數控專業在我國製造業的發展中起着重要的作用，為了能培養高技術人才，我們贏不斷進行教學改革，從多層次，多角度優化教學內容，不斷提升教學效果。
隨着我國製造業的快速發展，我國的而經濟地位不斷提升。數控技術的發展對我國製造業起着舉足輕重的作用。在當前經濟發展的新形勢下，如何培養出與企業發展接軌，與企業需求掛鈎，切實擁有較好技術水平的數控專業技術人才，是學校面臨的一個重要課題，也是數控專業發展面臨的重要任務。因此，在學校的教學改革中，我們應該不斷探索，尋求出一套高效、合理、科學的教學方法，不斷提升數控專業的教學水平。
一、數控專業教學現狀
數控專業的發展對於高精專工業技術的發展有着重要的推動作用。數控專業是一門綜合性很強的專業，設計方方面面的知識。現在加工製造技術更新很快，涉及面廣的數控技術，勢必會對操作人員的技術要求更進一步。操作人員的培養更多要依賴於學校的教學成果，數控專業的教學任務要與時俱進。作為學校，數控專業的教學缺乏深層次，整體性的教學研究，為了能在社會發展中更好的培養高層次的數控人才，需要在教學工作中不斷加強對數控專業的教學改革，在提高教學質量的同時，培養優秀的專業技術人才，進一步滿足社會專業技術的進步和高端製造行業的發展。
二、數控專業教學改革的途徑
2.1進一步轉變教學方法，徹底形成理論與實踐的一體化教學
在傳統的教學過程中，始終貫徹着以教師為主體，學生為受體的教學模式，由教師填鴨式的教學，學生被動的接受的方式。在教學改革中，逐步改變着傳統的教學方式。但是依然不能擺脱教師的主體地位。在進一步的教學改革中，應該進一步明確教師與學生的關係。數控專業是一門專業性很強的技術類課程，既需要學生掌握大量的理論知識，有需要學生進行實際操作，屬於理實一體化的專業課程。為了讓學生更好的提升專業技術水平，應該在教學過程中，每一個環節使學生“親力親為”，而不是作為一個旁觀者。教師的任務在於引導，引導學生學習理論，探索操作，激發學生的創造力。面對書本的知識，在確保安全的前提下，將理論知識，運用到設備的操作中，既可以鍛鍊學生的動手能力，又可以進一步激發學生的滿足感和成就感。
2.2進一步加強校企合作，確保學有所用，學以致用
數控技術因其專業特點，對每個學生的動手能力有很高的要求。所以在學習過程中，不能僅僅侷限於對仿真軟件的操作。學生培養的最終目的是為了適應企業發展的需要，對於沒有實地操作，接觸設備進行生產的學生來説，無疑使紙上談兵，這樣的培養模式，與生產完全脱鈎，不能適應企業的發展需求。為了更加有效的培養數控專業人才，與企業的合作必不可少。合作有三方面的含義。一是要深入企業，瞭解企業的生產方式，學習企業的生模式，掌握企業的產品，這樣才能對學校的教學起到指導作用。沿着即學即用的方式，對學生開展教學；二是，加強與企業的合作，可以與企業建立合作關係，企業定期安排有經驗，有能力的生產實踐人員，對學生進行技術指導，開展實習課程。讓學生有不一樣的老師。更好的學習專業知識；三是，為了切實保障學生將所學知識運用到實際生產過程中，可以通過生產實習、工學交替、頂崗實習等學習方式，將學生安排在企業進行實習學習。這樣既可以解決企業用工荒的問題，又可以為學校的教學成果提供實習場地，合作共贏，互利互惠。
2.3進一步加強師資隊伍的建設，確保師資水平的提升
師資力量，是一個學校教育好壞的重要體現，師資的建設，是學校發展教學，進行教學改革必不可少的一方面。為了提高教師的執教水平，學校可以在校企合作的基礎上，增加教師和企業的技術交流。可以通過合作開發項目的方式，加強教師和企業工程技術人員的合作。也可以將教師安排到企業進行提高。在企業中尋找教學方法改進的措施，提升自己的專業技術水平。除此之外，學校可以通過企業補充自己的教師資源庫，例如可以將企業的高級工程技師人員聘請到學校進行教學指導，作為學校的兼職教師等，這些都可以進一步提高學校的師資隊伍。同時也可以為廣大教師提供一個互相學習，共同進步的平台。
2.4進一步革新教學方法，提高課堂教學效率
教學方法直接關係到教師與學生之間知識的傳授效率。在新時期的教學過程中，教學方法應該更有利於學生的理解。我們應該在傳統的講授法、任務驅動法等教學方式中尋求突破，開發更加有效的教學方法。“探究性”教學方法和案例引導的教學方法可以為我們的教學工作提供一定的指導。“探究性”教學法是一種研究性的就學方法，學生是絕對的主體，將學習任務安排給學生，學生自己探究課程中的學習內容，通過自己的理解，將課程內容展示出來，教師在這個過程中，查漏補缺。這種教學方法需要學生獨立的思考解決問題，為學生提供了一種展示自我的平台。是教學生與學生學的有效統一。案例引導的教學方法，實際上為學生提供了一種。模仿學習的案例。學生通過對已有案例的分析，結合理論知識，將現有的問題進行分析解決。這種教學方法，是讓學生在擁有感性認識的前提下，運用自身的理論知識解決問題。既可以激發學生的學習興趣，又為學生提供了一種分析解決問題的鍛鍊平台。學校承擔着培養專業技術人才的任務，為了適應新時期、新形勢下我國經濟快速發展的趨勢，學校應該進一步深化教學改革，不斷優化教學內容，不斷提高教學質量。從多層次，多角度，為學生提供一個提升的平台，為社會輸送高技術人數控人才。
數控技術是集計算機、自動控制、自動檢測及精密機械等高新技術於一體的產物，它的出現及所帶來的高效率、高精度已引起了科技界與工業界的高度重視。由於這是一個新興的專業，在教學方法與教學理念上還處於探索與研究階段，筆者經過幾年的教學實踐，總結出一套適合中等職業學校、切實可行的教學方案。
一、瞭解數控車牀的結構，掌握最基本的操作
