发布时间：2023-02-11 15:40:24
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的数控车床论文样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
（一）项目教学法的定义
项目教学是一个将实践教学与理论教学完美结合的教学方法，简单来说项目教学就是指教育教学过程中，教师通过制定一个完整的项目方案，让学生按照方案内容自主的进行项目的操作，其中包括工作安排、探究学习、自主动手等等。就数控车床实训教学而言，在其中应用项目教学法，主要就是让学生进行一项具体而完整的工作。如，产品的生产等。项目教学需要学生对理论知识有一个基础性的把握，并且在实际操作的过程中可以将所学知识与实践内容相结合，最终提升学生对知识的应用能力，为学生今后的实际工作打好基础。
（二）项目教学法的特点
1.内容综合，利于探究
项目教学在应用的过程中主要将教学内容与实际工作内容相融合，每一个操作项目都具有一定的独立性以及明确的教学内容和教学目标。因此每一个项目教学内容都包含了理论知识、技术应用、设备操作等多项内容，使得项目教学趋于综合性，更加利于学生进行探究。
2.团队合作，共同进步
项目教学与一般的探究教学相比较，其教学内容更加具体，操作流程更加完整，并且在参与人数方面也更加侧重于团体合作。教师在进行项目教学的过程中，通常会对学生进行分组，让每一个学生都可以参与到项目之中，成为项目操作的主体，使得学生可以共同学习，相互促进。
3.注重过程，结果多样
传统的教育教学侧重于教学的结果而对教学过程则稍显忽视，而在项目教学进行的过程中，教师在进行成果验收方面并没有采取统一的标准，并且也不要求学生一定要得出正确的结果。相反，教师更注重的是学生在项目完成过程中，是否对所学知识进行了应用，是否发挥了自身作用，是否对个人能力有所提升等。
4.角色转变，生本为主
项目教学是现代教育发展的产物，因此在进行教育教学的过程中一直奉行的是生本思想。所以，数控车床实训教师在进行教学的过程中，将课堂的主导交给了学生，让学生围绕项目内容进行探究与学习，而教师在这一过程中仅起到辅助作用。
二、项目教学法在数控车床实训教学中的应用
（一）项目设计
项目设计是项目教学的基础，因此在进行项目教学之前相关教师一定要搞好项目设计工作。首先，项目设计应围绕教材内容展开，符合教材的要求。并且项目设计要有一定的针对性，教师在进行项目设计的过程中，需要先为项目设定明确而具体的项目目标，在围绕项目目标进行内容的设计和任务的安排。其次，项目设计要与实际工作相结合，必须保证设计的项目各个流程与数控车床的实际应用相符。无论是刀具的选择、数据的编辑还是最终的操作与总结，项目设计都要忠于现实，进而增加学生操作过程中的实践性。
(二)方案拟定
由于项目教学与实际工作之间有着密切的关系，因此在进行项目教学的过程中，教师必须根据实际工作的需要对学生进行分组，让学生以小组为单位对项目进行有效的探究与操作。为了保障每一组学生都可以顺利的对项目进行完成，学生在进行项目操作之前需要先进行方案的拟定。首先，教师需要对小组内部成员在分工上给予指导，选出小组的负责人。其次，小组成员要对设计图样、应用工艺、注意事项问题进行思考，并以书面的形式进行方案的拟定，以此为项目的实际操作打好基础。
（三）方案展示
数控车床的实际工作具有着一定的灵活性，一个零件的制作可以通过不同工艺的应用进行完成。因此学生拟定的方案经常是多种多样的。所以在正式执行之前，教师可以组织学生按照小组顺序，将自己拟定的方案进行展示，并和全体学生一起讨论，探究方案的合理性。这样，不仅保障了项目操作的质量，同时也让学生在表达方面有所提高。
（四）项目执行
项目执行是项目教学中的核心内容，这一部分工作主要由学生自主进行完成。首先，分组后的学生，需要在小组内部对成员的工作任务进行安排，小组成员在明确各自任务后应围绕任务内容展开工作。其次，小组成员需要注重彼此间的协作，按照拟定方案中的工艺和流程进行项目的操作。最后，小组成员需要借助计算机软件进行模拟操作，确保拟定方案准确无误后，开始具体的实践。
（五）综合评价
项目教学完成后，为了让项目教学的作用充分的发挥出来，教师需要组织学生进行综合的评价。综合评价应分为两个部分。第一部分是由学生自主评价，通常是由小组的负责人进行。负责人需要根据小组从方案设计到最终加工完成，整个过程的表现予以总结和评价，让学生对自己的学习情况和动手能力等有一个自我的感知。其次，教师也要对学生项目操作情况进行评价。这种评价应趋于综合性和全面性，包括团队合作情况、工艺应用水平、加工消耗时间、零件是否合格等。
三、结束语
双刀架数控车床采用多刀同时切削，能缩短工时，提高生产效率，在批量生产中得到应用。数控加工的几何数据和工艺数据，是NC机床工作的原始依据，由被加工零件的图纸确定。用自动编程系统进行数控编程，必须以某种CAPP的方式获取工艺路线、走刀轨迹、切削参数以及辅助功能(换刀、变速、冷却液开停等)。
