清华大学：现代数控技术

VAMT1Y虚拟轴机床

产品与展品

VAMT1Y虚拟轴机床

清华大学汪劲松段广洪杨向东朱铁君赵广木

天津大学黄　田

在机械制造系统的发展过程中,每一代设备的更

新和革命,都给制造技术和生产带来一次飞跃和进步,

使机械制造业的生产能力和产品质量大幅度提高、生

产成本降低和生产周期明显缩短。但是,历代制造设备

在结构方面一般均采用由床身、立柱、主轴箱和工作台

等部件串联而成的非对称“C”型布局。尽管这种传统

布局具有作业范围大、灵活度好等优点,但亦存在如下

固有缺陷:

(1)机床结构布局的非对称性可能导致受力与热

变形不均匀。

(2)机床结构件不但承受拉、压载荷,而且还承受

弯、扭载荷。因此,为了保证刚度,通常需要建造粗笨的

结构支撑件和运动部件。这不但需要耗费较多的材料

和能源,而且也制约了进给速度的大幅度提高。

(3)刀具与工件之间的相对运动误差通常为各运

动坐标误差的线性累加。

(4)由于部件众多、结构复杂,因而直接影响到整

个系统的可靠性。

为了克服传统机床结构布局的固有缺陷,有效地

降低重量和提高对生产环境的适应性,近年来全球机

床制造业都在积极地探索和研制新型制造设备与系

统。其中在结构技术上的突破性进展当属90年代问世

的虚拟轴机床(VirtualAxisMachineTools)。虚拟轴

机床实质上是机器人技术与机床结构技术结合的产

物,其原型是Stewart平台并联机器人。由于这类机床

采用闭环并联结构,因而具有模块化程度高、出力大、重量轻、速度快、精度高和造价低等优点。在活动平台

装备机械手腕、电主轴、激光器或CCD摄像机等末端

执行机构,在一定范围内可实现多坐标数控加工以及装配与测量等多种功能。

目前,国际学术界和工程界对研究与开发虚拟轴

机床非常重视,对这种新型数控装备的工程应用前景

和市场潜力极为乐观,纷纷投入大量人力和物力竞相

开发,并于90年代初相继推出几种结构相似而名称各

异的样机。如1993年美国德州自动化与机器人研究院在美国国家基金会(NSF)和德州先进制造技术基金资

新材料在数控机床上的应用

新材料新结构在数控机床上的应用

姓名：

班级：

2013年04月02日

一、新材料在数控机床上的应用 ................................................................................................... 3

（一）概述 ............................................................................................................................... 3

（二）新材料在数控机床上的应用 ....................................................................................... 3

1. 树脂混凝土 .................................................................................................................. 3

2. 复合石蜡材料 .............................................................................................................. 5

3. 新型陶瓷材料 .............................................................................................................. 8

4. 其他新材料 ................................................................................................................ 11

我国数控机床技术发展与展望

维普资讯视　点　

现叶片、导叶等复杂空间曲面　的加工。由清华大学开发的基　于ＲＴ—Ｌｉ　ｎ　ｕ　Ｘ的数控系统采用高　精度控制算法．应用数控后置　处理系统将标准刀位文件转换　为标准加工代码。　由于混联机床的主运动集　中在并联构件上．运动部件质　量轻．运动速度快．　可以完成高　速切削加工。相比之下．机床重　量可降低四分之一　制造周期　可以缩短４０％。ＸＮＺＤ２４１　５型数　控龙门混联机床通过在哈尔滨　电机厂水电分厂近两年时间的　生产应用．在加工水轮机叶片　和导叶曲面中　表明该机床性　能可以满足加工要求。　由哈尔滨量具刃具集团、哈　尔滨工业大学联合开发的并联机　床采用典型的并联机构加一卧置　（或立置）数控转台．形成并、串　联的七轴联动机床，能实现五坐　标联动。在并联机床装自动刀　库，在机床上可自动标定及在线　检测。目前已有４台用于哈尔滨　汽轮机厂的叶片加工。　