教學初，筆者拋棄在課堂上講緒論的教學常規，先帶着學生進車間參觀車牀，並講解數控車牀的結構以及操作面板上各個按鈕的作用，讓學生先進行數控車牀的最基本操作，如上電、下電、機械回零、啟動主軸、對刀等操作，要求學生必須熟練掌握。
以GSK980TD系列的數控車牀為例，由於有極變速的車牀，因此要對學生強調啟動主軸前必須先選擇檔位，還有機械回零，學生往往出現超程的誤操作。再就是對刀，這是一個數控車牀的重點操作，它關係着零件的精度要求，必須強化訓練。為了解決車牀少、學生多的困難，同時避免損壞車牀，筆者讓學生在電腦模擬仿真軟件上模擬操作，熟練了再進行車牀實際操作，要求學生在最短的時間內掌握數控車牀常用的最基本的操作。
二、強化編程技巧，完成零件形狀的加工
1、掌握編程方法
在這個模塊中要求學生熟記常用的編程指令並能靈活運用，如快速定位G00、直線插補G01、圓弧插補G02和G03、軸向粗車循環G71、封閉切削循環G73、精加工循環G70、螺紋切削指令G32和G92等。筆者補充講解G02和G03的判定；G71和G73應用上的區別；切槽、切斷的加工；倒角，倒圓的加工等。總之，把實際生產中常用的編程指令讓學生熟練掌握。
2、確定加工工藝
加工過程中很重要的一個環節就是要確定加工工藝，它是提高數控車牀加工效率的一個重要因素，同時能保證加工精度和表面粗糙度要求，減少刀具空行程時間。例如，有的零件一次裝夾只用一個程序就能完成，而有的零件則要調頭裝夾，需要兩個或兩個以上的程序完成。因此，在加工前，筆者要求學生應根據不同的零件，制定最佳的編程方案和加工路線。
3、選擇刀具和切削用量
根據工件加工表面以及用途的不同，車刀分為外圓車刀、切斷刀、內孔車刀、螺紋車刀等，筆者就此訓練學生依據實際加工中對零件形狀和精度的要求，選擇合適的刀具。比如，切斷刀它可以切槽、切斷，工件根據不同用途其退刀槽有寬有窄，因此在實際加工時就要先把切斷刀磨成所需要的寬度。在切削用量的選擇上，筆者要求學生根據被加工表面質量要求、刀具材料和工件材料選擇合適的切削用量，同時讓學生理解並掌握了G98（每分進給）和G99（每轉進給）的區別和應用。經過分類學習，學生從編程到實際加工逐漸思路清晰，再結合在之前所掌握的數控車牀的基本操作就可以開始零件的實際加工了。
三、細緻分析，查缺補漏，提高零件精度要求
如果説編程完成零件形狀的加工的是數控車削的核心和關鍵，那麼保證零件的精度則是數控加工的最終目的。因此學生在對零件形狀的加工掌握後，下一步的任務就是怎樣提高零件的精度。
1、刀尖圓弧半徑補償
零件加工程序一般是以刀具的某一點（理想刀尖）按零件圖紙進行編制的，但實際加工中的車刀，由於工藝或其他要求，刀尖往往不是理想點，而是一段圓弧，切削加工時，實際切削點與理想狀態下的切削點之間的位置有偏差，會造成過切或少切，影響零件的精度，因此在加工中進行刀尖圓弧半徑補償以提高零件精度。
2、對刀對刀也是關係零件精度的一個重要因素，筆者指導學生釆用的是試切對刀，因為此對刀方法既簡單又好理解，但也存在着弊端，就是當需要多把刀加工零件時，在對第二把刀、第三把刀和第四把刀時，都要試切端面，那麼座標原點就要改變。如果刀具偏置仍然輸入Z0的話，加工的零件長度上就有誤差，因此，筆者要求學生在對其他幾把刀時，不要再切端面，只需貼緊就行。
3、其他因素
例如在這之前提到的數控車牀加工工藝的選擇、刀具和切削用量的選擇，還有工件的裝夾、車牀的振動、刀具的磨損等。學生在實際加工中把這些因素都考慮進去，這樣在提高零件表面質量和精度方面又前進了一步。
綜上所述，在這個階段中，筆者輔導學生在數控車牀加工中從零件形狀到質量進行了一個跨越，經過這個階段的訓練，學生已經能熟練地加工出合格的工件。把數控車牀教學分階段、分模塊地實施後，筆者經過調研和考查發現效果不錯。大部分學生熟練掌握數控車牀的編程、加工和維護，並能處理車牀的一些簡單常見的故障，提高了自己分析問題、解決問題的能力。
一、高速加工的技術優勢
高速加工在切削原理上是對傳統切削認識的突破。據資料介紹，在國外的高速加工試驗中已經證實，當切削速度超過一定值(V=600m/min)後，切削速度再增高，切削温度反而降低，在切削過程中產生的熱量進入切削並從工件處被帶走。試驗條件下的測試證明了在大多數應用情況下，切削時工件温度的上升不會超過3℃。相應地，在已給定的金屬切除率下，當切削速度超過某一數值之後，實際切削力會近似保持不變。
經過理想的高速加工後，切屑變形及其收縮加工的實現與應用對航空製造業有着重要的意義。高速加工自身必須是一個各相關要素相互協調的系統，是多項先進技術的綜合應用，為此機牀廠商應進行大力的開發研製，推出與高速加工相關的新技術設備。
二、數控高速加工的發展現狀
實用的高速加工技術跟隨引進的先進數控自動生產線、刀具（工具）、數控機牀（設備），在機械製造業得到廣泛應用，相應的管理模式、技術、理念隨之融入企業。在我國航天、航空、汽輪機、模具等行業，程度不同地應用了高速加工技術，其間的差距在於國家對該行業投入資金、引進政策等支持的多少，以及企業家們對高速加工系統技術認識的深淺。相對於汽車製造業而言，這類機械製造行業基本上是屬於工藝離散型製造業。其高速加工技術主要表徵在對高速數控機牀與刀具技術的應用上。目前國內已引進的加工中心、數控鏜、銑牀主軸轉速一般≤8 000r/min（極少有12 000r/min），快進速度≤40m/min。對鑄鋁、鍛鋁合金體、高強度鑄鐵和結構鋼件，多采用超細硬質合金、塗層硬質合金刀具材料和標準結構的各類刀具加工。超硬刀具材料及專用結構刀具應用還較少，加之機牀主軸轉速偏低，一般不能進入高速切削領域。以銑削加工為例，這些行業加工鋁合金工件:切削速度1 000m/min，進給速度15m/min，每齒進刀量0.35mm。車削:切削速度700m/min。銑削鑄鐵、結構鋼（含不鏽鋼）工件:切削速度500m/min，進給速度10m/min，每齒進刀量0.3mm。上述行業中，數控設備利用率僅為25%左右。預計“十五”期間，上述行業將會在應用高速加工技術方面發生跳躍式的進步與發展。