对于毛坯尺寸偏差大的工件的数控加工，若按传统的编程方式，就必须按照最大毛坯尺寸编程。如果按最大尺寸编程，一则加工效率较低，再则会在某种情况下造成空切，而在另外某种情况可能会造成过切。过切的后果，轻则影响刀具耐用度，重则损坏刀具影响机床的精度。所以，毛坯偏差大的工件的数控加工最好是根据每个工件的具体情况，来确定加工该工件的切削参数(如切削余量、走刀次数等)。本编程系统借助数控系统的刀具监控功能，在线测量工件上的一些关键点(称作测量点)的加工余量分布情况，在加工过程规划中确定工步所通过的测量点(一个或多个)，由此得到本工步的切削参数。本文以我们为马钢公司车轮轮箍分公司开发的“双刀架数控车床图形自动编程系统”为例，研究双刀架数控编程系统的CAPP技术。该自动编程系统以Microstation为图形平台，实现了CAD/CAPP/NCP的系统集成。
2双刀架数控车床自动编程CAPP的特点
双刀架数控车床是一种高效的数控机床，由于采用双刀同时切削，所以能够有效地缩短单件加工时间，显著地提高了生产率。而生产率提高的程度取决于左右刀架重叠加工时间的长短，也就是说双刀应尽可能地同时加工工件的不同表面。本文以德国Diedesheim机床公司生产的VF120—RW双刀架立式数控车床(该机床配有两套SINUMERIK—810T数控系统)加工火车车轮为例进行分析研究。该机床的数控系统采用主从控制方式，其左刀架数控系统为主系统(机床主轴速度等由左数控系统控制)，右刀架数控系统为从系统，左、右两个数控系统以M21指令来协调两个刀架的动作，以R参数传递数据。据统计其加工效率可以比单刀架数控车床提高30%以上。
双刀架数控车床自动编程的加工过程规划CAPP有别于普通的单刀架数控车床自动编程的CAPP过程。因为在进行CAPP时，加工的切削参数是未知的，实际使用的切削参数是在加工过程中通过测量得到的。在进行CAPP时，必须要指定工步加工轨迹所经过的测量点(一个测量点或多个测量点)的信息。双刀架数控车床加工过程规划CAPP的复杂性还体现在必须保证能对用户的规划过程实施足够的监控，确保不会造成加工时工艺系统的几何干涉和工艺干涉。加工过程规划CAPP以数控系统的M21指令(左右刀架动作协调指令)来对用户的规划进行可行性检验，以确保加工时左、右刀架在任何情况下都能正确工作，不会有干涉现象发生。系统设计为用户的CAPP提供了极大的方便，左、右刀架工步的规划既可以轮流进行，也可以一边完成后再规划另一边的工步。
3零件的几何信息和工艺信息的提取
加工过程规划CAPP是以人机交互方式规划零件加工的一个工序的各工步，工步是加工过程规划CAPP数据存取的基本单元，以工步ID来标识工步；以双向链表来组织规划数据，方便数据的存储和修改操作，从而确保加工过程规划CAPP有足够的灵活性(规划过程及工步工艺参数的可修改)。每个工步数据由刀具运动轨迹数据和切削工艺数据两个部分构成。由于记录工步数据量很大，故用结构来记录这些信息，以协调数据的内在联系，同时又方便了数据的操作。
系统充分利用Microstation系统的GUI技术，以对话框和符合Motif标准的控制进行人机交互。系统人机界面友好、操作方便。用户以鼠标和键盘进行人机交互，工步的几何数据用鼠标在CAPP图形文件中点取零件轮廓的方式获得；工步的工艺数据用鼠标和键盘结合的方式输入。
加工过程规划CAPP以测量过程规划的图形文件和测量点R参数文件为输入，以刀具清单为加工的装刀依据；输出加工规划图形文件，加工过程规划CAPP数据文件。
一般工步规划由五个部分组成，它们分别为：切削段、切入段、切出段、试刀段和工步ID放置。加工轮廓的切削段一般由若干个几何图素(直线或圆弧)组成，进行CAPP时按切削的顺序依次选取这些图素。工步规划的顺序为：切削段的规划，切入段的规划，切出段的规划，试刀段的规划(可选)和工步ID的放置。工步以工步ID进行标识。
在进行加工过程规划CAPP模块设计时(图1，图2)，为了适应不同类工件的加工，提高数控加工的柔性，设计了多种刀具切入模式以供选择，这主要有：
(1)法向到工件首先选择切入点所在图素，然后再选择切入段起点，加工时刀具从规划的切入段起点沿加工面的法向切入。这种方法主要用于已知切入段起点位置的场合。
(2)法向从工件先选择切入段的终点，然后再确定切入段起点的位置。这种方法主要用于已知切入段终点位置的场合。加工时沿加工面的法向切入。
(3)切向到工件首先选择切入点所在图素，然后再选择切入段起点，加工时刀具从规划的切入段起点沿加工面的切向切入。这种方法主要用于已知切入段起点位置的场合。加工时沿加工面的切向切入。
(4)切向从工件先选择切入段的终点，然后再确定切入段起点的位置。这种方法主要用于已知切入段终点位置的场合。加工时沿加工面的切向切入。
(5)斜向从工件先选择切入段的终点，然后再选择切入段起点的位置。这种方法主要用于已知切入段起点和终点位置的场合。加工时沿规划的切入段起点到终点切入。
为了满足毛坯制造精度低(例如：加工余量大，偏心大，曲率大或余量不均匀等)的工件的数控加工，若按常规的方法加工将会损坏刀具甚至无法加工。为了适应这种类型的毛坯的加工，因而定义了几种特殊类型的加工方法：
(1)变进给量切入当刀具进入切入段后，逐渐提高进给量。该方法主要用于毛坯偏心较大部分的加工。
(2)工步交叉切削当前工步走完某一刀后，转而跳到下一工步进行切削，完成下一工步的加工后，再继续完成当前工步未完成的走刀。该方法主要用于工件轮廓曲率较大而且加工余量不均匀处的加工。
(3)多刀切削差异允许多次走刀时，刀具切入点、切出点位置可变。该方法主要用于加工余量特别大处的加工，以防止刀具在切入点或切出点处包容量过大而发生过切现象损坏刀具。
