油管在石油工业中被广泛应用。它是用于油井内输送石油和天然气的钢管，安装于套管内，油气从油管内流升至井口。油管一般都用接箍连接，接箍两端有螺纹，因此油管螺纹是油管间连接的重要环节。
油管螺纹牙型尺寸有两种，一种为每英寸8牙的圆顶圆底的V形锥管螺纹，一种为每英寸10牙的圆顶圆底的V形锥管螺纹。
油管扣与普通螺纹相比具有许多特点，它可拆性好，连接强度高，它的牙型分布在1:16的圆锥体上，技术要求高。油管螺纹加工完后应试压，试压要求用规定的螺纹脂(丝扣油)并经过机紧后在规定的最小静水压试验压力下不出现渗漏(并保持规定的时间)。一般为25MPa～45MPa,保压5分钟左右。
下面介绍的是在数控车床上用梳刀加工油管螺纹的实例，图1是泄油体零件图，加工设备是济南机床一厂生产的JICNC-IV数控车床，数控系统是航空航天部七六所生产的MNC826。
2成形梳刀车削油管螺纹的加工原理
我们知道，数控车床加工的基本原理就是插补原理。无论机床是作直线插补、圆弧插补还是螺纹插补，刀具实际的轨迹都是折线。即机床X轴走1步，Z轴走1步，刀具始终是围绕着理论轨迹作阶梯运行。利用插补原理，我们用梳刀对油管螺纹进行成形加工。所不同的是，机床的插补功能是数控系统内部设定的，只要给其坐标值后，系统既能自动进行插补运算，使刀具走出理想轨迹。而梳刀的插补运行是靠程序编制完成的，通过程序的计算和运行，不断改变刀具的起刀位置，从而能做到直接用梳刀加工出油管螺纹。这种加工方法尤其能达到油管螺纹的技术要求，保证精度，密封性好。
3对油管扣加工进行分析、计算
我们从零件图1中可知，这是一个两头对称的27/8TBG油管螺纹，固其加工工艺分为在普通车床上加工外圆、内孔至尺寸，1:16外锥留适量余量；然后在数控车床上用油管螺纹梳刀分六次车削油管螺纹。图2为用2齿梳刀车削27/8TBG螺纹的切削图形。计算尺寸如图3。
4编制加工程序
27/8TBG油管螺纹分六刀车削完毕，其中每一刀的程序编制除尺寸有所变化外，其它基本一样，也可编成一个车螺纹的子程序。其循环过程为：
每次切削余量有所变化，呈逐渐减少趋势，最后一刀为精车油管螺纹，余量最小。
（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
【关键词】数控；教改；仿真
0 前言
数控技术也叫计算机数控技术（Computerized Numerical Control 简称：CNC），它是用计算机按事先存贮的控制程序来实现对机械零件自动化。随着我国经济、科学技术的发展，以及《中国制造2025》和工业4.0标准的制定，我国机械制造业正逐步由加工组装基地向加工自动化蜕变。数控加工技术以及高效、可靠、高速、高精度以及自动化等特点，备受制造业企业的亲睐[1]。
《数控车床》是本科院校机械类专业的一门专业必修实训课程，它把理论知识与实践应用相结合，涉及到金属工艺学、机械制造、机械制图、AutoCAD等多学科专业知识，以培养学生动手能力为目标，致力于培养满足市场需求的数控应用型、技能型人才[2]。
本文结合机械类专业学生《数控车床》实训课程教学经验以及企业用人的实际情况，对《数控车床》实训教学经验进行分析和探讨，总结了《数控车床》实训课程的特点，提出了相应措施和解决方案，从而使学生能够扎实掌握数控车床操作技能，满足企业生产实际需求。
1 数控加工课程的体系定位
当前，我国本科院校机械类专业的基本培养目标是面向科学技术发展及社会主义现代化建设需要，培养具备信息技术、自动化技术方面的基础理论、应用方法与专业技能，在设计制造行业的生产和研究一线从事机电产品设计制造、机电系统研究开发、技术运用与改造、运行管理和经营销售的高级工程研究型及工程应用型人才。这就要求机械类专业的毕业生不但具有有较高文化素养、创新意识以及职业道德，而且具有全面的专业知识、扎实的基本功与实践操作能力。《数控车床》实训教学大纲要求学生能熟练掌握数控加工编程与数控加工工艺，熟练操作设备。企业要求数控专业人才更应具备零件与图纸的辨识与设计能力，能书写复杂的各类复杂的数控加工文件。同时，应具有较强的实践操作能力，会合理利用新型刀、夹具、量具并结合CAD/CAM技术进行一般零件的制造，能独自操作机床，掌握数控机床的维修与养护。另外，作为现代化人才，应实时跟进数控加工技术发展，终身学习以适应职业发展的要求。