三、數控高速加工機牀的關鍵技術
高速機牀是實現高速切削加工的前提和關鍵。具有高精度的高轉速主軸，具有控制精度高的高軸向進給速度和進給加速度的軸向進給系統，又是高速機牀的關鍵所在。分述如下:
1、高速主軸
高速主軸是高速切削最關鍵零件之一。目前主軸轉速在10 000~20 000 r/ min的加工中心越來越普及，轉速高達100 000 r/ min、200 000 r/ min、250 000 r/ min的實用高速主軸也正在研製開發中。高速主軸轉速極高，主軸零件在離心力作用下產生振動和變形，高速運轉摩擦和大功率內裝電機產生的熱會引起高温和變形，所以必須嚴格控制。為此對高速主軸提出如下性能要求:
（1）高轉速和高轉速範圍；
（2）足夠的剛性和較高的迴轉精度；
（3）良好的熱穩定性；
（4）大功率；
（5）先進的潤滑和冷卻系統；
（6）可靠的主軸監測系統。
2、快速進給系統
高速切削時，為了保持刀具每齒進給量基本不變，隨着主軸轉速的提高，進給速度也必須大幅度地提高。目前高速切削進給速度已高達50m/min~120m/min，要實現並準確控制這樣的進給速度對機牀導軌、滾珠絲槓、伺服系統、工作台結構等提出了新的要求。而且，由於機牀上直線運動行程一般較短，高速加工機牀必須實現較高的進給加減速才有意義。為了適應進給運動高速化的要求，在高速加工機牀上主要採用如下措施:
（1）採用新型直線滾動導軌，直線滾動導軌中球軸承與鋼導軌之間接觸面積很小，其摩擦係數僅為槽式導軌的1/ 20左右，而且使用直線滾動導軌後，“爬行”現象可大大減少；
（2）高速進給機構採用小螺距大尺寸高質量滾珠絲槓或粗螺距多頭滾珠絲槓，其目的是在不降低精度的前提下獲得較高的進給速度和進給加減速度；(3)高速進給伺服系統已發展為數字化、智能化和軟件化，高速切削機牀己開始採用全數字交流伺服電機和控制技術；
（4）為了儘量減少工作台重量但又不損失剛度，高速進給機構通常採用碳纖維增強複合材料；
（5）為提高進給速度，更先進、更高速的直線電機己經發展起來。直線電機消除了機械傳動系統的間隙、彈性變形等問題，減少了傳動摩擦力，幾乎沒有反向間隙。直線電機具有高加、減速特性，加速度可達2g，為傳統驅動裝置的10~20倍，進給速度為傳統的4~5倍，採用直線電機驅動，具有單位面積推力大、易產生高速運動、機械結構不需要維護等明顯優點。
3、高速切削刀具技術
（1）刀具材料。高速切削加工要求刀具材料與被加工材料的化學親合力要小，並具有優異的機械性能和熱穩定性，抗衝擊、耐磨損。目前在高速切削中常用的刀具材料有單塗層或多塗層硬質合金、陶瓷、立方氮化硼(CBN)、聚晶金剛石等。
（2）高速切削刀具結構。高轉速引起的離心力在高速切削中會使抗彎強度和斷裂韌性都較低的刀片發生斷裂，除損傷工件外，對操作者和機牀會帶來危險。因此，高速切削刀具除了滿足靜平衡外還必須滿足動平衡要求。動平衡一般對小直徑刀具要求不嚴，對大直徑刀具或盤類刀具要求嚴格。外伸較長的刀具，必須進行動平衡。另外需要對刀具、夾頭、主軸等每個元件單獨進行平衡，還要對刀具與夾頭組合體進行平衡。最後，將刀具連同主軸一起進行平衡。但目前還沒有統一的平衡標準，對ISO1940-1標準中的平衡質量G值為平衡標準也有不同的看法，有的企業以G1為標準（所謂G1，即刀具在10 000r/min迴轉時，迴轉軸與刀具中心軸線之間只允許相差1Lm），有的以G215為標準。
（3）高速切削刀具幾何參數。高速切削刀具刀刃的形狀正向着高剛性、複合化、多刃化和表面超精加工方向發展。刀具幾何參數對加工質量、刀具耐用度有很大的影響，一般高速切削刀具的前角平均比傳統加工刀具小10b，后角約大5b~8b。為防止刀尖處的熱磨損，主、副切削刃連接處應採用修圓刀尖或倒角刀尖，以增大刀尖角，加大刀尖附近刃區切削刃的長度，提高刀具剛性和減少刀刃破損的概率。
（4）高速切削刀柄系統。加工中心主軸與刀具的連接大多采用7B24錐度的單面夾緊刀柄系統，ISO、CAT、DIN、BT等都屬此類。用在高速切削加工時，這類系統出現了許多問題，主要表現為:剛性不足、ATC（自動換刀）的重複精度不穩定、受離心力作用的影響較大、刀柄錐度大，不利於快速換刀及機牀的小型化。針對這些問題，為提高刀具與機牀主軸的連接剛性和裝夾精度，適應高速切削加工技術發展的需要，相繼開發了刀柄與主軸內孔錐面和端面同時貼緊的兩面定位的刀柄。兩面定位刀柄主要有兩大類:一類是對現有7B24錐度刀柄進行的改進性設計，如BIG-PLUS、WSU、ABSC等系統；另一類是採用新思路設計的1B10中空短錐刀柄系統，有德國開發的HSK、美國開發的KM及日本開發的NC5等幾種形式。
4、高速切削工藝
高速切削具有加工效率高、加工精度高、單件加工成本低等優點。高速加工和傳統加工工藝有所不同，傳統加工認為，高效率來自低轉速、大切深、緩進給、單行程，而在高速加工中，高轉速、中切深、快進給、多行程則更為有利。高速切削作為一種新的切削方式，目前尚沒有完整的加工參數表可供選擇，也沒有較多的加工實例可供參考，還沒有建立起實用化的高速切削數據庫，在高速加工的工藝參數優化方面，也還需要做大量的工作。高速切削NC編程需要對標準的操作規程加以修改。零件程序要求精確並必須保證切削負荷穩定。多數CNC軟件中的自動編程都還不能滿足高速切削加工的要求，需要由人工編程加以補充。應該採用一種全新的編程方式，使切削數據適合高速主軸的功率特性曲線。目前， Cimatron、Mastercam、UG、Pro/E等CAM軟件，都已添加了適合於高速切削的編程模塊。
