数控技术专业分数控设备应用与维护方向数控加工方向.docx

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数控技术专业分数控设备应用与维护方向数控加工方向

数控技术专业专题

目录

◆专业解读……………………………………………………………………2

◆理论广角

1、数控技术的发展趋势及产业化………………………………………2

2、高职数控技术专业工学结合人才培养模式改革的探索………6

3、数控技术专业基于工作过程的教学改革研究………………………8

◆馆藏荐读……………………………………………………………………12

◆行业动态

1、2010年机床行业突出五大战略重点…………………………………13

2、下游行业增长推动机床行业景气度水涨船高……………………14

3、数控机床关键配件行业机遇与挑战并存…………………………14

4、我国机床工具行业发展前景良好……………………………………15

5、世界上最大规格数控车床多项技术达国际先进水平…………16

◆赛事资讯……………………………………………………………………16

◆专业解读

数控技术，简称“数控”。

英文：

NumericalControl（NC）。

是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。

河源职业技术学院的数控技术专业系中央财政支持建设项目、校级特色专业，分数控设备应用与维护方向、数控加工方向。

培养目标：

本专业面向机械制造业，培养掌握数控机床的基本理论知识和应用技术，具备数控设备操作、装调、维修、加工、管理能力及CAD/CAM主流软件应用能力，可在机械制造业进行生产、管理工作，具有良好职业道德的高素质技能型专门人才。

就业方向：

可从事数控设备故障诊断、维修及日常维护；数控设备管理、销售及售后服务；数控机床的操作、数控加工工艺与数控加工程序编制，CAD/CAM软件应用等工作。

◆理论广角

数控技术的发展趋势及产业化

李长文，何雪明（江南大学机械学院。

江苏无锡214122）

【摘要】介绍了当今世界数控技术及装备发展的趋势及我国数控技术的发展和产业化，在此基础上讨论发展我国数控技术及装备、提高我国制造业信息化水平和国际竞争能力的重要性，并从战略和策略两个层面分析了我国数控技术发展趋势和产业化应对策略。

【关键词】数控技术；发展趋势；产业化

【中图分类号】TG659【文献标识码】B

0引言

数控技术简称CNC，它是利用计算机及数字化技术控制机床，实现自动加工过程的先进制造技术。

数控机床可以加工复杂零件，而且精度高、生产率高、产品品质稳定、降低工人劳动强度。

数控技术现已普及，并且有广阔的发展前景。

数控技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。

它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。

数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。

19世纪末，以纸为数据载体并具有辅助功能的控制系统被发明；1908年，穿孔的金属薄片互换式数据载体问世；1938年，香农在美国麻省理工学院进行了数据快速运算和传输，奠定了现代计算机，包括计算机数字控制系统的基础。

数控技术是与机床控制密切结合发展起来的。

1952年，第一台数控机床问世，成为世界机械工业史上一件划时代的事件，推动了自动化的发展。

现在，数控技术也叫计算机数控技术，目前它是采用计算机实现数字程序控制的技术。

这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的控制功能。

由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入数据的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可通过计算机软件来完成。

1数控技术的发展趋势

数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些莺要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。

从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面：

1．1高速、高精加工技术及装备的新趋势

效率、品质是先进制造技术的主体。

高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的品质和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力；为此日本先进技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会（CIRP）将其确定为2l世纪的中心研究方向之一。

在轿车工业领域，年产30万辆的生产节拍是40s／辆，而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多为薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。

近来采用大型整体铝合金坯料“掏空”的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。

这些都对加工装备提出了高速、高精度和高柔性的要求。

从EM02001展会情况来看，高速加工中心进给速度可达80m／rain，甚至更高，空运行速度可达100m／rain左右。

目前世界上许多汽车厂，包括我国的上海通用汽车公司，已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。

美国CINCINNATI公司的HyperMach机床进给速度最大达60m／rain，快速为100m／rain，加速度达2g，主轴转速已达60000r／rain。

加工一薄壁飞机零件，只用30min，而同样的零件在一般高速铣床加工需3h，在普通铣床加工需8h；德国DMG公司的双主轴车床的主轴速度及加速度分别达12$1000r／min和Ig。

