时间：2022-10-28 06:24:31
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关键词：数控技术应用；职业教育；课程特点；问题；解决方法
【中图分类号】G423.04
目前，随着数控技术教育的普及，职业院校数控技术课程教学面临着种种问题。这种情况严重制约着职业院校中数控专业的发展，有必要予以高度重视，进行深入研究。
现根据数控技术课程的特点，从数控技术课程存在的问题提出相应的的解决方法和途径。
一、数控技术应用课程的特点
1、数控技术涉及面广。数控技术涉及到加工工艺方面的知识、机床及机床夹具方面的知识、刀具及刀具材料的知识、金属切削原理、工件材料、机电技术方面的知识、数字控制和计算机技术、CAD/CAM一体化技术、FMS、CIMS软件技术、信息流管理与控制等等。
2、软件技术更新快。目前，数控技术正在发生根本性技术更新，从专用型封闭式开环控制模式，向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在现代集成化基础上，数控系统已经实现了小型化、薄型化，而且综合了计算机、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；
3、课程实践性强。数控技术是实践性很强的一门学科，数控技术教学中每一个环节，如数控机床伺服系统分析，机械结构分析、加工工艺分析、数控机床故障诊断与维修以及数控编程与操作等，都必须用相应的实训教学来加深加强理论教学的效果，通过实操来验证理论教学。离开实践，既不能培养学生的数控编程能力、数控机床的操作能力，也不能培养数控系统的维护能力
二、当前数控技术课程教学存在的问题
1、适合的书籍太少。目前，适合职业院校使用的数控技术课程的书籍还是太少，教学上所使用的书籍从内容上还比较肤浅，大都比较重视理论，真正适合实训教学的还比较少，在实训教学操作中碰到的难题和集中问题在教材中基本没有体现。而且深入反映科技前沿技术的教材缺乏，适应高层次人才培养的高质量教材更少。数控技术的特点是更新快，很多教材知识体系还停留在十年前。另外没有与本校实训设备的数控系统配套的教材。市场上相关的教材对每一种数控系统都是泛泛而谈，没有针对性。
2、专业师资技术不过硬。很多职业院校从事数控教学的教师都是高校毕业直接从事数控教学，或者从其他机械基础专业转数控方向。在理论教学上，没有太大的问题。但是这些老师普遍存在一个问题，他们自己本身对于机械加工都极其欠缺生产实践经验，在数控技术教学中根本不能很好的把理论和实践结合起来。导致教学过程按照概念照本宣科，枯燥无味，学生学不到真正有用的东西。
3、忽视传统实习项目。很多职业院校不怎么重视传统实训项目，由于师资和场地的原因，传统实训简单走过场。传统的实习项目车工、钳工、铣工、磨工等工种对学生动手能力的培养作用很大，在实训过程中不容忽视。只有通过这些传统项目的实训，学生才能够真正掌握加工参数的重要性，从而掌握刀具的磨削和使用，才能体会材料与刀具、刀具与加工参数之间的关系，进行数控编程时选择加工参数才会更合理。数控专业学生不通过普通机床实习直接去操作数控机床是不合理的。
4、教学内容不太规范。很多职业院校安排课程，数控编程前期安排的课程对于数控机床的机械结构、伺服控制系统、刀具及数控加工工艺方面的知识相对安排较少。数控技术作为一门专业基础课，许多实质性技术和最新技术讲授得不够深入，往往停留在书本概念上，新功能、新技术的讲授也跟不上技术发展的理论，理论联系实践探讨的深度不够，课程教学内容不够深入和前沿，导致学生只知道是什么，不知道为什么。
5、实训教学环节条件较差。一部分职业院校学生的实训教学远远达不到要求，实训内容还存在着很大的缺陷，实训时间安排不够，实训课题脱离生产实际，没有系统性，学生对数控机床的认识还有相当的距离，对于数控机床的了解也仅停留在熟练使用操作面板上，对于操作过程当中出现的具体问题还不能应对。
三、提高和解决数控技术应用课程教学质量的方法和途径
1、加强数控专业校本教材的开发。针对现在市场上合适的教材少的问题，结合本校实训设备的数控系统，加大校本教材的开发，将学生实训操作中碰到的难题在教材中一一解决，并且邀请生产企业技术岗位的人员参与编写，结合企业产品加工中出现的问题，以企业产品实例为课题，多编写实例。这种方法，在实践中，已经取得了比较好的效果
2、加强数控师资培养。数控技术课程的师资和那些专业基础课教师相比，所需要接受的专业训练和从教资历有很大的不同。他们既需要有扎实的理论，更需要有相当的生产实践经验。在师资培训方面，不仅要邀请不同领域的数控技术专家来学校定期讲座培训，了解最先进的前沿技术的发展和应用。更要有计划的选派一部分任课教师深入到生产实训基地参与数控技能培训，也可以深入工厂进行专业技能培训，弥补我们的教学、实验、实训中存在的缺陷。
3、重视传统实训项目。数控专业的学生在操作数控车床之前必须进行普通车床的实习，掌握切削用量对加工的影响，掌握常规零件加工工艺。在操作数控铣床、加工中心之前必须进行普通铣床的实习。因为传统普通机床的实训，直接决定着数控水平的高低，所以机加工基础的强化，是数控实习的重点。职业院校根据本校数控技术专业学生人数建设数控实训、实验基地的同时，也要配套建设传统实训基地。
4、改善教学实训环节。因为数控技术课程不但具有理论知识面宽，而且具有很强的实践性和应用性，所以需从系统出发，安排学生更多的实验、实训时间，才能达到满意的效果。教学安排中要注意实践教学所占比例，并使理论教学与实践教学交叉进行。为使学生对已有知识做到融会贯通，在设计实训课题时要注重循序渐进，能够发挥学生的主观能动性。
5、采用合适的教学方法和教学手段。数控技术课程部分章节的内容很抽象，刚开始学习数控技术的学生仅凭文字很难理解数控系统中各组成部分的含义和功能，也无法理解数控装置到底是个什么设备，很难理解检测信号反馈的意义在哪等等一系列的问题。如果仅仅只采用课堂讲述的方法是无法达到很好的效果的。
采用多媒体辅助教学，制作多媒体课件，比如在编程坐标系的教学中，展示机床坐标系与主轴卡盘关系，加入工件后，描绘出编程坐标系所在位置，用不同颜色亮点显示机器零点、换刀点，让主轴卡盘动画闪烁，在视觉上产生一种转动感觉，对于理解直径编程起到重要作用。
采取比较法教学，比如，在介绍数控车床时，采用比较法。采取比较法，使整个教学内容清晰有序，使学生在比较、归纳、总结的过程中，加深对数控机床的认识。
采用分组讨论法。在实训后期，可以结合学校产品或者企业产品，将学生分成几个团队，每个团队针对产品拿出自己的设计方案、工艺方案、加工方案。给定时间让他们自己完成整个零件，老师再比较优劣，引导分析原因。还学生主动思维的空间，避免了教师是主角，大部分学生是听众的教学模式。
采用仿真实训辅助教学，在数控实训中，适当的教学辅助手段是必需的，在编程教学中适当利用仿真软件，可以满足学生们检验编程的程序的正确性，也可以部分的代替数控机床进行实践操作学习，增加工位。为了弥补仿真软件的不足，可以让学生们通过仿真软件和实际机床轮流实训，这样能充分理解切削用量概念，掌握获得工件加工质量的方法。