上述新型结构机床在生产　实际中的应用，标志着我国自　主开发的混并联结构机床开始　步入实用阶段。　１．５纳米精度微型数控磨床　纳米精度微型数控磨床是　上海机床厂有限公司与国外合　作开发的具有国际水平的外圆　磨床。该机床的床身采用整体　式大理石结构，具有精度高、抗　震性好的特点。机床主轴转速　达到６００００　ｒ／ｍｉ　ｎ．砂轮架轴采　用空气密封冷却系统．机床长　度１　５０ｍｍ　砂轮架进给５０ｍｍ．　采用最小直径可达０　２ｍｍ的金　刚石砂轮．可满足高精度小孔、　槽、台阶面的加工．尤其适合小　型液压阀芯的超精密磨削．是　目前国内生产的精度最高、规　格最／Ｊ、的磨床。　１．６磁悬浮轴承高速主轴单元　山东大学研制了具有自主　知识产权的内装式电机驱动磁　悬浮轴承高速主轴单元样机。　山东大学通过采用遗传算法对　电磁轴承进行了多目标优化设　计．开展了磁悬浮轴承的仿真　研究、磁悬浮轴承起浮试验、转　速试验、轴承刚度测试以及工　业磨削试验，该主轴单元样机　的最高转速达到３４，０００／ｍ　ｎ．　刚度达到６４　５　９　Ｎ／ｕ　ｍ，　回转　精度达到０　０　０　１　５　ｍ　ｍ。数字控　制器采用ＤＳＰＴＭＳ　３　２０系列负责　控制算法．采用ＴＭ　Ｓ　３　２０ＶＣ　３　３　为系统硬件平台，基于Ｇ（Ｈ　Ｊ的　功率放大器设计，Ｐ　Ｃ机监视状　态实时显示。通过在济南四机　数控机床有限公司研制的Ｊ４Ｋ一　０　９　５数控内外圆复合磨床上进行　磨削实验．目前磨出的钢试件内　

数控技术专业教学资源库建设研究

龙源期刊网

数控技术专业教学资源库建设研究

作者：王睿陆显峰

来源：《职业·中旬》2012年第10期

摘要：在高等职业教育教学改革中，将有限的教学资源进行规划、整合，形成一个能够供全院师生资源共享、能够提高教学质量和教学水平的专业教学资源库建设，已是一项迫在眉睫的任务。

关键词：教学改革资源共享资源库

一、专业教学资源库建设的重要性

随着知识经济的飞速发展和高职高专教育教学改革的深入，信息化建设在教育教学过程中的应用已经成为不可或缺的手段，而专业教学资源库是教育信息化的直接体现。针对职业岗位要求，强化就业能力培养，开放教学资源环境，满足学生自主学习需要，提升教师课程改革和教学资源开发能力，丰富学生和社会学习者的学习资源，实现培养高素质、高技能人才的目标，并将有限的教学资源进行规划、整合，形成一个能够供全院师生资源共享、能够提高教学质量和教学水平的专业教学资源库，成为教学改革的重要内容。

二、建设方法及手段

1.建设方法

根据渤海船舶职业学院（以下简称“学院”）国家骨干校建设项目的目标，数控技术专业共需建设6门核心课程，结合实际情况，建立以教学素材为基础的总体框架，以教学为中心、企业需求为主导，开展资源库的建设工作。采用课程建设审核与动态更新机制，持续完善课程资源，凸显课程教学资源多样化、立体化、虚拟化与时代性特色，形成系统的课程教学资源库，推动数控技术专业课程教学改革，为高职院校新模式教与学、社会人员技能提升提供服务与支持。

2.建设手段

数控技术专业资源库的开发依托清华大学网络教学资源库，数据库使用oracle，服务使用apache。

三、预期目标

通过授课教师协作、校企合作，建成集先进性、实用性、普适性和标准化于一体的开放性、共享型、持续更新的数控技术专业教学资源库。引领数控技术专业教学改革，推动教学模龙源期刊网

数控论文引言数控加工工艺论文

基于工作过程的数控加工工艺编制与实施课程开发

摘要：结合数控加工工艺编制与实施课程开发，探讨现代高等职业教育教学改革基于工作过程的课程开发流程。在课程内容的开发方面，运用成组技术的相似性原理，提出以“复合零件法”和“复合路线法”进行教学载体的选择，完成了课程学习情境的设计，值得类似课程开发的借鉴。