在加工精度方面，近10年来，普通级数控机床的加工精度已由lO岬提高到5Izm，精密级加工中心则从3—5pLm，提高到1—1．5Ixm，并且超精密加工精度已开始进入纳米级（0．OlIxm）。

在可靠性方面，国外数控装置的MTBF值已达6000h以上，伺服系统的MTBF值达到30000h以上，表现出非常高的町靠性。

为了实现高速、高精加工，与之配套的功能部件如电主轴、直线电动机得到了快速的发展，应用领域进一步扩大。

1．2五轴联动加工和复合加工机床快速发展

采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅粗糙度高，而且效率也大幅度提高。

一般认为，l台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5轴联动加工叮比3轴联动加工发挥更高的效益。

，但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比3轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了5轴联动机床的发展。

当前由于电主轴的出现，使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。

因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床（含5面加工机床）的发展。

在EM0200I展会上，新日本工机的5面加工机床采用复合主轴头，可实现4个垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5轴加工可在同一台机床上实现，还可实现倾斜面和倒锥孔的加工。

德国DMG公司展出DMUVoution系列加工中心，可在一次装夹下5面加工和五轴联动加工，可由CNC系统控制或CAD／CAM直接或间接控制。

1．3智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势

2l世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：

为追求加工效率和加工品质方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程，智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊

·188·断及维修等。

所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。

目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。

网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。

数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造．系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。

2我国数控技术及其产业发展的概况

2．1近50年我国数控技术的发展历程。

特别是经过四个5年计划的攻关，总体来看取得了以下成绩

a）奠定了数控技术发展的基础，基本掌握了现代数控技术。

我国现在已基本掌握了从数控系统、伺服驱动、数控主机、专机及其配套件的基础技术，其中大部分技术已具备进行商品化开发的基础，部分技术已商品化、产业化。

b）初步形成了数控产业基地。

在攻关成果和部分技术商品化的基础上，建立了诸如华中数控、航天数控等具有批量生产能力的数控系统生产厂。

兰州电机厂、华中数控等一批伺服系统和伺服电机生产厂以及北京第一机床厂、济南第一机床厂等若干数控主机生产厂。

这些生产厂基本形成了我国的数控产业基地。

c）建立了一支数控研究、开发、管理人才的基本队伍。

2．2我国数控技术水平和产业化水平

虽然在数控技术的研究开发以及产业化方面取得了长足的进步，但我们也要清醒地认识到，我国高端数控技术的研究开发，尤其是在产业化方面的技术水平现状与我国的现实需求还有较大的差距。

虽然从纵向看我国的发展速度很快，但横向比（与国外对比）不仅技术水平有差距，在某些方面发展速度也有差距，即一些高精尖的数控装备的技术水平差距有扩大趋势。

从国际上来看，对我国数控技术水平和产业化水平估计大致如下。

a）技术水平上，与国外先进水平大约落后lO～15年，在高精尖技术方面则更大。

b）产业化水平上，市场占有率低，品种覆盖率小，还没有形成规模生产；功能部件专业化生产水平及成套能力较低；外观品质相对差；可靠性不高，商品化程度不足；国产数控系统尚未建立自己的品牌效应，用户信心不足。

c）可持续发展的能力上，对竞争前数控技术的研究开发、工程化能力较弱；数控技术应用领域拓展力度不强；相关标准规范的研究、制定滞后。

2．3分析存在上述差距的主要原因有以下几个方面

a）认识方面。

对国产数控产业进程艰巨性、复杂性和长期性的特点认识不足；对市场的小规范、国外的封锁加扼杀、体制等困难估计不足；对我国数控技术应用水平及能力分析不够。

b）体系方面。

从技术的角度关注数控产业化问题的时候多，从系统的、产业链的角度综合考虑数控产业化问题的时候少；没有建立完整的高品质的配套体系、完善的培训、服务网络等支撑体系。

c）机制方面。

不良机制造成人才流失，又制约了技术及技术路线创新、产品创新，且制约了规划的有效实施，往往规划理想，实施困难。

d）技术方面。

企业在技术方面自主创新能力不强，核一IL,技术的工程化能力不强。

机床标准落后，水平较低，数控系统新标准研究不够。

3数控技术国内外现状

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，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。

在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。

目前，数控技术正在发生根本性变革，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。

在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、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；在网络化基础上，CAD／CAM与数控系统集成为一体，机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。