2 数控仿真软件的概括
计算机数控仿真是应用计算机技术对数控加工操作过程进行模拟仿真的一门新技术。该技术面向实际生产过程的机床仿真操作，加工过程三维动态的逼真再现，能使每一个学生，对数控加工建立感性认识，可以反复动手进行数控加工操作，有效解决了因数控设备昂贵和有一定危险性，很难做到每位学生“一人一机”的问题，在培养全面熟练掌握数控加工技术的实用型技能人才方面发挥不可替代作用。当前国内较为流行的仿真软件有北京斐克VNUC、南京宇航Yhcnc、上海宇龙等数控加工仿真软件。这些软件一般都具有数控加工过程的三维显示和模拟真实机床的仿真操作[3]。
3 当前数控加工课程的现状
《数控车床》实训课程以数控车床为研究对象，内容包括数控技术的理论基础、实践操作等方面。《数控车床》集多学科技术于一身，包括机、电、液、控制、自动化等多个领域，在机械制造、自动控制、微电子技术以及计算机等方面应用非常广泛。
3.1 课程实践性强
《数控车床》实训课程与生产实际紧密联系，以培养学生的动手操作能力为主要目标，学生首先要系统、全面地掌握相关理论知识，然后经过实际动手训练，才能具备一定的实践操作能力。在教学过程中，实训指导教师要不断对教学理论、教学方法进行研究，不断改进和优化教学中存在的问题，实训才能取理想的效果
3.2 数控车床数量不足
随着国内经济的高速发展，学习先进制造设备的学生越来越多，本校现有数控车床4台，然而购买一台数控车床设备要花几万、十几万、甚至几十万，现有仪器设备无法同时保证《数控车床》实训课程的正常秩序。
3.3 危险性大
《数控车床》实训课程对于没有受过专业技能培训的初学者来说，从理论学习到实际操作，学生要经历从心理到肢体的适应阶段，无形当中在学生的心理压力。另外，由于车床结构及操作的复杂性给学生熟练操作数控机床增加了难度，加之机床高速旋转零件多等因素，有很大的危险性。
4 运用数控仿真软件的教学成果
4.1 降低设备成本，实现“一人一机”教学模式。
数控仿真软件是一种以计算机为中心的模拟数控机床操作的软件。随着计算机的普及，价格也越来越便宜，一台数控车床价格可以购买多台计算机，有效的降低了设备成本。数控仿真软件是属于一次性投入的教学设备，没有类似于数控机床设备的后期维修、保养等费用，有效的减少了学校教育成本的后期投入。在传统的数控教学方式中由于数控设备有限，通常是一台数控机床由几名学生一起操作。这种教学方式不利于学生对知识的理解及掌握。采用数控仿真软件教学后，每一位学生操作一台计算机，有助于学生独立的思考问题、解决问题，提高了学生动手、动脑的能力。
4.2 降低耗材损耗，有效“节能减排”
《数控车床》是一门实践操作性强的实训课，要求学生有较强的实践动手能力，因此学生在学习的过程中必然消耗大量的实验耗材。刚开始学习，由于学生对知识掌握不牢靠、经验不足等原因，增加了消耗实践耗材量，更有可能出现撞刀，对机床也造成了一定的损坏，并且相应的也增加了老师的工作量和学生的学习时间。采用数控仿真软件教学后，学生可以利用软件进行编程、对刀、模拟、仿真等操作。在实习操作前预先进行模拟操作，有效的减小错误、防止失误，减少实践耗材的消耗，同时也增加了学生学习的自信心。
5 总结
数控仿真软件学习是依靠计算机普及发展而诞生的新思路，是理论与实践相结合的一种教学模式，是对传统教学模式的改革。教师在教学过程中，应当注意切勿脱离实际教学，学生在学习的过程中应当注重实践。将数控仿真软件融入到数控教学中，降低教学成本，提高了办学质量，适应了新时代的发展，增强学校的综合竞争力。
【参考文献】
[1]盛雪华，张玲，盛君.《数控加工编程》课程知识结构分析[J].职业教育研究，2012（7）：85-86.