6、培养学生兴趣。在进入数控技术课程学习时，组织学生观看有关柔性加工系统、柔性加工单元、柔性自动化装配线和数控机床概述等录像带，到工厂参观数控车、数控铣、数控线切割、加工中心等设备和现场生产，使他们对数控加工有一定的认识。通过直观的了解，学生的学习热情容易被激发起来，才会充满兴趣地投入数控专业学习。如果还是采取老师满堂讲，学生被动听、黑板上板书开机床的教学方法和手段，很难引起学生对数控技术课程的兴趣。
中图分类号：G642 文献标识码：A
文章编号：1009-0118（2012）08-0109-01
一、数控教学改革的目标
随着制造业的飞速发展，数控设备以其先进的技术优势正在逐步取代传统的机械加工设备，社会迫切需要一大批能面向生产第一线的高素质技能型数控人才。我们学院数控技术专业为了适应市场要求，以就业为导向，对数控专业的教学进行改革，投入人力物力购买数控机床，重点培养学生数控加工编程与操作、数控加工工艺编制、CAD/CAM操作、数控机床故障诊断与维护的能力，以培养高级数控操作工、数控编程人员、数控机床维修人员等为目标。
二、数控教学改革措施
（一）教学内容改革
数控专业普遍存在的一个问题，就是课程设置与课程内容不能满足企业的需要，教学与实际工作需要脱离。为了改变这种局面，我们在课程体系中提高实践教学比例，对传统的基础课、专业基础课与专业课的教学内容按照“够用”的原则进行综合化的整合，将理论与实践渗透融合，强调知识间的联系。
数控是一门实践性非常强的课程，不仅在课堂上为学生灌输专业知识，更应该为学生提供良好的实践教学环境。在此理念的驱动下，教委及学校投资兴建数控技能实训中心，购进数控车床、铣床、加工中心等，为学生提供了良好的实训基地。通过课程体系改革，将实践课程的比例提高至40%，将理论教学过程中的某些教学环节也放到实训室进行，在理论学习的同时，学生可以看到实物和实际操作，加深对知识的理解。
为了使学生在一开始就对自己所学专业及今后就业有所了解，在第一学年增设一周认知实训，带领学生去工厂各个生产车间参观，对每个车间所需掌握的专业知识进行介绍，提高学生今后专业知识学习的积极性。
（二）教材改革
1、教材中所讲解的内容要尽量和学校所配备的设备相符合。比如，当前市场上关于高职高专的数控加工及编程的教材有很多，内容也是围绕数控机床编程和操作两个方面来讲解的，但讲解时所采用的数控系统是各不相同的，如FANUC数控系统、SINUMERIK数控系统、华中数控系统、广州数控系统等。不同数控系统在编程指令的使用和机床操作上会有些区别。如果教材和学校所配备的数控系统不吻合，可能会使学生混淆不清，严重的将会导致理论教学和实践教学脱节，学生不能适应，达不到教学目标。
2、教材的内容要能满足实际应用需要，难易程度适中。数控专业实践性较强，而且是针对高职高专开设的，内容的难易程度要适中，较强的理论性内容不宜较多。例如，数控原理、数控插补计算等理论性强的知识不宜过多。
（三）教学方法的改革
1、项目教学法。在数控专业中一些课程采用师生共同完成一个项目的教学方式。进行的过程可分为项目设定、项目分析、项目实施、项目测评四个过程。首先由教师提出一个项目，将针对学生的实际水平教学内容与教学目标都包含在任务中，由学生独立完成，教师在必需时进行监督和指导，最后进行项目的展示与交流，有教师、学生、项目组共同对项目进行评价，教师对整个项目活动进行总结。
采用项目教学法，如何合理的选择教材，如何在设计项目时将职业技能鉴定标准融合进项目，都是在今后的教学过程中需要进一步探讨及研究的内容。
2、案例教学法。采用案例教学法能提高学生的学习兴趣，是在教师的指导下，学生按照教师的安排与讲授去得到一个结果，最终得到的这个结果后能进行展示及自我评价。这种教学方法中，教师将不再是教学的主导者，而是引导者。这种教学方法一般在数控操作实训过程中使用。
3、其他教学法。采用计算机辅助教学法，可给学生产生强烈的视觉感官效果，达到吸引学生注意力的目的。而实物模型教学法则是将学生带到实物前进行讲授，比如在讲抽象的数控传动结构、机床典型部件等，就将授课地点置于实训室。
（四）考核方式的改革
传统的书面考核方式不能完全反映学生的实际操作与创新能力，在本专业中，采用课业考试为主，多种考核方式并存的方法，以此来全面衡量学生的学业情况。针对不同的课程采用不用的考核方式，比如，对于数控加工编程与操作，我们采用“操作+上机编程+试卷”的考核方式，而CAD/CAM技术则采用“技能测试+作品分析”的考核方式。
（五）融入职业技能改革，实现“双证”教育
在课程结构、教学内容、教学进度安排和教学质量评价等方面为学生获得职业资格证书提供可靠的保障，突出职业能力培养，实施“双证制”教育。在相关课程结束后，组织学生参加国家职业资格考证，以此来提高学生今后的就业竞争力。
三、总结
数控专业应该实践与理论并重，在教学过程中，理论与实践应穿行，避免时间间隔过长，出现学生对知识的遗忘的现象。通过不断的教学实践，总计经验，不断探索，将经验用于教学，使教学内容与企业需求相联系，为社会培养适合的人才。
参考文献：
［1］张福荣.高职高专数控人才培养方案探讨［J］.现代企业文化,2009,(2).
一、明确教学目标,确定培养方向
中等职业学校应该立足本位,把培养数控机床操作工作为教学重点,使学生精通数控加工工艺知识,熟练掌握数控机床的操作和手工编程,了解自动编程和数控机床的常见故障的排除。具体应培养学生的三种能力:
1.专业能力。
具备从事数控行业所需的技能和与之相应的知识,包括单项的技能与知识,综合的技能与知识。
2.方法能力。
具备从事数控行业所需要的工作方法和学习方法,包括制定工作计划的步骤、解决实际问题的思路、独立学习新技术的方法等。
3.社会能力。
具备从事数控行业所需的行为能力,包括人际交往、公共关系、职业道德、环境意识等。因此,要把职业道德、行业要求渗透到专业教学中,培养学生具有过硬的专业素质。
二、制定科学严谨的实训内容,确保教学目标的实现
作为一名合格的蓝领层数控铣床技术人员,必须掌握以下内容:
1.操作面板的熟悉和控制软件的基本使用。
2.坐标系的建立,工件和刀具的装夹,基准刀具的对刀找正。
3.基本编程指令的运用。手工编程与程序输入训练,空运行校验模拟。
4.轮廓铣削和槽形铣削编程训练与上机调试,掌握程序校验方法。
5.刀具长度与刀具半径补偿及编程训练。手工换刀基本操作,多把刀具的对刀。
6.子程序调用,程序调试技巧,钻孔加工的基本编程。
7.实际铣削训练,合理设置、调整校核工艺参数,排除基本故障。
8.了解与冷却系统,机床的维护与保养。
三、因材施教,运用切实可行的教学方法
1.实践中穿插必要的理论讲解,弥补课堂教学的不足。
实践教学是指在专业理论知识学习的基础上,以深化理论、获得能力为目的的师生共同参与并完成的整个教学中的一个环节。数控机床是集机械制造技术、自动控制技术、信息处理加工传输技术、伺服驱动技术、传感器技术及软件技术于一身的机电一体化设备,学生要学好这门课程并不容易。特别是现在的生源普遍基础较差,数控理论知识更是难以掌握, 学生在学习理论课时如果听不懂就会失去学习兴趣,越是这样就越难以学好该课程。因此,参加数控实训的学生就没有多少理论指导,或者说理论很笼统,无法用于指导实际操作,这样在指导学生实际操作加工的实训中,就必须增加一定课时量的与操作、加工和编程有关的理论知识讲解。
2.实行小组式教学方式,以学生辅导学生。
