数控编程网上培训范文
发布时间：2023-10-23 09:53:42
导语：想要提升您的写作水平，创作出令人难忘的文章？我们精心为您整理的13篇数控编程网上培训范例，将为您的写作提供有力的支持和灵感！
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一、绪论
数控技术是一门实践性与工程性很强的课程，是前面所学课程的整合与应用。通过对十几所高等学校的调研，数控技术的教学状况不容乐观，教学模式大致可分为两种：①由于数控系统、数控机床等设备价格昂贵，数控技术的教学基本只限于课堂教学。即其教学模式是以理论教学为主的课堂授课。②由于学校实训基地的建设与数控模拟器的应用，讲理论课的同时适当增加了数控实践教学的比重，课内实验采用模拟编程器，实习可以上机床实际操作。这种教学模式为理论教学结合实践教学。上海大学通过四五年的摸索，将网络平台应用于数控理论与实践教学，取得了较好的效果。采用厂校结合实现理论与实践的紧密结合。经过两年的实践与调研，结果显示，在增加学生的学习兴趣与工程能力方面均取得了较好的效果。
二、数控技术课程的教学改革
1课程理论的网络教学改革
本课程在两年之前建立了数控技术课程网络教学平台。该平台为公共网，学生在家里与学校均能登录。在数控网络平台上设立下面几个板块：数控技术的课程大纲、数控技术的学习要求与参考文献、数控技术的前沿课题、数控技术的相关课程、数控技术的基础知识、数控技术课件、数控技术视频与图片，网络教室、网上答疑、课程公告、课程作业、数控杂志等内容。这些内容可分为三层结构，它们分别是知识理解层、知识应用层与研究学习层。
数控技术大纲主要让学生明确学习的目标、内容等，将以前只有老师指定的内容放到学生面前，使得学生一开始就知道本课程该达到的目的是什么。如课程大纲中提到学习本课程要与机电一体化的工程实践相结合，该内容一方面使得学生在学习的过程中会将所学的理论与实践结合去思考，另一方面也督促教师在讲课时采用理论与实践相结合的方法去讲解。数控技术的前沿课题板块中，介绍一些与数控技术相关的技术内容如无人化工厂（FMF）、计算机集成制造（CIMS）、工业机器人、纳米技术等，以及这些数控技术在国防工业、机电工程等方面的典型应用，使得学生大大增加了学习兴趣和爱国激情，由此产生危机感与紧迫感。数控技术相关课程板块主要介绍数控技术包含了哪几门课的内容，即要学好数控技术，必须将相关课程学好，使得学生一下就明白了数控技术在课程中的地位。网络教室板块是将相关课程的教学课件或授课视频挂于网上，使得学生能在网上将相关课程的内容再进行一次补习。如讲到数控系统的时候，网络教室板块上就上传了微机原理的讲稿，学生将微机原理的复习与数控系统的学习有机地结合起来，一方面能对所学的知识进行一次复习，另一方面理解了原来所学知识的工程应用。网上答疑是老师与学生联系的桥梁，老师每天上网，将学生在作业中、学习中产生的问题作及时回答，同时，老师也及时了解了讲课的效果。数控技术的基础知识板块，是老师让学生自学的内容板块，在40课时中没讲到的内容，老师在基础知识中详细地讲述，学生只要根据老师布置的自学内容，上该板块就可以网上学习。数控杂志内容，主要与外网链接，在每期杂志上，能阅读到数控技术的动态、关键技术的突破状况、典型数控系统的培训等相关内容，大大激发了学生的学习兴趣。技术前沿、网络教室、数控基础知识、网上答疑等板块均为互动板块。如在技术前沿板块，如学生发现最新的内容，可以将其摘录下来，上传到该板块，内容就可以实现共享。为了鼓励更多的学生参与到该学习活动中，将平时成绩的评定与在网上发的帖子相结合，使学生从不自觉到自觉，潜移默化地影响学生的学习方法与学习态度。
2课程实验的网络教学改革
教学实验是对理论学习的有效补充，是培养学生动手能力与思考问题能力的重要环节。一般的学校对实验相当重视，我们也不例外。在数控机床的实验环节的网络教学有两个方面的内容，一种为虚拟实验，另外一种为操作实验。数控技术课程的实验教学，采用虚拟实验与操作实验相结合的方式。
在实验教学中，采用软件实现虚拟的实验教学，如数控机床换刀机械手的机构组成实验。实验采用虚拟实验的形式，教师主要是制订实验的工况、零部件及要实现的目标，学生可以在零件库中选取零件进行组装，最终形成实验目标所要求的换刀机械手形式与功能。
数控编程有其特殊性，数控系统多种多样，虽然系统的性能等方面不同，但其系统指令大同小异，所以，老师在讲理论课的时候一般重点讲授编程方法与技巧。在编程时，学生编制的程序五花八门，各不相同，当然也存在很多的错误，实验老师如果察看每个学生的问题，可能来不及。网络平台就起到了相当大的作用，老师可以将实验的要求、示范编程等内容通过网络实时传送到每台学生机上，学生可以通过讲解与编程切换的方式，将屏幕切到编程界面，就可以进行编程。如果有问题，根据优先原则，可以上传到教师机上，老师可以将修改好的内容发送到该台学生机上，实现了实验中与学生的实时互动。
3课程实践环节的教学改革
实践教学环节，是学生从课本、实验室走向工程实践的一个重要环节，到工厂、生产第一线去，了解数控设备及加工情况，丰富课堂教学内容。课程的实践环节分为两个部分，一为参观型，另外一种为操作型。由于纪律及生产任务等原因，不允许学生亲自动手使用工厂的设备，但通过参观工人的操作与编程，同样得到许多知识与经验。如上海柴油机股份有限公司从国外进口的数控镗床能实现上下、左右、前后及旋转运动，学生通过参观加工与编程，了解了加工过程中指令与动作之间的关系，了解了编程工艺与加工路线之间的关系，理解了对刀点、换刀点、机床原点、编程原点、坐标平移等内容。又如学生在参观上海机电一体工程有限公司的美国辛辛那堤10-VC数控铣削加工中心时，机械手能实现自动换刀，了解了机械手在数控机床上的应用，通过现场教学，学生掌握了数控加工工艺的制订等内容，同时也了解了10-VC铣削加工中心的工作原理、编程与操作方法，理解了直流伺服在数控机床上的应用。
篇2
1.1编制程序缺乏规范性
数控机床加工的主要步骤是对程序的编制，程序的规范性不但影响到机械加工的效率和质量，还可能造成机械事故的发生，在目前的企业数控加工中，可能由于工作人员对指令的熟悉度问题，对代码的掌握程度问题和对机床的熟悉情况问题，导致工作人员缺乏编制程序的规范性，难以符合数控机床的使用功能，同时难以达到编程的技术要求，从而会影响到数控机床的加工效率，进而会影响到数控加工水平的提升。
1.2数控机床的不合理应用
在我国目前的数控加工中，由于数控机床的长期使用或者不正当操作，会影响数控机床的加工精度，在数控机床的使用过程中，由于缺乏合理的数控机床维护方案，缺乏有效的维护，导致数控机床精度会受到影响。同时数控机床在进行加工时，长期加工方案不当会影响机床的使用寿命，种种原因，会导致数控加工水平难以提高。
1.3不合理的换刀方案
在利用数控机床进行大规模的机械加工时，选择合理的换刀方案是保证加工质量的有提高数控加工技术水平的有效方法文/刘锋提升数控加工水平可以有效的提升机械加工效率，同时可以有效的提高企业的生产效益。本文主要对影响数控加工水平的因素和提高数控加工水平的措施进行介绍，以期我国企业能够合理的提升机械加工水平，促进企业持续的发展。摘要效方法。但是在目前的数控机械加工中，由于换刀的路径不合理，导致增加了数控机床的换刀时间，从而影响了数控机床的加工效率，另外，对刀具的选择不合理也影响到机械加工的质量，例如可能由于工作人员对刀具的选择缺乏较为理想的掌握，在进行数控机械加工时，选择错误的刀具，会影响加工的质量，甚至会损坏数控机床。
2提高数控加工水平的措施
2.1加强刀具的应用合理性
在运用数控机床进行机械加工时，往往是进行大批量的生产，刀具的选择不合理，难以保证数控机床的加工质量，进而会影响到企业的生产效益。因此，在数控机床进行机械加工时，需要选择合理的切削刀具，才可以保证加工的精确性和数控机床的稳定性。目前，国内数控机床加工全部向着高效率、高硬度和高功率方向发展，对数控机床提出的要求越来越高，需要数控机床在进行加工时，必须具有较高的效率和较低的损伤。因此，在数控机床刀具的选择中，要尽可能的使用进口合金刀具，因为合金刀具具有较高的强度，可以较好的满足数控机床的加工要求。另外，在机械数控技术的加工中，并不是全部的加工方式都选用球头型刀具，选择合理的加工刀具不但可以提高机械加工的效率，还可以保证机械加工的质量。例如在选择球头型刀具进行曲面加工时，由于球头型刀具的顶端缺乏有效的切削力和切削速度，就需要对程序进行较为精确的编制，需要缩短刀具的间距，在一定程度上增加了加工时间，因此在进行加工刀具选择时，需要根据刀具的特性结合产品的特性来进行选择，只有选择符合条件的加工刀具，才可以有效的保证加工质量，进而可以提高企业的生产效率。