5、高速機牀的牀身、立柱和工作台
通過計算機輔助工程的方法，特別是用有限元進行優化設計，能獲得減輕重量、提高剛度的牀身和工作台。
四、結語
高速加工技術是現代先進製造技術之一，其產生是市場經濟全球化和各種先進技術發展的綜合結果。在此背景下，高速加工技術應運而生，逐步發展成為綜合性系統工程技術，並得到越來越廣泛的應用。高速加工的巨大吸引力在於實現高速加工的同時，保證了高速加工精度。航空航天、汽車及模具製造業對高速加工的認同與強烈要求，推動着高速加工技術在國際上的發展。
1、實踐性教學模式
在十餘年的數控技術教學實踐中，作者以從知識到能力的轉化為契機，在傳授數控理論知識的同時，更加註重學生實踐能力的培養，逐步摸索出一套適合學生能力發展的數控技術實踐性教學模式。
1.1實踐性教學方法的提出
《數控技術》是比較偏重實踐性的課程，特別是一些相關的程序、概念，比較抽象，學生不容易理解，聽起來比較枯燥，學生興趣不是很高。在教學中加強課程與專業的聯繫、課程與實際應用的聯繫，開展實踐性教學改革是全面提高教學質量和教學效果的有效方法和手段。筆者認為，運用現代教學理論，積極探索實踐性教學模式，切實提高應用性學科教學質量，是《數控技術》教學改革的一種有效嘗試。
1.2實踐性教學的指導思想
“教學活動必須建立在學生的認知發展水平和已有的知識經驗基礎之上。教師應激發學生的學習積極性，向學生提供充分從事學習、活動的機會，幫助他們在自主探索和合作交流的過程中真正理解和掌握基本的知識與技能和方法，獲得廣泛的活動經驗。”這是開展實踐性教學模式研究的指導思想。
1.3實踐性教學三法
授課過程中，除了講解、提問和答疑等常用的方法外，筆者結合《數控技術》課程本身的特點，探索並完善了以案例式教學法、探討式教學法和現場式教學法為代表的實踐性教學三法。
1.3.1案例式教學法
案例式教學法主要是通過列舉實例，提高學生臨場解決實際問題的能力，引導學生對一些特殊情境進行思考的一種教學方法。
案例教學的目標是讓學生像一個真正的老師那樣去思考問題、分析問題、解決問題，用綜合的觀點來審視教育現象，案例答案的不確定性增強了學生面對教學實踐中的不可預期性問題的應對策略和能力。通過各種各樣的案例演示，學生不僅接觸到各種社會現象，而且這些針對性的演練對於學生畢業後走上社會，在經濟的大舞台上施展才華無疑具有很強的使用價值。
本文介紹在《數控技術》授課過程中，案例教學法的一個典型應用。如圖1所示的切削零件，通過示例，介紹數控編程的基本方法。用螺紋切削複合循環G76指令編程，加工螺紋為M60×2，工件尺寸見圖，其中括弧內尺寸根據標準得到。%2451
N1T0101（換一號刀，確定其座標系）
N2G00X100Z100（到程序起點或換刀點位置）
N3M03S400（主軸以400r/min正轉）
N4G00X90Z4（到簡單循環起點位置）
N5G80X61.125Z-30I-0.94F80（加工錐螺紋外表面）
N6G00X100Z100M05（到程序起點或換刀點位置）
N7T0202（換二號刀，確定其座標系）
N8M03S300（主軸以300r/min正轉）
N9G00X90Z4（到螺紋循環起點位置）
N10G76C2R-3E2A60X58.15Z-24I-0.94K1.299U0.1V0.1Q0.4F2
N11G00X100Z100（返回程序起點位置或換刀點位置）
N12M05（主軸停）
N13M30（主程序結束並復位）
2.3.2探討式教學法
探討式教學法的實質，首先就在於它不僅是“教”或“學”的過程，而且是一種全體參與的過程。要充分發揮學生的主體性，讓他們參與到你的整個教學中去，激發他們的學習興趣，才能提高教學質量。其次，教學的本質是一種師生交往、交流、互動、對話的活動。在這樣的活動中，老師作為一種知識資源出現在學生面前，應成為學生學習的合作者、促進者，而不是教材的代言人。所以教師應該學會在適當的時候設計適當的問題，從而有效地提高學生的學習興趣，激發學生的學習動機，提高教學效果。
《數控技術》這門課知識點多，相輔相成，完成一個項目需要較嚴密的邏輯思維能力。在編程學習階段，可以把學生分為幾個學習小組，共同完成。實踐的結果表明，在互相討論又各有其責的學習氛圍中，對知識的提高與鞏固有很大的幫助，同時也培養了他們的團隊合作精神。
例如，在講授絕對座標編程和增量座標編程兩種編程方法之前，通過學生討論，預測出其不同的用法，在這個預測和探討的過程中，學生已經對兩種編程方法的不同有了初步認識。此時講授起來，學生易於接受，學習的積極性也高。
方法一：用絕對座標編程
N001G92X0Y18LF
N002G90G02X18Y0R18
F100S300M03LF
N003G03X68Y0R25LF
N004G02X88Y20R-20M02LF
方法二：用增量座標編程
N001G91G02X18Y-18R18
F100S300M03LF
N002G03X50Y0R25LF
N003G02X20Y20R-20M02LF
2.3.3現場式教學法
因數控技術本身的特點，要求我們必須做到理論與實踐相結合，加大現場式教學力度，突出技術的應用性，並要強調教學內容的可操作性。