由于教学设备的限制,在数控实训时不可能每位学生都操作一台机床。在这种情况下,就必须根据学校的现有设备,将实训班级分成若干小组开展实训教学。在分组之前,我们听取班主任老师的意见,将动手能力强、反映快、专业知识扎实的学生选出,并将他们作为小组组长,由于这些学生的接受能力较强,能很快掌握老师教授的内容,这样在实训的过程中他们就可以实时地辅导其他学生。这种以学生辅导学生的教学方法,既保证了实训教学的质量,又减轻了教师的负担,同时还降低了实训安全事故的发生,增强了学生的学习兴趣,收到了教好的教学效果。
3.循序渐进、螺旋上升的渐进式教学方法。
数控机床的操作不当,轻者会撞刀、零件加工成了废品,重者会发生安全事故。为使学生更好地掌握数控机床的基本操作,更好地适应用人单位的需要,我们对实训的每一个内容的练习都分解成许多细小的步骤,采用循序渐进、螺旋上升的渐进式教学方法,让学生先分解后总合,收到良好的教学效果。例如在讲解对刀的时候,先教学生练习使用手轮,再练习MDA方式启动主轴转动,再练习X方向对刀,再练习Y方向对刀,再练习Z方向对刀,最后再将三个方向同时对刀。这样教师讲解起来就比较省事,学生掌握起来也比较轻松。
4.以“导”为主,以“授”为辅。
把数控知识的内容由原理知识转换成实用知识, 学生的学习由静态向动态转换,能够激发学生的学习兴趣,对掌握专业技能有很好的促进作用。目前,行动教育已被广泛使用,这就要求教师由“授”转变为“导”,教师不仅仅要亲手教会学生如何使用机床,还要引导、指导、辅导学生完成新零件的工艺设计、刀具的选用、程序编制及加工完成,在这个过程中,学生会产生一系列的问题。而在老师的指导下,学生会设法逐一解决这些问题,而随着问题的解决学生就会很有成就感,产生浓厚的兴趣,这对于学生掌握数控知识会收到很好的效果。
5.突出能力本位,增强学生动手能力。
学生技能水平的高低体现在能否为用人单位解决实际问题,要为社会培养出合格的人才,不仅仅要有好的教学方法,还要具备先进的教学设备,数控技术的实践教学更是如此,要使学生更快地适应生产环境,所用教学设备越是贴近生产实际或者直接使用实际生产设备,教学效果就越好。目前我校用于数控实训的设备全是生产型的工业用机床,学生通过实习再到工厂,很快就能上手。不仅如此,为了拓展学生的视野,学校在购置数控设备时不应局限于某一数控系统,目前学校拥有西门子数控系统和法拉克数控系统。虽然系统种类多了,实训指导老师的教学工作量大了,但经过多种数控系统的操作、编程与加工的实训,学生增强了适应能力,即使到工厂以后接触一个全新的数控系统,也能较快掌握,较快地适应工厂生产加工的需要。
四、严格、科学的管理制度,确保学生安全,提高教学质量
1.安全教育。
数控机床属于大型机床、精密机床,学生稍有不慎,就会出现各种安全事故。为此,在学生进行数控实训之前,必须对学生进行安全教育,使学生了解数控机床的安全操作规程,并通过对实际案例的讲解,引起学生的注意。“操作零失误”是我们对学生的基本要求,也是最严格的要求。
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2015.24.036
据德国机床协会VDW日前的2014年报告，2014年全球机床（不含附件）出口国（地区）中，中国出口17.6亿欧元，增幅18.1%，为第六大出口国（地区）；从进口看，中国仍为第一大进口国，2014年进口机床81.0亿欧元，同比增长6.8%。由此可见我国已经成为机床制造和消费大国。
当前中国从事数控机床装配、调试与维修的技术人员非常短缺，数控机床一旦发生故障，维修难的问题变得尤为突出，导致数控机床因得不到及时维修而开机率不足。
要想对数控机床进行调试和维修，必须能看懂PMC程序并能进行相应的编辑。当前数控系统的种类较多，使用和调试也大不同，当前国内使用较多的典型数控系统为日本FANUC公司。
FANUC数控系统在进行自动运行状态下，按下操作面板上某些机床功能开关，可使该功能起作用。这些功能开关包括：单程序段（Sing Block）、跳选程序段（Block Delete）、选择停止（Option Stop）、试运行（Dry Run）、机床锁住（Machine Lock）。这些功能开关在操作时都有一个共同的特点：第一次按下启用该功能，第二次按下则取消，如此循环。该功能的实现是通过PMC设计的，虽然FANUC公司对此有专门的标准程序，但部分人员对该程序的理解上还存在一定的难度。笔者以实现“单程序段”功能为例，结合多年的实践，谈谈实现此功能的几种PMC编程的方法，希望能对广大读者有一定的帮助。
1 标准程序法
FANUC公司的标准程序（如图1），其中X33.0为单段功能选择按钮的PMC输入地址，G46.1为PMC送给CNC的输出地址，Y12.0为PMC送给机床的单段程序功能选择灯的输出地址（文中的地址与此相同）。
1.1 FANUC公司标准程序（如图1）
1.2 标准程序解析（见表1）
PMC就是这样通过一个“单段”按钮，控制着单段程序功能的选通与撤消，满足了实际操作过程的需要。其特点是利用简单的“与”、“或”、“与否”、“或否”等编程语句进行编程。其优点是设计人员取之即用；其缺点为语句较多，部分人员理解有一定难度。
2 上升沿法
在日本三菱PLC编程实例中，通过上升沿法来实现此功能。该程序较简单，且语句较少，故参考其方法。
2.1 上升沿法梯形图程序（如图2）。
前沿检测DIFU（SUB57）的功能为读取输入信号的前沿，扫描到上升沿后，输出即为“1”。
2.2 程序解析（见表2）
3 貌似法
该编程方法用了两条编程语句且比较相似，工作人员容易记忆。
3.1 貌似法梯形图程序（如图3） （下转第57页）
（上接第40页）
3.2 程序解析（见表3）
4 计数器法
FANUC数控系统提供了很多内部计数器，当计数器的计数值达到预置值时其输出为“1”。在此所选用的计数器是为了实现特定功能，其计数预置值不允许用户随意改变，故选用CTRB固定计数器（SUB56）。
4.1 计数器法梯形图程序（如图4）
其中R9091.0为数控系统提供的常“0”信号的地址，即该计数器从0开始计数；R9091.1为数控系统提供的常“1”信号的地址，即该计数器是上升沿型计数器；F1.1为按数控面板上的“复位”键时数控系统发出的信号地址；“0001”即该计数器的编号为C1；“0000000001” 该计数器的预置值为“1”。
4.2 程序解析
当第一次按下“单段”程序选择按钮后，计数器C1计数1次，因为预置值为1，故计数器有输出，使G46.1为“1”，则数控系统选择了单段程序功能控制；当“单段”程序选择按钮松开后，计数器的输出状态一直保持；当第二次按下“单段”程序选择按钮后，计数器C1又计数1次，因为预置值为1，且计数器中的当前值也为1，故计数器复位，其输出为“0”，使G46.1为“0”，则数控系统取消“单段”程序功能控制。
此方法简单，只用了一个功能指令，易记。
上述四种方法是笔者在工作实践中归纳总结出来的，各有优缺点，大家可根据自各的工作实际情况加以运用。
参考文献：
[1]王悦.FANUC系统装调与实训[M].北京：机械工业出版社， 2010（07）.
[2]杨雪翠.FANUC数控系统调试与维护[M].北京：国防工业出版社，2010（10）.
[3]宋松.图解FANUC PMC 编程与应用[M].北京：机械工业出版社， 2011（01）.