2.2加强数控机床管理
数控机床是传统机床的技术创新，虽然数控机床是在传统机床的基础上改造的，但是对数控机床的管理方法要与传统的机床管理方案区别开，否则可能会对数控机床产生一定程度的损坏。在数控机床的管理中，要运用科学的管理手段才可以保证数控机床的使用寿命，对数控机床的科学管理方法一般是采用集中管理方式，对于部分实力雄厚的企业，可以采取计算机集中的方式对数控机床进行管理，计算机集中管理是指利用计算机对相关加工信息进行整合并且经过信息共享处理，可以使员工在网上进行技术交流，从而可以有效的减少生产前的准备措施，可以在一定程度上提高企业的生产效率，将数控加工技术和计算机技术的有效结合，可以利用计算机的网络技术来实现技能的培训和技术的交流，可以开拓员工的视野，可以使员工掌握更为先进的加工手段，进而可以缩短企业的生产时间，提高企业的生产效益，是提高机械数控加工水平的主要手段之一。
2.3加强人才培养
在数控机床的加工中，人为操作是起着主体作用的，具有不同数控素质的人才具有不同的数控加工水平。就编程而言，具备较高数控专业素质的人才可以提高编程的质量，减少加工的时间，进而会提高数控机床的加工水平，同时合理的编程可以实现最佳的加工路线，可以保证数控机床的使用寿命，也可以保证加工质量的精确性。因此，企业应该制定合理的计划，加强对人才的培养，对技术人才要严格把关，同时要不断的对员工进行培训，在企业的培养人才计划中，可以专门设立一个技术培训机构，使员工可以在休息时间进行技术的培训，同时可以在车间设立专业的培训人员，使员工在数控机械加工的过程中，可以得到技术的指导，最为重要的是可以在网上设立交流平台，要在网络平台中不断的引进先进的技术经验和编程经验，通过种种手段，可以使员工不断的提升专业素养，进而可以不断的提高数控加工水平，为企业创造更大的经济价值。
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根据调研情况，我们可把数控技术人才分为三个层次：
1.“蓝领层”——“蓝领层”是指在生产岗位上承担数控机床的具体操作及日常简单维护工作的技术工人，在企业数控技术岗位中占75%，是目前需求量最大的数控技术人才。
所需知识与能力结构：掌握数控机床结构的基本知识和机械加工与数控加工的工艺知识，具备数控机床的操作、日常维护和手工编程的能力，了解数控加工的自动编程。这类数控技术人才可通过中等职业教育来培养，企业也可依靠自身力量从普通机床操作工中培养。
2.“灰领层”——“灰领层”是指在生产岗位上承担数控编程的工艺人员和数控机床维护、维修人员，这类人员在企业数控技术岗位中占20%，其中数控编程工艺员占9%，数控机床维护、维修人员占11%。
所需知识与能力结构：
数控编程工艺员：掌握数控加工工艺专业知识和一定的模具制造基础知识，具备数控机床的操作、日常维护和手工编程的能力，能运用至少一种三维CAD/CAM软件进行三维造型和自动编程。此类人员在模具行业尤其受欢迎，待遇也较高，这类数控技术人才可通过高等职业教育来培养。
数控机床维护、维修人员：掌握数控机床的工作原理和结构知识，掌握主要数控系统的特点、接口技术、PLC、参数设置和机电联调知识。具备数控机床的操作、手工编程和数控机床的机械和电气的调试和维护维修能力。此类人员需求量相对少一些，但也非常缺乏，是企业（特别是民营企业）的抢手人才，待遇较高。由于此类人员专业知识与技能要求较高，可能通过本科或高职教育作基础培养后，经企业大量实际工作经验积累不断提高。
3．“金领层”——“金领层”人员具备并精通数控操作、数控工艺编程和数控机床维护、维修所需要的综合知识，并在实际工作中积累了大量实际经验，知识面很广；精通数控机床的机械结构设计和数控系统的电气设计，掌握数控机床的机电联调；能自行完成数控系统的选型，数控机床的安装、调试、维修和精度优化；能独立完成机床的数控化改造；适合于担任企业的技术负责人或机床厂数控机床产品开发的机电设计主管。
二、数控技术专业人才的学历状况
调研数据表明，7.89%的数控技术人才为中职及以下学历，63.16%为高职学历，仅有13.16%为本科学历，本科以上学历占15%。可以看出，企业对中职和高职学
历的人才需求量最大，故中等和高等职业技术教育在数控技术人才培养方面大有可为。
三．数控技术人才的来源渠道
调研数据表明，企业现有数控技术人才中，从人才市场招聘的员工的占18.42%，网上招聘占13.16%，而直接从学校招收的学生占55.26%，通过中介机构招聘的占13.16%。这说明：
1. 职业院校是企业招收对口专业员工的主要渠道，所以职业院校应该进一步拓展办学功能，加强校企合作，根据企业用人“订单”培养人才，也要为企业职工提供在岗、转岗数控技术培训。
2.职业院校学历教育培养的数控人才还很难完全满足企业的需要。刚走出校门的毕业生，具有不同程度的英语水平、计算机应用能力、机械和电气基础理论知识和一定的动手能力，但由于在校期间难以积累工艺经验，实际动手能力差，难以满足企业对数控人才的要求。
四、对工作能力和职业素质的要求
通过调查，我们发现企业对毕业生的实际工作能力关注度为60.53%，对职业素养的关注度为65.79%，对学习能力的关注度为60.53%，对组织管理能力的关注度为21%，对创新能力的关注度为50%，数据表明，企业最注重毕业生的实际工作能力和职业素养，企业对毕业生的综合素质要求越来越高，企业往往要求毕业生能够同时拥有多方面的技能，要求基本功扎实，应用能力较强，能够团结协作，富于开拓和创新精神，要敬业爱岗，踏实肯干，吃苦耐劳，实际动手能力强，综合素质高，具有很强的社会竞争力。，在业务方面和专业技术方面占有较大的优势，具体而言要思想积极，政治素质高，思维活跃，视野开阔，创造性强，有较强的组织能力和综合表达能力；善于钻研，谦虚谨慎，勤学好问，能发现问题及时解决问题，能将所学知识与实际工作紧密结合起来，在业务中起骨干带头作用，生活作风正派，人格健全，有较好的人际关系；整体观念强，有团队协作精神。
五、企业对我校毕业生的综合评价
为了更准确了解我校往届数控技术专业毕业生的工作情况，我们利用此次实地考察的机会对往届毕业生进行了一次回访，并进行了企业对我校数控专业毕业生综合评价的问卷调查。调查的统计数据显示，企业对我校数控专业毕业生的整体情况的评价较好，满意度较高。综合评价为60.53%满意，34.21%一般，5.26%不满意。数据说明数控专业毕业生在社会中的反应良好，基本能经得起社会的检验，基本能够胜任本职工作，适应相关岗位的要求。用人单位对数控专业毕业生的职业道德、专业业务知识和基本素质较为认可，毕业生在企业中能够表现出较高的职业素养和职业能力，数控专业开展的职业素质教育对学生今后的就业工作起到了积极的作用。
六、存在的问题及改进措施
在调研中我们发现，从总体来讲我校数控技术应用专业的人才培养目标和培养模式是正确的。但是在具体实施的过程中也还存在一些问题和不足。
1、学生专业理论知识转化能力较差，很难将专业知识应用到实际工作中；
2、学生对技能的熟练程度和企业的要求有距离；
3、学生在学校进行的专业实训和企业真实的生产环境有距离；
4、学生专业面不宽，造成就业口径过窄。
为了达到教改方案的培养目标和业务规格要求，我们将采取以下措施。
1、紧扣两个环节。要培养面向生产第一线，专业实践技能强，具有良好职业素质的应用性实用型人才。决定了学校课程设置的架构必须紧扣“实用”、“实训”两个环节，把岗位技能培养融入到课程体系中去，使课程教学与技能培养充分“对接”。
2、完善和加强数控专业的实训室建设
我校数控专业虽然有了多个实训室，但是在设备数量上和设备先进性上还有差距。还应该建立数控综合实训室，包括数控线切割机、数控雕铣机、快速成型机等设备，以实现和企业的无缝对接。
3、坚持开放式的办学体系，实行校企联合，产、学、研一体化 虽然我校在数控专业的实训上投入了较多的资金，实训设备条件也相对较好，但是和企业的真实环境总是有距离的，作为学校不可能投入太多的资金。我们可以利用校企联合、工学结合的方式实现产、学、研一体化。在办学中坚持学校走出去，老师走出去，学生走出去，课程要走出去。同时，我们也可以把专家学者请进来作高层次的学术报告，也可以请有公司一线工作实践经验的工程师来给我们的学生讲学，一些课程也请外面工程师来上，甚至可以让企业办到学校来。
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引言
随着我国改革开放的进行，我国经济水平迅速提高，科学技术水平迅速提高，在我国的市场经济体制下，我国科学技术越来越多地应用到我国机械加工行业之中，数控加工技术就是这些科学技术中具有代表性的科学技术，并且随着我国政府对机械制造产业的大力支持，导致机械数控加工技术在机械制造产业中的应用越来越广泛，本文分析了机械数控加工技术的问题，并提出了相应解决措施。
