才能跟上专业发展的步伐。（2）坚持产、学、研相结合，与相关企业建立科研合作关系，通过科研工作对专业知识的应用提高教师对课程的理解和掌握程度。对于专业技术课来讲，没有实践经验，不搞科研进行实际应用是不可能真正理解和掌握一门课程的，讲课时更是照本宣科，谈不上什么教学效果。（3）关注本专业领域的国内外最新发展动态，通过订阅大量的专业杂志等方法，一方面可不断扩展自己的专业背景知识，另一方面可以传授给学生，使学生所学知识紧跟社会的发展。以上几点中尤其是实践环节对教师来说是十分重要的，但只有多管齐下，才能真正达到培养高素质教师队伍的目的。
数控技术的基本原理篇5
一、职业教育下的数控技术教学概述
（一）数控专业的定位。数控专业未来的就业方向有：普通机床及数控机床操作人员、数控设备维修人员、数控编程工艺人员、数控设备营销人员。职业技术学院数控技术专业的培养目标是培养具有现代机械设备制造、维修及理论知识的应用型、高技能人才，能够熟练操纵、维护、保养数控机床，具备基本的数控编程能力。数控专业的理论课程主要有《电子技术》、《电工技术》、《机械设计基础》、《机械制图及计算机绘图》，专业课程包含《数控编程及操作》、《单片机原理及应用》、《数控加工设备》、《数控应用软件》、《数控机床故障诊断及维护》等。
（二）数控加工实训的作用。数控技术是理论与实践要求较高的专业，通过实践教学环节，学生可以掌握数控机床基本操作、维修技能，了解数控机床的结构原理，熟悉计算机辅助设计和制造等的应用方法和流程。实践教学有利于培养学生理论联系实际、分析问题和解决问题的能力，激发学生的创新思维，是培养应用型人才的主要途径。
二、现阶段职业教育中数控技术的教学现状
（一）数控实训设备数量不足。目前职业院校中的数控车床、数控铣床、数控线切割机及数控仿真等设备数量不足，不能满足数控实践教学的基本需要。由于设备数量较少，通常会数人或十几人共用一台机床，致使教学质量和效率下降，还增加了车间管理难度。在该现状下，学生对数控操作以及数控编程的掌握也不够扎实，进而影响了学生考试的通过率，不利于学生毕业后就业。
（二）缺乏有效的实践技能训练。职业院校的数控教学内容比较陈旧，加上课程的设置不够合理，致使学生的基础理论知识不够扎实，对数控编程知识以及数控机床缺乏全面的了解。受学生理论基础知识的限制，其在实际操作的过程中，只能掌握一些数控机床方面的简单的操作，而对于数控自动编程、刀具的选择与刃磨、工装的选择和调试以及切削用量的具体选用等各个方面的专业技能训练则极其缺乏，这就使学生的操作水平只是处于一个较低的水平，很难满足未来工作岗位的需要。
三、提高职业教育中数控技术教学质量的措施
（一）加大对数控实践教学设备的投入力度。职业院校要重视对数控教学设备的投入，合理增加数控实践教学场地。引进先进的数控教学设备，保证数控设备的数量能够满足学生的基本需求，另外学校要对数控教学的设备配置进行及时更新，淘汰技术比较落后的数控设备，使学生能够接触到社会新型数控技术，避免学生所学知识与社会对人才的需求不符。
（二）制定科学的培养目标及实践教学计划。始终把技术的应用性作为培养目标，把职业的针对性作为培养的方向，重视及培养学生的实践能力和岗位适应能力，依据数控专业所规定的目标来培养学生，尤其需要把握基础理论知识、机电职业的技能等，以便在以后工作中能较快顺应本岗位的工作现状。
针对数控专业的学生，在制定实践教学计划时，以能力为培养目标，均需要多方仔细分析论证之后决定，了解国内外的最新现状与发展趋势，通过理论联系实际，不断深入，并积极开展数控实践教学，比如金工实习、工厂生产实习、课程设计、数控机床编程操作、毕业实践环节等。
（三）加强校内外实训基地的建设。职业院校在加大对设备引进力度的基础上，需要扩大校内实训基地的建设规模，提高校内实训基地的建设等级，为学生创造良好、逼真的实训环境，帮助学生更好的掌握数控操作技能。另外，学校要加强校外实训基地的建设，增强与校外企业的沟通、交流与合作，学校可以与校外企业签订学生岗位实习合同，让学生到企业的实际生产中去学习，真正体验数控机床加工的全过程，提高学生的实际操作能力。