所谓直观法，就是利用感觉器官注意发生故障时的各种现象，如故障发生时有无火花、亮光产生，有无异常响声，何处异常发热及是否有焦糊味等。这是处理数控系统故障的第一步，往往也是最直接、最行之有效的方法。对于一般情况下的简单故障，通过这种直接观察，就能解决问题，这在CNC装置故障诊断中就常常用到。直观法一是问，问开机情况是否正常，走刀是否正常，切削用量是多少，常用的轮滑油是什么，以便核实保养。二是看，看保险丝有无烧断，空气开关有无跳闸，元件有无损坏，线路有无灰尘，插座、接头有无接触不良等。三是听，听各种异常的声音。如电源变压器、阻抗变换器与电杭器等因为铁心松动、锈蚀等原因引起的铁片振动的吱吱声；继电器、接触器等的磁回路间隙过大，短路环断裂，动静铁心或镶铁轴线偏差，线圈欠压运行等原因引起的电磺嗡嗡声或者触点接触不良的嗡嗡声，以及元器件因为过磨或过压运行失常引起的击穿爆裂声。还有主轴转动异常时的摩擦声、振动声等等。四是触，如轻轻敲打CNC系统的各线路板之间焊接点的可疑部位，检查虚焊、接触不良等。直观法在解决简单的“硬伤”故障时简单、有效，常应用在故障诊断的第一步。
二、利用CNC系统的自诊断功能
数控系统已具备了较强的自诊断功能，并能随时监视数控系统的硬件和软件的工作状态。利用CNC系统的自诊断功能就是依靠CNC系统快速处理数据的能力，对出错部位进行多路、快速的型号采集和处理，然后由诊断程序进行逻辑分析判断，以确定系统是否存在故障，并及时对故障进行定位。
CNC子诊断一般有三种：开机自诊断、运行自诊断、离线诊断。开机自诊断是指CNC系统从开始通电到进入正常运行的准备状态，由其内部诊断程序自动执行的系统诊断，目的是检查整个系统是否具备正常工作的条件。如系统控制软件和系统参数的EPROM自检、RAM的自检、光电编码器接线的诊断等。当系统自检的各个项目都确认无误后，系统进入正常的初始化或运行准备状态，进入下一个工作阶段。运行自诊断是CNC系统在运行过程中，对系统的各硬件模块、伺服驱动单元、运行状态、运行环境等进行的实时自动监测和诊断，一旦发现故障,即刻发出报警信号并实施相应的保护措施，它是数控系统故障自诊断功能的最主要部分。常用的基本方法有参数保护法和硬件监视法。离线诊断是指当系统出现故障要判定系统是否真有故障时，将数控系统与被控设备脱离作检查的方法，这是早期常用的故障诊断方法，对维修人员要求较高。随着数控技术的发展，离线诊断的技术已不再单独使用，逐步成为CNC系统中开机自诊断和运行自诊断的一部分，使维护诊断更为方便。数控技术的不断发展，出现了很多高新诊断技术,如专家诊断技术、通讯诊断技术等，大大提高了CNC系统的故障诊断能力。
三、根据报警信号进行故障诊断
数控机床的报警功能是指数控机床利用自诊断功能，在诊断出故障后将诊断到的故障或错误以报警信号或错误代码的形式显示在CRT上。报警信号一般包括以下故障(或错误)信息：程序编制错误或操作错误报警，急停报警，可编程控制器故障报警，伺服系统故障报警，行程开关(或接近开关)状态不正确报警，温度、压力、液位等不正常报警等。如：机床一直处于急停状态，不能复位报警。原因可能有以下几个：一是急停回路断路，或限位开关损坏，或急停按钮损坏；二是系统参数设置错误，使系统信号不能正常输入输出或复位条件不能满足；三是PLC中规定的系统复位所需要完成的信息未满足要求；四是PLC程序编写错误。利用报警信号进行故障诊断是数控机床故障诊断的主要方法之一，教学中就可以根据所指出的现象进行分析，缩小检查的范围，有目的地进行某个方面的检查。
四、利用PLC的状态信息诊断故障
PLC检测故障就是通过运行机床制造商为特定机床编制的PLC程序，根据各种输入、输出状态进行逻辑分析判断，发现问题、报警并在屏幕上产生报警信息。很多数控系统都有PLC输入、输出状态显示功能，利用这些功能，可以直接观察PLC输入和输出的瞬时状态。这些状态的检测对诊断数控机床的很多故障是非常有用的。
PLC状态诊断法常用的有：接口信号状态检查，PLC在线监控。
1.接口信号状态检查
PLC的诊断功能可以显示多种接口信号状态，主要有以下几种：机床外部开关信号、机床控制面板信号、报警处理信号、驱动控制使能信号、定时器、计数器、NCK与PLC数据接口信号等。
2.PLC在线监控
通过查看控制动作顺序是否与实际情况相符，诊断故障点；根据报警信息查看报警信号的通断，进而确定故障；根据在线监控逻辑关系的执行结果，找出故障原因。PLC状态信息可以帮助我们方便快捷地锁定有关的故障点，省时又省力。
五、培养良好的工作习惯
数控机床故障诊断除了这些常用的方法外，在实际的教学过程中还要注意培养学生良好的工作习惯，在诊断前进行故障现象了解，在故障排除后做好记录。故障现象了解就是了解故障在什么情况下发生。当故障发生时，为了更快地恢复机床，首先应正确地把握故障情况，进行妥善处理。因此应根据下列内容确认故障情况：什么时候发生的故障？进行了什么操作后发生的故障？发生的故障现象是什么？数控机床的每次故障都可能不同，维修人员在解决了某故障以后，应对维修过程及处理方法进行及时总结、归纳，形成书面记录，以供今后同类故障维修参考。特别是对那些自己一时难以解决，最终由同行技术人员或专家维修解决的问题，尤其应该细心观察、认真记录，以便于提高。如此日积月累，以达到提高自身水平与素质的目的。
中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）0310141－01
0 引言
经济性数控机床是采用由单片机和步进电机组成的数控系统的机床，由于其价格低，适应性好，常应用于教学和普通机床的数控改造。但在其使用过程中不可避免的存在一些故障，其中我校教学中使用的JD-6140经济性数控机床在教学及实训加工过程中，又以软限位超程的问题较为常见。下面主要就其软限位超程的故障谈一谈其分析和排除的方法。
为了保障数控机床的安全运行，机床的直线轴通常都设置软限位（参数设定限位）和硬限位（行程开关限位）两道保护“防线”。坐标轴通常发生“限位报警”，这一故障时机床常见故障之一。因此，数控机床上都具备超程检测及报警装置，它是数控机床上为了保证加工安全的必备装置。无论哪一种类型的检测装置，要使其正常工作，均涉及到机械、电气、控制系统等多方面的稳定、可靠工作。一旦出现超程报警，则可能是机械方面的原因，也可能是电气、检测方面的原因。因此，应仔细检查机床，根据不同的故障现象，迅速准确确定故障点，方能及时解除。
当进给运动超过由软件设定的软限位或有限位开关设定的硬限位时，就会发生超程报警，一般会在CRT上显示报警内容。对于经济性数控机床，出现急停报警的原因一般为两个：因安全问题，人为按压“急停”按钮；超程引起的急停。对于半闭环或闭环数控机床，产生急停报警的原因还有其它因素，如伺服驱动系统出现故障产生的飞车急停等。这里主要讨论经济性数控机床的急停报警处理，可按下述进行。
1）因安全原因，人为按压“急停”按钮后，要解除急停报警，则要顺着“急停”按钮箭头指示的方向转抬，即可解除。
2）超程引起的急停，一般有急停报警显示在CRT上，且“超程”指示灯亮，为进给轴超程引起。超程有两种：一种是硬超程，另一种是软超程。
对于硬超程，则表示行程开关碰到了超程位置处的行程挡块。解除硬超程，需在点动工作方式下，按住“超程解除”键不放，再按超程的反方向进给键，使工作台（铣床）或刀架（车床）向超程的反方向移动，直至“超程”指示灯灭为止。
对于软超程，是指进给轴实际位置超出了机床参数中设定的进给轴极限位置。现在数控机床的结构、尺寸、系统等种类繁多，限位装置的结构、尺寸、元器件类型也是多种多样，但出现软超程故障的原因大多相近，也可以参照此法进行分析和排除。
例1：JD-6140型经济性数控机床Z轴联轴节脱落导致发生软限位超程报警。
我校学生实训加工过程中，JD-6140型经济性数控机床出现Z轴正向软限位超程报警报警，但是机床实际并不处在超程位置。
例2：由于编码器的内部有油污，没有及时清理更换，导致机床在冷开起得状态下，编码器的灵敏度不够，出现错误超程报警。