一、对机械数控加工技术的认识
全面了解数控技术是提高机械数控加工技术水平的基础，数控加工技术打破了我国传统加工技术的约束，我国目前的机械数控加工技术一般是利用数字化管理技术和软件相互配合来加工复杂的型面。机械数控加工技术能够促进生产效率的提高，还能促进产品质量的提高，使我国当下的工业机械自动化水平迅速提高。
二、我国当下机械数控加工技术出现的问题
1.人为因素引起的问题
从时间上看，我国当前的机械数控技工技术还处在发展阶段，由于我国的机械数控加工技术已经在机械加工领域得到广泛推广。但是由于人为因素会导致部分机械数控加工设备陈旧，为了减少此类现象的发生，需要相关工作人员定期对机械数控加工设备进行检查工作，及时发现设备存在的问题并针对该问题提出科学合理的解决办法，保证处在使用中的机械加工设备能够满足机械数控加工技术的使用要求，保证机械加工产品的质量。
2.换刀问题
换刀方法具有简单容易操作的特点，能够提高机械数控加工的效率，保证加工产品的质量合格。换刀时容易出现这样那样的问题，尤其需要注意布置好走刀线路、刀具的摆放位置和刀具的更换顺序，从而做到良好的控制换刀过程的各种影响因素，防止其对机械数控加工过程产生负面影响，促进机械数控加工产品制造效率的提高。
3.机械程序编写存在的问题
机械数控加工设备的程序编写质量是提高机械数控加工效率的前提，我们要从编程人员操作水平、技术培训和实用性的角度进行机械程序的编写工作。要保证编程人员具有熟练的操作技术，能够完全掌握数控机床包括隐藏功能在内的所有指令，相关管理人员就需要了解技术人员的技术水平，并进行相关培训，保证技术人员的水平能够进行实际操作，要根据实际工作的过程中的实用技术来进行机械程序编写工作，提高机械数控加工的质量。
三、提高机械数控加工技术水平的方法
1.对加工流程进行科学化管理
机械数控机床对比传统机床来讲区别还是相当明显的，如果采用传统机床的管理方法对机械数控加工机床进行管理，就有可能对机械数控加工机床产生巨大的影响，因此在实际管理过程中应该对机械数控机床采取适宜的管理方法对其进行管理，主要是通过集中式管理方法或者计算机集中式对其进行集中管理，在条件允许的情况下，计算机集中式管理师最好的选择，下文主要对计算机集中管理式做主要介绍，计算机集中管理式就是利用计算机技术对数控机床作业中的相关信息进行整合实时对信息实现共享，从而使技术人员可以实现网上办公交流，并且可以实现随时办公，节约人力物力财力，同时还可以对物流线路进行有效的优化，从而实现整体企业生产效益和人员配置的整体优化提升。
2.应该定期对专业人才进行培训
任何一项任务的完成都需要人对其进行有效的指导，对于机械数控机床加工来说也是一样，人才是任何一个企业的核心，同时也是企业发展的核心，因此如果一个企业想要取得长足的发展就必须重视对人才的培训，而在机械数控机床加工中，不论是机械数控机床电脑编程还是实际操作过程中，专业人才的专业知识都是必不可少的。在实际过程中，工作人员如果没有进行专业培训是很难胜任这项工作的，并且如果工作人员的技术素养达不到要求，生产出来的产品质量也是难以得到保障的，同时还有可能因为误操作而导致设备损坏等情况的发生，降低设备使用寿命，上述所有情况都要求机械数控机床这个行业中必须重视对机械数控机床专业人才的职业素养培训，通过高薪聘请专业人才等手段，对工作人员的加工技术进行技术指导，加强人才培训力度，从而保证人才质量，提高施工技术，进而保证产品质量，使企业能够稳健发展。
3.合理选择进行切削的刀具
除了提出了以上两点改进措施外，合适的切削刀具能够对机械数控加工技术水平的提高产生重要影响，我国当下的机械数控加工技术正向着高速化、高刚性化和大功率化发展，由于这种发展趋势，就对机械数控加工设备的刀具提出了更高的要求，要求切削刀具必须在不损害自身性能的前提下进行高强度的切削加工作业。根据这个要求要进行切削刀具的选择，可以采用硬质合金材料作为切削刀具的制作材料，如果在经济条件和物质条件都允许的情况下，则可以尽可能选用更为坚固、耐磨的刀片，例如陶瓷刀片、立方氮化硼刀片，进而为提高机械数控加工技术提供更好地保证。
在进行切削刀具的选择时，还需要注意针对数控加工的方式来选择合适的刀具，例如球头型刀具则不是适用于所有数控加工技术，球头型刀具顶部切削速度低，通常把刀具的切削行间距调小以适用于精密的数控加工技术，相对应球头型刀具有机械数控加工效率低下的弊端。从上述分析可以看出需要根据实际操作的机械加工技术来进行切削刀具的选择。
结语
综上所述，随着我国科学技术水平的不断提高，机械数控加工技术在实际的机械数控加工工作中应用越来越多，越来越多的企业利用机械数控加工技术来进行各种部件的加工，虽然在使用机械数控加工技术的过程中还存在相应问题，但是相关部门已经加大了对机械数控加工技术的研究力度，相信通过对出现问题进行科学地研究后我国科学家会研究出相应的解决办法，结合管理部门科学的管理办法，会提高机械数控加工技术的使用效率，促进机械加工产品质量的提高，进一步促进机械加工产业的发展。
（作者单位：福建铁路机电学校）
参考文献：
[1] 祝成峰.论提高机械数控加工技术水平的有效策略[J].机电信息，2012，27：104-105.
[2] 张志辉.提高机械数控加工技术水平的有效策略[J].黑龙江科技信息，2014，15：50.
[3] 蔡志兰.提高机械数控加工技术水平的有效策略[J].科技风，2014，09：244.
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中图分类号:TP3文献标识码:A文章编号:1009-3044(2009)31-
Explore the Training System Development Model Based on Virtual Reality Technology
GAO Ben-cai, LIU Guang-ran
(Tianjin University of Technology and Education, School of Information Technology and Engineering, Tianjin 300222, China)
Abstract: Compared to formerly any time,Nowadays,China all needs the high quality technical worker who grasps each skill. Compared with the developed country The Chinese mechanic population as well as the intermediate and senior mechanic's proportion has already a very big disparity, this does not tally extremely with the Chinese high speed development financial circumstance, The traditional mechanic education has not been able to complete the such huge education project. This article will discusses the new training pattern based on the virtual reality technology --- Virtual Training, Analyzes the sole superiority which the virtual reality technology has and pour it into the mechanic development as formidable propelling force, elaborated the virtual training system performance history and attempts to summarize the development pattern. Hoping this article can provide the model for the correlation personnel, provide the powerful talented person safeguard to maintains the high speed development for the Chinese economy.