（四）合理设计实践教学内容。在分析数控专业的培养目标，预测学生的就业形势、就业市场的基础上，设置实践教学内容，在设计时考虑技能训练、机械操作，同时考虑学生综合运用能力的培养，比如发现、分析、解决问题的能力，最终养成学生具有技术应用、技术创新的能力。设置类似或真实的职业环境，让学生在其中进行训练，培养学生具有一定的管理和效益意识，从多个方面提高学生的职业素质。
数控技术的基本原理篇6
关键词：工业自动化；技术；特点
一.工业自动化技术的特点
通常把工业自动化系统分为5级：企业管理级、生产管理级、过程控制级、设备控制级和检测驱动级。两级管理级涉及到的高技术主要是计算机技术、软件技术、网络技术和信息技术。过程控制级涉及到的高技术主要是智能控制技术和工程方法。设备控制级和检测驱动级涉及的高技术主要是三电一体化技术、现场总线技术和新器件交流数字调速技术。由此不难看出,工业自动化技术是当今微电子技术和电力电子技术领域中高技术的综合应用技术。这是工业自动化技术的特点之一。
二.工业自动化的关键技术
从控制的角度看,工业自动化系统包括检测、控制和驱动三个系统。这三个系统既自成体系又互相联系,既要研究每一个系统的技术又要研究三个系统的软硬件连接及最佳配合技术,这称之为三电一体化技术。三电一体化是工业自动化技术的第三个特点。下面重点从三个方面描述工业自动化技术所包括的关键技术。
1.计算机集成制造技术(CimS)。广义的CimS技术指整个计算机控制系统。由于CimS必须在设备自动化和过程自动化的基础上建立,所以通常讲的CimS主要指企业管理和生产管理两级管理级。当今的企业管理和生产管理实质上就是信息产业的重要组成部分,这方面的文章很多,本文不做重点论述。由于我国CimS的研究和应用刚刚起步,所以强调下面的一些问题是很必要的。
1.1连续型与离散型生产方式的不同与研究内容的差异。钢铁工业属于连续型生产方式,与离散型生产方式(如机械加工)的不同使得在研究CimS时,两者的侧重点和难点就不同。
第一，在产品加工过程方面,离散型基本是可视的,在冷状态下物理加工居多；而钢铁工业加工过程基本处于“黑匣子”状况和处于高温、高湿、高速的环境中,物理加工和化学反应居多。上述差异,使离散型过程建立数学模型较容易；而钢铁工业建立数学模型较难多采用机理模型和经验模型相结合,应用专家系统、模糊控制和神经元网络建立控制模型。
第二，离散型生产过程,随时改变其工艺设备和流程较容易,产品外形也多变；但连续型的钢铁企业,工艺设备和生产流程基本不变(如高炉炼铁),产品外形也基本不变。离散型的产品质量保证和品种改变靠参数、符号、图形就可实现；而连续型的要靠调整工艺参数、控制设备稳定、使工况运行最佳来达到。
第三，企业为了适应快速变化的市场经济,需要柔性。离散型的柔性体现在工艺流程和设备的改变上；连续型的工艺流程和装备改变较难,属刚性,它的柔性体现在生产调度、计划安排、参数改变、设备控制等,实现起来难度较大。第四，离散型产品属单件或小批量生产,物料流可以单件搬动；而连续型产品大量连续生产,物料流是连续的致使连续型生产调度管理实时性强,时效性要求高,生产节奏要严格控制。如轧钢生产线,每秒几十米或上百米的轧速,工序一环扣一环,若节奏脱节、控制不好,瞬间就会产生严重后果。
1.2坚持“以人为本”,实现“业务重组”的原则CimS是一个复杂的大系统,此系统的实现不可能离开人,完全靠自动化是不可能的。美国有个公司提出,影响CimS实现的主要障碍的70%来自于人,11%来自于对成本的评估,9%是技术原因,还有其它原因,可见人的因素的重要性。“业务重组”是指改变过去的经营模式、旧的生产管理体制、旧的信息交换模式,建立适应CimS的新的组织体系,采用先进技术等。这对搞活大中企业、实现现代化的先进企业也是重要的内容。“以人为本”,主要包括实现“第一把手”原则；进行CimS的宣传,使领导和群众都要认识实现CimS的必要性、紧迫性；进行教育和培训,提高人的文化素质和技术水平,建立良好的企业文化氛围。同时也应该认识到,要较好地实现这一目标,就要经历一个有序的过程,需要时间,不是一蹴而就的事。