4对我国数控技术和产业化发展的战略思考

4．1战略考虑分析

我国是制造大国，在世界产业转移中要尽量接受前端而不是后端的转移，即要掌握先进制造核心技术，否则在新一轮国际产业结构调整中，我国制造业将进一步“空芯”。

我们以资源、环境、市场为代价，交换得到的可能仅仅是世界新经济格局中的国际“加工中心”和“组装中心”，而非掌握核心技术的制造中心的地位，这样将会严重影响我国现代制造业的发展进程。

应站在国家安全战略的高度来重视数控技术和产业问题，首先从社会安全看，因为制造业是我国就业人口最多的行业，制造业发展不仅可提高人民的牛活水平，而且还可缓解我国就业的压力，保障社会的稳定；其次从国防安伞看，西方发达国家把高精尖数控产品都列为国家的战略物质，对我困实现禁运和限制，“东芝事件”和“考克斯报告”就是最好的例证。

4．2发展策略分析

从我国基本国情的角度出发，以国家的战略需求和国民经济的市场需求为导向，以提高我国制造装备业综合竞争能力和产业化水平为目标，用系统的方法，选择能够主导2l世纪初期我国制造装备业发展升级的关键技术以及支持产业化发展的支撑技术、配套技术作为研究开发的内容，实现制造装备业的跨跃式发展。

强调市场需求为导向，即以数控终端产品为主，以整机（如量大面广的数控车床、铣床、高速高精高性能数控机床、典型数字化机械、莺点行业关键设备等）带动数控产业的发展。

重点解决数控系统和相关功能部件（数字化伺服系统与电机、高速电主轴系统和新型装备的附件等）的可靠性和生产规模问题。

没有规模就不会有高可靠性的产品；没有规模就不会有价格低廉而富有竞争力的产品；当然，没有规模中国的数控装备最终难以有出头之日。

在高精尖装备研发方面，要强调产、学、研以及最终用户的紧密结合，以“做得出、用得上、卖得掉”为目标，按国家意志实施攻关，以解决国家之急需。

在数控技术方面，强调创新，强调研究开发具有自主知识产权的技术和产品，为我因数控产业、装备制造业乃至整个制造业的可持续发展奠定基础。

【参考文献】

[1]杨学桐，李冬茹，何文立，等．跨世纪数控机床技术发展战略研究[M]．北京：

国家机械工业局。

2000．

[2]华茂发．数控机床加工工艺[M]．北京：

机械工业出版社，2001．

[3]黄金秋．基于开放式结构的高性能数控系统的研制[J]．制造技术与机床，1998．8．

[4]梁训，王宣，周延佑．机床技术发展的新动向[J]．世界制造技术与装备市场，2001（3）：

21-28．

[5]王志平．数控机床及应用[M]．北京：

高等教育出版社，2002．

——《机械制造与自动化》2010，39

（2）

高职数控技术专业工学结合人才培养模式改革的探索

首珩（湖南铁道职业技术学院，湖南株洲412001）

陈维克（湖南工业大学，湖南株洲412008）

【摘要】高职教育是与社会经济结合最紧密的教育，但目前高等职业教育培养的毕业生与企业人才需求的矛盾日益突出。

依托工学结合推进人才培养模式创新，是解决这一难题的有效方法，在高职教育领域越来越受到重视。

文章对数控技术专业工学结合人才培养模式进行了深入探索，提出构建工学结合的“专业+车间”人才培养模式．

【关键词】]数控技术工学结合人才培养模式

【中图分类号】G710【文献标识码】A

教育的核心问题是人才培养模式问题。

优化人才培养模式是高职院校实现根本任务和提高教育质量的必由之路。

人才培养模式是在一定的教育思想和办学理念指导下，为实现培养目标而采取的教育教学活动的构造样式和运行方式，包括培养目标、专业设置、课程体系、教学方法、教育形式、培养制度等要素。

高职教育是与社会经济结合最紧密的教育，但目前高等职业教育培养的毕业牛与企业人才需求的矛盾日益突出，其主要原因是高职院校的教育与企业生产实际脱节。

依托工学结合推进人才培养模式创新是解决这一难题的有效方法。

一、工学结合人才培养模式的内涵

从1991年10月17日国务院《关于大力发展职业技术教育的决定》最早提出“产教结合、工学结合”，到2005年lO月28日《国务院关于大力发展职业教育的决定》再次强调提出要改变以学校和课堂为中心的人才培养模式，大力推行工学结合、半工半读制度。