(4)中断切入点允许加工过程中断后，刀具沿另外设定的进刀轨迹切入工件。该方法主要用于防止中断后继续进行切削时，可能发生的刀具和工件的干涉。
为了方便操作，一方面提供了完善的在线帮助和操作向导，使得用户可以在系统的提示下完成CAPP过程(图3)；另一方面为了方便规划，在切入、切出段规划时系统提供了刀具动态，用户可以直观地确定切入、切出段位置。
4加工过程规划CAPP数据的存储
加工过程规划CAPP数据以记录形式存储工步数据，一个记录存储一个工步的数据。由前述可知左、右刀架的工步由工步ID标识，左、右刀架的CAPP数据分两个文件存储。实际存储时，又将一个工步数据分为3个部分进行存储：其一为走刀轨迹几何数据，其二为工步工艺数据，此外还有测量点信息。
工艺数据又分为工步工艺数据和走刀工艺数据，前者决定整个工步的切削参数(如：主轴速度档，最大走刀次数，刀座号T，刀补地址D等)；而后者为工步中每个轮廓段(直线或圆弧)所独有(如：进给速度F，主轴转速S，刀具监控号递增值，精切余量，刀具半径补偿方式(G40，G41，G42)等)。工步走刀的几何数据一般由4个部分组成：切削段数据、切入段数据、切出段数据、试刀段数据。测量点信息由测量点ID标识。
双刀架数控机床加工时必须确保左右两个刀架不会发生几何干涉，而两个刀架的位置又由NC系统的左右刀架协调指令M21来协调，这就要求在加工过程规划CAPP时必须保证两个刀架的M21在数量上保持一致。所以当用户发出CAPP数据存盘命令后，系统首先将检查左右刀架的M21匹配情况，若不匹配，系统将在警告框中给出错误揭示，并拒绝存盘命令，在M21匹配情况对话框中给出左、右刀架M21匹配表。
5系统的修改功能和容错性设计
此外，系统给用户提供了强大的CAPP数据编辑修改工具。修改功能分为两个级别：其一是工步级的修改，它可以完成工步的插入、删除，左、右刀架工步的对调；其二为工步的工艺参数修改，用户可以在“工艺参数修改对话框”中对所有的工步工艺参数进行修改。当用户启动了修改命令并选定待修改的工步ID后，系统将在“工步工艺参数对话框”中显示该工步的工艺数据，用户修改完后即可将数据存入。
关键词：数控车床，撞刀，解决方法
在数控车实训教学中，由于学生对机床的操作不熟练，在加工实训中有时不慎会使刀具或刀架撞到工件或卡盘上，轻者会撞坏刀具和被加工的零件，影响教学的正常进行，重者会造成人身事故。因此，在数控车实训教学过程中为了防止学生在实际操作时发生撞刀现象的发生，总结出以下几种常见的撞刀现象与解决方法。
一、常见数控车床加工的撞刀现象
（一）建立机床工件坐标系引起的撞刀现象
我校在数控车实训教学过程中，采用G54-G59指令结合试切法建立工件坐标系，一个学生在用试切法对刀时，采用MDI指令试切，采用指令G90 U-1.5 W-20.0 F0.06试切完成后，在建立工件坐标系坐标值X坐标忘记+输入-1.5，编好程序后试运行一切正常，就放心的加工，结果在加工中发生撞刀现象。
（二）、编程错误引起的撞刀现象
在实训加工中，由于学生对车床编程指令理解的不透彻，常常由于编程错误引起撞刀现象的出现。例如，有位学生在数控车床加工时，在加工锥面螺纹时，用G92指令编程，在第三次循环加工时，发生撞刀现象。螺纹刀尖崩坏，工件报废。论文写作，解决方法。停机检查程序，发现在G92指令第三刀X19.50写成19.05，背吃刀量过大，引起撞刀现象；
（三）工件装夹不当引起的撞刀现象
在一次实训中，在加工零件左侧部分时，由于零件可装夹长度只有15MM,装夹距离短，一位同学在装夹时，卡盘卡爪只有一个卡齿夹到工件表面，在用G92指令加工锥面螺纹时，由于径向力过大，发生撞刀现象。
（四）操作不当引起的撞刀现象
学生在数控车床操作时，在对刀过程中因为操作失误， 把Z向0.01误认为是0.1所以用手脉时控制走刀过快，导致撞刀刀尖碎裂。
二、防止数控车床加工中撞刀常见现象的三点解决方法
（一）、输入程序并校验
程序的输入与校验在数控车床加工操作中是一个重要的环节，它主要是把输入的加工程序用数字指令形式将加工过程中刀具的运行轨迹以最快的速度通过显示面板显示出来。然后观察零件加工图形是否正确是否有危险指令，因此在操作中应注意以下几个问题。
1、将刀架移动到安全位置，按下锁住机床和孔运行键进行空运行操作，主要观察运行轨迹是否正确，程序中的刀号与机床的刀号是否一致。
2、经校验后的程序如果没有出现危险指令和错误，也没有出现报警，校验出的图形也没有问题，线别急于加工，要再检查程序中的以下几个方面：
（1）、校验程序中是否有刀号；
程序中是否有刀号，这一问题往往被学生忽视。论文写作，解决方法。校验程序时没有刀号，程序照样加工运行，运行轨迹也正确。如果在实际加工中需要换刀加工而没有重新调用刀号时，此时加工时仍然使用前一把刀进行加工，就会出现撞刀。
（2）、换刀点是否安全；
换刀点一般选在机床参考点上，但为了节省加工时的辅助时间减少空程序可就近选取，要依照刀具探出的长度和加工零件的尺寸来定。换刀点确定之前，要首先确定上一刀尖所在位置，并合理利用G00指令移动刀架到达换刀点的过程中，防止撞刀。
（3）、G00指令、G01指令的使用是否正确；
G00指令：快速定位(G00或G0) 刀具以点位控制方式从当前所在位置快速移动到指令给出的目标位置。论文写作，解决方法。
G01指令：直线插补(G01或G1) 刀具以一定的进给速度从当前所在位置沿直线移动到指令给出的目标位置。