對於機牀操作教學，應儘可能地讓學生多摸、多動機牀，尤其是手動(JOG、ING)工作方式，對於缺乏實際經驗的學生來説，其效果是顯而易見的，而且便於控制手動的安全性。
數控編程是數控機牀學習的重點，在瞭解數控手工編程指令的基礎上，可由教師指導學生裝夾工作，指明欲加工的內容和將要使用的刀具，用單步運行的方式逐段運行程序，邊運靠邊講解，可收到事半功倍的效果。
3、應解決的幾個問題
3.1學生學習觀念的轉變
首先，學生應轉變被動的學習觀念，樹立自主學習的理念，增強主體意識和自我建構意識，主動參與教學、積極思考、大膽探究。其次，要加強合作意識和能力的培養，學生之間應建立良好的學習合作關係，溝通交流，共同探究。
3.2教師綜合素質的提高
教師本人要具備科學研究和創新的基本能力，而且教師必須站在知識的前沿，用自身的創新成果不斷豐富和補充教學內容。教師還應提高教學的專業化程度，組織好研究性課程。
3.3網絡教學資源的建設
實踐性教學的形式與內容是開放的，因此優質的網絡教學資源是實施研究性教學的重要保障。網絡教學資源的建設應保證內容豐富、開放和動態，以提供研究性教學需要的資料和信息。教學網站中應當構建一個開放、互動的教學平台，並創建各種虛擬的研究環境，為學生參與和自主開展課題研究創造條件。
3.4數控仿真實踐教學
由於數控設備投資較大，並且操作過程具有較大的危險性，通過引入數控仿真教學，使學生在機房能夠模擬數控機牀加工工件，並且基本上與實踐加工現場相似，這既能節約數控實踐教學的成本，又滿足了大量學生實踐能力培養的需求。具體教學過程：運用CAXA、SolidEdge、MASTERCAM等三維軟件進行零件建模，並自動生成刀具軌跡和NC代碼（或者根據圖紙手工編程）後在南京宇航、VNUC仿真軟件上進行仿真加工，以驗證程序是否正確，同時又能熟悉機牀操作面板各個按鍵的作用；此仿真實踐教學過程既體現先進製造技術內涵，又充分培養學生設計、分析和動手操作的能力。
4、結束語
作者主要從事數控技術等課程的教學，並主持相關科研活動。多年來，通過實踐總結，摸索出實踐性教學模式在數控技術教學中的應用。實踐性的教學模式，教師應根據課堂教學的學習內容，創設教學情境，提供必要的學習材料，讓課堂充滿研討、探究、思考的氣氛。在實踐活動中，讓學生享受把所學的知識運用到生活實際中去的體驗感受和樂趣。培養學生靈活運用、解決實際問題、大膽創新等綜合能力。2004年，作者獲新疆大學《數控技術》講課比賽一等獎，《數控技術》課被評為新疆大學精品課程，並於2006年申報自治區精品課程，這是實踐性教學模式在數控教學領域成功的一個例子。
1 數控機牀機械部分的簡要分析
數控機牀的本題部分幾乎與傳統機牀相同，都是由主軸傳動裝置、進給傳動裝置、工作台、液壓氣動系統、輔助運動系統、潤滑系統、冷卻系統和牀身八個大部分組合而成。其中數控機牀的機械部分包括以下幾個：
（1）主傳動系統：這一部分主要包括：動力源、傳動件和主軸（主運動執行件），這一環節的作用主要是把驅動部分的動力傳輸給執行件，這樣來實現主切削運動的進行。
（2）基礎支承件：這一部分包括：牀身、導軌、工作台、滑座和立柱。這些部分組成了機牀整體的框架和支承機牀的主要零件，是確保機牀在工作時始終在限定位置內的裝置。
（3）進給傳動系統：這一部分主要包括：動力源、工作台、刀架和傳動件。主要作用是將運動和動力傳遞到執行件，完成進給切削。
（4）輔助裝置：輔助裝置為浮球液位計提供支持作用，輔助其正常工作。
2 數控機牀機械維護和檢修之間的相互聯繫
通過多年的數控機牀維護檢修經驗總結出，數控機牀出現故障大部分情況下與數控機牀維護工作不到位具有很大關係。因此，對使用數控機牀的企業應當將工作用到平時，認真做好日常的數控機牀維護工作，這樣既可以保證企業的正常運行，同時也可以節省用於數控機牀維修工作的開支。數控機牀維護與檢修的基本操作：第一，預防性維護。執行預防性維護工作時，應當嚴格按照使用説明書中規定的內容，對數控機牀的各個部分進行必要的潤滑、補充、校正和牢固處理。第二，預防性檢修。預防性檢修是指在已經對數控機牀自身設備使用週期和故障週期有初步瞭解的情況下，對經常發生故障的部分進行重點檢查。或者是通過機牀運行過程中出現的不正常現象對其進行預防性檢查工作。第三，故障檢修。故障檢修工作是在故障已經發生，數控機牀已經不可以正常運行的情況下，有專業人員對其進行檢修工作。
3 維護與檢修
3.1 數控機牀維護操作的常用方法
第一，主傳動鏈的維護，制定一定維護方案，按時對主軸驅動帶的鬆緊程度進行調整，避免出現由於鏈帶打滑而出現的掉轉情況；對起潤滑作用的恆温油箱進行檢查，主要包括調節温度的範圍，油量的檢查，適時對過濾器進行清洗；主軸內存在被夾緊的刀具，刀具在長時間使用之後通常會出現鬆動和間隙，影響刀具正常作用的發揮，應當及時對其進行調整。
第二，刀庫及換刀機械手的維護，禁止將超出正常使用刀具型號的刀具放入刀庫內，這樣來避免發生機械手換刀時由於碰撞而掉落的情況；經常性的對刀庫的回零位置進行檢查，若存在一定誤差時及時調整；開機時應注意，首先使刀庫和機械手空運行，這時來檢查各個部分運行情況是否正常，尤其是行程開關和電磁閥的部分重點進行檢查；檢查刀具的牢固程度，出現問題及時調整。
第三，車牀精度維護，按時對車牀的水平位置進行檢查，同時注意機械精度是否存在誤差，出現問題時，及時對其校正。校正方法分為兩種，分別是軟方法和硬方法。軟方法主要是改變系統參數補償，包括各座標定位精度和和間隙補償等；硬方法是在車牀進行大範圍修整時進行的，例如導軌的修刮等。
3.2 數控機牀檢修操作的常用方法