根据《圈务院关于大力发展职业教育的决定》，教育部、财政部启动了国家示范性高等职业院校建设计划，更是将工学结合作为高等职业教育人才培养模式改革的重要切入点。

工学结合人才培养模式是在互利双赢的前提下，以培养学生的伞面素质、综合职业能力和就业竞争力为目的，利用学校和企业不同的教育环境和资源，采取课堂教学与学生参加实际工人才的培养模式。

推行工学结合，高职院校可以把企业对人才培养的质量要求，最大限度地付诸于培养方案和教学实施当中，使高技能人才的培养目标细化到每一个具体的教学环节中；企业可以通过参加教学活动，参与人才培养过程；学生可以在工学结合中最大限度地接触未来岗位。

二、数控技术专业工学结合的“专业+车间”人才培养模式探索

目前，装备制造业的快速发展，精确高效塑性成形技术、优质清洁表面工程新技术、快速模具制造技术等先进制造技术的广泛使用，以及高精机械加工工艺等多种新工艺的应用，纯机械制造的份额越来越少。

企业不仅需要高技能的人才，更关注毕业生的敬业精神、责任感、终身学习能力、交流沟通能力、团队合作能力。

我们对数控技术专业工学结合人才培养模式进行了深入探索，构建了工学结合的“专业+车间”人才培养模式，并取得了显著成效。

“专业+车间”是“校企合作、工学结合”的创新和深化，是校内实训车间、校外实体车间的高度融合，学校通过与企业合作、协作方式建设与企业设备技术含量同步、管理水平同步的校内实训车间，广泛吸收先进的生产技术、工艺及管理方式，使校内实训车间实现功能系列化、管理企业化、设备先进化、环境真实化、人员职业化。

企业实体车间承担顶岗实习课程教学、毕业设计、教师现场挂职锻炼以及校企合作项目的开发，为学生的专业技能培养提供强有力的保障和支持，为师生开展教学、科研、培训、产品加工、开发、技术创新提供平台。

1．以职教集团为平台，与行业企业建立密切的“血缘”关系，为实施工学结合人才培养模式搭筑平台。

为区域经济发展服务是高职院校的一项重要职能。

高职院校因企业的牛存发展而生存发展。

要建立工学结合人才培养模式，必须和行业企业建立密切的“血缘”关系，把学校融入行业企业之中，把行业企业的理念和文化引入学院，使高职院校与行业企业共同进行人才培养的“全方位、全天候、全过程”操作，真正实践工学结合的人才培养模式。

2．重构基于产品加工型的数控技术专业课程体系。

将企业员工能力要求、行业标准、职业资格标准融入了课程内容，重构基于产品加工型数控技术专业课程体系和课程标准，构建满足高职人才培养目标的人才培养方案。

课程开发团队根据规定的课程开发流程，通过职业岗位的工作任务分析一确定实际岗位的典型工作任务一根据能力复杂程度整合典型工作任务，即行动领域；根据认知及职业成长规律将行动领域转化为学习领域—根据完整思维及职业特征，以典型零件为主要载体设计学习情境。

3．将课程教学与职业素养的养成教育紧密结合，按照“车间组织”的教学模式，创新产品加工型数控技术专业课程体系实施的运行机制。

“车问组织”的教学模式，使“大班”教学“小班”化。

将班级的学牛分成5～6人一组，组成车问的班组，每个班组选出一位班组长，负责各组的生产、组织与管婵!