关键词：数控车床；创新设计；TRIZ理论
1经济型数控车床
数控车床的结构简单，操作方便，制造成本低并且技术容易掌握，通过用微机控制的步进电动机来执行本身的进给运动，其结构是由进给传动链最短出发，让步进电动机输出端配置减速器并与进给系统的丝杠连接，来实现X、Z轴的进给运动；采用可控电动尾座来实现对零件的顶尖顶紧工作；安装自动回转刀架，通过数控系统传递信号来实现刀具的旋转与进给加工；并采用开环控制系统，加工精度由执行元件和传动机构的精度来保证，虽然这种数控车床的定位精度较低，但是该数控车床的投资少，安装调试方便，适用于精度要求不高的零件加工，也是目前机械制造业应用最普遍的一种。
2冲突分析
经济型数控车床采用的是螺旋转位刀架，根据数控机床的加工特点，我们了解到，对于内孔的加工，只能借住车床尾座通过手动操作来打中心孔和钻孔从而实现内孔的加工，还有就是这种类型的刀架只能加工出内外圆柱、圆锥、螺纹、孔等，而达不到在零件侧面进行平面、腔的加工，在这里应用TRIZ理论来进行经济型CK6140数控车床的刀架的创新。工程冲突包括技术、物理和数学这三种冲突，它的主要内容也是TRIZ研究的内容。物理冲突就是为了实现某种功能而表现出一个子系统或元件有一种特性，并且出现与此特性相反的特性。情况分析如下：当一个子系统的有用功增强时也使其系统的有害功增强；当一个子系统的有害功降低也会使其有害功降低。
3利用TRIZ理论解决冲突
应用技术冲突解决的原理又称发明原理，随着科学技术的飞速发展，TRIZ团体通过对250万专利的精心研究，总结出了39条工程参数，所有的冲突问题都可以在工程参数表中查到，同时又提出了解决技术冲突的40条发明原理。经济型CK6140数控车床刀架改造技术冲突：数控车床实现零件轴上平面、腔的加工，若采用车铣复合装置的转塔刀架和机械手，提高了加工效率，但是制造成本较高，而且结构设计比较麻烦，不易于制造和维修。从39个工程参数中选择技术冲突的一对特征参数，由此确定标准工程参数如下：1）希望改进的特征：速度、生产率；2）恶化的特征：可制造性、可维修性；3）从冲突矩阵表中可查出发明原理。
4创新设计
主要设计是在刀架上加上一个动力铣头，动力铣头的主轴轴线与数控车床中心线相垂直，动力铣头由单独的步进电动机实现。若孔或腔的加工在同一母线上，可以把主轴电机上加个刹车即可实现。其螺旋转位四工位刀架需要改，选用中拖板丝杠的行程，而所选用的动力铣头要尽量靠近中拖板的后端，使得铣头和刀架之间的距离最大化。经过创新之后经济型CK6140数控车床在进行车削的加工同时，可以通过Y向步进电动机带动动力铣头进行铣削加工，实现轴上平面和槽的加工。具体的设计是把M33(车削)和M34(铣削)指令加入到PLC控制程序中，当数控车床开机时默认为车削加工状态，数控系统对内取消对Y轴电动机的监控和铣头电动机的控制指令输出，对外输出信号切断Y轴电动机的强电，这时只有X轴、Z轴参与联动工作。当需要对零件进行铣削加工时，只需在加工程序的编程中输入M34指令，就实现了系统对内恢复对Y轴电动机的监控和铣头电动机的控制指令输出，对外输出信号接通Y轴电动机的强电，这时数控车床就可以实现铣削功能，让主轴停止转动，即工件不动，铣刀旋转进给铣削。和经济型数控车床一样，电动刀架上可以安装4把车刀，铣头主轴上可安装一把铣刀，加工时通常是先进行车削加工，此时滑板上的电动刀架靠近工件进行车削加工，车削完成后，滑板后退，车削刀架远离工件，铣削主轴靠近工件，Y轴按加工需要动作，铣头电机旋转，进行铣削加工，如需更换铣刀，要停机手动换刀再继续加工，从而完成轴的平面、槽的加工。通过对数控车床总体结构进行创新设计，本文的主要研究内容和成果为：（1）提出刀架需要改进的地方，对其不足之处进行分析确定冲突类型属于技术冲突，介绍了TRIZ理论中的39个工程参数和40条发明原理，主要运用TRIZ理论中的矛盾冲突矩阵,根据在刀架的设计中遇到的问题，然后在冲突矩阵表格中选取提供的39个工程参数中的改善条件与恶化条件的关系,来初步确定可能应用到的40条发明原理中的其中一些原理，根据原理来设计预期的符合要求的刀架结构，在刀架上加上一个动力铣头，动力铣头的主轴轴线与数控车床中心线相垂直，动力铣头由单独的步进电动机实现。（2）对设计的刀架进行试验，验证它的工作原理，实现了在经济型数控车床上进行轴上平面和槽的加工，一般操作过程是先进行车削，此时切断Y轴电动机和动力铣头电动机，当进行铣削时，在程序中输入M34，恢复Y轴电动机和动力铣头电动机的工作，从而进行平面和槽的加工，工作原理是车床主轴不动即工件不动，让铣刀旋转进给进行铣削，到达加工的目的。
5小结
运用TRIZ理论对经济型数控车床的刀架进行结构和原理上的创新设计，理论上具有很强的可行性，此次对刀架具体结构设计并没有进行详细的计算和布局，机构设计不够理想，需要进一步完善该机构，才能更好地改善经济型数控车床的性能。