2.智能控制。智能控制作为人工智能的一个研究与应用方面,与自动控制、运筹学、系统论、信息论等学科的结合,已形成一个新兴的交叉学科系统,在实际应用中已产生了许多类型的智能控制系统,如多级递阶智能控制、基于知识的专家系统、基于模糊逻辑的智能———模糊控制、基于神经网络的智能———神经控制、基于规则的仿人控制、基于模式识别的智能控制、多模变结构智能控制、学习控制与自学习控制、基于混沌理论的智能———混沌控制等类型。
与其它行业一样,智能控制作为一项关键技术,在钢铁工业中也得到了较多的应用。在各个生产工序中,用于设定与控制、生产计划的安排与调整,以及设备诊断、监测、学习等方面。
智能控制能在钢铁工业中得到较多应用,是与它的特点分不开的，它适合于那些含有复杂性、不完全性、模糊性或不确定性以及不存在已知算法的非数字过程,并以知识进行推理,以启发引导求解过程；也可以对具有以知识表示的非数学广义模型和以数学模型表示的过程进行混合控制。钢铁工业生产过程控制,非常适合于采用智能控制。如炼铁、炼钢等生产过程是在“黑匣子”状态下进行的,环境有许多不确定因素,是一个复杂的过程,多年来,难以建立精确的数学模型,即使建立起控制模型,也有好多不如人工控制效果好,所以难以推广应用。智能控制的发展,将会使钢铁工业自动化的过程控制有更大进展。在钢铁工业自动化发展过程中,基础自动化在各个工序中占40%～60%,过程控制占10%左右。可见过程控制水平是较低的,主要是数学模型难以建立,有了智能控制将会有起色。
3.钢铁工业自动化工程方法。随着钢铁工业自动化的飞速发展,我国的钢铁工业自动化工程将日益增多,技术水平也将不断提高。因此,无论是对生产企业,还是从事自动化工程单位,有一个好的工程方法是非常必要的。工程方法就是为了达到实现自动化工程而采用的手段、途径和方法。有了好的方法,可以提高效率,较顺利地达到目标。
通过实践,钢铁工业自动化工程方法应该包括:成套的工程管理方法,从签合同、工程实施管理至工程的验收等,管理要规范化、文档标准化；成套的控制设备配套方法,坚持以自己的“拳头”产品和国内设备为先,掌握外国先进设备的性能及具有系统设备配套的能力;成套的控制技术实施的方法,体现三电一体化,机电、工艺一体化,具备计算机辅助软件工程的工具,或工具箱,或平台,或环境,使软件制造更自动化,并使软件具有可复用性等。
数控技术的基本原理篇7
关键词：光电检测技术；精密测量技术
中图分类号：tn247文献标识码：a文章编号：
1.概论
世界已进入信息时代，人们在利用信息的过程中，首先要解决的就是获取可靠的信息，因此传感器技术越来越受到人们的重视。而随着传感器技术的发展，传感器所要面向的应用范围从纳米尺度到天文尺度两段都在不断扩展，精密测量技术已经得到了越来越多的研究和重视，这就使得作为现代精密测量的核心技术的光电检测技术的重要性与日俱增，因为传统的检测方法已经无法满足这些工作条件下的特殊要求。因此，光电检测技术的教学和研究已越来越受到国内为高等院校、科研机构和相关企业的重视。
现在一起科学技术是机械、光学、电学、计算机以及控制技术的综合化，光、机、电、算一体化已经成为仪器发展的趋势。传感器的微型化、纳米技术的发展，也对现代精密测量技术提出了越来越高的要求。在这种情况下，光电检测技术的重要性越来越明显。然而，在目前的测控技术月仪器体系中，光电检测技术的重要性并没有得到足够的重视。本文首先介绍了现代精密测量技术的发展现状，随之介绍了光电检测技术的基本内容及其面临的问题，最后提出应当突出光电检测技术的重要性，使之在测控技术与仪器专业体系中占有重要地位，这对培养具有创新能力和前瞻意识的高素质人才具有良好的促进作用。
2.现代精密测量技术的发展现状
现代精密测量技术是一门集光学、电子、传感器、图像、制造机计算机技术为一体的综合叉学科，涉及广泛的学科领域，它的发展需要众多相关学科的支持。在现代工业制造技术和科学研究中，测量仪器具有精密化、集成化、智能化的发展趋势。
科学技术向微小领域发展，由毫米级、微米级继而涉足到纳米技术，即微/纳米技术。微/纳米技术研究和探测物质结构的功能尺寸与分辨能力达到微米至纳米级尺度，使人类在改造自然方面深入原子、分子级纳米层次。