JD-6140型经济性数控机床每天早上开机后，FANUC 0M系统的Y轴回零总是超程报警，修改软限位到9999999后再回零，机床恢复正常。再把软限位改回500，每天都是必须如此重复，方能正常开机工作。
1 故障分析
对于数控机床出现软超程报警一般要从以下两种情况进行分析：1）机床已正常完成返回参考点动作，机床在加工或移动时坐标位置确实超出预先设定的极限值。这时需要向和超程反方向移动机床至限位值内即可解除报警；还有一些机床当发生该报警时切断伺服导致急停，就需要将超程坐标的软限位极限的设定值适当放大来解除报警后再反方向移动机床至正常位置。2）发生报警的坐标轴并未处于超程位置，这时有两种情况：机床未完成返回参考点动作或由于其他原因导致机床未正确完成返回参考点动作（这时虽然机床已经显示回零但位置并不正确）而导致发生超程报警。第一种情况下通常会伴随返回参考点失败报警提示。这时首先要通过参数将出现报警的坐标软限位值放大至无穷大（通常设定为999999999）后完成返回参考点动作使机床正确建立坐标原点后报警就可解除。而对于第二种情况就要检查零点检测挡块是否存在松动导致位置窜动或回零开关信号受到干扰发生误动作使得机床回零时发生错误，建立了不正确的坐标原点。或者是编码器的内部有油污，没有及时清理更换，导致机床在冷开起得状态下，编码器的灵敏度不够，出现错误超程报警。
2 故障排除
该机床发生软限位超程报警时会切断整个伺服，所以首先要将软限位设定极限参数值放大至无穷大后反向移动机床来确保机床Z轴所处位置在正常加工范围内。当确认机床Z轴所处位置后恢复限位参数时发现机床仍旧报警。这种情况下应该考虑是由于机床在上次断电时错误建立了坐标原点，机床坐标记忆位置超出导致报警。重新放大参数后来完成机床返回床参考点动作，这时发现机床操作面板上显示数值发生变化而机床Z轴实际位置并未发生改变，无法完成回零动作。该机床系半闭环控制系统，采用电机同轴的脉冲编码器作为位置检测。出现这种情况而机床却未发生位置超差报警说明机床伺服及驱动电机正常，而机械传动部分没有动作，应当是电机与丝杠连接处脱开，判断联轴节存在问题。检查电机与丝杠的连接发现果然是联轴节损坏，更换联轴节后再次回零后恢复限位参数后机床交付。
需要注意的是对于早期的数控系统如FANUC 7M，由于机床软限位参数只有6位，即使将其设定为999999仍旧不能超过机床发生超程时的记忆位置而导致不能解除报警。这时可在开机时按住CANCER和P键，首先解除超程报警后建立正确参考点。
还有一种解除软超程的常用方法，从数控系统基本功能菜单开始，按F3（参数）F3（输入权限）选“数控厂家”菜单项输入密码“×××”（为数控厂家给定用户的密码）F1（参数索引）轴*（*为软超程的轴序号，如“1”、“2”或“3”） *向软极限位置（*为软超程的正极限位置或负极限位置方向，如“+x”、或“-x”等）输入值×1000（输入值的绝对值比原来值要小）按两次F10，选“保存退出”菜单项Alt-X（退出数控系统）E，回车（从内存中退出）n，回车（重新启动数控系统），即可解除软超程。
1数控系统在现代机械工程中的具体应用
1.1 现代工业生产中的应用
工业生产是促进我国经济社会发展的主要途径，要促进机械工程在工业生产中的应用，就要不断提高产品的生产质量，对生产资源进行合理化配置，传统的人工制造方式会产生资源浪费，为工作人员带来较大的安全威胁，通过数控系统的有效应用，让机械化生产逐渐代替人工生产，实现对整个生产过程的监督管理，减少机械故障带来的生产问题。应用最为广泛的是成组数控自动设计技术。成组数控能够解决小批量生产过程中的机械加工问题，改变普通机床的工艺编制内容和零件安装流程，对传统的重组技术进行创新，是数控系统的有效应用。传统的机械加工工艺已经无法满足当前的数控加工需求，必须通过成组原理的应用，进行数控自动化机械加工程序设计，成组数控要以数控系统为核心，将成组的生产单元作为产品生产的基本单位，在机械加工前进行基础材料的选购，按照加工流程在机械生产的过程中融入成组的生产单元，优化设计流程，满足现代化数控加工需求，自动化成组生产单元，主要通过柔性自动生产线的建立，采用柔性控制系统和制造系统，建立自治成组工作制，根据市场发展供求关系，进行零件生产工作，完成各单元的生产任务。
1.2 现代机械制造中的应用
现代机械工程需要满足机械设备的生产需求，提高机械设备生产的精度和质量，因此，需要对机械生产的整个过程进行生产监督，数控系统中的数字伺服技术，能够提高机械设备生产的专业化水平，制定出合理的危机处理方案。数控机床的出现改变了传统的制造工艺，数控系统的控制方式和使用特点，暴露了传统机床存在的刚性不足、抗震性差等问题，数控系统具有刀具位置补偿功能，能够全面提高数控机床的整体结构可靠性，采用速电机、滚珠丝杆等特殊结构，弥补了传统机床的不足，全面提高了数控设备的精度，促进了新材料、新技术的研发。通过数控系统的使用，在完成系统参数设计后，能够减少机械加工时间，进行批量化生产，提高数控系统的加工效率，同时数控系统能够有效解决机械生产过程中存在的问题，能够在同一时间完成不同型号、不同批量的产品加工工作，与传统机械制造技术相比，在机械加工程序启动后能够随时进行参数调整，扩大数控加工的范围，同时可以通过系统设置模拟整个生产流程，对不合理的生产环节进行调整，缩短了机械生产加工周期。
1.3 数控加工系统专业化人才的培养
想要全面实现数控系统在现代机械工程设计中的有效融合，就需要做好专业人才的培养，强化工作人员对机械加工的专业知识，掌握数控相关技术，对机械加工的整体流程进行监督和管理，判断可能出现的加工问题。通过跟踪反馈分析机械工程中数控系统的应用情况，当出现错误数据时，能够及时地通过数控系统编程进行调整，做好机械加工设备的维修保养工作，专业化人才的培养要建立在机械工程课程实训的基础上，让工作人员掌握数控的基本理论和相关操作知识。
2.数控系统在现代机械工程中的应用成效
2.1 数控系统提高现代机械工程的工作效益
随着机械工程的发展，需要将高精度、高效率的社会产品生产作为主要发展方向，现代机械工程在生产出高质量产品的同时，还需要保证加工机械的安全性，满足大型工业生产的发展需求。全面提高生产效率，助力机械加工产业可持续发展，降低生产成本、创造更高的经济效益。数控系统在机械加工过程中通过数据加工程序的输入，能够满足加工需求。例如：在轴承设计的过程中，通过数据加工程序的输入，能够保证轴承外径、内径、宽度的精准性，数控系统通过编码的形式进行加工数据处理，发送自动化加工指令，严格按照产品加工的根本需求开展补偿计算，减少加工变形问题的发生。利用计算程序设置好加工速度、加工种类，让机械加工控制机床能够按照设定好的轨道运行，保证产品型号与加工图纸具有一致性，提高机械加工效率。
2.2 数控系统推动现代机械工程的发展
科学技术研究速度的提高，推动我国机械加工行业的产业化发展，对传统的加工技术进行创新优化，数控系统在发展过程中具有较高的应用价值，柔性加工技术、集成化加工技术和虚拟加工技术的有效融合，让复杂的加工工艺逐渐向着数字化、智能化发展。现阶段机械工程仍然处于初步的发展阶段，想要实现数控化生产，创新传统的管理模式，就需要在机械设备的采购阶段，了解当前的市场经济发展条件，不能为了蝇头小利选择经济成本较低的落后生产设备，要满足自动化、智能化的发展需求，因此，需要充分考量数控系统在机械工程中应用的可能性，创新传统的技术工艺。数控系统的应用成效实证：以嵌入式数控系统应用为例，在进行齿轮加工制造的过程中，嵌入式系统具有的专用计算机体系会直接在生产过程中发挥作用，结合用户的加工需求，对当前机械制造加工的硬件设施和软件设备进行自动化调整，降低产品加工成本、提高产品性能、保证产品体积、减少功能消耗、提升制造流程的可靠性。嵌入式设备主要由操作系统、硬件设施等组成，能够对整个加工流程进行全程监控，随时根据用户的加工需求进行设备调整。应用流程：嵌入式系统能够在产品加工过程中进行实时控制，通过自动编程、通信、监控等加工模块的应用，实现自动化生产的目的，如在进行相似度较高的齿轮结构加工过程中，首先需要收集齿轮参数、刀具参数和工艺参数，通过嵌入式系统的应用，自动化完成机床参数输入操作，并直接按照输入的参数进行计算处理，生成刀具运行轨迹数控加工代码，以数据信息的形式输送到DSP，实现对多个加工机床的控制，完成自动化齿轮加工工作。嵌入式系统中的CPU具有一定的特殊性，功能消耗较低、体积较小，具有高度集成的应用优势和移动性的工作能力，通过板卡实现功能集成转移，嵌入式系统中的应用软件，一般会固定在某一储存器的芯片中，不需要单独的储存载体，这一应用特点全面提高了机械加工软件设备的运行速度，保证加工流程的可靠性。嵌入式系统与特殊机械加工技术相结合，能够扩大服务范围，促进机械加工制造业的转型升级，延长设备使用周期，嵌入式系统具有透明性的应用特点，能够将整个加工流程和内部设计展示在用户面前，用户了解编程操作的各个环节，提高用户满意度，操作人员只需要结合系统演示的编程步骤，就能够自动化完成嵌入式系统的编程工作，具有较高的实用性。