关键词：工作过程；数控工艺；教学载体；学习情境

近年来，随着国民经济发展的需要和受国外先进职业教育理念的影响，高等职业教育作为国民教育体系中一种类型教育已呈现出独自的特点。高等职业教育的重要特征是工学结合，这点已被职业教育、企业及社会认同。从高等职业教育在数控加工技术类技能型、应用性人才的培养，结合国家、省级和地方等级别的数控类职业技能竞赛的开展以及现代制造企业实际生产情况等方面来看，职业教育课程改革势在必行，探索一条符合职业教育规律和企业实践工作过程相结合的途径，改革与开发基于工作过程为导向的课程不仅体现“工学结合”的特色且切合实际。

国内高职院校已有开发类似的课程，基于工作过程的课程开发思路都比较明确，但课程开发的学习情境设计环节还有所欠缺。文章结合安徽机电职业技术学院国家重点培育数控技术专业的核心课

程—数控加工工艺编制与实施的改革为实例，从以下几方面进行探讨。

1基于工作过程的课程开发流程的探讨

1.1 课程开发要紧扣专业改革与建设

开发和改革一门课程一定要立足于专业课程体系，专业课程体系的构建是以专业人才培养目标、培养规格及人才培养模式而定。以此推论，课程是要分担或支撑人才培养目标中所要求的知识、技能和素质，从而确定课程的性质，即该门课是一般课程、主干课程还是核心课程。若课程的建设脱离专业建设，则课程只是孤立的培训教本。

以数控技术专业建设与发展为例。2004年，社会紧缺数控机床操作工60万人，教育部已将数控技能型人才培养定为国家紧缺人才培养专业之一，从2005年安徽区域的2年制数控技术专业的改革与建设至2008年就结束了2年制的招生。通过短短3年的教学可以发现，数控机床操作工不适合由高等职业教育数控技术专业培养，它应该是由中等职业教育来完成。由此可见，开发一门课程只有紧扣专业改革与建设，才能做到有的放矢。

数控铣床的基本操作(三菱、西门子802S系统)

.

. . . 项目一

项目名称安全规与铣床面板的基本操作学习总时间 20学时

学习目标 1、熟悉安全生产规程，达到现代数控技术生产者所具备的安全、环保等方面的综合素养；

2、熟悉数控系统操作面板与键盘，掌握三菱系统与西门子系统面板的基本操作，达到准确无误的水平，容包括开关机与回零、填刀补与对刀参数、程序的新建修改及删除的操作步骤、工作模式的选择等；

子项目名称安全规学习时间 2学时

学习容

1、安全规

1）戴安全帽，工作服的袖口和衣边应系紧，操作过程中不能带手套,而且必须是一个人操作机床，不允许多人操作机床。

2）操作数控系统前，应检查机床的散热风机是否正常，以保证良好的散热效果。应该仔细检查机床各部分机构是否完好。还应按要求认真检查数控系统及各电器附件的插头、插座是否联结可靠。