纳米级加工技术可分为加工精度和加工尺度两方面。加工精度由本世纪初的最高精度微米级发展到现在的几个纳米数量级。金刚石车床加工的超精密衍射光栅精度已达1nm，实验室已经可以制作10nm以下的线、柱、槽。
在这一大背景下，传统的测量方式已经很难发挥大的作用。因此，与精密测量技术的发展需求相对应，光电检测技术得到了越来越多的重视和应用。由于光电检测技术在工业测控、精密测量和计量方面的重要作用，特别是随着社会对产品质量意识的逐步提高。
3.测控技术与以其专业及其只是结构组成
测控技术与仪器技术隶属于信息技术领域的仪器科学与技术学科，其内容主要涉及测量控制与仪器仪表技术领域。随着科学技术尤其是电子信息技术的飞速发展，测量控制欲仪器仪表技术领域也发生了很大的变化。其自身结构已从单纯机械结构或机电结合或机光电结合的结构发展成为集传感技术、计算机技术、电子技术、现代光学、精密机械等多种高新技术于一身的系统，其用途也从单纯数据采集发展为集数据采集、信号传输、信号处理以及控制为一体的测控国产。特别是进入21世纪以来，随着计算机网络技术、软件技术、微纳米技术的发展，测量控制与仪器仪表呈现出虚拟化、网络化和微型化的发展趋势，从而使仪器科学与技术学科的多学科综合及多系统集成的属性越来越明显。
由此可见，测控技术与仪器专业的学生其知识面必须比较宽，横跨了传感器、通讯、控制、计算机等多方面的内容。
光电检测技术的简介
技术的业务培养目标是：培养具备精密仪器设计制造以及测量与控制方面基础知识与应用能力，能在国民经济各个部门从事测量与控制领域内有关技术、仪器与系统的设计制造、科技开发、应用研究、运行管理等方面的高级工程技术人才。
技术的业务培养要求是：主要学习精密仪器的光学、机械与电子学基础理论、测量与孔子理论和有关测控仪器的设计方法，手奥现代测控技术和仪器应用的训练，具有本专业测控技术及仪器系统的应用级设计开发能力。
光电检测技术的基本内容及其面临的问题
光电检测技术是测控技术与仪器专业能使技术人员了解和掌握光电转换的基本原理及光电检测技术所必须的各种知识，了解和掌握常用光电测量方法及常用测量仪器的使用，具备进行各种基本光电测量所需技能和设计简单光电检测电路的能力。
光电检测技术基本内容包括三方面的内容。
掌握与光电技术有关的基础知识、基本原理和基础效应。如：阴极光电效应，半导体光电效应，pn结的光电效应：光电池及光电二三极管工作原理，光电成像原理，CCD工作原理，直接检测的典型光路。
理解光电技术的基本应用。了解常用光电器件如光电培正管、摄像管、CCD器件、光电池、光电二三极管等的特性参数。了解基本光电检测系统的主要参数。
了解光电检测的基本方法及光电检测电路的设计思想。了解光电技术的发展及广泛应用。掌握各种基本光电检测方法的有关技术。
6.光电检测技术在测控技术与仪器专业体系中的作用
综上所述，《光电检测技术》课程在测量控制与仪器仪表技术领域的重要性在不断增加。然而，在目前的测控技术与仪器专业课程体系中，《光电检测技术》课程的重要性并没有得到足够的重视。因此，我们需要对《光电检测技术》在测控技术与仪器专业课程体系中的作用进行重新认识。
光电检测技术在测控技术与仪器专业课程体系中的作用可以概括为四个字：承前启后。“承前”是指光电检测技术是传感器技术、工程光学、测控电路等内容的深入和拓展，“启后”则是指光电检测技术的内容是后续如光电仪器设计、智能仪器设计等环节的重要知识基础。没有对光电检测技术知识的良好掌握，要实现对各种现代精密测量技术的整体把握、实现符合要求的具有良好性能价格比的精密测量系统是不可能的。
7.结束语
因此，本文认为，在测控技术与仪器技术学习中，应当突出光电检测技术的重要性，在实验设备、授课学时、人员配置、科研技术等方面予以重点支持，使之在测控技术与仪器专业课程体系中占有与其在测量控制与仪器仪表技术领域的重要性相称的重要地位，这对于培养具有创新能力和前瞻意识的高素质人才具有良好的促进作用。
参考文献：
[1]叶声华，王仲，曲兴华。精密测试技术展望。机电一体化。2001，6:6―7.