3总结
综上所述，首先需要了解数控系统与现代化机械工程的概念，分析数控系统在现代化工程技术中的具体应用以及获得的应用成效，研究数控系统对现代制造水平的要求，与传统机械工艺相比，数控系统的应用能够提高加工精准度、加快运行速度、优化生产效率。
数控系统发展至今，已可以由PC和软件配合运动控制板完成对数控机床的控制。在WINDOWS界面下可实现多窗口操作，编程与加工互不影响，使用过程更加方便、快捷、高效，已经具有明显优势，但要大面积推广，需要其在实际生产中具备一定的可靠性。
用数字信息控制零件和刀具位移的机械加工方法，称为数控加工，具体说就是在数控机床上进行零件自动加工的一种工艺方法。在传统的手动机械加工中，整个过程都需要经过人工操纵机械来实现，很难满足复杂零件对加工的要求，数控机床则可以选定复杂型面作为加工对象，可以解决普通加工方法难以解决的问题。是解决零件品种多变、批量小、形状复杂、精度高等问题和实现高效化和自动化加工的有效途径。
1 数控机床发展现状
与传统机床加工相比，数控机床一般带有可以自动换刀的刀架、刀库，换刀过程由程序控制自动进行，因此，工序比较集中[1]。工序集中带来巨大的经济效益，既减少机床占地面积、节约厂房，又减少甚至减少了中间环节，省时省力。数控机床加工时，不需人工控制刀具，带来的好处也较为明显。由于自动化程度较高，对操作工人的要求降低。数控工人在加工过程中，大部分时间被排斥在加工过程之外，非常省力，在一定程度上降低了工人的劳动强度。所制造生产的产品质量稳定，加工自动化，免除了普通机床上工人的疲劳、粗心、估计等人为误差，提高了产品的一致性。自动换刀等使加工过程紧凑，提高了劳动生产率。机床能精确加工各种轮廓，而有些轮廓在普通机床上无法加工。数控机床能力强，特别适合不许报废的零件、新品研制、急需件的加工。
传统的通用机床，柔性好但效率低下，而传统的专用机床，虽然效率很高但对零件的适应性很差。使用数控机床就不会涉及到这些问题，只要改变程序，就可以加工新的零件，且又能自动化操作，柔性好，效率高，可以更好的适应市场竞争。
得益于这样的优势，欧、美、日等工业化国家已先后完成了数控机床产业化进程，而中国也正处于发展阶段。数控机床如今已是制造业的加工母机和国民经济的重要基础。它为国民经济各个部门提供装备和手段，具有无限放大的经济与社会效应。
2 PC数控系统
数控系统即是数控机床的重要组成部分，也是数控机床的核心，相当于数控机床的大脑。它主要由输入、处理和输出三个基本部分构成。所有工作都由计算机的系统程序进行合理地组织，使整个系统协调地进行工作。根据输入的数据，把被加工的机械零件的要求，如形状、尺寸等信息经过计算处理，插补出理想的运动轨迹，然后输出到执行部件加工出所需要的零件。
截至到目前，从硬件结构上讲数控系统到目前为止可分为两个阶段共六代，第一阶段为数值逻辑控制阶段，其特征是不具有CPU，依靠数值逻辑实现数控所需的数值计算和逻辑控制，包括第一代是电子管数控系统，第二代是晶体管数控系统，第三代是集成电路数控系统；第二个阶段为计算机控制阶段，其特征是直接引入计算机控制，依靠软件计算完成数控的主要功能，包括第四代是小型计算机数控系统，第五代是微型计算机数控系统，第六代则是PC数控系统。
由于上世纪90年代开始，PC结构的计算机应用的普及推广，PC构架下计算机CPU及存储、显示、通讯技术的高速进步，制造成本的大幅降低，导致PC构架数控系统日趋成为主流的数控系统结构体系[2-3]。PC数控系统的发展，形成了数字控制加个人电脑的过渡型结构，既保留传统NC硬件结构，仅将PC作为交互界面。机床制造商可以在开放系统的平台上增加一定的硬件和软件构成自己的系统。当前在市场上开放系统基本上有两种，一种是CNC加PC主板，即把一块PC主板插入传统的CNC机器中，PC板主要运行非实时控制，CNC主要运行以坐标轴运动为主的实时控制。另一种是PC加运动控制板，即把运动控制板插入PC机的标准插槽中作实时控制用，而PC机主要作非实时控制。第六代数控系统界面开放，越来越受到机床制造商的欢迎，成为NC技术的发展趋势之一。
3 PC数控系统在实习中的可靠性
GH410高速雕铣机，是通过PC加运动控制板控制的机床，以DEC4T运动控制卡为控制系统，DEC4T是基于PC机，专门用于控制步进电机和数字伺服电机的运动控制器，最多可控制4轴4连动，进行直线和圆弧插补等运动，也可以多个控制器链接控制更多的运动轴[4]。配合Windows平台下的EDITACS数控软件一同使用，此软件功能齐全，可以安装在普通的PC上使用，它不仅是一个包含钻床，铣床，镗床，雕刻机和加工中心控制功能的理想数控软件，也是一个高度开放的开发平台，可以直接控制各种工业自动化设备。应用此软件控制机床，可以使整个运动控制过程变得非常方便。此运动控制卡以及配套控制软件，皆为德国MOVTEC公司产品，该公司一直以来从事专业运动控制产品的开发、生产和销售。
购买此型号机床，主要用于工科学生实训操作，希望可以让学生把理论知识和实际集合在一起，培养学生的实践动手能力，先进数控系统的引入也显得尤为重要，得益于PC数控系统的种种优势，工件的建模与编程变得更加快捷，操作机床也变得十分方便。但在使用过程中机床也频繁的出现过一些匪夷所思的故障，具体表现为三种：（1）机床在工作时主轴在无任何征兆的前提下会不时的向Z轴负方向滑行，加工完成后工件尺寸难以得到保证，更为严重时会在EDITACS数控软件控制端出现“X轴滑差”提示，使得机床干脆无法继续工作。（2）机床在工作时不按指定的数控程序运行，出现乱走刀现象，也由此经常发生撞刀现象，对机床本身和操作人员的安全都构成了一定威胁，使整个加工过程难以完成。（3）机床常常在无任何预兆的情况下脱离控制，EDITACS数控软件控制端一切正常，没有任何问题提示，坐标数值变化与正常加工时无异，但在机床端没有相应的运动现象产生，静止不动。
为解决这几种问题，虽然无从下手，但通过长期对异常现象的观察和总结，也尝试了很多方法，比如重新安装电脑的操作系统和机床控制软件、清理电脑内部和机床内部灰尘、把电控柜里的普通电线换成屏蔽线、强电和弱电分别走线、重新调试驱动器参数、更换新的驱动器和伺服电机，甚至是重新组装机床本体，但问题都不见改善，至今依旧存在。但也在探索过程中发现一些可使问题有轻微缓解的方法，比如注重电控柜通风降温、使用加床工作时间不要过长、控制机床加工过程中走刀速度略低于默认速度等。
4 结束语
由此分析，以PC加运动控制板来实现控制的第六代数控系统在数控加工中的优势体现较为明显，是今后数控系统的发展趋势。但其对所控机床本体的结构要求比较严格，要求机床具备较强的抗干扰能力，以提高日常工作的稳定性，否则很难在实际加工生产中得到广泛的应用。
参考文献
[1]杨进民.数控铣床过象限现象分析与解决[J].机床与液压，2011（39）：116-118.
[2]邱润生，王惠荣.基于PC+运动控制卡的开放式数控系统的研究[J].宁夏工程技术，2006（4）：350-353.