3）机床周围环境应干净、整洁、光线适宜，附近不能放置其他杂物，未经过教师与组长允许的人，不得操作机床。

4）操作数控系统时，对各按键操作不得用力过猛，更不允许用扳手或其他工具进行操作。

5）机床的运动部件上不能放置工件、工具等东西。机床在运转时，身体各部位不能接近运转部件。

6）特别注意安全标牌上的有关安全警告说明，操作时应完全按照说明进行。操作步骤没有100%的把握，禁止操作，待问清时再操作。

7）清理铁屑时，应先停机，注意不能用手清理刀盘及排屑装置里的铁屑

8）回考点前，观察各轴方向是否有足够的运动距离（>100mm），若没有要在手动模式下移动各轴，以保证有足够的运动距离。

9）运行程序前必需经仿真检验与组长检查，首次运行程序应单段运行，运行程序时关掉机罩门。记住急停按钮的位置，以便于在紧急情况下能够快速按下。

数控机床的电气维修技术及发展趋势探讨

数控机床的数　系统　ｆ　理袋化　能　的特点。数他咀　设胬发　【｛ｌｆ维修玳俊ＪＪ【】人。文翠介绍了数　

机床的系统装　，闸述　：　＿ｈ　蜂的　㈥和　措施，　Ｊ　数　机昧的发眨趋势，以实现　

时俱进，紧跟前沿技术，促逍ｆ　敝　维修的科学化干¨确放化　

数控机床的电气维修技术及发展趋势探讨　

文ｌ１可贤义　

随着现代化工业的发展，以现代化程度和工业的技　

术水平体现出国民经济的现代化发展程度，数控技术则是　

高新技术产业的基本装备。在自动化的生产工业的特殊　

工种当中，包含了数控机床的检测维修和电气化的设计应　

用等方面。因客观因素的影响，数控技术在电气技术的多　

变性与复杂性上受到一定的制约，然而在数控机床的故　

障维修方面目前仍未形成一套完整成熟的理论体系。但在　

当今的电子技术和数控理论的快速发展中，逐渐形成数控　

技术智能化与多样化，对维修理论和技术手段提出了更　

高的要求。　

一、数控机床的系统装置　

在传统的制造业中，数控机床技术的应用发展带来了　

程可以方便地参考原有的产品设计经验，降低了研发及　

试制成本。　

第三，保障产品质量和产品服务。通过建立企业统一、　

完整的信息平台和严格的流程约束管理，减少了人为错误　

造成的产品报废、重复工作和多余部件，提高产品质量。　

（二）间接效益　提升全企业的信息化管理理念；为领导的科学决策　

提供支持；树立企业形象，积累企业无形知识财富。　

四、实施体会　

第一，企业领导的重视和支持对实施工作的开展至　

关重要；第二，进行系统总体构架设计时，必须考虑企业　

的实际情况，要具有一定的弹性，以适应业务流程的调整　

和企业组织结构的调整；第三，选择技术和服务上具有优　

势的ＰＤＭ产品和服务商非常重要；第四，有效的组织管　

理是ＰＤＭ成功实施的保证；第五，明确总体目标、阶段目　

４４　ｏ中羼高新技术企业２０１１．０２　很大的变化，从而成为了工业化的象征。在不断扩大的数　

控技术运用领域和不断发展的技术革命中，对一些重要　

数控编程技术及其典型应用研究

第３期　２０１２年３月　组合机床与自动化加工技术　Ｍｏｄｕｌａｒ　Ｍａｃｈｉｎｅ　Ｔｏｏｌ＆Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ＮＯ．３　Ｍａｒ．２０１２　

文章编号：１００１—２２６５（２０１２）０３—０１００—０４　

数控编程技术及其典型应用研究　

韩式国，赵　军，陈晓晓，李安海，董永旺　

（山东大学机械工程学院高效洁净机械制造教育部重点实验室，济南　２５００６１）　

摘要：文章分析了数控编程技术的系统组成，探讨了ＣＡＤ／ＣＡＭ及数控加工仿真技术在数控编程中　

的角色和作用，同时分析了后处理技术的作用及关键问题，并进行了数控编程实例研究，通过ＣＡＤ　

技术设计出产品模型，利用工艺知识及ＣＡＭ功能编制生成刀具轨迹，对刀具轨迹文件进行后处理产　

生ＮＣ程序，并借助数控加工仿真软件系统对ＮＣ程序进行仿真、检验及优化，提高了ＮＣ程序的安全　

性和高效性。　

关键词：数控编程；加工仿真；刀具轨迹　

中图分类号：ＴＨ１６；ＴＰ３９１．９　文献标识码：Ａ　

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｉｔｓ　Ｔｙｐｉｃａｌ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　

ＨＡＮ　Ｓｈｉ—ｇｕｏ，ＺＨＡＯ　Ｊｕｎ，ＣＨＥＮ　Ｘｉａｏ—ｘｉａｏ，ＬＩ　Ａｎ—ｈａｉ，ＤＯＮＧ　Ｙｏｎｇ－ｗａｎｇ　

（Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｈｉｇｈ　Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ａｎｄ　Ｃｌｅａｎ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ＭＯＥ，Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｅｎ－　

ｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｎａｎ　２５００６　１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｗｅｒｅ　ａｎａ—　