[2]曲兴华。仪器制造技术。北京：机械工业出版社，2005.
数控技术的基本原理篇8
【关键词】高职院校数控设备故障诊断与维修教学方法
【中图分类号】C42【文献标识码】a【文章编号】1009-9646(2008)09(a)-0134-01
《数控设备故障诊断与维修》是高等职业类院校数控技术专业的一门核心专业课程。其任务主要为培养学生具有数控机床管理与维护、数控机床的选购、安装、调试及验收的能力,同时掌握数控机床的结构原理,常用的故障诊断与维修方法等综合能力。数控机床是典型的机电一体化产品,其功能由微处理技术、液压与气动技术、机械技术及电子技术、信息技术等多领域有机结合而成,这就决定了在学习数控设备维修时,具有涉及领域宽、技术面广、难以掌握的特点。
为了使学生能够更好的掌握这门课程,以便将来能够顺利走向工作岗位,同时拓宽就业面,笔者根据这门课程的特点,总结了以下几点,供大家参考。
1培养兴趣,认清目标,提高学生学习的主动性和积极性
由于高职类院校学生的基础知识相对薄弱,学习本课程相对吃力,学生普遍有畏难情绪,认为自己学不好。作为教师首要做的就是培养学生的学习兴趣,帮助学生认清当前人才的需求形势,从而提高学生学习的主动性和积极性,打消学生的畏难情绪和不自信的心理。教师要充分利用多媒体和网络技术,通过视频、录音、动画演示(如电动机工作原理动画)等,使学生建立起学习兴趣。带领学生到维修现场参观,使维修操作以直观的形式展现在学生面前。
同时要向学生介绍当今数控领域的就业形势,如我国企业急需一大批数控技术应用人才,广东省劳动和社会保障厅的数据显示[1],我省的数控高级技术人员缺口达50万,而在全国范围内缺200万(2006年),根据我国现阶段数控人才的培养规模和速度,在未来几年十几年内数控人才仍将严重缺乏。而对人才的要求则有较大变化,所需求的不仅仅是操作人员[2],更重要的是集数控编程、操作及维修一体化的高技能人才,即未来工厂数控机床要求操作、编程、保养及维修都由一个人来做。从厂家来讲是宁缺务滥,即必须有真才实学,具备全面的能力,否则很难适应未来的需要。这是学好这门课程的现实背景和最大动力之一。
2扎实基础,模块式讲授,采用分类式的教学方法
针对学生基础知识相对薄弱这一特点,在教学过程中要充分抓住新旧知识相互巩固这一环节,在回顾基础知识同时,适当加以扩展,形成现在所要讲授的知识点。针对某一知识体系的相对独立性采用模块化教学法:如在讲授主轴直流伺服系统的故障与维修时,在回顾电工学中直流电机的分类、结构、工作原理及控制原理的基础之上,自然引出其常见故障点,从而导出故障诊断及维修方法。使学生沿工作原理―控制方式―常见故障点―诊断方法―维修方法这一线索进行学习。这样就避免了学生由于对知识链的某一环节缺失而导致的学习困难。造成学习信心不足,兴趣不够,出现难学―学不会的恶性循环。并且在讲解过程中要做到深入浅出,一些繁杂的公式推导可加以简化甚至不讲,让学生作为已知来应用,新知识巩固之后再对该公式进行讲解和强化。对于基础知识较牢固的同学可同时进行单独推导讲解,做到根据学生的特点进行分类教学。
3理顺教材,统筹知识,优化课程资源
授课之前一定要理顺教材,要做到繁简适当,重点突出。同时要根据自己的实际情况适当调节教学内容[3],如SiemenS810系统数控机床的基本操作和SiemenS810系统的故障诊断与维修这两章,对于数控机床多是日本FanUC系统的院校,在讲解SiemenS810系统的知识时可以只做一些常规性的了解,而根据自己的实际状况,通过查找相关资料,对FanUC系统机床的操作及故障诊断与维修进行详细的模块式讲解,以便学生能够充分利用现有资源进行实际操作,强化学习效果,即做到讲授灵活。对于电器系统的故障与维修及可编程控制器模块的故障诊断与维修部分,可在前修课程《电气控制与pLC》的基础上,直接进入其故障诊断与维修部分,对其结构及原理部分做简要介绍即可,从而避免知识的重复性讲授。
4仿真模拟,实验台演练,加强理论与实践的结合
