| 数控机床课的教学探讨(1)
[摘 要] 随着计算机技术与控制技术的发展，数控机床已经成为当今制造业的重要发展方向之一。本文就“数控机床”课的教学进行了较深入的探讨，在教学的组织与安排上不仅注意很好地达到传授知识的目的，更加注重对学生分析问题和解决问题及创新性思维能力的培养。
[关 键 词] 数控机床，机械制造，教学，创新能力。
随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，实现加工机床和生产过程数控化
己经成为当今制造业的发展方向。数控技术是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础。学好
“数控机床”课，对于机械行业，尤其是机械制造专业的学生而言，意义毋庸赘言。那么，如何才能
讲好“数控机床”这门课呢?在这里，笔者结合“数控机床绪论”部分谈一点自己的看法。
1、讲好“绪论”部分的意义
首先 ， 绪论是对课程的整体介绍，作用是使学生能够对“数控机床”这门课程有一个总的认识;其二，通过介绍使学生认识到机床数控技术的重要性并对之产生浓厚的兴趣;其三，也是最重要的，在讲课过程中，要时时刻刻体现出理论联系实际的思想。数控机床应生产实际需要才得以产生并快速发展，因此当中的每一项技术都是要用于解决实际问题的，必须针对实际问题考虑技术上的解决办
法;其四，每一门技术都有它的不足，要把数控技术目前存在的问题讲给学生，只有这样，才能使学
生在解决实际问题时更合理地使用这门技术，而不是所有的加工都采用数控机床;另外，某些现在存
在的问题可能是明天数控技术得以进一步发展的动因。
2、教学探讨
如何授课才能很好的实现上面提到的这些意义呢?有这样一种讲课思路:按照书本，逐一对授课内容进行讲解。首先讲数控技术的概念，接着讲数控机床的特点以及数控装置的主要技术指标;再接下来介绍数控机床的组成和分类，最后介绍数控技术的发展。
这种讲法基本能把大纲要求的内容讲出来，条理也算比较清晰，但显然这种讲课方法效果不是很
好:照本宣科，只是简单机械地把书本知识传授给学生，而没有把问题讲透;属于填鸭式的一种讲法，不会给学生带来多少有实际意义的思考。讲课的意义不仅仅在于传授知识，更在于让学生体会一个好的分析问题和解决问题的思路。更深一步讲，讲课的目的不仅是使学生继承知识，更重要的是培养学生发展知识的能力，也就是现在讲得最多的创新能力的培养。
笔者的讲课设计是这样的:课程内容不变;重点讲数控机床的特点;难点是数控加工轨迹形成的本质;基本思路是立足于围绕制造业要解决的三个大问题一质量、效率、效益与普通机床作对比;内容组织及安排如下:
2.1.课堂导入
给学生提出问题:生产企业，尤其是机械制造行业，要想在市场上站稳脚跟、谋求发展都必须解
决几个大问题，是哪几个问题呢?对学生的回答进行分析并总结:质量、效率、效益，谁的产品质量
好，加工效率高，谁获得的经济效益就高。随着社会的发展，对产品的质量要求越来越高，产品的生
产周期越来越短，而品种更新换代更加频繁，传统的机械加工机床己经不能很好的满足这些需要，于
是一种新的加工机床— 数控机床得以产生并迅速发展。那么数控机床是一种什么样的机床呢?它究竟好在哪里?
2.2.普通机床结构与加工过程回顾
普通机床的结构(以C616车床为例)大体上包括床身、变速箱、进给箱、床头箱、溜板箱、刀架、尾架以及电气箱等，需要冷却的机床还有工作液循环系统。主轴的旋转由电机经皮带、齿轮等传
动环节实现，溜板的运动由电机或手动经丝杠螺母副带动，刀架置于溜板上。
在普通机床上加工一个零件，加工者必须根据图纸要求执行以下操作:
1) 制定加工计划:确定加工次序、加工余量;选择刀、夹、量具;确定加工参数，如转速、进给
量和切削用量等;
2) 进行机床调整:安装夹具;装夹、调整毛坯;装夹、校准刀具;
3) 手工控制操作完成每一个刀具的切削过程;
4) 加工过程中工件尺寸的测量及质量的检测。
以上过程由加工者通过手工操作完成。分析一下，工件的加工质量取决于哪些因素?很容易想到，加工质量不仅受机床本身的精度影响，也在很大程度上受加工者技术水平、经验等因素的影响;再看一看作业时间，工件的装夹、调整，加工过程中的测量等辅助环节，在总的作业时间中占有相当的比重，而真正用在刀具切削上的时间相对较少，而且结构比较复杂的零件还需要特殊定做的刀、夹、量具，这更加大了产品的生产周期;再有，不但工人的技术水平要求高，而且劳动强度也大，条件也差。当要求批量生产或者具有复杂表面工件的加工时，依靠普通机床己无法完成。
为了提高加工质量，缩短辅助时间，在大批量生产中人们开始普遍采用专用机床，然而专用机床
的通用性差，一旦更新产品，专用机床就要报废，因此必然要求有这样一种机床，它的加工质量要好、加工效率要高，而且特别适合于加工多品种小批量且形状复杂的零件。
2.3.认识数控机床
试设想一下，普通的机床依靠电机通过齿轮等传动链来实现刀具与工件的相对运动，完成零件的
曲面加工，曲面形状复杂时，这种相对运动很难实现，如果能让这种相对运动按照设计者的要求“随
意”进行，并且不但可以实现轨迹控制，还可以实现位置控制，那么这将给零件加工带来极大的方便;另外对机床的本体再进行点儿合理化设计，就会更加提高机床的加工质量与效率。
这种轨迹与位置控制实现的手段就是数字控制技米，这是普通机床和一般的自动机床所不具备的。回顾一下零件表面形成的基本原理:如果把刀尖看成一个理想的点，那么它相对于零件形成的轨
迹就是一条曲线，实际上刀尖总是有尺寸的，因而这条“曲线”是一个近似于曲线的很窄的曲面，这
样无数条间距很小的“曲线”便包络出零件的加工表面。普通机床加工轨迹的控制是靠机床的内传动
链。如果在机床上建立起坐标系，把刀具和工件的运动坐标分割成一些最小的单位量，即最小位移
量，每给控制刀具或工件的执行机构一个信号，刀具相对于工件在某一坐标轴就走一个最小的单位
量，在空间就合成运动一个微小的位移，这样一个个微小的位移连接在一起，就形成了加工轨迹。通
过对单位位移量个数的控制就可以实现刀具或工件的位置控制，这就是数控加工轨迹形成的本质。
此时给出几个概念:数字控制就是指用数字化信号对机床或加工过程进行控制的技术，包括对机
床工作台运动的控制和各种开关量的控制。实现数字控制技术的设备就是数控系统，装备了数控系统
的机床就是数控机床。
那么数控机床到底是什么样的，它又是如何完成加工的呢?接下来看一下数控机床的基本组成
(见图1).
图1：数控机床的组成
对图1的每一部分进行解释，包括机床本体，讲清与普通机床不一样的地方，以便于对后面问题
的分析与理解，紧接着介绍数控机床的基本加工过程，如图2所示。
图2：数控机床的加工过程
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