作者:孙玉生 单位:佛山市顺德区胡宝星职业技术学校
关键词：普通车床；一体化；教学模块
【中图分类号】 G718 【文献标识码】 B 【文章编号】 1671-1297（2012）08-0020-01
在过去的普通车床教学中，都是采用的单一的教学方式。例如：单一的学习几种加工方式，目的只是让学生学会基本的车床操作，实训完后，学生基本能够达到可以独自操作机床进行最简单的加工。但是，这样的技术将被社会淘汰，只有能够熟练地掌握一些普车典型零件（综合件）的工艺及车削方法，对以往的教学模式改革的基础上，同时促进数控实训教学的发展，才能满足今天企业的需求，与人才市场接轨。所以，虽然传统的普车工艺依然是必须掌握的基础，但是现在它的主要目的是为了数控车床服务，两者之间是相关联的技术，是属于一体化的教学。因此，构建好普通车床和数控车床的一体化的课程实训教学是关键。
一 双师型教师的培养
双师型教师，是指既有一定的专业理论知识，又有一定的专业操作技能水平。本文所指的双师型教师，是既懂得普通车床的实训教学，又掌握数控车床的一定操作技能，并达到一定的技术等级的一种双技师型教师。笔者认为：培养方式有以下几点作为参考：
1.有计划地安排相关专业教师参加普通车床的操作实践，提高教师的实践操作水平。从原有的普通车床实习指导教师中，选取具有一定文化功底和理论知识水平的教师，参与数控加工技术有关知识和技能的培训。
2.选拔青年教师参加数控车床实训教学。对普通车床和数控车床的一体化实训教学内容安排，将其划分为几个模块。让有不同的教师针对自己擅长的领域对实训模块进行重点突破。
3.一次实训教学完成后，对不同教师的教学内容进行调整，这样一来，每位教师就可以逐步掌握实训教学的全部内容。对于要求每位学生完成的模块，教师以身作则，首先完成。鼓励年轻教师多下车间，多到公司和工厂学习。以扩展自己的专业技能水平，并了解市场需求，保证自己的教学与社会不脱节。
二 教学模块的安排
普通车床和数控车实训教学一体化模块的安排，是整个实训训练的核心内容。只有确定好了最合理的实训内容与模块，实习才能起到最大的效果。其中，普通车床实训训练为第一阶段，使之能够更好的为数控车床实训打下基础。大体可以分为以下几个模块：①普车的文明生产、安全操作；②车床系统传动路线；③车床的维护与保养；④车削的基本知识；⑤车刀基本角度的定义及其初步选择；⑥典型零件的工艺分析与车削。这六大模块最终为数控编程与工艺、数控仿真、数控系统、CAD/CAM模块的教学服务。
从学生实训水平上考虑，可以将中级职业资格考核为要求，对于普通车床六个模块的实训，可以分三个时期进行（初、中、后期）实训时间可以在8-12周左右，接着安排数控车模块的实训为第二阶段，最重要的是要让所有学生都有实训工位，能够有充裕的时间来自己进行实际操作。同样可以分为三个时期进行，实训时间约12周左右。初期的任务是入门，打下数控车床相关的基础知识；中期根据学生整体接受情况，进行适当调整；后期可以以一些典型的零部件为实操对象，以学生自练为主，教师进行检查、辅导，进行模块的具体应用以及训练，并且通过一定时间的强化训练来达到相应的技术等级。而在其中，普通车床典型零件的工艺分析模块的教学是重点，也是难点，它是数控车床实训教学的基础。因此，只有加大普车典型零件的分析及车削的教学，抓住重点，分析难点，针对学生的具体情况来采取有效的方法，循序渐进，而对于比较难掌握的复杂内容，教师可以将难点分解成几个比较容易理解和掌握的部分，化难为易，层层深入来便于学生掌握，这样才能保证生产实训模块教学的质量。
三 普车实训为数车实训服务
在普通车床实训教学中，突出对学生自身能力的培养，在实训教学时，让学生成为教学活动中的主角。充分调动学生的主动性，而教师只作为引路人和答疑者，让学生在解决教师给出的项目中培养学习能力。在实训教学的后期，让学生有更多的自由支配，让学生学会时间的合理安排和分配，并学会协调与合作。鼓励和支持学生进行发明和创新。此时，教师可以加大指导有关专业学生课程设计的力度，使学生的理论能够真正和实训结合起来，让实训服务于课程设计，使学生的设计具有更强的实用性和说服力。通过这些形式的教学改革，学生的技能水平和素质得到提升，使学生在第二阶段的数控车床实训中的编程、仿真、上机、操作等能够更加的相互融通，训练内容更通俗易懂，并能在较短的时期内基本掌握，这样即避免了数控车床实训单一的教学模式，又降低了学生直接上机操作的难度，可以达到相互补充、相互促进的目的。
四 一体化教学的优势
普通车床和数控车床的一体化教学体现了教学内容和方法的适用性、针对性，调动了学生学习的内因，使学生想学、乐学，并能学会，提高学校的设备利用率，教学效果也上了一个台阶。同时，由于采用了综合模块化的教学课题，学生有充分的学习自由，真正体现了以学生为主体的教学原则，可以调动学生的学习积极性，学生有了兴趣，又能学有所得；因为实训与技能等级考核相关联，学生实训后还能通过自己的能力获得不同的技能等级证书。这样既达到了实训的效果，学生又取得了实际的利益，效果比以往的教学模式有了很大的提高。