由於數控機牀的機械部分基本與傳統機牀沒有太大差異，因此可以將傳統機牀的維修方法來借鑑處理。值得注意的是由於數控機牀大部分採用電氣控制完成，其結構較為簡單，因此故障率相對較低。
第一，進給傳動鏈故障，多數數控機牀的傳動鏈使用的是滾動摩擦副連接，因此，這方面故障主要表現在運動品質的下降。一般指反向間隙相對擴大，定位精度未滿足要求，出現機械爬行等情況。這些部分的故障通常是通過改變運動副的鬆動環、預緊力和補償環達到調節的目的。
第二，ATC刀具交換裝置故障，這一故障發生的主要表現為刀庫運動故障，定位誤差過大，機械手不穩定，機械手動作規範度下降。上述故障都是使換刀動作被迫停止，整體設備由於ATC刀具未正常運行而關閉。
第三，位置檢查故障處理，在數控機牀上配置了多個起限制作用的行程開關，在設備運行一定時間之後，部件出現一定變化，行程開關的可靠性和自身的質量都會下降，從而影響整體設備的運動，這時必須對其進行全面的檢查維修和調試。
第四，配套附件的可靠性不足，數控機牀具有多個配套設備，包括冷卻部分、排屑部分、防護部分、主軸冷卻恆温箱、氣動泵和液壓油箱等。這些輔助設備出現問題時都會對設備正常運行造成影響，強制關閉機牀。因此在對機牀本身進行檢修同樣也要對這些部分進行檢查，必須在保證這些部分正常工作的前提下，其報警系統才會關閉。
4 結束語
在實際數控機牀維修過程中，故障類型複雜多樣，而且不僅機械部分需要仔細檢查，電路環節也要在考慮範圍之內，因此在對數控機牀進行檢修時，必須綜合對其進行檢測，逐步排除正常部分，然後找到故障點進行維修更換。同時，在數控機牀的使用時，應重視日常維護的重要性。
補償（偏置）的概念在我們生活中應用很多，例如，汽車駕駛員在駕駛汽車繞過一塊石頭的時候，他要讓汽車*石頭的一邊繞過石頭，而且他要考慮到汽車是有一定寬度的，所以讓汽車中心線遠離石頭至少半個車寬的距離。在20世紀60～70年代的數控加工中沒有補償的概念，所以編程人員不得不圍繞刀具的理論路線和實際路線的相對關係來進行編程，容易產生錯誤。補償的概念出現以後很大地提高了編程的工作效率。
在數控加工中有3種補償：
1、刀具長度的補償；
2、刀具半徑補償；
3、夾具補償。
這三種補償基本上能解決在加工中因刀具形狀而產生的軌跡問題。下面是三種補償在一般加工編程中的應用。
一、刀具長度補償：
1．刀具長度的概念刀具長度是一個很重要的概念。我們在對一個零件編程的時候，首先要指定零件的編程中心，然後才能建立工件編程座標系，而此座標系只是一個工件座標系，零點一般在工件上。長度補償只是和Z座標有關，它不象X、Y平面內的編程零點，因為刀具是由主軸錐孔定位而不改變，對於Z座標的零點就不一樣了。每一把刀的長度都是不同的，例如，我們要鑽一個深為50mm的孔，然後攻絲深為45mm，分別用一把長為250mm的鑽頭和一把長為350mm的絲錐。先用鑽頭鑽孔深50mm，此時機牀已經設定工件零點，當換上絲錐攻絲時，如果兩把刀都從設定零點開始加工，絲錐因為比鑽頭長而攻絲過長，損壞刀具和工件。此時如果設定刀具補償，把絲錐和鑽頭的長度進行補償，此時機牀零點設定之後，即使絲錐和鑽頭長度不同，因補償的存在，在調用絲錐工作時，零點Z座標已經自動向Z+（或Z）補償了絲錐的長度，保證了加工零點的正確。
2、刀具長度補償的工作使用刀具長度補償是通過執行含有G43（G44）和H指令來實現的，同時我們給出一個Z座標值，這樣刀具在補償之後移動到離工件表面距離為Z的地方。另外一個指令G49是取消G43（G44）指令的，其實我們不必使用這個指令，因為每把刀具都有自己的長度補償，當換刀時，利用G43（G44）H指令賦予了自己的刀長補償而自動取消了前一把刀具的長度補償。
3、刀具長度補償的兩種方式：
（1）用刀具的實際長度作為刀長的補償（推薦使用這種方式）。使用刀長作為補償就是使用對刀儀測量刀具的長度，然後把這個數值輸入到刀具長度補償寄存器中，作為刀長補償。使用刀具長度作為刀長補償的理由如下：
首先，使用刀具長度作為刀長補償，可以避免在不同的工件加工中不斷地修改刀長偏置。這樣一把刀具用在不同的工件上也不用修改刀長偏置。在這種情況下，可以按照一定的刀具編號規則，給每一把刀具作檔案，用一個小標牌寫上每把刀具的相關參數，包括刀具的長度、半徑等資料，事實上許多大型的機械加工型企業對數控加工設備的刀具管理都採用這種辦法。這對於那些專門設有刀具管理部門的公司來説，就用不着和操作工面對面地告訴刀具的參數了，同時即使因刀庫容量原因把刀具取下來等下次重新裝上時，只需根據標牌上的刀長數值作為刀具長度補償而不需再進行測量。
其次，使用刀具長度作為刀長補償，可以讓機牀一邊進行加工運行，一邊在對刀儀上進行其他刀具的長度測量，而不必因為在機牀上對刀而佔用機牀運行時間，這樣可以充分發揮加工中心的效率。這樣主軸移動到編程Z座標點時，就是主軸座標加上（或減去）刀具長度補償後的Z座標數值。
（2）利用刀尖在Z方向上與編程零點的距離值（有正負之分）作為補償值。這種方法適用於機牀只有一個人操作而沒有足夠的時間來利用對刀儀測量刀具的長度時使用。這樣做當用一把刀加工另外的工件時就要重新進行刀長補償的設置。使用這種方法進行刀長補償時，補償值就是主軸從機牀Z座標零點移動到工件編程零點時的刀尖移動距離，因此此補償值總是負值而且很大。
二、刀具半徑補償：