Key words: virtual Reality; skills training; virtual training; mechanic
在当今中国,技工教育受到全社会的高度重视,知识、技能和创造得到了充分的尊重和发挥,一个有利于技工教育发展的良好氛围正在形成。
随着经济全球化进程的加快,21世纪的中国已经成为全世界的制造中心,我国要想扮演好这个世界制造中心的角色,一大批高素质技术工人必不可少。现代产品的更新换代的周期已经完全的颠覆了一些人所能够承受时间概念高科技产品更是源源不断的推陈出新。传统的技工培训模式已经不能挑起这么艰巨的任务,亟待开发新的培训模式。
诸多难题阻碍着现代技工教育的发展,至今技工学校还没有走出一条适合中国国情的发展道路。我想基于虚拟现实技术的虚拟培训或许可以解决难题实现破冰,推动技工教育的良好的发展。
1 虚拟现实概念及特征
虚拟现实(Virtual Reality,简称VR)是1989年美国的J.Lanier(后来曾是专做VR产品的VPL公司董事长)提出的,国内也有人译为“灵境”,国外与虚拟现实同类的术语,还有虚拟环境、人工现实及电脑空间等。
虚拟现实有三个突出的特征:沉浸性、交互性、构想性。
2 桌面虚拟现实与虚拟培训
桌面虚拟现实(Desktop Virtual Reality,DVR)主要是在个人计算机和低级别的工作站上进行环境仿真,依靠计算机的屏幕提供给用户一个虚拟的平台,运用虚拟现实的输入设备实现与虚拟世界场景之间的交互。
虚拟现实技术是利用计算机生成极为逼真的环境,通过生动的视觉、听觉、触觉等效果以及随参与者的动作而变化的场景使人获得身临其境的感觉。现阶段由于完全的虚拟现实系统价格昂贵目前只用于科学研究,其中基于虚拟现实技术的培训(简称虚拟培训)采用增强现实的虚拟现实系统(也称桌面虚拟现实)改变了原有的培训方式,为用户提供一个直观、友好的图形化培训环境,适应社会需求。使得用户在计算机提供的逼真的三维虚拟环境中熟练掌握某一装置或某一系统的操作使用方法。大大减少了技工培训中的各种资源的消耗提高了培训质量和培训效率,有助于实现对于危险作业或不具备试验条件的高级培训。
3 职业技能培训
职业技能培训是现代经济增长的不竭动力。著名经济学家舒尔茨在考察经济增长的主要原因时指出:对人力资本的投资是最重要的生产性投资,也是经济增长不竭的动力。根据人力资本理论,人力资本比物质、货币等资本要素具有更大的增值空间,因为作为“活资本”的人力资本,具有创新性、创造性,具有有效配置资源、调整企业发展战略等市场应变能力。因此,职业技能培训是人力资本投资的一个组成部分,而且职业技能培训是实现终身教育,建设学习型组织的主要教育形式,其良性发展能满足社会经济发展对高素质、技能型人才的需要,必然对GDP增长带来更高的贡献率。
4 虚拟培训系统的开发过程模式探究与设计实例
虚拟培训系统是利用虚拟现实技术生成的一类适于进行教育培训的虚拟环境,它可以是某一现实世界培训基地或设施的真实再现,也可以是虚拟构想的世界。受训人员通过与虚拟环境进行交互获得经验达到学习和培训的目的。
4.1 虚拟培训系统的开发模式
在中国知网上以虚拟培训系统开发模式为检索词分别以题名和全文项进行精确查找,查找结果都是没有相关的文献资料,通过阅读虚拟培训系统的相关论文资料后也没有发现关于虚拟培训系统开发模式的有关论述。通过阅读虚拟培训系统的相关文献,比较各种虚拟培训系统的开发过程,结合本人实际的设计经验总结归纳出虚拟培训系统开发模式。如图1所示。
虚拟培训系统的开发过程大致分为四个阶段:首先,对将要开发的课程进行系统分析,其中包括对学习内容的分析判断虚拟培训系统是不是内容表现的最佳选择。如果可行就要继续将学习内容进行必要的分解分成若干的模块和单元,这样有利于将复杂的任务简单化使整个任务比较容易的得以实现;另外要对学习任务进行分析即通过培训要求学习者掌握的知识经验的总和并为接下来的教学策略的选择提供支持,在这项工作中还需要明确学习者要掌握预期的知识经验需要学习的各种理论知识、动作要领、技能流程以及必须完成的操作练习。其次,同时进行3D图像建模与交互的设计与实现两个阶段的工作。这两个阶段也是系统开发的两条主线,在3D图像建模阶段依据前期的素材的准备运用3D建模工具开发虚拟学习环境。这个阶段是整个开发过程中工作量最繁重的一个阶段,需要开发人员熟练掌握3D建模工具,通过反复细致的设计修改才能开发出逼真的虚拟环境。要根据学习者的特征(不同群体适应不同的交互方式)依据相关的交互理论运用恰当的交互工具科学合理的进行设计与实现。交互的设计与实现阶段要特别的引起重视,因为大部分学习任务的完成都有赖于系统的交互功能,交互设计的好坏与最终的学习效果有着直接的联系。最后,是系统的合成与调试,这一阶段能够保证系统顺利的得以实现并应用在教学中。在该阶段中包括了将必要的教学策略、理论知识以及一些必要的文字说明嵌入到系统中使它真正成为一个用于教学的工具。在调试是比较繁杂的工作,需要我们有足够的耐心和精益求精的精神通过不断的发现问题解决问题使系统不断的得到完善保证系统发挥最大的作用。
4.2 虚拟现实系统的设计实例
4.2.1 案例简介
数控机床是技工培训中的重要课程,由于数控技术较为复杂所以学习难度比较大,学员往往要用很长的时间来了解数控机床的工作原理之后才能够进入现场实际操练或是根本找不到相应的设备操练。我们设想开发这样一个虚拟训练系统使学员能够利用电脑实现理论与实践相结合,通过使用这么一个系统学员能够掌握数控技术的基本理论知识、数控机床的组成及工作原理、基本的操作练习。让学员在进入实训现场之前形成必要的知识经验的准备,增强训练的针对性提高培训效率。
4.2.2 设计构想
该虚拟训练系统首先呈现出的是数控技术的基础知识和数控机床的工作原理,此处用带有碰撞的行走动画来表现。围绕数控机床的工作程序来设计活动和交互,在给出零件的所有运动、尺寸、工艺参数等加工信息后学员被要求编制出零件加工的数控程序单。对于形状复杂的零件,学员可以在计算机上进行自动编程(APT)或CAD/CAM设计;编好的数控程序学员会被要求输入到数控装置的一种存储载体上,用动画形式抽象表现数控装置从内部存储器中取出或接受输入装置送来的一段或几段数控加工程序,经过数控装置的逻辑电路或系统软件进行编译、运算和逻辑处理,输出各种控制信息和指令给驱动装置,经功率放大后按照指令信息的要求驱动机床移动部件,以加工出符合图样要求的零件;再用动画显示位置检测装置将数控机床各坐标轴的实际位移量检测出来,经反馈系统输入到机床的数控装置之后,数控装置将反馈回来的实际位移量值与设定值进行比较,控制驱动装置按照指令设定值运动;学员在呈现的辅助控制操纵界面中按下按钮后随之会发生相应的变化比如刀具的转换、指令交换工件和机床部件的松开、夹紧等动作。在以上几个步骤中适时现实必要的文字补充材料以便于学员理解。
4.2.3 技术实现
本系统的开发工作主要集中在虚拟场景建模、虚拟动画的制作以及交互的设计与实现三个环节。
在建模方面,3DSMAX的建模功能是非常强大的完全能够满足桌面虚拟现实系统的建模需求。在虚拟动画的制作方面,可以用普通的动画制作软件如flash等。但是这样就存在一个不同格式文件相融合的问题,如果直接用3DSMAX制作的话相对来说会比较容易。在交互方面,较为简单的交互可以将MAX格式转换成VRML格式通过VRML内部的交互传感器来实现。在一些较为复杂的交互实现上编程语言更具优势,但是难度也是很大的。有很多交互我们根据学习任务要进行设计的但是实现起来难度很大,我们就要灵活掌握通过对能够实现的交互功能进行有限的组合达到预期的效果。在交互的设计实现过程中还要重点关注的一个问题就是有效的教学设计的使用。
5 结束语
全文主要探讨了虚拟现实技术应用于技工技能培训的新模式,介绍了虚拟培训系统的开发过程,至于具体的应用于技工教育的虚拟培训系统(软件)的设计和开发我们正在进行进一步的研究。
参考文献:
[1] 宋达.虚拟现实技术在教育领域中的应用与设计[硕士学位论文].长春:东北师范大学,2005.
[2] 薛瑞华.腹腔镜手术虚拟现实训练软件开发研究[硕士学位论文].济南:山东大学,,2005.
[3] 历俊丰.数控切割机虚拟训练系统研究[硕士学位论文].哈尔滨:东北林业大学,2007.
[4] 徐颖.新公共管理背景下的职业技能培训体系改进的研究:[硕士学位论文].上海:上海交通大学,2007.6
[5] Andies van Dam,Andrew S.forsberg et.al. Immersive VR for Scientific Visualization:A Progress Peport[R].IEEE Computer Graphics and Applications 2000.11.27
[6] 尹晓.虚拟培训技术在石油工业中的应用研究:[硕士学位论文].大庆:大庆石油学院,2006.
[7] 段新昱.虚拟现实基础与VRML编程[M].高等教育出版社,2004:1-2,53-59.