中图分类号：TH 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）35-0042-01
随着机械加工技术的发展，数控机床技术也变的越来越普遍，在机械行业中得到广泛应用。企业对数控车人才的需求日益加大，这就促使职业院校加大了对数控车实训设备的投入，培养符合企业需要的高素质技能型人才。本文从数控车实训教学的实际情况出发，针对学生在操作数控车床的加工过程中出现的撞刀原因进行了分析探讨，总结了数控车操作过程中发生撞刀的原因，并提出了切实可行的解决措施，以减少撞刀事故的发生。
1 撞刀原因分析
撞刀是指刀具（包括刀架、拖板等）在移动过程中与工件、卡盘或尾座发生意外碰撞的机故。数控车床操作初学者，容易撞刀，撞刀是数控车床操作新手最有可能发生的事故，一旦发生撞刀事故，轻者影响机床精度，重者造成机床损坏，使机床的加工精度丧失 ， 甚至造成人身事故，必须引起操作者的高度重视。在长期的教学过程中发现学生在操作数控车床时容易撞刀，导致学生不敢碰机床。撞刀原因很多，大致可归纳为操作机床不当和编程时考虑不周全所造成的撞刀。本文从这两方面进行分析，总结出撞刀的各种因素。从而让学生实训时，减少撞刀几率。
1.1 机床操作不当造成的撞刀
数控机床操作不当会造成刀架或车刀与工件、主轴卡盘或尾架发生碰撞。主要从以下各方面分析：
（1）工件没固定好。工件在加工时候，长的工件，会引起甩尾，震动引起撞刀。
（2）安装刀具错误。在安装刀具时一定要使刀位点对准主轴中心线，即刀具安装好后试切工件右端面，切完右端面后刀位点应在工件右端面中心。
（3）刀架或车刀与尾架发生碰撞。回参考点或退刀时，应该Z向使刀架或车刀远离主轴，避免发生碰撞。
（4）试切法对刀时走刀过快或背吃刀量过大。刀具在加工工件时，一定要注意加工的背吃刀量，如果过大，会造成刀具和工件的撞刀。粗加工应优先选用较大切削深度，一般取2-4mm，精加工一般取0.3-0.5mm。
（5）对刀不准确造成的撞刀。
（6）机械零点坐标与绝对和相对坐标一致。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。
（7）数控车床执行程序正常加工过程中，由于操作者误操作使程序停下来，如果操作者按“RESET”复位后，立即进行循环启动，此时容易造成刀具与工件发生碰撞。因为运行的默认值与程序的设定值发生变化，按“RESET”复位，则把数控系统复位到初始状态，清除了保存在DRAM内的预读程序信息，会改变刀具移动指令及主轴转速。在自动运行程序过程中，如出现误停车导致程序停止运行，此时将模式改为编辑方式，按“RESET”复位程序，再重新运行程序。
1.2 程序编写不当造成的撞刀
程序编制是数控加工最重要的环节，提高编程技巧可以在很大程度上避免一些不必要的碰撞安全事故，总结并在以下各方面分析：
（1）G00坐标设置离毛坯太近。一般编程时候在工件右端，1mm。
（2）换刀时，未使用G00指令远离工件。换刀需要用G00，远离工件。以防止车刀与工件产生干涉。
（3）加工螺纹时误把导程（F）当作进给速度，如：G92 X40 Z-20 F2写成 G92 X40 Z-20 F80。
（4）程序坐标值编写或者输入有误。
（5）加工完零件退刀时先走Z向，远离工件，再走X向。
2 撞刀常见现象解决方法
经过以上总结和分析，根据常见的撞刀原因，结合实际操作经验，现提出如下几点对策：
（1）编写的程序需要仔细检查。系统较老的机床，需要输入标点符号，更需要编程人员仔细认真。
（2）检查好的程序需要在机床程序里面校验图形。利用数控机床的图形校验的功能可以检验程序的轮廓，减少错误率。
（3）装刀长度出错。刀具长度不够，刀具的刃长不够，都会导致干涉现象，另外刀具的装夹方式有误，也能导致撞刀。需要刀路轨迹模拟，明确加工部位。按程序单上的刀具进行选择和复核是否正确。
（4）正确对刀并设置刀补，Z方向试切对刀时，必须注意对刀使用的Z向零点应与编程使用的Z向零点统一，避免因工件坐标系设置不统一而造成撞刀。
（5）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。
（6）将刀架移动到安全位置，按下锁住机床和空运行键进行空运行操作，主要观察运行轨迹是否正确，且仿真运行后要回参考点校验。
（7）如果加工时必须使用尾架，安装刀具时必须考虑到在X 方向电动刀架与尾架不发生碰撞的极限位置，在Z方向拖板与尾架不发生碰撞的极限位置。
（8）建议在计算机上用模拟软件模拟程序，进行检验，再把程序拷贝到机床上可以减少错误。
3 结束语
要避免数控车床撞刀事故的发生应以预防为主。机床操作者首先应熟悉数控系统的各种操作，掌握系统功能键，达到熟练操作，减少失误，将误操作的概率降至最低点；其次在编写加工程序时，应根据工件特点进行，按工件的形状及加工位置确定退刀和回零的顺序是先退X向，还是先退Z向；再次应注意机床的保养，在平时加工后，丝杠，导轨应擦拭干净，避免切屑等杂物夹在滚珠丝杠和导轨内，造成加工出现误差，损伤导轨，影响加工；同时，操作人员还要掌握一些异常情况发生时紧急处理方法。如按暂停、急停及切断电源等来最大限度的减少碰撞事故发生带来的损失。
参考文献
[1]郝新成.实习中数控车撞刀事故的防范[J].实践与探索，2011（3）：266-267
[2] 袁锋.数控车床培训教程[M].北京：机械工业出版社，2005.
《数控加工技术》课程是职业学校数控技术专业的一门重要的专业主干课，通过本课程的学习，使学生全面掌握本专业所必需的数控加工工艺方面的知识和基本技能，获得在企业单位从事数控加工工艺的编制、编程及加工等工作能力，掌握数控加工的方法，并为今后的工作奠定基础，目前国内数控加工技术人才出现严重短缺，数控加工技术已成为就业市场上的需求热点，因此，如何培养学生快速掌握这门技术，强化课程教学效果，让学生轻松学好《数控加工技术》这门课程，是每个数控专业教师当前面对的主要问题。我结合多年实际教学经验，在课程教学材料的选择与制作、教学手段、方式的采用、教学方法的选择等方面实践的基础上，对如何强化本课程教学效果提出以下几点建议。
一、教学材料的选择与制作
1.应根据所任教学校的数控加工实训室中机床配备的数控系统型号，选择配套教材，以实现理论与实操内容的一致。任课教师还要根据学校的机床编程说明书和操作说明书制作教学多媒体课件，抓住重点和难点，将数控加工的实用知识形象地展示给学生，让学生通过实际案例编程的学习，快速学会相应数控系统编程的指令代码及格式，掌握数控加工工艺编制的方法，理论编程知识与实训设备操作要求匹配，防止不同系统指令代码及格式的混淆，造成学生的学习困惑。
2.可通过网络下载视频教程，在课堂上播放，让学生感受企业中技术工人规范化的数控加工操作要领和流程。
3.根据学校配备的数控设备型号，编写实验实训指导书用于加工仿真和实操，实践教学是一个重要的教学环节，由于数控设备价值较高，难于配套齐全，不能达到每个学生一台进行练习，从而成为制约教学质量提高的瓶颈，因此，可以采用计算机数控仿真加工软件辅助教学，制作实验实训指导书将有助于学生自学，提高学习效率。
二、教学手段、方式的采用
1.理论课程教学过程中，全程采用多媒体教学手段，如电子课件、视频、图片、录像、动画。实践证明，这些形象直观的教育教学手段有利于提高学生的学习兴趣，有利于突破教学重点和难点，学生可在短时间内掌握大量数控专业知识，入门快，有利于提高课堂教学效率和质量；模拟仿真与动画教学，通过模拟软件系统，能达到事半功倍的效果，在本课程的教学中，模拟仿真是重点使用的教学手段之一。
2.在教学方式上，可以采用以课堂讲授为主，结合课堂讨论、集体答疑、仿真教学、实训室实操加工示范，手工编程与自动编程对比演练多种形式交叉并用的教学方式。
三、教学方法的选择
本课程灵活运用下列多种教学方法将有效地调动学生的学习积极性，激发学生的学习热情，挖掘学生的学习潜能。
1.仿真教学法。数控仿真教学是指教师借助计算机软件技术，将数控加工技术通过计算机再现给学生的一种教学方法，通过交互式参与的方法将数控加工的每一个步骤或每个指令的各自含义，在计算机屏幕上以生动形象的画面再现给学生。
2.知识成组教学、对比教学法。将含义相近的编程指令编为一组，进行教学演示，便于学生分清层次，归纳共性知识，形成有效的知识群；将数控指令功能相近，实际生产中使用条件不同的指令，采用对比法讲授，在总结出共性的基础上，分析各自的特点和不同，使学生牢固掌握各编程指令具体应用方法，可以通过对指令动作过程的仿真演示，比较出各自指令的不同之处和适用场合。