1、刀具半徑補償的概念正像使用了刀具長度補償在編程時基本上不用考慮刀具的長度一樣，因為有了刀具半徑補償，我們在編程時可以不要考慮太多刀具的直徑大小了。刀長補償對所有的刀具都適用，而刀具半徑補償則一般只用於銑刀類刀具。當銑刀加工工件的外或內輪廓時，就用得上刀具半徑補償，當用端面銑刀加工工件的端面時則只需刀具長度補償。因為刀具半徑補償是一個比較難以理解和使用的一個指令，所以在編程中很多人不願使用它。但是我們一旦理解和掌握了它，使用起來對我們的編程和加工將帶來很大的方便。當編程者準備編一個用銑刀加工一個工件的外形的程序時，首先要根據工件的外形尺寸和刀具的半徑進行細緻的計算座標值來明確刀具中心所走的路線。此時所用的刀具半徑只是這把銑刀的半徑值，當辛辛苦苦編完程序後發現這把銑刀不太適合要換用其他直徑的刀具，編程員就要不辭辛勞地重新計算刀具中心所走的路線的座標值。這對於一個簡單的工件問題不太大，對於外形複雜的模具來説重新計算簡直是太困難了。一個工件的外形加工分粗加工和精加工，這樣粗加工程序編好後也就是完成了粗加工。因為經過粗加工，工件外形尺寸發生了變化，接下來又要計算精加工的刀具中心座標值，工作量就更大了。此時，如果用了刀具半徑補償，這些麻煩都迎刃而解了。我們可以忽略刀具半徑，而根據工件尺寸進行編程，然後把刀具半徑作為半徑補償放在半徑補償寄存器裏。臨時更換銑刀也好、進行粗精加工也好，我們只需更改刀具半徑補償值，就可以控制工件外形尺寸的大小了，對程序基本不用作一點修改。
2、刀具半徑補償的使用刀具半徑補償的使用是通過指令G41、G42來執行的。補償有兩個方向，即沿刀具切削進給方向垂直方向的左面和右面進行補償，符合左右手定則；G41是左補償，符合左手定則；G42是右補償，符合右手定則，如圖3所示。圖3刀具
半徑補償使用的左右手定則在使用G41、G42進行半徑補償時，應特別注意使補償有效的刀具移動方向與座標。刀具半徑補償的起刀位置很重要，如果使用不當刀具所加工的路徑容易出錯，如圖4所示。圖4刀具半徑補償的起刀位置如果使G42補償有效的過程為刀具從位置1到2，則銑刀將切出一個斜面如圖4中所示的A－B斜面。正確的走刀應該是在刀具沒有切削工件之前讓半徑補償有效，然後進行正常的切削。如圖4所示，先讓銑刀在從位置1移動到位置3的過程中使補償有效，然後從位置3切削到位置2繼續以下的切削，則不會出現A－B斜面。因此，在使用G41、G42進行半徑補償時應採取以下步驟：☆設置刀具半徑補償值；☆讓刀具移動來使補償有效（此時不能切削工件）；☆正確地取消半徑補償（此時也不能切削工件）。記住，在切削完成而刀具補償結束時，一定要用G40使補償無效。G40的使用同樣遇到和使補償有效相同的問題，一定要等刀具完全切削完畢並安全地推出工件以後才能執行G40命令來取消補償。
三、夾具偏置補償
正像刀具長度補償和半徑補償一樣讓編程者可以不用考慮刀具的長短和大小，夾具偏置可以讓編程者不考慮工件夾具的位置而使用夾具偏置。當一台加工中心在加工小的工件時，工裝上一次可以裝夾幾個工件，編程者不用考慮每一個工件在編程時的座標零點，而只需按照各自的編程零點進行編程，然後使用夾具偏置來移動機牀在每一個工件上的編程零點。夾具偏置是使用夾具偏置指令G54～G59來執行的。還有一種方法就是使用G92指令設定座標系。當一個工件加工完成之後，加工下一個工件時使用G92來重新設定新的工件座標系。上面是在數控加工中常用的三種補償，它給我們的編程和加工帶來很大的方便，能大大地提高工作效率。
數控技術的進步與發展，在很大程度上提升了計算機的智能集成能力，智能科技的集成成為了數控技術的核心和關鍵點。隨着計算機數控技術的不斷進步，計算機數控的相關標準也在不斷地更新。
數控關鍵技術的運用能夠提升數控機牀的生產效率，實現數控機牀的自動化、智能化作業，從而優化生產工藝，不斷提升生產質量。
在數控機牀中，智能集成數控關鍵技術的運用能夠有效地提升零部件生產的效率和質量，提升零部件生產工藝的水準。隨着計算機技術的不斷進步，傳統的數控機牀技術已經難以適應生產的需要，智能集成計算機數控關鍵技術成為發展的趨勢，並逐步運用在實際的數控機牀的零部件加工和生產中。
1 新型數控關鍵技術中的智能要素
在新型數控系統中，現有的數控關鍵技術突破了傳統的數控技術的弊端和不足之處，增加了很多智能化的要素，進一步提升了數控機牀的生產效率，優化了數控機牀的生產工藝。例如特徵技術，圖形用户接口以及高級的語言概念和數據庫結構都應該包含於此。
1.1 任務規劃的智能化
任務智能化是指數控機牀將接受的任務，變為數控機牀隨環境的變化而不斷調整的目標任務。這樣一來在數控機牀加工零部件時，可以根據自身的相關性能而隨時做出改變，以有效地提升零部件的生產工藝，減少不合格率，綜合提升其生產性能。
1.2 自適應的人機界面
在數控機牀中，利用智能集成化的數控關鍵技術能夠極大地提升其自動性和自主性，從而優化其管理模式及生產模式，提升數控機牀的運作效率，提升數控機牀的運作水平，不斷提升其運作能力。
特別是在智能化的主導因素下，利用數控關鍵技術能夠提升機牀作業的人機互動性，便於數控機牀可以自動化識別不同的人員，根據不同人員的使用習慣及方法來進行一定的自我適應，提升數控機牀運作的整體實力和水平。
1.3 加工環節的智能控制
提升了數控機牀的智能化運轉，最明顯的體現在於，在數控機牀的運轉過程中，利用智能化的因素能夠有效地提升數控機牀加工環節中的質量和效率。在數控機牀中，加工環節是非常關鍵的，也是非常核心的區域，提升加工環節的質量，能夠有效地提升數控機牀的運轉效率，提升加工環節的質量，能夠實現最大程度的再生產能力。
在加工環節中，智能化數控關鍵技術，能夠使得數控機牀的加工自動化和智能化。數控機牀可以自主地識別程序交代的任務，然後根據目標進行深加工，在保障加工質量的前提下，智能化數控關鍵技術還植入了一定的自檢程序，及時檢測出數控機牀生產中的不符合質量或不達標準的零部件。