中国制造数控一代产品升级与有组织创新——以泉州数控一代创新工程为案例

110其他专题研究中国制造数控一代产品升级与有组织创新——以泉州数控一代创新工程为案例

中国制造数控一代产品升级与有组织创新

——以泉州数控一代创新工程为案例

Upgrade and Organized Innovation of China’s NC

Generation Products: A Case Study in Quanzhou City魏峰１，２，周源２，薛澜２

（1.中国工程院，北京100088；2.清华大学公共管理学院，北京100084）

Wei Feng1,2, Zhou Yuan2, Xue Lan2

(1. Chinese Academy of Engineering, Beijing100088, China; 2. School of Public Policy and Management, Tsinghua University, Beijing 100084, China)摘要：本文围绕数控一代创新工程的实践，以泉州市数控装备升级换代为案例，在创新治理的框架下，讨论多元创新主体协同合作而产生的新一代有组织创新模式。通过分析，说明数控一代创新工程在用户市场强大需求的拉动和研发机构有效技术推动的基础上，政府通过发挥“四两拨千斤”的作用，以少量政策资源撬动广泛的市场资源投入，调动了企业、研发机构、行业中介、金融机构等多元创新主体的积极性，动员和组织了量大面广的制造业企业，在市场经济的原则下克服各种障碍，主动接受关键共性技术，该案例是推广制造业共性技术扩散的成功范例。同时，在总结现有成功经验的基础之上查找存在的不足，为更好地推进制造业广泛升级提供决策依据。关键词：数控一代；共性技术；技术扩散；创新治理；有组织创新中图分类号： TP13 文献标识码：A

Abstract: The “Numerical Control (NC) Generation Innovation Project” aims to apply NC technology to the mechanical products of all industries to update and upgrade the overall installed base of manufacturing equipment, thus promoting upgrading of the industrial base. This paper takes the update and upgrade of NC equipment in Quanzhou city as a case study. Focusing on practical experience with the NC Generation Innovation Project within the framework of innovation governance, it discusses a new generation of “organized innovation” generated by the collaboration of multiple innovation participants. Through analysis and on the basis of strong demand pull from the user market and effective technology push from R&D agencies, the NC Generation Innovation Project, by playing a “skillful deflection” role, has enabled the government to kick-start extensive market resource investment with a small amount of policy resources, to mobilize the enthusiasm of multiple innovation participants such as enterprises, R&D institutions, intermediaries, and financial institutions and to organize many manufacturing enterprises in different industries. Using the principles of the market econo-

五轴联动数控机床技术现状与发展趋势分析

[摘要]数控机床，属于制造装备当中重要的一个工作母机，属于制造技术及其装备实现现代化发展的重要基础。伴随我国工业领域持续发展，对数控技术科学技术提出更高要求，五轴联动数控机床技术近几年得以广泛应用及发展开来，对工业领域更好地发展有着积极作用。故本文主要探讨五轴联动数控机床技术现状及其发展趋势，便于今后能够更好地运用五轴联动数控机床技术开展机床加工作业活动。

[关键词]数控机床；五轴联动；技术现状；发展趋势；

前言：

五轴联动数控机床技术，能够完成三轴类型数控机床所无法完成的一些加工制造任务，可实现更高精度化及速度化地加工作业，为更为充分地了解及把握五轴联动数控机床技术，对五轴联动数控机床技术现状及其发展趋势开展综合分析较为必要。

1、关于五轴联动式数控机床的概述

五轴联动式数控机床，即高科技含量、高精密度、专门实施复杂性曲面加工的一类机床，该机床系统现阶段被广泛运用至高精医疗仪器设备、精密器械、科研、军事、航空航天等行业领域当中。五轴联动式数控机床，该系统属于解决叶片、叶轮、大型的柴油机内部曲轴、重型的发电机及汽轮机内部转子、船用的螺旋桨等加工制造的重要手段[1]。

2、技术现状与其发展趋势

2.1 在技术现状层面 2.1.1 国外

国外目前的五轴联动数控机床技术最具代表性的为欧美及日本等国，这些国家的五轴联动数控机床技术具备着绿色环保、高精度化及高速化优势。国外以力矩电机为回转坐标式驱动系统装置，得以广泛化应用，致使机床内部进给机构达到高精度、高速、高效率及低损耗等运行目标。德国的Zimmermann公司还设计了 M3ABC性的一种主轴头，该主轴头处增加弧形的一个导轨，B坐标多出一个，即内含 A、B、C三个不同回转的坐标头，该五轴联动式数控机床具备着优良刚性特点，且结构相对紧凑，因内设A、B、C这三个不同坐标，增加偏转范围，致使C轴转动过程不受限制，提高了五轴联动数控机床技术实践加工作业期间的精度。