在程序校验过程中都是以最快的速度把加工轨迹表现出来，在校验中通过观察图形很难看出G00指令和G01指令的区别。如果在程序中刀具在工件表面上移动出现G00指令就必然会产生撞刀现象。论文写作，解决方法。
（4）、检查程序中是否存在移动指令与刀具指令同在一个程序中。
如G00 X42.0 Z3.0 T0101，因为在程序在执行时先执行移动指令后执行刀具指令或在移动中执行刀具指令。在这种情况下换刀，刀具与工件发生碰撞，正确的应该是分成两个程序段。
……
G00 X42.0 Z3.0 ;
T0101;
……
3、校验程序完毕后要回参考点，在校验程序时机床是锁住不动的，而刀具相对工件加工在模拟运行（绝对坐标和相对坐标在变化），这时的坐标与实际位置不符，需用返回参考点的方法，保证机械零点坐标与绝对和相对坐标一致。这一环节有时不注意在校验程序后没有发现问题就进行加工操作，会造成撞刀现象。
（二）试切法回工件坐标系原点校验
试切法对刀是实际中应用的最多的一种对刀方法。
工件和刀具装夹完毕，驱动主轴旋转，移动刀架至工件试切一段外圆。记下坐标系的X坐标再减直径（西门子系统减半径），以及刀尖在右端面的Z坐标，输入到坐标系的G54-G59当中。
例如：1#刀刀架在X为120.0车出的外圆直径为30.0，那么使用该把刀具切削时的程序原点X值为 120.0-30.0=90.0；刀架在Z为 100.0时接触工件右端面，分别将(90、100)存入到G54----G59里就可以成功建立出工件坐标系。论文写作，解决方法。
在对刀完成以后，校验工件坐标系是否正确，可以用MDI指令进行校验。
如：G54 G00 X100.0 Z100.0,使刀尖移动到距离当前工件坐标系的一个安全距离。论文写作，解决方法。在该指令执行完成后，可用手轮驱动刀架由快到慢移动到工件原点附近，观察坐标系值的变化情况，是否接近X0.0Z0.0。
（三）加工与运行
加工与运行是最后一个操作环节也是机床操作中的最后一道工序，虽然在前面采取了多项措施，但也不可以掉以轻心，因此在加工运行前要做好以下几个方面的工作：
1、光标必须要回到程序的开头，如果没有从程序开头加工容易出现撞刀现象；
2、当启动和程序结束的时候，要把倍率调低，在看清程序和刀具的位置后再给倍率，调试程序时快速进给要调到最慢档，最好手不离开进给保持，要养成先看后走的好习惯，这样会减少事故的发生；
3、在调试程序加工第一件工件时，一定要仔细检查程序，试加工时单段运行，随时控制进给率，随时看剩余行程，加工前应模拟运行一次，单段运行，再正式加工。看看有没有意外的刀具路径出现，一旦出错，迅速急停，特别是初学者，要注意急停按钮的应用。
参考文献：
【1】沈阳-机床：CAK3665使用说明书
【2】沈阳-机床：CAK3665操作编程说明书
【3】刘立群、陈文杰《数控编程与操作实训教程》清华大学出版社.2009
论文摘要：本人于2007年4月份进入广东省广州昊达机电有限公司进行毕业前的综合实践，从事有关变频器的工作。本文介绍了采用数控车床的主轴驱动中变频控制的系统结构与运行模式，并简述了无速度传感器的矢量变频器的基本应用。
前言
数控车床是机电一体化的典型产品，是集机床、计算机、电机及其拖动、自动控制、检测等技术为一身的自动化设备。其中主轴运动是数控车床的一个重要内容，以完成切削任务，其动力约占整台车床的动力的70%～80%。基本控制是主轴的正、反转和停止，可自动换档和无级调速。
在目前数控车床中，主轴控制装置通常是采用交流变频器来控制交流主轴电动机。为满足数控车床对主轴驱动的要求，必须有以下性能:(1)宽调速范围，且速度稳定性能要高;(2)在断续负载下，电机的转速波动要小;(3)加减速时间短;(4)过载能力强;(5)噪声低、震动小、寿命长。
本文介绍了采用数控车床的主轴驱动中变频控制的系统结构与运行模式，并阐述了无速度传感器的矢量变频器的基本应用。
第1章变频器矢量控制阐述
70年代西门子工程师F.Blaschke首先提出异步电机矢量控制理论来解决交流电机转矩控制问题。矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量(励磁电流)和产生转矩的电流分量(转矩电流)分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。矢量控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等。这样就可以将一台三相异步电机等效为直流电机来控制，因而获得与直流调速系统同样的静、动态性能。矢量控制算法已被广泛地应用在siemens，AB，GE，Fuji等国际化大公司变频器上。
采用矢量控制方式的通用变频器不仅可在调速范围上与直流电动机相匹配，而且可以控制异步电动机产生的转矩。由于矢量控制方式所依据的是准确的被控异步电动机的参数，有的通用变频器在使用时需要准确地输入异步电动机的参数，有的通用变频器需要使用速度传感器和编码器。目前新型矢量控制通用变频器中已经具备异步电动机参数自动检测、自动辨识、自适应功能，带有这种功能的通用变频器在驱动异步电动机进行正常运转之前可以自动地对异步电动机的参数进行辨识，并根据辨识结果调整控制算法中的有关参数，从而对普通的异步电动机进行有效的矢量控制。
第2章数控车床主轴变频的系统结构与运行模式
2.1主轴变频控制的基本原理
由异步电机理论可知，主轴电机的转速公式为:
n=(60f/p)×(1-s)
其中P—电动机的极对数，s—转差率，f—供电电源的频率，n—电动机的转速。从上式可看出，电机转速与频率近似成正比，改变频率即可以平滑地调节电机转速，而对于变频器而言，其频率的调节范围是很宽的，可在0～400Hz(甚至更高频率)之间任意调节，因此主轴电机转速即可以在较宽的范围内调节。
当然，转速提高后，还应考虑到对其轴承及绕组的影响，防止电机过分磨损及过热，一般可以通过设定最高频率来进行限定。
图2-1所示为变频器在数控车床的应用，其中变频器与数控装置的联系通常包括:(1)数控装置到变频器的正反转信号;(2)数控装置到变频器的速度或频率信号;(3)变频器到数控装置的故障等状态信号。因此所有关于对变频器的操作和反馈均可在数控面板进行编程和显示。
2.2主轴变频控制的系统构成
不使用变频器进行变速传动的数控车床一般用时间控制器确认电机转速到达指令速度开始进刀，而使用变频器后，机床可按指令信号进刀，这样一来就提高了效率。如果被加工件如图2-2所示所示形状，则由图2-2中看出，对应于工件的AB段，主轴速度维持在1000rpm，对应于BC段，电机拖动主轴成恒线速度移动，但转速却是联系变化的，从而实现高精度切削。
在本系统中，速度信号的传递是通过数控装置到变频器的模拟给定通道(电压或电流)，通过变频器内部关于输入信号与设定频率的输入输出特性曲线的设置，数控装置就可以方便而自由地控制主轴的速度。该特性曲线必须涵盖电压/电流信号、正/反作用、单/双极性的不同配置，以满足数控车床快速正反转、自由调速、变速切削的要求。第3章无速度传感器的矢量控制变频器
3.1主轴变频器的基本选型
目前较为简单的一类变频器是V/F控制(简称标量控制)，它就是一种电压发生模式装置，对调频过程中的电压进行给定变化模式调节，常见的有线性V/F控制(用于恒转矩)和平方V/F控制(用于风机水泵变转矩)。
标量控制的弱点在于低频转矩不够(需要转矩提升)、速度稳定性不好(调速范围1:10)，因此在车床主轴变频使用过程中被逐步淘汰，而矢量控制的变频器正逐步进行推广。
所谓矢量控制，最通俗的讲，为使鼠笼式异步机像直流电机那样具有优秀的运行性能及很高的控制性能，通过控制变频器输出电流的大小、频率及其相位，用以维持电机内部的磁通为设定值，产生所需要的转矩。
矢量控制相对于标量控制而言，其优点有:(1)控制特性非常优良，可以直流电机的电枢电流加励磁电流调节相媲美;(2)能适应要求高速响应的场合;(3)调速范围大(1:100);(4)可进行转矩控制。
当然相对于标量控制而言，矢量控制的结构复杂、计算烦琐，而且必须存贮和频繁地使用电动机的参数。矢量控制分无速度传感器和有速度传感器两种方式，区别在于后者具有更高的速度控制精度(万分之五)，而前者为千分之五，但是在数控车床中无速度传感器的矢量变频器的控制性能已经符合控制要求，所以这里推荐并介绍无速度传感器的矢量变频器。
3.2无速度传感器的矢量变频器
无速度传感器的矢量变频器目前包括西门子、艾默生、东芝、日立、LG、森兰等厂家都有成熟的产品推出，总结各自产品的特点，它们都具有以下特点:(1)电机参数自动辩识和手动输入相结合;(2)过载能力强，如50%额定输出电流2min、180%额定输出电流10s;(3)低频高输出转矩，如150%额定转矩/1HZ;(4)各种保护齐全(通俗地讲，就是不容易炸模块)。
无速度传感器的矢量控制变频器不仅改善了转矩控制的特性，而且改善了针对各种负载变化产生的不特定环境下的速度可控性。图3-1所示，为某品牌无速度传感器变频器产品在低频和正常频段时的转矩测试数据(电机为5.5kW/4极)。从图中可知，其在低速范围时同样可以产生强大的转矩。在实验中，我们同样将2Hz的矢量变频控制和V/F控制变频进行比较发现，前者具有更强的输出力矩，切削力几乎与正常频段(如30Hz或50Hz)相同。3.3矢量控制中的电机参数辨识
由于矢量控制是着眼于转子磁通来控制电机的定子电流，因此在其内部的算法中大量涉及到电机参数。从图3-2的异步电动机的T型等效电路表示中可以看出，电机除了常规的参数如电机极数、额定功率、额定电流外，还有R1(定子电阻)、X11(定子漏感抗)、R2(转子电阻)、X21(转子漏感抗)、Xm(互感抗)和I0(空载电流)。
参数辨识中分电机静止辨识和旋转辨识2种，其中在静止辨识中，变频器能自动测量并计算顶子和转子电阻以及相对于基本频率的漏感抗，并同时将测量的参数写入;在旋转辨识中，变频器自动测量电机的互感抗和空载电流。
在参数辨识中，必须注意:(1)若旋转辨识中出现过流或过压故障，可适当增减加减速时间;(2)旋转辨识只能在空载中进行;(3)如辨识前必须首先正确输入电机铭牌的参数。
3.4数控车床主轴变频矢量控制的功能设置
从图1-1中可以看出，使用在主轴中变频器的功能设置分以下几部分:
1矢量控制方式的设定和电机参数;
2开关量数字输入和输出;
3模拟量输入特性曲线;
4SR速度闭环参数设定。
第4章结束语
对于数控车床的主轴电机，使用了无速度传感器的变频调速器的矢量控制后，具有以下显著优点:大幅度降低维护费用，甚至是免维护的;可实现高效率的切割和较高的加工精度;实现低速和高速情况下强劲的力矩输出。
参考文献
1.王侃夫.数控机床控制技术与系统[M].北京:机械工业出版社,2002.
2.杜金城.电气变频调速设计技术[M].北京:中国电力出版社,2001.