。

老师就充当车间主任与技术主管的角色，进行整个车间的生产组织、日常考勤、过程监控、反馈处理、技术咨询、故障处理、技术反馈、质量控制，实训管理按照企业班组管理方式进行，让学生身为“准员工”体会真实的工作环境和工作过程，强化学生的自我管理能力和组织能力，锻炼学生的合作、沟通能力和责任心，培养学生的职业综合素养。

4．多种教学方法的组合创新，“双闭环”赏识激励型考核模式，使学生在学习过程中不断完善，超越自我。

根据不同的教学内容选择不同的教学方法组合，在教学过程中采用六步教学法与头脑风暴、角色扮演等多种教学方法的组合创新，实现行动导向，激发学习兴趣，促进学生的自我学习、自我管理和自我提升。

经过一系列的教学方法改革，使学生主动探索如何实现工学结合课程的自我管理，实现了学生由“要我学”到“我要学”的转变。

课程考核采用“实施+自查”与“任务+评价”双闭环评价方式，使学生自我诊断、自我发现、自我提高。

采用“加分”的欣赏式激励取代“减分”的惩罚式评价方式，鼓励学生不断完善，自我超越。

突出过程考核和能力考核。

5．丰富、多维、开放的专业教学资源库，构建学生自主学习的平台。

以学习者为中心，结合优质核心课程建设，开发教学资源库，建成专业教学资源的网上共享中心，建设了教材、电子教案、多媒体课件、素材库、学习指导书、实训指导书、教学录像等学生学习资料，学习情境授课说明、教师项目检查单、教学反馈表、项目引导文等教师教学指导资料，项目枪杳单（包括学生自查、互杳、教师杏）、项目评价表等教学评价资料等资源构成的共享型专业教学资源库，并通过专业教学网站进行发布，为学生、为周边地区企业提供技术资源和培训资源，为网络学习、终身学习、学生自主学习提供条件，实现校内、校外资源共享。

6．构建产品加工型数控技术应用校内系列实训车间，并以校内实训车间为纽带，为企业提供产品服务、技术服务．培训服务。

建设“使用手动工具的零件加工—使用普通机床的零件加工—使用数控机床的零件加工；从手工编程一自动编程从正向设计—逆向设计转变”系列化实训室。

以校内实训车间为纽带，数控技术专业实训车间承接的加工、试制产品或零件的加工程序、加工过程、工艺方案、工艺文件等，均作为学习领域主题教学单元中的案例、载体的选择对象，被广泛运用到课程教学方案的设计中，学生学习的知识点与实训内容伞部来自于企业现场。

7．建立与工学结合人才培养模式相配套的教学管理运行机制。

根据企业的用工要求时段，以“工期”定“学期”，实施柔性教学管理。

实施“大小学期制”，将原来的一个学期分为两个小学期，三年共12个小学期，顶岗实习根据企业生产任务来安排在任意一个小学期，以“工期”定“学期”。

专题项目、课程模块的实施，通过“串并行排课”相结合，充分利用校内外各类资源，切实保证工作过程课程体系本土实施的持续、高效。

三、工学结合人才培养模式实施的保障措施

1．进一步整合高职院校和企业价值目标。

高职院校必须突破原有的思想禁锢和思维定式，深刻认识到“校企合作、工学结合”是经济发展对高职教育提出的客观要求，也是高职院校自身生存发展的内在需求。

高职院校要把找准校企双方的利益趋同点，利用自己的人才优势和技术优势，成为食业的智库，充分发挥高职院校实训基地和科技创新服务平台的作用，帮助企业，努力提高内部的研发能力，主动为企业提供培训服务，提高企业的竞争力。

2．加快完善校企合作机制的各项规章制度。

健全的校食合作机制是实施工学结合教学培训模式的重要保障。

在我国职业教育实施工学结合模式的过程中，如何保障企业持久参与的积极性，如何保障学校教学组织实施有章可循，如何保障学生的双重角色，都需要由政府在相关规章制度的制定中给出回答。

3．制定工学结合的一体化教学培训大纲及其配套措施。

制定工学结合一体化的教学培训大纲及其配套措施，是有效实施工学结合教学培训模式的重要基础。

制订人才培养方案、教学标准和教学管理制度文件，根据技术领域和职业岗位（群）的任职要求，参照相关的职业资格标准，规范课程教学的基本要求。

4．推行学生顶岗实习制度和改革学生考核管理制度。

明确院、系、实习单位、校内指导教师、实习单位指导教师各自的管理职责，制定管理工作规范，健全学生顶岗实习管理机制，完善顶岗实习的组织管理制度、运行管理制度、考核鉴定制度。

加强对顶岗实习学生的管理，注重对学生职业道德和职业素质的培养，实施全程跟踪监控。

确保顶岗实习安全，达到实习效果，实现“生产育人”的目标。

同时，将理论知识考