实训是本课程的重要组成部分,直接影响着学生综合能力的提高和职业素质的形成,因此本课程必须强化实训环节,同时注重与理论的结合。实训课设为仿真训练和综合实验台训练两部分,首先要求学生使用仿真软件对数控机床的机床模型、电气、故障的设置与诊断进行模拟训练,能够在仿真软件中熟练进行各种拆卸组装、电气回路的连接与接线及故障设置与诊断,然后在到综合实验台上进行实际训练,使学生通过实训扎实而灵活的掌握数控机床电气回路的原理与设计、数控机床电气回路的整体接线与调试、数控机床电气回路的故障检测和排除技术、高速电主轴电气回路的连接和维修、限位传感器接线和维修、变频调速综合实验和维修技术、步进系统的硬件设计(包括电机、驱动器和控制器)、步进电机系统选型和电缆连接等维修所必需的技术。在实训后期教师设置一些故障,要求学生能够进行正确的诊断与维修作,并以此为对学生考核的凭证,以增强对学生的量化考核和监督。
5总结
本文以高职高专院校新人才培养模式及提升产学结合水平为理论指导,针对高职院校学生在学习《数控设备故障诊断与维修》课程中遇到的困难,在教学方法上提出了四点改进意见,通过对传统教学方法的改进,改善了学生的学习兴趣不高及有畏难情绪这一状况,便于提高本门课程的教学质量。
参考文献
[1]王美娇.高级数控人才培养新探[J].高级技术人才培养技术与创新管理.2007(2).
[2]刘永久.数控机床故障诊断与维修技术[m].北京:机械工业出版社.2007.9.
[3]蒋洪平.数控设备故障诊断与维修[m].北京:理工大学出版社.2007.7.
[4]娄斌超.数控维修电工职业技能训练教程[m].北京:高等教育出版社.2005.7.
数控技术的基本原理篇9
关键词：说课；高职；数控机床控制技术；教学
一、引言
“说课”是教师从教育理论和教学实践相结合的高度与同行和专家作交流的一种科研活动形式，它不仅要说“教什么”、“怎么教”，更要说“为什么这样教”。笔者参加过多种场合展示的高职说课观摩，发现有的说课没能说明设计的理论依据，仅是叙述教学的过程；有的没能把过程和依据整合在一起，理论与实践两张皮。笔者在多年的高职教学过程中也发现，《数控机床控制技术》课程的教学效果不尽人意，主要是受传统教学思想与教学模式的影响，加上这门技术课程本身的特点所致。
对于高职教育，笔者认为教育工作者要树立“高职教育要为社会实践服务，要实现学校与企业的零对接”，把“需要工作的人，变成工作需要的人。”的教育教学理念。下面以“说课”的形式谈谈自己对高职《数控机床控制技术》课程所进行的建设、改革及教学设计的理念与做法等，以期为同行进行高职说课提供参考模板，并对高职《数控机床》课程教学提供一些参考。
二、课程整体设计
本课程是数控技术专业的一门专业核心课程，我校在第三学期开设，计划课时90学时。首先从课程定位、课程设计、内容选取、内容组织四个方面阐述这门课程的整体设计。
1.课程定位（主要回答“这是一门怎样的课程，为什么要教这门课程”）。从数控技术专业课程体系看：我校数控专业面向的岗位为6个，通过对这6个岗位的典型工作任务分析得出4项专业核心能力，每项能力都有相应的专业核心课程支撑，《数控机床电气控制》是一门支撑“数控机床装调与维修能力”的专业核心课程。
在数控技术人才培养目标中，本课程的主要任务是介绍数控机床的电气控制原理与数控系统的应用，实现相关的知识目标、技能目标、态度目标。知识目标为熟悉数控机床机械部件、常用检测装置的结构与工作原理，掌握CnC系统硬件和软件的组成、特点、功能、结构，掌握步进、交直流伺服驱动装置的结构与工作原理，掌握机床参数及pLC在数控机床控制中的作用。技能目标为会正确使用和熟练操作各类数控机床：能识读数控机床连接图和电气控制图，能识别数控机床的主要结构与电器元件，能正确分析数控机床各个功能的实现原理，能熟练查阅机床说明书和相关文件。态度目标为培养良好的行为习惯和职业道德：培养学生的沟通能力和团队协作精神；培养学生工作、学习的主动性；培养学生的创新能力；培养学生爱岗敬业的工作作风；培养学生表达能力；培养学生自我发展能力；培养学生效率观念；培养学生的安全意识与环保意识。
图1我院数控技术专业课程体系
与相关课程的衔接：在修本课程前需要有电工电子基础、机械基础、pLC基础和数控机床操作基础，本课程为后续的《数控机床故障诊断与维修》课程起支撑作用。