普通车床和数控车床实训的一体化教学是是构建中等职业教育新课程体系的必经之路，是职业教育向社会输送高质量技能型人才的根本手段，它在提高教师素质和技能的同时，也可以为社会培养更多更好的技术人才。
参考文献
[1] 刘文勇.加大普车实训教学改革力度 促进数控车实训教学的发展，《辽宁教育行政学院学报》，2009年第6期
[2] 谢应善.浅谈职业学校数控车实习教学，《甘肃科技纵横》，2010年第4期
[3] 郝德成.提高数控车削加工教学效果的探讨，《东北电力大学学报》，2011年第3期
关键词：CA6140 车床 改造
中图分类号：TH-39 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）03（a）-0104-02
数控机床是典型的机电一体化产品，在机械制造业中发挥着巨大的作用，解决了机械制造过程中对精密件和复杂结构件的加工。就我们企业目前面临的现状来说，大部分工厂在其生产过程中使用的还是CA6140等普通车床，如果一次性购备数控机床所需要的资金较多，企业心有余而力不足。为此对普通车床进行数控化改造解决企业生产过程中遇到的技术和经济问题，为技术人员提供参考依据是非常必要的。
1 数控机床改造的必要性
数控机床是利用数字化信息对机床的运动和加工过程进行控制的一种设备，主要由机床主机、驱动装置、辅助装置、CNC装置和编程装置等部分组成。按照加工工艺的不同，可以分为金属切削类数控机床、特种加工类数控机床以及板材加工各类数控机床；按照控制运动轨迹的不同可以分为点位控制数控机床、直线控制数控机床和轮廓控制数控机床；按照驱动装置的不同分为开环控制数控机床、闭环控制数控机床、半闭环控制数控机床和混合控制数控机床。随着科学技术的不断进步，数控机床越来越受到企业的青睐，跟普通车床相比，数控机床的优点主要有：
（1）加工精度高，质量稳定。数控机床的定位精度为±0.01 mm，重复定位精度为±0.005 mm，特别适用于加工精度较高的产品。
（2）数控机床的主传动和进给传动采用了独立的电机，二者能够单独运动，也可以多坐标联动，在加工复杂曲面和形状复杂的零件过程中具有较高的精度。
（3）数控车床采用了自动回转刀架，在加工过程中能够实现自动换刀，和一次换刀完成多道工序的加工。
（4）数据机床在加工过程中预先将程序输入机床，其加工过程无需人工操作，大大降低了工人的劳动强度，提高了生产效率。
（5）数控机床上设置了自动监控和补偿装置，机床的安全系数较高。
但是数控机床的价格比较昂贵，一般在几万到几十万，对于普通中小型企业来全部购置是不可能实现的。而将普通车床进行数控化改造不仅能够实现上述优点，还能够为企业节省60%～80%的费用，特别是在大型机床改造中的优势更加明显。
目前我国机床的总量大概在400余万台，其中数控机床的数量仅为20余万台，机床的数控化率为5%左右。就普通机床来说在10年以上役龄的占到了60%，对普通车床进行数控化改造具有非常重要的现实意义。
2 普通车床数控化改造的基本类型
2.1 保留普通车床所有功能部件
该类型的车床改造完成后由数控系统、伺服驱动、伺服电机、原有普通车床各功能部件以及电动刀架等几部分组成。横向和纵向采用伺服电机驱动，其中横向的伺服电机固定在床鞍的后端面上，通过一对同步带轮将运动传送到普通车床原有的横向丝杆副，实现横向的快进和快移；纵向伺服电机则固定在进给箱的左端，通过联轴器将运动传递到普通车床的进给箱，在纵向丝杆的带动下实现纵向快移和进给。该类型的车床数控化改造保留了普车大部分的功能部件，改造后车床的精度不受影响，适用于零件的粗加工过程中。
2.2 保留普通车床功能部件
该类型车床在改造过程中要拆除原有车床的挂轮、进给箱、溜板箱、三杆、托架以及横向丝杆副，安装相应的纵向和横向滚珠丝杆组件、数控系统、驱动装置以及驱动电机。该类型的车床数控化改造后能够保证其加工精度，但是改造设计过程中的工作量较大，周期较长，适用于距离较近，能够长时间停机的用户。
2.3 采用相关系列数控滑台机构
该类型车床改造过程中只借助原有车床的导轨，安装新的数控系统、驱动装置以及电机即可。改造后的机床克服了原来机床的精度低、可靠性差以及改造周期长的缺点，实现了对车床快速、大规模的改造，适用于对盘、套类零件的加工。
3 对CA6140改造的总体方案
CA6140车床（图1所示为其结构简图）主要用来完成对小型轴类、盘类以及螺纹类零件的加工，要求机床能够控制其主轴的正反转，以适应零件对切削速度的要求；刀架要能够在横向和纵向完成进给运动，并且在换刀点能够完成四个到位的自动改变；加工螺纹时还要保证刀架移动一个逻辑或导程时主轴能够转一圈。在对CA6140进行改造的过程中首先要解决的问题就是要实现对机械传动进给和手动控制转位刀架的数控化改造，使其能够实现自动转位刀架和自动进给。
