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对数控技术教学实训设备配置的思考
作者：韩玉林
关键词：数控；实训；思考
近年以来，国家为加快和巩固高技能人才的培养，提高中国制造业的核心竞争力，出台许多了政策措施，目的在提升先进制造技术在机械制造业中的含量。数控技术作为先进制造技术的核心，是实现自动化、网络化、揉性化和集成化的基础，具备超一流的数控应用技能,已经成为企业用人的重要标准。作为培养高技能人才的职业技术院校遇到了前所未有的机遇和挑战，各院校纷纷设立与数控技术有关的专业，并对传统制造类专业教学计划进行调整，增开数控技术课程，取得了可喜的成果，使我们感到数控技术后备人才的培养大有希望。
但是，受到历史原因和各种条件限制，许多院校在选择数控实训设备时，缺乏对市场的深入调研和数控技术未来发展前景的了解，盲目从事，人云亦云，特别是新建院校，更是无从下手，很容易产生各种误区，最终导致选择的数控设备不合理，不适用，缺乏瞻前性，给学校的发展设置了难于逾越的瓶颈。
就此，笔者从一个数控技术教学者的角度谈谈看法。
合理数控设备的比例
合理数控设备的比例，是要解决的首要问题。现在很多学校的数控加工实训都是以数控车床为主，铣床为辅，其比例大约是10比1～2左右，其原因主要有以下几点：（1）车床加工范围很大，各种类型零件的首道工序几乎都可以在车床上完成，现在车床几乎占整个金属切削机床的30%左右；（2）车床在价格上比铣床便宜得多，容易接受，特别是国产经济型数控车床价格优势更明显；（3）车床生产厂家多，历史悠久，技术相对成熟，供货范围广。
而今，随着先进制造方法的广泛应用，传统的加工方法受到挑战。首先，车削加工将不再是金属切削的主要方法，数控车床的价格优势已不很明显，特别是数控车床是二轴连动控制，生成程序简单，加工范围受到很大限。其次，从发展的眼光看，我们生活在三维空间里，数控铣床是三轴联动，能形象地描述零件几何体的形状，更有效地训练学生的思考方式和动手能力，越来越多的零件由原来的直接加工转变为由模具制造出来，而适合模具制造的数控铣床（加工中心）会越来越多。再次，CAD/CAM的发展使三维设计广泛应用于实际加工，特别是应用于模具制造中，数控铣床与CAD/CAM的无缝对接把模具制造推向前所未有的崭新时代。企业对数控铣床（加工中心）的需求量明显上升，熟练其操作、能编程、懂调试、会维修的复合型人才备受青睐。
鉴于以上原因，作为培养数控技术应用人才的职业技术院校，应逐步加大数控铣床在数控实训设备中的比例，将实训重点由原来的数控车床为主的两轴联动加工，逐步过渡到以数控铣床（加工中心）为主的三轴联动加工，这样培养出来的学生将更符合社会的需求。可以想象，一个只懂数控车床操作和简单二维G代码的毕业生与一个既会数控铣床操作、又懂三维编程的毕业生相比，就业的几率和待遇差距会很大。
优化数控系统的配置
数控系统是数控机床的核心，影响着数控机床的技术性能和功能范围。而专用CNC系统之间互不兼容的弊病，使数控机床不能在不同厂商的不同平台上运行，所以，开放式数控系统是未来数控机床发展的趋势。眼下国内市场上数控机床所配备的数控系统多为FANUC—Oi和SIEMENS—802系列系统，各种版本的数控技术教科书也都是以上述两种系统为模板编写的，所以选择配有以上两种系统的数控实训设备是理所当然的，但是这两种系统相对价格比较便宜，功能相对比较弱，属于普通型数控系统，是日本FANUC公司和德国西门子公司配套给国外机床制造商的。日本FANUC公司和德国西门子公司现在已经不用上述系统配备数控机床了，而是用FANUC160i/180i/210i、SIEMENS840Di，因为这些数控系统都是开放式的，属高端系统，其功能齐全，价格昂贵。
所以，在选择数控机床的数控系统时，可以选择一定量的FANUC—Oi和SIEMENS—802系列系统，同时也要考虑选择一定量的其他系统，特别是开放式数控系统，尽量做到合理配置，既有经济型、普通型，又有少量高档型。考虑到学校主要是用于培训和教学，对机床的精度要求不高，为了缓解资金压力，一般应尽量选择国产数控机床。
先进的机床结构配置
数控铣床在结构上大体经过了三个阶段。
初期数控铣床的主要结构特点是工作台升降式，与普通铣床工作台结构基本相同，工作台除在X和Y方向运动外，还要随升降台在Z方向上下运动，这种结构的最大缺点是Z轴伺服电机要承受包括工作台、工件重量及切削力等负载，运动控制困难，不利于加工速度和加工精度的提高，应作为回避的对象。
第二阶段即在我国最常见的床身式数控铣床，其特点是工件只随工作台在X和Y方运动，Z轴方向由滑座带主轴上下运动，受国外产品的影响，机床在主轴单元、数控刀架和转台、刀库和机械手、滚动丝杠副、滚动直线导轨等数控机床功能部件及刀具刀柄有了明显改进，机床的可靠性、速度和精度有了很大提高，现在工厂里多数铣床几乎都是这种结构，应作为重点选择的对象。
第三阶段即龙门式结构，这种结构的最大好处是机床的刚性好，因而精度容易提高，速度也快，在我国经济发达地区得到了非常迅速的推广和应用，是数控铣床结构的发展趋势，在资金允许的情况下可适量考虑选择，体现数控实训设备的不凡实力。
经济型数控车床的结构与普通卧式车床基本相同，其主要特点是水平床身，前置转塔刀架，价格低，应用范围广，现在工厂里多数数控车床几乎都是这种结构，应作为主要选择对象，在资金允许条件下，可选择适量倾斜床身后置刀架型结构，以扩展学生的知识面和对数控车床的全面认识。
另外，选择一定量的其他数控设备如数控高速雕刻机、数控电火花线切割机、数控电火花成型机、数控对刀仪等，从实用性、价格及加工功能范围来看都是很有必要的。
总而言之，数控技术教学设备配备要受到许多因素特别是资金和理念的影响，集有限资金，如何配置既能充分满足教学实训要求，又不陈旧落后，且体现数控技术发展水平的数控设备，是值得职业技术院校深思和考虑的问题。
参考文献：
[1]吴玉厚.数控机床电主轴单元技术[M].北京：机械工业出版社，2006.
[2]毛清丽，等.我国数控机床功能部件发展初探[J].机械工程师，2006，（7）.
[3]孙可己.CCMT2006数控系统及应用点评[J].精密制造与自动化，2006，（3）.
作者简介：
韩玉林，宝鸡职业技术学院讲师，研究方向为数控技术及应用。