篇6
中图分类号：G726 文献标识码：A
一、概述
数控技术是制造业实现智能化、自动化、柔性化、集成化生产的基础，数控技术的应用是提高制造业的产品质量和劳动生产率的重要手段，是实现中国制造2025目标的前提；数控机床是国防工业现代化的重要战略装备，是关系到国家战略地位和体现国家综合国力水平的重要标志。陕西工业职业技术学院FANUC数控系统应用中心于2012年3月由陕西工业职业技术学院和北京发那科机电有限公司、陕西法士特汽车传动集团有限公司共同出资建设。
依托FANUC应用中心，学院加强产学研合作，工学做结合，以“数控加工设备使用与维修”岗位核心技能培养为重点，以真实工作任务为载体，努力创建“项目引领、情景真实、层次分明、分段递进”的工学结合的数控技术专业人才培养模式。“项目引领”是指在FANUC应用中心项目带动下，利用发那科公司及FANUC系统用户行业企业平台，校企深度融合，共育高技术技能人才。“情景真实”是指以企业典型产品零部件加工及典型维修改造案例作为学习情境，设计载体引入课堂；“层次分明”是指技能培养分四个层次，即普通设备使用能力、常见数控设备使用能力、高端数控设备使用能力、数控设备维护维修与改造能力；“分段递进”是指教学过程分为五个阶段，即基本操作与维护技能训练、两轴与三轴数控操作与维护技能训练、高端数控机床操作与维护技能训练、对外加工与服务训练、生产性顶岗实习。此模式一方面可以在发那科公司及其用户企业的技术支持下，制订数控技术专业发展规划、人才培养方案、专业培养计划，推进教学与课程改革。另一方面可利用学院师资力量，协助企业解决技术难题，培养“双师型”师资队伍。
二、拓展校企合作平台，丰富校企合作内容
（一）搭建实习实训基地平台
依托FANUC应用中心，学院与行业企业逐渐建立了良好的合作关系。先后与陕西秦川机床制造有限公司、宝鸡机床制造有限公司、陕西法士特汽车传动集团有限公司、陕西北人印机公司等一大批省内外著名企业签订了校企合作协议；建立了校外实践、实习签约基地30多个，并与100多家FANUC系统用户行业企业建立了联系，开展多方位、多样化的校企合作。
（二）搭建专业建设管理平台
学院将FANUC系统用户行业企业专家视为促进学院建设和发展的重要资源。近年来先后建立了数控技术专业、数控设备应用与维护专业教学指导委员会，有近30名校外行业企业专家受聘担任专业指导委员会副主任或委员。该项举措使得行业企业参与学院人才培养全过程，共同承担培养工作。受聘专家参与制订专业发展规划、人才培养方案、专业培养计划，推进教学与课程改革，极大地促进了专业建设。
（三）搭建师资队伍管理平台
为了打造“上得了讲堂下得了车间”的双师结构教学团队，学院通过FANUC数控系统应用中心这个校企合作平台，坚持“走出去、请进来”。一是坚持“要上讲堂，先下企业”，要求专业教师下企业，带着任务到车间、带着技术去交流。为此学院建立了“教师实践锻炼质量监控管理体系”。二是坚持“优秀校外人才进课堂”，数控技术专业、数控设备应用与维护专业外聘了一批兼职教师。这些兼职教师主要来自校外实习基地――FANUC系统用户行业企业。他们大都具有行业中高级专业技术职务，主要负责专业性较强的实践教学环节，取得了良好的教学效果。
（四）搭建顶岗实习管理平台
学院与FANUC数控系统应用中心合作建设企业――“法士特公司”建立战略合作伙伴关系，构建了顶岗实习管理平台。学生在完成正常教学活动的同时，由企业进行专业实践培训、岗位技能培训、企业文化教育等内容。这一培养模式使学生有机会在学校时就与企业挂钩，使专业学习变得更具现实意义。
三、深化校企合作领域，创新人才培养模式
（一）以“横向科研项目”建设为突破口，扎实推进校企合作建设
基于工作过程的教学改革需要教师带领学生走出校门，让学生参与到企业项目中，在实践中提高工程实践能力。数控技术专业必须重视加强学生数控设备调试与运行、维护等基本技能的培养，帮助毕业生在经过一定工作积累后，提升其职业空间。为此，学院出台相关政策，鼓励教师为企业进行技术服务，签订横向科研项目。先后与咸阳非金属矿研究设计院有限公司签订了横向科研项目“CC2000冲击式超细粉碎设备部分关键件的数控加工工艺设计与制造”“对撞式超细粉磨分级系统电气控制柜研制”；与咸阳职业技术学院签署技术服务项目――“数控加工中心等设备故障诊断与维修”；与秦都明鑫机械加工厂签署技术服务项目――“数控车床精度检验与恢复”等。通过这些项目的实施，教师带领学生进行机电设计、调试，FANUC系统机床维修、改造、零件加工等。学校和行业企业在校企合作、学生就业、顶岗实习、基地建设、社会服务及科技成果转化等方面取得了积极的成果。
（二）以“教学资源库”建设为平台，不断推进课程改革
2012年初，教育部高职教育数控技术专业和数控设备应用与维护专业教学资源库建设项目相继启动。学院承担了《数控设备改造》课程子项目建设任务。《数控设备改造》课程是12门核心课程之一，是专业提高类课程，主要由“专业级资源建设”“课程级资源建设”“素材级资源建设”“在线测试平台资源建设”“推广与更新”等项目组成。
课程建设依托FANUC数控系统应用中心平台，建立了“依据企业人才需求，基于工作过程的项目式”的职教课程，为学院和资源库应用院校培育了一批做中学项目式职教课程开发与教学资源研制师资队伍，通过他们带动了本地区示范辐射院校职教同行教学模式、教学方法和教学手段改革；聚集了一大批具有普适性的数控类专业数字化专业教学资源作品，资源共享成效显著；资源平台运行使专业教学资源在全国范围内迅速传播，有效促进了职业教育公平；为提升专业教学资源库社会服务能力和水平开辟了新局面。
项目建设在带动本地区同行“做中学”模式改革、教学方法和教学手段改革，校企合作共同开发职业教育课程，推广企业先进应用技术，专业教学资源共享等方面取得了重要进展，为我国构建终身学习社会、促进教育公平作出了有益探索。我院教师编著的《数控设备改造》课程项目教材获全国机械行业校本教材二等奖；主持的教育部高职教育数维专业教学资源库建设项目子项目《数控设备改造》课程在高职高专网上线。
在国家资源库级资源库建设的带领下，近年来我们陆续进行了数控技术专业多门专业核心课程的综合改革。先后推出了《数控机床结构》等七门课程的精品资源共享课建设和《数控机床故障诊断与维修》等四门课程的MOOCS建设，课程资源不断丰富。
（三）以“FANUC系统培训工程师”培养为契机，培养国际化高技术人才
为进一步提升教师业务水平与国际交流能力，在FANUC公司统一组织下，学校多次选派优秀中青年教师去北京FANUC公司和日本FANUC公司进行业务进修，开展科研、培训、交流互访等多项合作。通过学习和交流，学院教师数控机床编程操作和数控系统装调维修技能进一步提高。
（四）以各级各类“数控技能大赛”为推手，培养数控专业高技术技能人才
通过FANUC应用中心建设的推动，我院学生在2012-2014年连续3年的陕西省数控装调维修大赛上分别获得两个2等奖，6个三等奖。并2次代表陕西参加教育部在天津举办的职业院校技能大赛。2014年在国家五部委举办的“第六届数控技能大赛陕西选拔赛”中获得“数控装调维修赛项”陕西省高职第一名，并代表陕西队参加全国大赛获得优秀奖。
（五）以“请进来，走出去”为方法，持续推进人才培养质量提高
除了正常的企业兼职教师外，先后聘请中国机床再制造产业技术创新战略联盟副理事长、北京圣兰拓数控技术公司总经理宋松高级工程师，陕西省机械工程学会数控自动化分会常务理事、数控维修专家黄万长高级工程师，陕西省机械研究院数控维修专家戴周社高级技师来我院为我院师生作专题讲座。校企共同构建专业课程体系，共同开发专业课程与实施课程教学，加强学生顶岗实习管理。在教学上实现“教、学、做”一体化，为学生提供真实的工作环境和各类技能培训，让学生在感悟中学习理论，在实践中掌握技能。
（六）以“对外培训”为纽带，深化产教融合
近年来，学院先后以FANUC应用中心为平台，为陕西法士特公司、西北医疗设备公司、宝鸡桥梁厂、宝光集团、宝鸡机车厂等企业进行了FANUC数控设备维修培训，共举办企业职工培训班6期，并与企业技术人员就设备数控改造等技术问题进行了广泛交流与合作。举办国家级高职教师数控装调维修培训班2期，中职教师国家级培训班5期；中职教师省级培训班6期。通过培训，在提升教师教学水平的同时，大力推进了FANUC系统用户企业与学校的多方合作办学，发挥学校的人才技术和教育资源优势，利用FANUC应用中心的设备和实践条件，推动产学研结合与科技成果转化，建立以企业为主体的技术创新和以学校为主体的知识创新相融合的人才培养体系。深化产教融合、加强行业指导，完善校企合作制度，不断推进人才培养模式创新，为数控技术及相关专业的高端技术技能人才培养做出不懈的努力。
四、巩固校企合作成效，不断提高人才培养质量
（一）学生职业能力加强，就业质量不断提高
通过在“FANUC数控系统应用中心”进行的基于工作过程的理实一体化课程教学，学生在校期间已经对于数控机床编程操作、数控机床精度检测、数控系统连接调试、数控机床故障诊断与维修等企业工作任务有了较深入的了解，职业能力较高，毕业生表现出较强的首岗适应能力、多岗迁移能力和可持续发展能力，毕业生就业率始终保持在98%以上，专业对口率上升到85%以上，用人单位对毕业生综合评价的称职率为99.84%，优秀率68.9%。本专业学生就业于北京凯恩帝数控技术公司、陕西法士特公司、秦川机床集团等国内著名高科技企业的数量逐年提高，学生在行业内就业优势明显。图1和图2分别为学生就业单位性质流向及薪资情况分布图。
（二）教学资源进一步丰富，服务产业能力提高
FANUC数控系统应用中心所建成的实验实训室及教学资源，通过为中航西控公司、陕西法士特汽车传动有限公司等企业开展数控维修工种职业技能培训工作，已将其纳入数控车、数控铣、数控加工中心机械装调维修、电气装调维修等培训课程中。为相关专业学生、教师及企业员工为主体的社会学习者群体的终身学习创造了条件。
五、结语
通过几年的实践，进一步完善了“项目引领、情景真实、层次分明、分段递进”数控技术专业人才培养模式。重构了以培养学生职业能力为主线的、基于工作过程的理实一体化课程为基础的人才培养方案。从技术技能基础配养开始，到核心能力、综合能力培养课程，最后进行拓展能力培养课程学习。探索形成了以“课程建设为抓手、实验室建设为基础、资源库建设为手段、科研项目锻炼为辅助、各级大赛检验为推手”的学生职业能力提升方法。不断提高“FANUC数控系统应用中心”服务水平，增强“FANUC应用中心”的社会服务能力。扩大应用中心与FANUC公司及相关用户合作范围和领域，促进优势互补、资源共享，共同进行教学改革，建立职业教育改革与创新机制。
参考文献
[1]祝战科.FANUC数控系统应用中心建设的实践与思考[J].教育教学论坛，2013（28）.