根据CA6140车床的主要性能指标和工作状况，其改造方案如图2所示。
（1）拆除原有车床的横向和纵向丝杠光杠、溜板箱以及挂轮箱中的齿轮，增加滚珠丝杠。其中滚珠丝杠采用分体方式，用套筒联轴器连接在一起，横向滚珠丝杠的两端采用原有的固定和支承方式，纵向滚珠丝杠通过托架安装在原来溜板箱跟床鞍连接的部位上。
（2）横向驱动电机及齿轮减速器相对于操作者来说安装在床鞍的后部，纵向驱动电机及齿轮减速器安装在机床右端靠近尾座的位置。
（3）拆除原有手动刀架，在小托板上安装数控转位刀架。
（4）在挂轮箱内加装主轴脉冲编码器，实现对主轴转速的同步检测来完成对螺纹类零件的加工。
（5）在纵向和横向安装行程限位开关，保证加工过程中不超程。
（6）在横向安装接近开关，保证零件在加工过程中能够返回参考点。
（7）纵向和横向齿轮箱和丝杠要加装防护罩，防止油污和切屑等赃物的进入。
（8）根据机床的使用要求和改造成本，加装合适的数控系统。
4 结论
随着数控技术的发展，CA6140车床已经不能满足对零件加工的要求，数控机床作为机电一体化产品在机械制造业中发挥着非常重要的作用，解决了目前零件形状结构复杂，精度要求高以及小批量生产的问题。在改造过程中拆除了原有车床上的挂轮、进给箱、溜板箱等部件实现了其数控化改造，确定了其数控化改造的基本方案，其中传动系统采用了滚珠丝杠副，刀架采用的自动转位刀架，采用伺服电机对其进行驱动，实现了机床主轴的快进和快移。
参考文献
[1] 龚仲华.数控机床维修技术与典型实例[M].北京：人民邮电出版社，2006.
[2] 陈心昭.现代实用机床设计手册[M].北京：机械工业出版社，2006.
[3] 贡克勤.数控原理[M].北京：机械工业出版社，2007.
关键词：数控车床 工艺 流程 改进
中图分类号：TG519.1 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）06（c）-0109-01
在使用数控车床进行加工的过程中，走刀路线及车削参数都是事先设定好之后再输入计算机控制系统，车床在系统的控制下进行加工。[1]因此，数控车床的加工工艺的流程将对加工质量和加工效率产生重要影响。近年来，我国数控加工水平发展迅猛，但是对于数控车床加工工艺各流程的处理上还缺乏规范性指导，这在一定程度上制约了数控车床技术的发展。本文将讨论数控车床加工流程中零件工艺性分析、加工方法与工序选择、路线的确定、工序卡和刀具安装设计这几个重要步骤的改进途径。
1 准确地进行加工零件的工艺性分析
1.1 加工零件的工艺性要符合数控车床加工的可能性
零件的外形和内孔尽可能采取统一的几何类型和尺寸以减少刀具的更换次数。零件的工艺的优劣与转接圆弧半径的大小和被加工轮廓的高低相关，应注意内槽圆角的半径不能过小以防止没有相应直径的刀具做匹配。另外，还应该统一定位基准，这样就不会因为工件的重新安装而导致加工之后两个面上的尺寸及轮廓位置不对称。而且工件上要有定位基准孔，也可以将相应的工艺孔作为基准孔。如果以上两种方式都无法实现，还可以用精加工过的表面作为统一标准，这样才可以减少两次装夹的误差。
1.2 加工零件的工艺性要符合数控车床加工的便捷性
零件尺寸的标注应以方便数控车床加工为前提。车床加工的零件图应直接给出坐标尺寸或使用统一基准的引注尺寸。[2]这样便于尺寸之间的协调，也便于编程，在保持工艺基准、设计基准、编程原点设置与检测基准的一致性方面带来很大方便，同时也消除了设计人员对产品装配等使用特性的顾虑。另外，应注意工件轮廓几何元素的条件是否充分，在手工编程时要计算节点或基点坐标，在自动编程时要工件轮廓包含的所有几何元素进行定义，因此在进行工艺性分析时，要注意各几何元素的给定条件的充分性。
2 选择适当的加工方法和加工工序
2.1 加工方法的选择
在选择加工方法时应该遵循的原则是保证工件表面的粗糙度和加工精度达到标准。[3]能够满足同一级别表面粗糙度和加工精度的加工方法有很多，所以在选择的过程中要考虑零件的尺寸、形状、热处理等方面的要求，选出最适合、最高效的加工方法。对于一些精度级别的孔可以采用铰削、磨削、镗削等加工方法，箱体表面较小的孔一般选择铰孔的方法，如较大的孔一般采用镗孔的方法。另外，对生产设备的实际情况、生产效率和成本方面的考虑也是必不可少的。
2.2 加工工序的选择
使用数控车床加工零件，工序应该比较集中。应该尽可能在一次装夹中完成全部或大部分工序。首先应该根据零件的图样，考虑工件能否在一次装夹中完成整个零件的加工，如果不能，应该考虑如何最大限度的减少装夹次数和刀具更换的次数。在划分工步时，要考虑加工效率和加工精度两方面因素，同一表面的加工顺序依次为粗加工、半精加工和精加工，可以先完成一个表面的全部加工，也可以将所有表面的粗、精加工分开进行。