此外，在數控機牀的加工環節，智能化數控關鍵技術還可以對所生產的零部件進行一定的檢測與分析，以此來獲取這些零部件中存在的影響質量的因素，及時採用關鍵的措施來糾正這些不良因素。
1.4 故障自動診斷功能
提升數控機牀的故障檢測能力，能夠不斷優化數控機牀的故障檢測水平，以此來提升數控機牀的運作效率和運作質量。當數控機牀在運轉的過程中，智能集成化數控關鍵技術能夠及時找出故障的原因，及時分析出故障發生的具體位置，根據數控機牀中的故障及相關特徵來查明其主要誘發原因，並根據不同的原因採取針對性的措施，以此來提升數控機牀的整體運作能力。
在數控機牀中，通過智能集成化系統自動檢測出來的故障，數控關鍵技術會根據故障的特點和原因，自動或指導排除故障。
2 智能集成數控特點與關鍵技術
在數控機牀中，智能集成數控關鍵技術能夠極大地提升數控機牀的運作能力，能夠極大地提升數控機牀的生產效率，確保數控機牀的生產質量，保障數控機牀的整體運作水平，從而提升數控機牀生產零部件的質量，減少零部件的不合格率。在數控機牀中，智能集成數控關鍵技術無論是在技術標準還是在集成智能等方面都採用了新的方法，其技術標準越來越高，智能集成水平也在不斷提升中，與傳統方法相比，智能集成數控關鍵技術消除了傳統方法的後置處理器。
2.1智能識別產品的特徵並進行生產
在數控機牀的生產過程中，根據零部件的特徵來進行自動化的生產與製造。一般而言，在數控機牀中，零部件的生產模型是固定的，是通過技術考核，是符合質量標準的。智能集成數控關鍵技術能夠使得零部件在生產作業的過程中，自動化地根據模型的特點和特徵來進行零部件的生產，自動剔除零部件材料中不符合形狀和特點的多餘材料，從而提升數控機牀的生產效率，從而不斷改良數控機牀的生產工藝。
在數控機牀中，智能識別零部件的生產工藝後，為了提升零部件的批量生產能力，還需要對零部件的設計模型或者零部件的初始模型通過相關的技術標準，通過智能識別零部件的一些特徵，如孔洞、卡槽等來生成符合STEP的標準文件，以此來作為初始文件進行批量的零部件生產，以此來綜合性地提升生產效率。此外，這種標準化的文件也是數控機牀後續加工工藝的初始點和設計參考標準。
此外，在數控機牀中，智能集成數控關鍵技術能夠極大地優化生產工藝，不斷提升生產標準的科學性，智能識別數控機牀零部件的特徵，特別是一些精細的特徵，在複製信息的基礎上，對零部件的相關特徵進行復制和臨摹，並依據智能集成所遵循的標準來形成一定的標準文件，作為後續工藝流程設計的基礎。
2.2 CAD和CAM的智能集成接口
優化CAD和CAM的集成接口，提升接口的效率和質量，從而依據一定的標準來優化接口的質量，確保數控機牀的智能化集成。在數控機牀中，通過對加工零部件的信息複製，從而生成了一定標準的加工零部件標準文件。這個標準文件的形成可以在很大程度上優化了兩個接口的連接質量，通過連接來實現智能化集成計算機的智能化集成水平。
在數控機牀的智能化集成中，加工環節是核心部位，加工環節是關鍵程序，通過對加工環節零部件的科學生產，特別是對待加工零部件的精準複製相關信息，來制定科學標準的零部件生產文件，這些生產文件是數控機牀生產的前提，也是數控機牀生產加工的依據。通過這種標準文件可以在很大程度上優化CAD/CAM接口的質量，從而將二者有效的連接在一起。在數控機牀中，兩者連接的質量直接影響着數控機牀數控關鍵技術的集成質量。
2.3 新的解釋器的集成
在數控機牀中，智能集成數控關鍵技術的運用很難在第一時間，全面覆蓋到數控機牀的整體系統中。因此，在這個中間往往需要一定的過渡環節，從而優化新老標準之間的連接，提升智能集成的數控關鍵技術水準。
因此在其解釋器的集成過程中，必須要兼顧新舊不同的標準文件，既要對STEP AP238文件進行科學的解釋，並依據解釋結果構建一定的模型，同時也應該對傳統的標準文件進行科學的解釋。這種兼顧性的集成方法，在一定程度上優化了數控關鍵技術的智能集成水平，使智能集成達到了一定的水準，避免出現不符合質量標準或者不符合相關工藝的問題。
還能夠擴展智能集成的方法，提升智能集成的整體效率。這種兼具新舊不同標準的智能集成方法除了對新的標準文件進行一定的解釋外，還可以依據解釋而對新的標準文件進行一定的修改，從而確保標準文件符合智能集成的需要。
此外，由於這種標準文件的信息量非常大，不僅具有一定的基礎信息，同時還具備其他的零部件的相關信息。正因為標準文件的信息量較大，要求數控關鍵技術的智能集成必須具備一定的開放性和高標準性。
2.4 全過程閉環控制系統
在數控機牀中，智能化數控關鍵技術在實際的作業過程中，它的整體系統必須是完整的，必須是緊密連接的，只有這樣才能綜合性地發揮智能集成的整體作用。在數控機牀中，智能集成數控關鍵技術的運用，其作用力最大程度的發揮必須依據一定的閉環系統，通過閉環結構來實現不同功能的無縫對接，通過完整的系統結構來實現智能集成的整體功用。
3 結語
在數控機牀中，智能集成的數控關鍵技術的運用能夠極大地提升數控機牀的生產工藝，能夠有效地提升數控機牀的生產效率，確保數控機牀的生產質量。數控關鍵技術的主要智能因素包括明確任務，對任務進行科學細分，還包括可以根據不同使用者的特徵進行不同的接口設計，同時還包括故障診斷與分析等。
在數控機牀中，智能化數控關鍵技術主要體現在智能識別產品特徵，複製零部件的信息，產生標準文件，作為數控機牀生產的主要標準，同時還包括不同接口的智能集成及過渡環節的解釋器集成等。
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