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中图分类号：G642文献标识码：B
1引言
目前，随着科技的快速发展，我国的制造业有了很大的进步，企业在引进现代制造技术的同时，对工程技术人员的综合素质提出更高、更全面的要求。因此，工科院校的学生为了适应制造业的发展及今后就业的需求，就必须了解现代制造技术的理念，并学习和掌握一定的现代制造技术的基本技能。金工实习是工科院校相关专业的学生必修的一门实践性很强的技术基础课，但传统的实习教学内容已经不能满足目前的需求。因此，要在传统的金工实习教学的基础上，突破传统的教学模式，加强以信息技术和现代管理技术为代表的现代制造技术，构建以现代制造技术为核心的金工实习教学体系。
当前，国内的制造行业为了适应和增强国内和国际市场的竞争力，已经开始从过去的劳动密集型和生产设备密集型向技术密集型、知识密集型方向发展，在传统制造技术的基础上，引进新材料、柔性制造系统、模拟制造、集成制造、網络技术以及先进的管理技术等制造手段和生产方法，不断地创新、生产制造高科技产品。
现代制造技术的特点与传统的制造技术不同，现代制造技术贯穿于生产制造的全过程，技术、管理、人员相结合，多学科交叉，使整个制造过程成为一个有序链接的大的系统。因此，具有现代制造技术能力的企业在市场经济中有着很强的竞争力，企业也非常需要这方面的技术人才。
2现代制造技术在实习教学中的要求和培养目标
课程的教学要求
1）通过实习使学生基本掌握现代制造技术的生产特点和先进的加工方法，能掌握较复杂的机械零部件的整个设计加工过程（包括计算机辅助设计、加工工艺流程设计、数控加工计算机编程、数控加工制造），并具有初步的独立操作技能，为今后的专业课学习、专业课程设计与综合实验、毕业设计、课外科技实践活动的制作加工及动手能力培养等打好基础。
2）使学生了解现代化管理知识，培养学生在工程实践中具有一定的管理协调能力、团队协作精神以及质量工程意识，提高学生的综合素质。
3）对简单的零件，要求学生手工编写加工程序；对复杂的零件，要求学生必须掌握较先进的CAM技术，至少学会使用一种先进软件（如UG、Mastercam等）进行零件的造型设计，并能够生成数控加工程序。学生要会利用模拟软件进行零件模拟加工，完成对程序的修改，然后在数控机床上完成对机械零件的加工。学生完成零件设计、加工的过程既是激发学习和求知欲望的过程，也是获得成就感的过程。
课程的培养目标郑州轻工业学院是一所以工科为主的院校，在工程训练中心实习的20多个专业的学生都与制造业有关，其中机械制造及自动化、过程装备与控制过程、机电一体化专业的学生占了大多数。通过一系列工程实践教学活动，使学生了解现代企业管理知识和现代制造业的生产特点，培养学生现代制造技术的意识和工程实践能力，使学生的创新意识与工程素养等诸多方面都得到全面的训练和提高。拓宽学生的知识面，树立现代制造技术的理念，初步掌握现代制造技术的知识及技能，提高制造类专业学生的实践操作能力，适应企业的用人要求，为学生的终身学习和长远发展奠定基础。
3现代制造技术教学体系的构建
教学模式与传统金工实习相比，现代制造技术教学的重点是理论知识和工艺知识的学习。传统金工实习重视技能的掌握，因为在传统金工实习中，学生要亲自动手操作机床，调整机床各手柄的刻度，完成零件的加工，实践性较强；而现代制造技术要求的是程序的编制、软件的使
用、工艺的掌握。
教学内容现代制造技术所涉及的专业知识较多，如设备的加工原理、软件的使用、机械制造的工艺要求、相互之间的组织管理、时间的分配等，因此，编制专用的配套教材、实习报告以适应教学的需要。
配套硬件、软件的建设现代制造技术的学习离不开现代制造设备的硬件、软件的支持，硬件是基础，软件是保障。但是在选择硬件、软件时要简便、易学，又不相对落伍。
改进教学方法传统金工实习的教学方法不能适应现代制造技术的教学活动。现代制造技术的教学应该以理论编程的学习为基础、以工艺的制定为主线开展教学，配以数控系统的使用，完成教学任务。
教学结果评价教学结果评价是检查学生学习情况、检验教师教学效果的评价体系。有效的教学结果评价体系设置更能激发学生的学习热情，调动学生的学习积极性，完成以学生为中心的教学活动。
4实习教学的具体实施
教学模式方面在传统的机械加工实习的基础上，运用典型的机械零件，有意识地加强对学生的加工工艺的技术培训，使学生能够初步掌握机械零件加工的工艺过程，为现代制造技术的机械零件的编程打下工艺基础。
在传统制造技术实践教学环节的基础上，编制一套针对现代制造技术的金工实习教学方案，其内容包括现代制造技术的加工原理、程序编制、仿真模拟、系统使用、过程检测、典型例题等。通过这些教学内容的实践，使学生能较全面地掌握现代制造技术的基本知识、基本技能和综合实践能力。
配套硬件、软件建设应选用结构、系统统一的现代制造技术设备，便于教学。计算机及相关应用软件和模拟软件，应在使用中简单、易学。工程训练中心统一选用FANUC数控系统，教学时只需讲解一种系统的使用方法，节省时间，学生也不至于由于系统种类多而引起混淆。在数控设备加工的实习过程中，计算机与数控设备之间建立局域网络，实现数控设备与计算机之间、计算机与计算机之间数据通信和资源共享。如某一数控设备正在空闲，先编好加工程序的学生就可以把计算机里的程序传输到该设备控制系统中进行加工。程序编好后先进行模拟仿真练习，确保程序无误，才能传输到数控系统中进行加工。
教学方法在金工实习教学中，突出现代制造技术的特点及优势，在学生用数控机床加工零件时，应综合设计一些技术要求比较高的机械零件，供他们进行编程与加工，如比较复杂的曲面、球形体、椭圆体、模具模型等。并在此基础上，由学生自行设计较为复杂的机械零件并进行编程加工，既提高了学生的实习兴趣，又充分发挥了学生的自主创新能力。
在金工实习中可以加入一些与学生课程设计相关的零件或者相似的工艺内容的知识，增强学生的兴趣，提高学生的积极性，也能与理论教学相联系，让学生真正体会到理论与实践相结合的重要性。
在金工实习后期，让学生以组为单位，鼓励有想法的学生自行设计零件、绘制图纸、选定设备、制定工艺、完成加工、装配调试，此过程以学生为主、教师为辅。通过此方法可以提高学生的积极性、创新能力和解决问题的综合能力，促进学生全面发展。
教学结果评价通过计算机考试，在计算机上进行金工实习的理论考试及工艺方面的测试。通过此方法可以很好地了解学生对金工实习理论知识、加工工艺、操作方法等情况的掌握。
工件的测量可以由学生相互检测完成，可以锻炼学生的测量能力，也可以让他们深刻地体会到互换性与技术测量课程学习的意义和重要性。指导教师给出一定的评分标准由学生打分，以抽查的方式复查学生作品并给予评价，发现不合理现象及时予以纠错。
建立微信平台或网上预约平台，通过此平台，可以解决学生在实习过程中或在进行理论学习、课程设计、毕业设计时遇到的与机械制造相关的问题。学生能随时通过此平台提出问题，教师可以方便地在此平台上回答问题，也可预约时间当面与学生答疑解惑。
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1.根据岗位能力需求提炼专业核心内容
社会和企业对岗位人才的需求是职校的培养目标，对岗位能力的要求是课程设置的依据。专业核心内容是培养学生就业能力的关键内容，它具备以下几个特征：一是能够提供形成岗位专业技能必须的知识结构和技能结构；二是能够提供就业岗位所需要的通用技术、核心技术知识和能力结构；三是能为学生创建就业行为导向，关注学生的就业与人格发展。培养学生在动态的社会情境、职业情境和生活情境中，具备一定的主动应对能力以及责任感。
2.根据核心内容确定专项能力模块
核心内容提炼于数控机床操作工人必须具备的岗位能力。岗位能力是一种综合能力，包括专业能力、方法能力和社会能力。专业能力是指具备从事职业活动所需要的专门技能及专业知识，注重掌握技能、掌握知识，以获得合理的知识与能力结构。方法能力是指具备从事职业活动所需要的工作方法及学习方法，注重学会学习、学会工作，养成科学的思维习惯。社会能力是指具备从事职业活动所需要的行为规范及价值观念，注重学会与人共处，学会做人，确立积极的人生态度。
例如，培养数控机床操作工这一岗位能力的专业核心内容分析如下：
通过对核心内容、能力、知识、技术之间的内在联系的深入分析，我们将数控机床操作岗位的专项能力划分为四大块：通用技术模块、机械加工模块、数控编程与仿真模块、数控机床操作模块（见下表）。
3.根据专项能力模块设置核心课程
通过以上分析，可以根据能力模块，按照教学规律，通过一定的优化组合和科学创新组建专业核心课程。这些课程内容的主体是专业技能及相关专业知识的集合，课程内容的排序结构符合人们的认知心理顺序，体现教学策略，真正将能力培养放到了中心位置，实现了就业导向、能力本位的原则。
4.根据核心课程规划和完善专业教学计划
核心课程的目标取向基本一致，即强调能力与知识的整合，认知与情感、态度、价值观的融合，内容与方法的兼顾。核心课程的课程形态和目标取向确定之后，还要考虑通用能力类的基础知识课程设置和职业能力形成链的完整性等问题。严格依据核心课程这一条主线，设置好基础课程和相关课程，规划和完善整个专业教学计划。
二、构建就业导向性课程体系框架
1.课程体系的主体内容
职业基础课程：职业道德、职业素质、职业通用能力；通用技术课程：职业关键能力、职业关键技术；专业技能课程：专业基本技能、专业技能、职业能力；职业认证课程：职业技能资格和等级认证；校企合作课程：根据就业单位需要开设课程，包括技术课、技能课和用人单位的企业文化课。
2.课程体系的基本内涵
（1）坚持以就业为导向的课程观。专业技能课程的具体教学内容围绕形成岗位的工作技能和职业能力这个中心展开。通用技术课程的具体教学内容围绕着铺垫好专业技能课程而展开，而职业基础课程的具体教学内容则关注学生的整体精神构建，围绕着职业道德、职业素养、职业通用能力这个中心而展开，既可单独开课，又强调将其贯穿于专业教学的始终。这三大类课程的教学内容可依据岗位工作过程的需求相互协调、互补组合，突出培养学生的综合能力。