3 确定最佳的加工路线
确定加工路线应遵循的原则应该包括：保证加工路线最短以减少空刀时间和程序段；简化数值计算以减少编程工作量；确保被加工零件的表面粗糙度和精度。对点位控制的数控车床只对定位精度要求较高，而刀具的运动路线则无关紧要，所以这类车床应以空行程最短的原则来制定走刀路线。另外还要确定刀具轴向的运动距离，这一距离的大小主要受工件孔深的影响。例如，在数控车床车螺纹时，要避免在进给机构减速或加速中切削，因此需要引入距离和超越距离。在车削平面零件时，一般采用立刀侧刃进行车削。为保证零件表面质量和减少接刀痕迹，要精心设计刀具的切入和切出程序。[4]车削外表面轮廓时，车刀的切入点和切出点应在零件曲线的延长线上，这样才能保证零件轮廓的光滑，避免表面产生划痕。在车削零件内轮廓的表面时，车刀应该沿零件轮廓的法线切入或切出，并且切入点和切出点位于两个几何元素的交接点上。并且在轮廓加工时应避免停顿，这是因为在加工过程中车床的各零部件处于弹性变形的平衡状态下，突然的停顿会使整个系统失去平衡，并在工件表面留下划痕。
4 数控车床工序卡的制定和刀具安装设计
4.1 数控车床工序卡的制定
数控车床和普通车床在工艺上有很大区别。数控车床的工序内容较为复杂，由于数控车床的性能极佳再加上造价昂贵，所以它要承担起普通车床无法完成的复杂工序。另外普通车床不需要考虑工步的问题，但是数控车床需要编程，所以要事先考虑工步的安排、换刀点、对刀点及路线等问题，因此工序卡的制定是不可或缺的。工序卡的主要内容应该包括：编程原点及对刀点、编程说明、车削参数等。其中编程说明应包含程序编号、机床型号、镜向对称加工方式、所用刀具半径补偿等内容。
4.2 刀具的安装设计
刀具安装设计应遵循的基本原则是：尽量统一工艺、设计和编程的基准；尽可能地减少装夹次数，争取在一次装夹中完成所有加工表面的加工；充分发挥数控车床的效能，避免占机人工调整。另外，车床加工还应该注意当加工零件的数量不多时，应尽可能使用数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求：一是要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；二是要协调零件和机床坐标系的尺寸关系。除此之外，可调式夹具、组合夹具及其他通用夹具，这样就可以节省生产费用和生产准备时间。[5]
5 结语
在使用数控车床进行零件加工的实际过程中，工艺流程都不是一次性人为确定的，而是通过首件试切后不断的优化和改进来完成的。对于数控车床加工工艺流程的改进，就是在工艺流程执行的过程中不断地发现不足、并及时地优化，而且要将结果以资料、数据的形式进行归纳总结，应用到未来的生产中，使加工工艺的流程得到最大限度的改进。
参考文献
[1] 赵艺兵.数控车床加工工艺分析与设计[J].中国制造业信息化，2012，4（6）：39-41.
[2] 胡小波.浅谈数控车床加工程序的编制[J].装备制造技术，2011，6（11）：60-65.
[3] 王瑞泉.数控加工工艺与传统加工工艺相结合[J].天津职业院校联合学报，2007，7（5）：19-22.
[关键词]数控车床加工；教学心得；实践操作
中图分类号：G635.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）02-0277-01
数控技术的应用已经在各行各业中取得了非常高的评价，很多制造加工业中将数控车床技术作为主要生产依靠，而如何才能够培养出更加优秀的数控车床加工人员，则需要从学习该专业技能抓起，从教学方法、方案中进行改革，提高学生行动能力、独立解决问题能力、技术掌控能力。数控车床加工实践项目教学对提高学生行动能力有着非常强的促进作用，值得我们加以重视。
1 数控车床加工实践教学思路
1.1 数控车床加工教学指导思想
数控车床加工实践教学是以锻炼学生行动、思维能力，能够从数控车削加工实践经验中掌握更多的操作技巧。所谓的行动能力实际上就是指数控车床加工专业能力、社会服务能力、操作方法能力，简称为行动能力。其中专业能力是指对数控车床加工相关的知识与技能完全掌握，能够在加工过程中根据专业知识与技能解决现实问题；社会服务能力是指在建立服务意识的基础上，深入到实际服务劳动中，建立社会关系，相互帮助，共同获得进步；方法能力是指对数控车床加工方法能够不断创新，在保证加工质量的同时，提高加工效率。通过行动能力的培养，可提高学生生活能力、问题解决能力、社会交际能力、自我定位能力、创新能力等等。
1.2 数控车床加工教学基本思路