【关键词】教学改革 数控加工技术
《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）多媒体教学方法。
根据不同的教学内容，我们采用不同的教学方式。在自动编程内容的教学中，我们采用多媒体的教学方法。同学们能在计算机上直接看到自动编程的过程，从CAD设计、工艺参数的设定、刀具轨迹的生成到实体的仿真加工，最后通过后置处理，生成能够直接在数控机床上使用的NC数控程序。教学过程中教师先作多媒体教学演示.后让学生自己动手操作，让学生自己体会自动编程过程。因为课时的关系，自动编程的教学在该课程中只能起到抛砖引玉的作用。
（五）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。对于学生所编的程序，要求学生在计算机房用 V-CNC虚拟仿真软件进行验证，老师在计算机房进行辅导，并对验证结果当场评分。
【关键词】 龙职中 数控专业 教师专业发展 问题与对策
【中图分类号】 G712 【文献标识码】 A 【文章编号】 1674-4772（2013）07-023-01
一、龙职中数控专业的发展与教师队伍的来源分析
数控专业属于国家培养数控人才的紧缺专业，重庆龙职中于2006年开始创办数控专业，第一届招生两个班，专业教师2人，经过三年的发展，数控专业每届招生已扩至6个班，数控专业教师队伍已增至18人。从教师来源看：一是从同类重点学校引进优秀教师2人；二是直接从大专院校招聘的优秀数控专业应届毕业生4人；三是引进企业高素质的数控技术专业人才2人；四是培养优秀毕业学生留校2人；其余全是学校原有的部分机械和机电专业教师以及文化课教师转行。
二、数控专业教师专业发展的目标定为在“双师型”上
所谓“双师型”教师，就是既要有传授知识、教书育人的能力，又要有类似工程师或技师的专业素质、职业技能和实践能力。作为数控专业更需要“双师型”教师，正是因为作为数控专业教师不但要拥有和达到丰富、扎实的理论知识水平，更要具备熟练和过硬的数控技术实践操作技能。
三、龙职中重视教师“双师型”专业发展
1. 学校千方百计为教师的专业发展创造条件，提供机遇，强化教师培训
学校制定了重庆龙职中教师培训制度，以及教师专业发展的奖励制度，对青年教师、骨干教师、学科带头人及名师进行重点培养，使其成为教师专业发展的带头人、引路人。
2. 学校创立四个论坛，促进教师专业发展
⑴教学论坛：包括教学改革、教学方法、教学艺术、课程管理、实作训练等内容。
⑵科研论坛：包括教学计划、教学大纲、科研课题、科研论文、教材建设、教辅材料、设备改良、课件制作等内容。
⑶教师发展论坛：参加国外培训体会，参加全国、市、区骨干教师培训体会，参加行业培训体会，转行、自学成才体会。
⑷行业联系论坛：包括行业联系、实习管理、校企结合、产教结合、工学结合、建立校外实训基地、精品专业建设等内容。
四、科研兴数控专业、促进教师专业发展。
1. 数控专业教师积极参与市级重点课题研究
龙职中办学的宗旨是“行业的需求就是职业教育最大的追求”，重庆市教育科学规划职教专项重点课题：《中职数控专业校企合作“三段式”优质人才培养模式研究》已在龙职中实施研究，九源数控精品班是重庆龙中和重庆九源机械有限公司互动的升级版，是该课题的实验班，在校企合作过程中，企业参与学校专业建设，学校参与企业生产，坚持企业和专业名称挂钩，企业与班级名称挂钩，学校实作场地在环境设置、工作流程、设备、手法等都最大程度地模拟企业模式。
2. 数控专业教师积极参与专业教材的编写
龙职中数控专业教师队伍领头参与重庆大学出版社中职和农民工机械数控类的教材编写，分别担任总主编、主编、副主编、参编等，现出版中职教材20本，农民工教材10本。大大地促进教师专业理论与实践学习，促进了教师的合作意识，与同类学校的骨干教师、行业的技术骨干在教材的编写过程中进行合作，促进了教师专业发展。
五、数控技能大赛促进教师专业发展
龙职中数控专业重视技能大赛，教师参赛目的为促进专业发展，派出选手往往是专业转行教师或者新教师，由骨干教师负责指导，参赛教师经常利用中午、周末休息时间加班训练数控操作技能，使他们的操作技能水平都达到了高级、以及技师水平。
六、数控专业教师专业发展存在的问题与对策
问题一：龙职中数控设备只有数控车床两台，数控专业单一，制约了数控教师专业发展。
对策：1. 争取国家政策建设数控实训基地
建立一定规模的数控技术实训基地，应包括数控车床、数控铣床、加工中心、电火花、线切割机床等加工设备，数控模拟软件，少量数控机床典型部件装拆、数控系统调试和维护维修综合实验台。
2. 继续加强校企合作，扩充校外实习实训基地。
目前数控专业只与重庆九源机械公司建立了稳定的联合办学关系，但是九源机械公司主要生产数控车床，对其它数控设备也不能满足学校的发展。
问题二：数控专业教师的工作量大，制约了教师专业发展。
对策：1. 应根据学校实习设备和师资情况确定招生规模。
2 .引进或外聘数控专业教师，以及继续加大校内培训，增加数控专业教师。