（2）课程体系强调实践教学，突出职业技能训练。引入国家职业资格和技能等级认证，将就业教育与职业资格高度融合，与国家职业资格制度接轨。学生毕业前考取相应的国家职业资格技能等级证书，从资质上满足企业用人需求，得到企业认可。
（3）校企合作办学是就业教育最有效的途径之一，把教学过程与企业生产过程的各环节和要素充分结合起来，学生的职业素养和技能在真实环境中得到更好的培养。校企合作办学的开展，不仅能让学生亲身感受企业理想与文化，提高职业素养与能力，而且帮助学生快速向职工的角色转换，为学生就业提供一个过渡平台。
（4）基于岗位能力本位的理念建立的课程体系，便于掌握课程教学中的重点和难点，还能够根据产业和经济结构变化和发展，调整更新课程内容，调整教学计划，紧跟市场需求，充分体现职业教育的特色。
参考文献：
[1]姜大源.网上资料“职业教育理论系列论述”.
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[中图分类号]TP39[文献标识码]A[文章编号]1007-9416(2010)03-0039-02
CNC network of research and development
[Abstract]Network of NC technology is the realization of manufacturing automation, intelligence, integration and globalization of technology-based. This paper analyzes the development of the network system of the basic requirements of the proposed network of digital systems architecture, with emphasis on the numerical control system network hardware platforms and software platform of Design and Implementation of the analysis described, and pointed out that the Internet-based network NC CNC is a system of research and development trends, there is a strong sense of practical application.
[Key words]NC network system; Internet;CAM/CAM;digital control;digital manufacturing
计算机网络技术和信息技术的飞速发展带来了制造业的不断变革,数控技术作为未来先进制造技术的核心内容之一,正在朝着开放化,网络化,柔性化和智能化方向发展,数控装备产品的设计制造和应用开发都日益显示出基于开放接口标准的模块形态。网络数控的基本思想是从系统角度出发,以集成为手段,以数控技术、计算机和网络技术、通讯技术等先进技术为支撑,通过网络将车间设备、资源加以集成,最终形成一个开放的、具有一定功能的网络数控制造单元。
人们对数控技术的持续研究,深化信息技术的应用,促使其发挥更大的潜能和进一步提升其性能。因此,发展在信息技术支持下的先进数控技术来推进制造装备及其控制运行过程自动化、网络化和智能化的数字化技术,将是构成企业制造系统现代化的关键。它将提高企业在经济全球化条件下,对不确定性市场环境的适应能力。所以,数控技术对机械制造企业重构和改造应起到重大作用。
1 发展网络数控的意义
随着计算机集成制造技术、敏捷制造、智能制造等新的概念和方法的研究与发展,作为各种先进制造环境中网络制造的基本单元,网络数控系统的研究与应用显得尤为重要。网络数控系统将为网络制造、远程制造、远程诊断与维护及机床与各种网络资源的相互共享等提供了最基本的支持。
1.1 可充分利用现有资源
随着计算机辅助设计/制造系统越来越快地进入实际加工过程,越来越多的信息需要方便快捷地与数控系统进行通信和交换,这样数控系统本身所使用的高可靠性、高价位、低容量的电子盘就很难满足实际的需要。如果具备联网功能,处于恶劣环境的数控机床就可以共享环境清洁的办公用高容量硬盘,然后数控系统通过局域网读取CAD/ACM 系统生成的加工代码,并进行零件加工。
1.2 为远程监控及网络制造提供基础
数控系统可以通过通讯网络及时地向远程监控点提供当前加工状态信息,并接收远程监控命令,为真正的全球制造提供最起码的支持。甚至,我们可以把某个数控机床像办公网络中的共享打印机一样共享到网络上。当然,这些功能对数控系统的开放性及自诊断性都提出了更高的要求。
1.3 可减少维护的盲目性及相关费用
网络数控系统不但大大加强工厂加工信息的传递与管理,提高机械加工自动化程度及远程监控水平,而且当数控系统产生故障时,还可以为数控系统生产厂家提供远程诊断与维护,减少维护的盲目性及相关费用。
2 开发网络化数控系统的基本要求
网络化制造是快速响应市场需求、提高市场竞争力的一种先进制造模式,它以数字化、柔性化和敏捷化为基本特征,充分利用网络信息技术,实现全球制造资源的共享,支持跨地区跨平台的全球制造。因而,在网络化制造模式下,作为底层CNC自动控制系统应满足如下的基本要求:
2.1 支持基于网络的信息共享
若使CNC系统成为一种全球制造资源,其最基本要求就是支持跨平台的系统操作,支持不同地域的多用户信息共享:一方面要求CNC系统能够充分利用企业信息网上层所拥有的各类管理和技术资源;另一方面要求上层企业层计算机能够通过Intranet及时地获取底层CNC系统的实时现场数据。
2.2 支持基于网络的实时监控
网络化CNC系统应能及时地向远程客户端实时状态信息,并能在远程客户端对系统进行实时的操作和控制。
2.3 通过网络提供远程数字化服务
通过Internet/Intranet提供远程数字化服务,包括远程在线编程、远程技术咨询/技术培训、特定控制功能的追加、交互式远程故障诊断等服务内容。
3 网络化数控系统的体系结构
为实现网络化数控系统应有的功能,笔者构建了如图1所示的系统体系结构。从图示可以看出,这是一个由B/S与C/S相组合的系统结构,它充分利用B/S和C/S各自优势,实现两者之间的优势互补,以满足网络化数控远程服务和远程监控的功能要求。
从B/S角度分析,这是一个3层结构:第一层为远程客户层,远程客户可通过浏览器实现数控系统的远程监控和信息共享;第二层为系统服务层,用于存放远程服务功能模块和相关的应用程序;第三层是数据库服务层,用于存储加工工艺参数、机床设备参数、实时的系统状态参数等。这种B/S系统结构形式易于实现跨平台操作,降低了对客户机的要求,提高了系统通用性。
从C/S角度看,该系统为两层结构,即远程客户端和底层的Web-CNC,通过TCP/IP协议实现远程客户端与Web-CNC之间的双向通信,通过远程客户端的虚拟控制面板实现基于Internet/In-tranet的系统远程实时监控。这种C/S结构形式可由客户机向服务器各种请求命令,由服务器将实时的系统状态信息返回给客户机,实现实时的点对点控制。
4 网络化数控系统的开发
本文根据网络化数控系统功能要求和体系结构,基于IPC和高速运动控制器硬件平台开发了网络化数控原型系统,下面具体介绍该系统的软硬件构架和相关功能的实现技术。
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4.1 硬件构成
Web-CNC原型系统是以IPC+多轴运动控制器(PMAC)为硬件平台。PMAC是美国DeltaTau公司提供的一个控制单元,以高速数字信号处理器(DSP)为中央处理单元,具有插补、刀补、位置控制、速度处理、PLC控制、内务管理等基本的数控系统功能,支持用户的开发和扩展,与IPC配合具有上下两级的开放性。这种硬件结构具有结构简单、构建方便、开放性好的特点,可共享IPC微机丰富的软硬件资源,便于系统开发,可方便地与网络连接,利于远程服务、远程监控和制造系统的集成。
4.2 软件环境
a.在WindowsXP环境下,用VisualC++6.0开发Web-CNC原型系统的控制、管理和网络通信等软件功能模块。
b.选用WindowsNT和Microsoft公司IIS5.0作为Web服务器,用以管理和信息。采用IIS所支持的ASP(ActiveServerPage)以及ADO(Ac-tiveDataObjects)技术实现动态网页的设计和对SQLServer2000数据库的访问。
c.采用MicrosoftSQLServer2000作为数据库服务器,存储和管理数控程序、加工工艺参数、机床设备基本参数、机床实时状态信息和用户信息等。
5 网络化数控系统的技术实现
5.1 数据采集与处理技术
数控系统运行状态的实时采集是Web-CNC原型系统的基本要求,也是实现信息共享的关键技术之一。由DeltaTau公司提供的PComm32通信驱动软件可方便地实现PMAC与上层Windows应用程序的通信,其通信驱动关系如图1所示。由图示可知,PComm32通信驱动软件由PMAC.DLL、PMAC.SYS、PMAC.VXD3个文件组成,共包含250多个函数。可通过其中的DeviceGetRe-sponse()函数实现系统的参数采集,该函数原型为:
DeviceGetResponse(DWORDdwDevice,PCHARresponse,UNITmaxchar,PCHARcommand)其中:dwDevice-设备号;response-字符串缓冲区的指针;maxchar-可传送的最大字符串;command-传送字符串命令。
利用上述函数开发相关软件模块,可按如下步骤对数控系统状态参数进行采集和处理:(1)采集前准备:用SQLServer2000创建数据库,用以存储所采集的数据,并将所开发的软件模块与数据库连接,设置定时器,对系统进行定时数据采集。(2)通过DeviceGetResponse函数向PMAC发送数据采集命令。(3)PMAC定时对各运动轴的位置、速度,以及系统变量、I/O端口等各状态参数进行采集。(4)将所采集数据进行转换处理后存放至所建数据库,供其他应用程序调用。