数控车床加工实践教学实施过程中需要遵循一定的原则与思路，首先是对数控车床加工流程以及注意事项进行全面了解，教导学生无论做任何事都要对其进行了解，才能够更好的分析内在含义；其次对其操作范围、操作方法进行学习，让学生初步掌握基本操作要领；再次进行自我评价、选择、转换行动领域，加强行动意识；最后，开展数控车床加工实践项目教学，从实践教学中对学生的理论知识、操作能力、反应能力、理解能力、分析能力等进行观察，最终对学生的综合行动能力进行总结，针对性的对每位学生能力较弱的方面M行辅助与锻炼，进而提高学生整体行动能力。目前，我国很多较高针对数控车床加工实践项目教学方式进行更有效的改革，具有模块化、组合型、进阶式等特点的教学手段是当前实践教学中的主要体现。
2 数控车床加工实践项目教学的设计
2.1 设计的目标
学生在实施实践项目教学后，应获得相应的数控车削编程及操作能力，比如：掌握沟槽与螺纹车削加工工艺知识、会使用相应的切削工具；掌握螺纹数控车削控制原理；掌握螺纹车削的编程指令、沟槽加工的编程技巧；熟练掌握数控车床的操控方法，能在数控车床上录入、运行、调试和修正基本加工程序，能使用数控车床车削加工带沟槽、螺纹的零件；会使用基本量具对零件进行加工质量评估、分析；会进行机床功能性维护，并进一步能进行车削零件生产过程管理。
2.2 项目教学实施的基本要求
应以学生为中心，以培养学生行动能力为目标，在教师的行为引导下，通过各种教学活动形式，激发学生的学习热情，使其主动参与到项目学习中来。如：典型的带螺纹型面回转体零件加工，要求学生制定出数控加工工艺，编制数控加工程序，进行加工前的准备工作，安全准确地进行零件的加工以及对所加工零件进行检测评估及提出相应的改进意见。在整个教学中要确保教学的实践性、开放性和职业性。
做好必要的相关知识讲授，分配工作任务，协调学生分组，明确分工，提出咨询建议，提供获取资讯的方法与途径信息。在实施过程中，进行师生互动，现场学练做，学生自主，老师对学生的工作提出改进意见，引导学生如何编程与操作，审查数控加工程序是否正确，安全操作规范监督，工作进度调控，审查工作进度计划，协助学生完成工艺方案的制定以及加工程序编制。学生的任务完成后，教师对项目完成质量进行评估，点评团队合作情况，对标准规范执行情况进行评价等。
2.3 项目教学实施过程
（1）项目内容计划的制定、根据“基本知识介绍。项目任务和教学目标”制定典型的带螺纹型面回转体零件的实训项目计划。其中“基本知识介绍”主要包含螺纹加工的基本知识、加工过程等内容。
（2）给出典型的带螺纹型面回转体零件图纸。根据学生情况，适当给出一些内容和方法，引导学生完成以下工作：根据图纸要求应用所学的知识，制定零件加工工艺，编写零件程序，调整数控车床加工零件。
（3）典型的带螺纹型面回转体零件加工后的检测。教师适当讲解不同标准螺纹检测的方法后学生自己进行操作，根据不同螺纹检具的检测方法对所加工的带螺纹零件自己进行检测评估。从中让学生自己发现问题，进而解决问题。这样不但使学生记忆深刻，还能锻炼学生的行动能力。
（4）学习评价总结。在学生完成项目后，指导教师针对每组学生完成情况进行评价总结。学习评价总结作为教学的一个环节，即作为学习的目标，也用以激励和检查学习的情况。评价总结内容包括：对所学知识、典型螺纹零件的加工、学习过程的评价。
3 数控车床加工实践项目教学的特点
（1）行动能力基本要求。学生拥有扎实的理论知识基础、构建合理的知识框架，较强的获取知识、运用专业知识、分析加工。工艺以及动手操作能力等。以项目为主线、教师为主导、学生为主体，充分调动学生的积极性、主动性和创造性，重视学生独立思考和创造思维的培养。
（2）教学方法方式的转变。在整个实践项目教学过程中与以往的实训教学在教学方式和教学方法上有了根本的转变。实践项目教学过程突出以学生的自主训练与实际操作为主，让学生自己去发现问题、分析问题和解决问题，让学生在真实的生产环境中，在真实的生产岗位上，在“做”的过程中，切实提高技能水平和综合素质。
（3）培养学生的团队与协作精神。在实践项目教学组织上采用2～3人一台实训设备，在训练中，各小组成员要团队工作，一起分析、解决问题完成项目内容，无形中增强了学生的沟通与协调能力，为以后踏入社会做好了准备。
4 应注意的问题
（1）指导教师的主要任务。在实践项目教学实施中是以“学生为主体”、“教师为主导”。所以教师在实训中是起到组织、引导、答疑、纠错和评估的作用。引导学生掌握从提出问题到分析解决问题，让学生的知识得到积累，能力得到锻炼和提高，专业知识体系得到完善。学生在完成每一实训项目后，教师应对其工作结果进行评估，这样老师能够更加容易掌握每一位同学实际的能力与学习效果，在第一时间掌握每个学生不同的学习和训练需要，进而有针对性的进行因材施教的辅导，提高教学效果。（2）项目的难易程度。在教学中，项目的难易程度不能脱离现阶段学生所掌握专业知识的实际情况，盲目追求“高水平”无疑是拔苗助长；而过于简单，探索的深度和空间不足，学生在学习过程中容易缺乏热情。