2.课程设计（主要回答“怎么教这门课程”）。本课程是基于工作过程的设计理念：根据职业能力确定教学目标，根据工作任务整合教学内容，根据工作岗位设计教学情境，根据工作流程设计教学过程，根据职业标准设计评价标准。
具体的设计思路是：针对课程所面向的岗位进行企业调研，调研分析后确定岗位所需的职业能力与职业素养，再按照职业成长规律与学习规律确定课程的学习目标与内容。
本课程所面向的岗位是数控机床装调维修员岗位和数控设备的销售与售后服务岗位，本课程所支撑的就是这两个岗位所需的部分职业能力和职业素养。
3.课程内容选取（主要回答“这门课程教什么”）。根据数控行业的发展需求和职业岗位所需要的知识能力素质要求，打破传统学科体系课程内容结构，解构本专业原设的《数控原理》、《电气控制》等课程，按照“行动导向”的认知规律，以情境教学的形式，对课程进行重构。教学内容的选取以实际数控机床设备或机床配件为载体。
本课程根据数控机床装调工作设计了6个学习情境，即认识数控机床，数据机床结构，数控系统，数控机床检测装置，数据机床伺服系统，数据机床电气控制系统；每个情境选取数控机床设备为载体。
4.课程内容组织与安排（主要回答“怎么教这门课程”）。课程内容组织原则是课程内容与职业标准相结合，以数控机床安装调试的工作过程序化教学内容，载体选取突出服务面向的行业特色，载体及时更新，吸纳新知识、新技术、新标准。根据这个原则我们将课程内容分到6个学习情境中，选取典型的载体以29个学习性工作任务驱动，计划总课时是90学时。
三、教学实施
1.教学组织。教学组织过程中坚持学生主体、教师主导的原则，根据课程单元内容的难易程度与特点分别选用导向性、自主性、工作情境实战性教学模式。
2.教学方法与手段。在教学手段上充分利用学院教学资源，突出实践体验，采用“理实一体化”的形式，将教、学、做在一个综合职业环境下完成。本课程常用的教学方法有：项目教学法、任务驱动教学法、仿真教学法、现场教学法、小组讨论教学法。
3.教学资源。为保证以上教学方法与教学手段的实施，本课程的实训项目条件有理实一体化专用多媒体教室、数控机床操作与结构仿真机房、数控原理与数控维修实训室、数控机床操作与装调实训车间。
数控技术的基本原理篇10
关键词：过程装备与控制、专业建设、专业特色
中图分类号：tF703.8文献标识码：a
20世纪90年代末,我国经历了建国以来最大规模的专业调整。从一千多个专业,合并为24个专业。在新的专业目录中,将原“化工设备与机械”专业更名为“过程装备与控制工程”专业,并归人机械类。这是在分析了国内外化工类和机械类高等教育的现状、存在问题和未来发展的基础上做出的及时调整,为该专业提供了广阔的发展空间。
2001年,教育部“关于做好普通高等学校本科专业结构调整工作的若干原则意见”的通知中指出,高等学校尤其是地方高等院校,要紧密结合地方经济建设发展的需要,积极设置主要面向地方支柱产业、高新技术产业、服务业的应用型学科专业,为地方经济建设输送应用型人才。
根据教育部的通知精神,为适应现代社会对过程装备与控制工程专业人才的需求,我校在充分调查研究的基础上,经吉林省教育厅批准,开设了“过程装备与控制工程专业”。在专业建设过程中,我们借鉴了各兄弟院校的成功经验,请教了许多专家学者,同时结合我们学校的实际情况,最终形成了具有鲜明特色的过程装备与控制工程专业培养计划。
一、新专业
所谓新专业,主要有两方面的含义。
首先,体现在专业名称和专业内容方面。过程装备与控制工程专业的前身是化工设备与机械专
业它自20世纪60年代初建立以来,已培养了大批化工机械方面的专业人才,为我国化学工业的发展起到了巨大的推动作用。但是随着科学技术的发展和过程装备自动化水平的提高,原先的化机专业已不能完全适应现代过程工业的发展需要1998年3月,教育部批准将原先的化工设备与机械专业更名为过程装备与控制工程专业。在新专业中,增加了过程控制和管理方面的内容,基本培养目标也由“化工机械设备制造与研究高级工程技术人才”转变为“具备化学工程、机械工程、控制工程和管理工程方面的知识、能力和素质,具有创新意识、创新能力和创新精神的高级工程技术人才”,更加适应了现代社会对具有创新能力和综合素质人才的需求.