3.案例教学法。在数控编程指令学习的基础上，程序编制部分的教学，可采取典型案例分析的方法进行讲授。学生在教师引导下，对加工工艺进行制定及程序编制，对工、夹、量、刀具等选择，案例教学的目的是让学生深化数控编程理论，综合运用所学的刀具知识、工艺知识、切削原理知识等分析出工程案例的加工工艺，切削参数，最后编制其加工程序，提出切实可行的解决方案，真正做到学理论、懂理论、用理论三者的有机结合，全面提高学生解决工程问题的能力。
4.问题讨论式教学方法。教师针对工件所采取的不同工艺措施和编程方法提出几个讨论题，学生分组准备并派出代表发言，不同观点之间可以展开争论，最后教师进行归纳总结，如果答案不统一，则不同的观点可以允许存在，比较各自的优点和缺点，通过这种教学，可以拓宽学生解决问题的思路，相互学习，共同提高解决问题的能力。
5.采用渐进式教学方法。在教学中分阶段、分层次设置教学目标，采用渐进式教学法，逐步建立学生的知识结构体系和提高技术应用能力。
6.发挥学生的主观能动性。在实践环节训练过程中，教师与学生通过边教、边学、边做完成教学，让学生在生产环境中进行综合性的技术训练，在生产实践过程中发现问题、思考问题、分析问题、解决问题，充分调动学生的积极性与主动性。
7.培养创新能力。引导学生利用业余时间积极参与企业实践，积极参加数控大赛学习培训，能熟练利用自动编程软件编制程序加工工件，让学生专业水平得以提升和创新能力得到提高。
实践证明，以上几种教学方法都充分调动了学生的学习积极性，体现了以学生为主体的思想，学生学到了理论知识也掌握了实践技能。
总之，在教学过程中，教师始终坚持教学内容要符合理论与实践相统一的原则，整合优质教学资源，采取现代化的教学手段，积极探索实践各种有效教学方式，采取灵活多样的教学方法，提高学生学习本课程的兴趣，提高学生实际加工的能力，那么本课程的教学效果自然会得到极大强化。
关键词： 数控技术应用；课程特点；教学质量
Key words： CNC technology application；course characteristics；quality of teaching
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）11-0278-02
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作者简介：王晓宇（1964-），男，陕西长武人，西北工业学校机械工程系教师，高级职称，从事数控及模具理论与实训教学工作。
1 《数控技术应用》课程特点
1.1 涉及基础面宽。《数控技术应用》这门课程设计制图、工艺、刀具、机床、材料、电子技术、切削原理、数字控制、通信接口与网络、PLC、计算机技术、软件技术、检测以及电机等内容，因此这是一门综合性很强的专业技术课，不仅涉及的专业基础知识面广，而且综合性强以及难度大。
1.2 技术更新快。数控技术随着计算机技术、微电子技术、材料和机械结构以及测试技术等各方面的高速发展已经不仅仅是数字控制而是一门科学技术，并且是一门结合设计、工艺、制造以及自动化控制的多学科交叉型的科学技术。数控技术正在发生根本性技术更新，由专用型封闭式开环控制模式，向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。
1.3 实践性强。数控技术教学中如数控机床结构分析、检测装置、数控编程与做操以及数控加工工艺分析和数控机床一般故障诊断与维修等都必须与相应的试验或者实训加深理论教学的效果，如果离开实践，不仅很多抽象的知识无法解释，更是使学生的理论与实践相脱离，更不能培养学生实际的操作能力以及系统的维护能力。
2 当前数控技术应用课程教学面临的问题
我校的数控专业的教学起点晚，专业的师资也比较缺乏，在日常的课堂教学以及实践教学中都存在着不少的问题，具体来说主要有几下几点：
2.1 教学内容不规范。在教学过程中对机械结构等方面的先修课程的知识掌握不足而导致后面的内容开展起来相对困难，因此应当加深学生对基础知识的深入理解以更好的为后面的学习做铺垫。
2.2 教学内容不够深入和前沿。由于数控技术是一门应用型的技术课程，所以更新速度比较快。但是学生在课堂上学习的知识往往都是过时的或者淘汰的，对于新技术的应用却了解甚少，这就造成了学习的知识往往毕业就业后用不上，而在接受新技术的时候适应时间长等问题。
2.3 缺乏综合性以及前沿性的教材。面对现代化的先进技术缺乏相应的教材，而能够适应关键性的技术论述和适应技能性人才培养的高质量的教材是少之又少。此外，没有与试验设备控制系统相配套的教材，同时编程格式与其他教材也不一致，这些都造成了教师在讲授课程中既浪费时间又达不到良好的效果。
2.4 实习以及实训和试验等实践性的教学条件达不到要求。现在很多数控教学的实践课程都存在很大的缺陷，导致学生对数控机床的认识仅仅停留在表面，而且只能简单的操作并且达不到处理操作过程中存在的问题。因此应当不断的改善学习实践的环境，多参加实践课程以更好的加深对理论知识的理解，同时还能够提高实际操作能力和解决问题的能力，这样才能有效的提高教学的质量。
3 提高数控技术应用课程教学质量的方法和途径
3.1 合理调整教学内容。应当恰当取舍教学内容，由于数控技术更新快而课本中很多内容都比较落后甚至是被淘汰的技术，因此在教学中只是适当的让学生了解这部门内容即可不必要花费过多的精力去讲授；而对于数控行业新技术新发展教师应当适当的增加内容并且进行详细讲解，如果有条件的还可以去一些相关的先进企业是参观实习，以更好的了解数控行业的发展动态以及新技术，这样理论和实践相结合才能让学生更深入的掌握理论知识。例如，可将教材中《数控技术应用》的内容划分成数控系统与数控机床编程与操作两个模块来进行。先讲授使数控机床编程与操作，以数控车编程操作为主，兼顾数控铣/加工中心，实行理实一体化教学。后讲授数控系统，由于学生对数控机床有了感性认识，对数控机床能进行自动加工感兴趣，带着凝问学习数控系统，有利于提高学生学习积极性，也便于学生的理解。
3.2 改进理论教学的方法和手段能激发学生学习的兴趣和动力。如果讲授《数控技术应用》仅仅是教师不停的讲而学生被动的听，这种方法很难达到满意的教学成果也很难培养出具有操作能力的适应现代化数控发展的高素质人才。应采用先进的教学理念和教学方法，正确处理教学活动中教与学的关系，改革传统的“三中心”（教师中心、课堂中心、书本中心）教学模式。在教学活动中具体引入和充分实践项目教学法、案例研究法、启发式教学法和讨论式教学法等教学方法。项目教学法：针对典型的知识模块，采用项目教学法，将理论知识、实验、实训为一体；通过项目的实地进行，使学生能够了解和把握完成项目每一环节的基本要求和实践技能。打破传统的课堂讲授与实训教学分段实施的方式，在实验室、数控实训基地边讲授、边训练。学生在学中做、做中学、学做结合。
运用多媒体教学手段进行数控课程的讲解，这样就可以把抽象的知识通过多媒体形象的变现出来，不仅加深了学生的记忆更提高了学生学习的积极性和主动性。如：讲授数控机床的结构或作数控机床的操作应用时，都可以通过挂图或者仿真软件来代替黑板的死板局面，不仅使课堂变动生动具体，而且仿真软件不存在安全问题，学生还可以通过仿真软件进行独立的学习和练习同时还能体验真实场景的感觉。好的教学方法和教学手段对于提高学生学习兴趣以及学习主动性有着不可替代的作用，因此采用这些方法不仅提高了学生学习的积极性更提高了教学效果。
3.3 提高任课教师以及试验人员的教学水平。提高教师以及试验人员的教学水平不仅仅是提高其理论知识，更重要的是提高实践的知识以及解决日常操作问题的能力。应当定期派有责任心有知识的教师去相关的单位去实践，或者深入实验室或者实训基地参观培训，这样不仅增加了解决问题的能力还能够把这些应用到教学当中，不仅提高了教学课堂的趣味性，也提高了学生解决问题的能力，与此同时，教师之间也应当定期或者不定期的相互听课，与实验室与实训室教师对教学方法以及内容进行研讨，总结经验，取长补短，以促进学习以及教学方法的共同提高。
3.4 加强实践教学，培养学生应用能力以及创新能力。培养适应社会发展的应用型人才最主要的途径就是实践教学，同时实践教学也是培养高技能应用人才的重要保障，在专业培养方案中占有重要的地位。在教学中应当实践和理论交叉进行同时也要注重实践教学所占的比例。为了使学生对知识做到融会贯通必须在试验过程中充分发挥学生的主动性，让学生成为真正的主体。
总之，《数控技术应用》作为一种综合类的学科，涉及多门基础以及相关的技术课程，并且数控技术更新快而且实践性强。因此，在实际教学中要不断的改善实践教学的环境以及调节，在做好课堂理论基础授课的同时还要不断的通过实践来掌握实际的操作以及解决实际的问题，这就不仅需要建设好师资队伍，更要在教材以及实验室、实践基地或者是实习单位方面下大力气做好抓好。教课时一定要借鉴国内外先进的教学思想和模式，打破传统的讲授模式，针对这门实践性应用性质都比较的强的课程一定要讲授和实践结合，边讲授边训练。学生在学中做、做中学、学做结合。
参考文献：