问题三：数控专业教师大多是机械、电子专业经过短期培训转行过来的，一方面他们缺乏系统的数控专业理论知识，另一方面还缺乏熟练的实际操作能力。
对策：1. 进一步加强校本教研，促进教师专业发展。
采用以老带新的师徒结对形式，强化“传”、“帮”、“带”的作用，充分利用校内人才资源，发挥骨干教师、学科带头人的作用，举行多种形式的学术、教育教学研究讲座或讨论活动。
2. 开展多种形式的技能培训，提升教师的专业技能。
充分利用校内实训设备进行校内技能培训，集中培训与分散培训，鼓励教师自学自练，充分利用课余时间自主学习，每个学期由教师自主选择至少一项技能训练任务和训练目标，期末进行目标考核。
问题四：部分数控专业教师到企业不知“学什么”“怎么学”
关键词：轴类零件 加工工艺 分析
中图分类号：TG5 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2015）09-0000-00
轴类零件是数控加工中最常见的零件之一。轴类零件主要用于连接和支撑作用，承担重载荷和大扭矩。轴类零件主要是长度大于直径，一般包含锥面、孔、螺纹、球面等。在结构上主要有光轴、台阶轴、曲轴。本文以较为复杂的台阶轴类零件作工艺分析，如图1所示，该轴主要用于传递扭矩和承载支撑，一般应用于汽车和机械行业中。
图1 台阶轴零件
通过分析，该零件图结构复杂，不规则，两头小，中间大，包含的加工要素有曲面、孔、螺纹、球面、槽等，这些要素在轴类零件中较为常见。该零件从左向右依次是内孔加倒圆角，外圆是一个凹圆弧，中间是二段直外圆中间接圆弧，右端是球面、外螺纹和螺纹退刀槽，呈小、大、小的结构。
1零件的表面粗糙度分析。
表面粗糙度与机械零件的配合性能、耐磨性、疲劳强度、接触刚度、振动和噪声等有密切关系，对机械产品的使用寿命和可靠性有重要影响。它是指加工表面具有的较小间距和微小峰谷不平度。其两波峰或两波谷之间的距离很小，属于微观的几何形状，一般粗糙度值小，表面质量好，因此选用合理的粗糙度很重要。[1]分析零件图，可知零件表面标注粗糙度为 ，也就是轮廓Ra的上限不能超过1.6μm，零件的右上角标注其余为 ，其余部分都要在1.6μm-3.2μm之间，不能超出3.2μm。
2零件的尺寸精度分析。
完成零件加工，最重要的是完成工艺尺寸分析。通过分析，该零件长度88mm，零件外圆尺寸从0-42mm，最大直径尺寸是 ，该尺寸要求为41.961mm-42mm，右端为R10的半球面，该球面在加工时要考虑到刀具半径补偿且球面靠近圆点部分表面粗糙度容易超差，是该图难加工部分。左端外圆最大为 ，精度要求0到-0.039mm。孔的长度为20mm，孔径大小为 ，精度要求0到0.036mm，图中有部分尺寸没有标注公差，未标注的都要按照国际公差要求加工，这些尺寸精度要求较高，需要比较熟练的技术工人才能完成加工。
3工艺规程及加工工序划分
根据工艺规程的要求，对加工零件的工序进行划分。按照零件加工工序集中原则，要对零件进行粗、精加工工序划分。对毛坯端面进行车削，加工左端部分，先粗加工、后精加工，随后用钻头钻孔，粗、精镗孔，掉头装夹，保证总长，粗、精加工右端外圆部分，随后切螺纹退刀槽，切螺纹，检验。[2]
4毛坯材料及尺寸的确定
零件的毛坯选择是由其技术要求决定的。毛坯选择好坏直接决定零件的机械性能和工件质量，同时要考虑材料成本和加工成本，因此需要毛坯制造者和零件加工者两人共同选取毛坯。根据以上要素的考虑，该零件采用45钢较为理想，相比其他碳钢，力学性能和硬度较好，也是公认的用于制造轴类零件、连杆、螺栓的主要材料。根据零件尺寸分析，零件图样尺寸为φ42×88mm，最终确定该零件毛坯为φ45×90mm的45钢，材料需要经过热处理。
5机床的选择。
机床选择要以加工出合格的零件为标准，加工时要考虑机床结构、载重、行程大小，以工作效率和加工成本作为重要参考依据，选择适宜，经济的机床。考虑到加工球面需要进行刀具半径补偿，轴类零件一般选用数控车床，且零件图包含外圆、槽、孔、螺纹等复杂元素，所以结合工艺最优和换刀次数最少原则和材料特点，该零件图加工选用CK6140数控车床。
6刀具、量具的选择。
刀具选用应该遵循方便安装、耐用、耐磨、刚性好、精度高的原则。数控机床的特点是高效、高精，刀具配置要适应机床的要求，应该选用中高档数控刀具。分析零件图，加工该批零件需要外圆粗车、精车成型刀、镗孔刀、螺纹刀、槽刀、钻头。
量具质量好坏是工件质量保证的重要因素。选用量具考虑工件性质，该零件需要测量长度、外径、孔径、螺纹、球面。综合考虑，测量该零件，需要使用游标卡尺、外径千分尺、内径千分尺、螺纹通止规、圆弧规。
7结语
通过以上工艺分析，可知生产零件需要制定合理的工艺流程，考虑到加工的每个细节，才能加工出合格的零件，提升效益，提高竞争力。
参考文献
[1]刘治映.毕业论文（设计）写作导论[M].中南大学出版社，1995：325-331.
[2]王丽洁.数控加工工艺与设备[M].清华大学出版社，1995：20-32.