其次,对于我们学校来说,由于原先没有设置化工机械专业,因此,过程装备与控制工程专业是一个全新的专业虽然,与已有几十年化机专业发展历史的学校相比,在师资力量和科研水平方面存在较大的差距,但我们学校同样具备搞好该专业的基础和条件。首先,该专业涉及的几个主干学科化学工程机械工程、控制工程和管理工程�.我们学校都有相应的专业,而且教学和科研实力也比较强。其次,我们学校没有原先化机专业的束缚,可以依据过程装备与控制工程专业新的培养目标和要求以及社会对人才的需求情况,以全新的思路使该专业得到迅速的发展。
二、新思路
原化工设备与机械专业是化工与机械相结合的专业,以机械为主。现在的过程装备与控制工程专业是将化工、机械自动控制三方面的技术知识结合起来的综合叉学科。随着过程工业自动化水平的提高,培养的学生不仅要求具有化工和设备方面的知识,还要求具备过程控制方面的知识以及较强的创新意识和创新能力。因此,我们在专业建设过程中,注重了如下几个方面。
重基础,宽专业,知识结构系统化
本专业学习内容横跨机械工程、控制工程、化学工程、动力工程及工程热物理、计算机科学与技术等学科,主要学习过程原理、过程装备、过程控制的基本原理和方法为此,在学科基础方面,我们主要分过程工程、机械工程和控制工程等几个系列进行课程设置,建立了新的课程体系过程工程类课程主要有.工程化学,化工原理,工程热力学,工程流体力学。机械工程类课程主要有.工程制图,工程力学,工程材料及机械制造技术,机械设计基础,互换性与测量技术,机电一体化技术。控制工程类课程主要有.电工技术基础,电子技术基础,微机原理与接口技术,化工过程控制原理,可编程控制器,单片机原理及应用。专业课程主要有.过程设备设计,过程流体机械,过程装备制造技术,过程装备成套技术,过程装备以.,过程检测技术及仪表,过程控制装置,过程装备控制技术及应用。同时,我们还鼓励学生利用业余时间跨专业听课,拓宽知识面,提高素质。我们学校的专业基础课和专业课教材全部选用过程装备与控制工程专业的核心教材。
突出控制方面的课程并形成特色和优势
原化工设备与机械专业改为过程装备与控制工程专业,比原有专业增加了控制学科。如何开设控制方面的课程,各个学校都在积极探索中。不过,大多数学校在控制方面都是增加了本专业的核心课程《过程装备控制技术与应用》。该课程覆盖了过程装备传感器检测技术,气动和电动仪表,计算机过程控制,可编程序控制器及应用,典型过程控制系统等。实际上,这些内容都是以前过程控制仪表及自动化专业所开设的多门课程。现在把它们统一在一门课里,使该书内容偏多,涉及面广,加上学时限制,控制方面的理论和技术在这本书中很难讲清楚。
本专业要在过程控制技术领域占有一席之地,并发展成特色和优势,仅仅开设一两门控制方面的课程是很难达到的。必须从控制方面的专业基础课和专业课进行系统学习。自动控制涉及的领域非常广泛,因而有人常说,自动控制专业的人不知道具体控制什么。对于我们专业来说,学习控制知识侧重于工程应用,主要是过程工业中“五大参数”温度、压力、流量、液位、组分.的控制和由单元过程设备.换热器、反应器压缩机、塔、泵、罐等�.组成的整个装置的控制,在理论方面不要涉及太深。为此,我们在控制系列的课程设置中,根据本专业的特点,参考了机械设计制造及自动化专业、自动控制专业和测控技术及仪器专业的课程设置,对控制系列课程进行了系统的设置在数学方面增加了《复变函数与积分变换》这门课,同时开设了《过程控制原理》、《传感器技术》、《可编程序控制器》、《过程检测技术及仪器》、《过程控制装置》等过程控制方面的专业基础课和专业课。