关键词：数控机床故障维修
由于数控机床具有先进性、复杂性和高智能化的特点，特别是近几年数控系统不断更新换代，数控机床被广泛应用于机械制造业，给传统制造业带来巨大的变化，使制造业成为工业化的领头军。数控机床是一种典型而复杂的机电一体化产品，种类繁多，形式多样，通常是集机械、电气、液压、气动等于一体的加工设备，其中任何一部分出现故障，都可能使机床停机，从而造成生产停顿，给企业的正常生产带来较大的影响。因此，提高数控机床维修人员的素质和能力，就显得十分重要。本文介绍了数控机床故障诊断与维修的一些原则和常用方法。
一、故障诊断的一般原则
数控机床主要由主机CNC装置、PMC可编程控制器、主轴驱动单元、进给伺服驱动单元、显示装置、操作面板、辅助控制装置、通信装置等组成。故障原因不外乎是操作错误、参数错误、外界环境及电源造成的故障、线路故障、器件损坏等。通常的故障诊断原则有：（1）先静后动。先在机床断电的静止状态下，通过观察测量，分析确定为非破坏性故障后，方可给机床送电。论文参考网。在工作状态下，进行动态的的观察、检验和测试，查找故障点。而对破坏性故障，必须先排除危险后，方可送电。（2）先机后电。一般来说，机械故障较易察觉，而数控系统故障的诊断难度较大，先排除机械性故障，往往可以达到事半功倍的效果。（3）先外后内。根据机床故障原因调查统计，80％以上来自于外部原因，只有不到20％是内部原因引起的。因此维修人员应由外向内进行排查，尽量避免随意启封、拆卸，否则可能会扩大故障，使机床精度减弱，降低性能。（4）先简后繁。当出现多种故障互相交织掩盖，一时无从下手时，应先解决容易的问题，后解决难度较大的问题。如果是功能性的故障，就应先从执行元件入手，看看气缸、电磁阀、电机、接触器等，是否存在卡滞等性能下降现象；然后是传感器、行程开关等输入信号元件；再次是电气接头、插件、活动的电线电缆等部位。这些外部元件受环境因素影响较大，比如磕碰、腐蚀、积尘等。还有元件本身的不良和机械磨损等原因，都决定了它们常是故障的根源。通常，简单问题解决后，难度大的问题也就变得容易了。
二、故障诊断与完善方法
2.1常规检测法是通过观察或借助简单的工具确定机床故障的方法。这种方法应先弄清楚故障的症状，有何特征及伴随情况，将故障范围缩小到一个模块或一块印刷电路板。它可以简单地归纳为4个字：“问，看，嗅，摸”。问，就是调查情况，在诊断故障前，修理人员询问操作手故障发生前的机床运转情况，产生在哪道程序及时间，操作方式是否得当等；看，就是观察，仔细检查有无保险丝烧断，元器件有无烧焦或开裂等情况；嗅，就是从机床散发出的某些特殊气味来判断，如某些元件烧焦的气味；摸，就是用手触试可能产生故障的温度、振动情况，以及元器件有无松动等。
2.2测量比较诊断法数控机床的生产厂家为了调整、维修机床的便利，在印刷电路板上往往设计了多个检测用的端子。用户也可利用这些端子，将怀疑有故障的印刷电路板同正常电路板进行比较。通过测量这些端子的电压与波形，可以分析故障的具体部位与原因。维修人员如果能在机床正常状态时，留心记录这些印刷电路板的测量端子，或一些关键部位的电压值和波形，在机床出现故障时，查找故障部位及原因将会更加方便。
2.3自诊断法现代数控系统具有很强的自诊断能力，当数控系统一旦出现故障，借助系统的诊断功能，可以迅速、准确地查明原因，并确定故障部位。
三、举例说明常见非机械故障和排除方法
3.1北京第一机床厂生产的XK5040数控立铣，数控系统为FANUC-3MA1.故障现象驱动Z轴时就产生31号报警。2.检查分析查维修手册，31号报警为误差寄存器的内容大于规定值。论文参考网。根据31号报警指示，将31号机床参数的内容由2000改为5000，与X、Y轴的机床参数相同，然后用手轮驱动Z轴，31号报警消除，但又产生了32号报警为：Z轴误差寄存器的内容超过±32767式数模交换器的命令值超出了-8192～+8191的范围。将参数改为3333后，32号报警消除，31号报警又出现。反复修改机床参数，故障均不能排除。为诊断Z轴位置控制单元是否出现了故障，将800，801，802诊断号调出，实现800在-1与-2之间变化，801在+1与-1之间变化，802却为0，没有任何变化，这说明Z轴、Y轴的位置信号控制进行交换，即用Y轴控制信号去控制Z轴，用Z轴去控制Y轴，Y轴就产生31号报警（实际是Z轴报警）。论文参考网。同时，诊断号8012为“0”，802有了变化。通过这样交换，再次说明Z轴位置控制单元有问题，这样就将故障定位在Z轴伺服电动机上。打开Z轴伺服电动机，发现位置编码器与电动机之间的十字联络块脱落，致使电动机在工作中无反馈信号而产生上述故障报警。3.故障处理将十字联络块与伺服电动机位置编码器重新连接好，故障排除。
3.2一台加工中心配量FANUC-6M1.故障现象机床在自动方式中出现416号报警。2.故障分析按下列顺序检查：脉冲编码器未出现不良；各连接器均牢固连接；X轴卯制线路板未出现异常；用万用表测量电动机连接线，也未发现问题。在重新启动机床，回零之后，用自动方式运转，机床正常但1H后又出现416号报警，再次按上述顺序复查一遍，发现反馈信号有一根已断，换按备用线后，机床正常，报警不再出现。
四、结论
因此，对维修人员来说，熟悉系统的自诊断功能是十分重要。包括开机自诊断和运行自诊断。开机自诊断，就是数控系统通电后，系统自诊断软件会对系统最关键的硬件和控制软件检查，如CPU、RAM、ROM等芯片，I／O口及监控软件。如果正常，将进人正常操作界面，如检测不通过，即在液晶上显示报警信息或报警号，指出哪个部分发生了故障，将故障原因定位在一定的范围内，然后通过维修手册找出造成故障的真正原因，根据书上的说明进行排除；运行自诊断，
参考文献：
[1] 任丽华. 数控机床常见电气故障的诊断方法[J]黑龙江纺织, 2006, (01) .
[2] 李玉琴, 潘祖聪, 刘琳娇. 数控机床常见故障诊断方法及实例[J]. 安徽水利水电职业技术学院学报, 2010, (01) :76-78
[3] 薛福连. 数控机床故障诊断及处理[J]. 设备管理与维修, 2010, (04) :23
[4] 冯华勇. 数控机床的电气维修与故障的排除[J]四川工程职业技术学院学报, 2007, (06) .