5.2 网络通信与接口技术
本原型系统采用面向连接的流式套接字技术用VC++6.0分别为Web-CNC和远程客户端开发了基于以太网卡10M/100M的网络通信接口程序模块,建立两者之间稳定的双向通道。图2所示为远程客户端与Web-CNC进行信息传递的流程。由图可知,流式套接字数据传输过程是典型的客户/服务器(C/S)模式。启动Web-CNC服务器,并调用Listen()函数等待远程客户的访问,当查获远程客户开始向Web-CNC发出请求时,调用Receive()函数接受请求,建立稳定可靠的连接。这种数据传输方法按发送的顺序接受数据,适用于大量的数据传输,具有可靠性好和实时性高的特点。
5.3 远程监控技术
远程监控是Web-CNC的重要内容,其关键在于远程客户端虚拟控制面板的实现。在本系统中,采用ASP技术制作了动态网页,并在网页中嵌入用ActiveX控件开发的虚拟控制面板,可供远程客户的访问。
虚拟控制面板内主要包含两类信息:一类是Web-CNC系统实时状态数据,包括各运动轴状态、当前操作方式、报警信息、操作按钮状态等,这类信息源自于网络数据库,即通过ADO技术把采集存放在网络数据库的数据在虚拟控制面板上显示,并定时地刷新;另一类是操作控制按钮,包括控制方式、倍率调节、程序选择以及启动和急停等按钮,系统控制命令可通过虚拟控制面板上的按钮经过网络通信通道下传到Web-CNC,再通过DeviceGetResponse()函数的调用将命令下载给PMAC执行,以控制机床运动。
6 结语
网络数控以Internet技术、通讯技术、数控技术和计算机技术为技术,远程设计、数控编程和数控加工集成在一起,实现了数控系统等数控设备的网络化和集成化,已成为数控系统发展的必然趋势。它具有十分广泛的技术内涵。文中涉及了国内外对网络数控系统的研究现状,对关键技术的探讨仅仅是网络数控系统在利用网络资源进行生产应用的一个方面,有关利用网络技术对数控系统大范围内的资源优化课题有待于进一步探索。针对网络数控的研究也将向以下方面发展。(1)今后对网络数控操作平台的研究重点将转向对生产管理软件的进一步集成技术,其开放性和可扩展性成为主要考虑的因素。(2)软插件技术为基础研究异构数控系统的集成将成为今后网络数控发展的一个趋势。(3)基于现场总线和高速数据通信技术的发展将在网络数控中得到大量的应用。(4)基于网络的多媒体技术将在网络数控中进一步得到应用,将虚拟实现技术集成入网络数控操作平台,将使远程身处异地的操作人员在本机上,身临其境的操作远程数控机床。
[参考文献]
[1] 高荣.基于Web服务的移动网络数控系统研究,计算机集成制造系统,2007,9.
[2] 黄荣杰.DNC通讯接口模式在网络数控系统中的应用分析,组合机床与自动化加工技术,2007,5.
[3] 马钢.一种开放式网络数控系统的开发,辽宁省交通高等专科学校学报,2006,3.
[4] 梁志锋.基于工业以太网的网络数控系统设计及实现,现代制造工程,2006,1.
[5] 张翠轩.基于校园网的网络数控系统研究,机电产品开发与创新,2005,1.
[6] 吴新佳.网络数控系统研究,郑州铁路职业技术学院学报,2005,1.
篇10
数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域：(1)机械制造技术；(2)信息处理、加工、传输技术；(3)自动控制技术；(4)伺服驱动技术；(5)传感器技术；(6)软件技术等。
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重要行业（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［1～4］。
1．1 高速、高精加工技术及装备的新趋势
效率、质量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，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端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21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40秒/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、高精和高柔性的要求。
从EMO2001展会情况来看，高速加工中心进给速度可达80m/min，甚至更高，空运行速度可达100m/min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/min，快速为100m/min，加速度达2g，主轴转速已达60 000r/min。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*!000r/mm和1g。
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10μm提高到5μm，精密级加工中心则从3～5μm，提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已开始进入纳米级(0.01μm)。
在可靠性方面，国外数控装置的MTBF值已达6 000h以上，伺服系统的MTBF值达到30000h以上，表现出非常高的可靠性。
为了实现高速、高精加工，与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展，应用领域进一步扩大。
1.2 5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，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1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轴联动加工可比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EMO2001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5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
21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质量方面的智能化，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、方便系统的诊断及维修等。
为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。目前许多国家对开放式数控系统进行研究，如美国的NGC(The Next Generation Work-Station/Machine Control)、欧共体的OSACA(Open System Architecture for Control within Automation Systems)、日本的OSEC(Open System Environment for Controller)，中国的ONC(Open Numerical Control System)等。数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。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。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，如在EMO2001展中，日本山崎马扎克（Mazak)公司展出的“CyberProduction Center”（智能生产控制中心，简称CPC)；日本大隈（Okuma）机床公司展出“IT plaza”（信息技术广场，简称IT广场)；德国西门子(Siemens)公司展出的Open Manufacturing Environment（开放制造环境，简称OME）等，反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。
1.4 重视新技术标准、规范的建立
1.4.1 关于数控系统设计开发规范
如前所述，开放式数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性，美国、欧共体和日本等国纷纷实施战略发展计划，并进行开放式体系结构数控系统规范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界3个最大的经济体在短期内进行了几乎相同的科学计划和规范的制定，预示了数控技术的一个新的变革时期的来临。我国在2000年也开始进行中国的ONC数控系统的规范框架的研究和制定。
1.4.2 关于数控标准
数控标准是制造业信息化发展的一种趋势。数控技术诞生后的50年间的信息交换都是基于ISO6983标准，即采用G，M代码描述如何（how）加工，其本质特征是面向加工过程，显然，他已越来越不能满足现代数控技术高速发展的需要。为此，国际上正在研究和制定一种新的CNC系统标准ISO14649（STEP－NC)，其目的是提供一种不依赖于具体系统的中性机制，能够描述产品整个生命周期内的统一数据模型，从而实现整个制造过程，乃至各个工业领域产品信息的标准化。
STEP-NC的出现可能是数控技术领域的一次革命，对于数控技术的发展乃至整个制造业，将产生深远的影响。首先，STEP-NC提出一种崭新的制造理念，传统的制造理念中，NC加工程序都集中在单个计算机上。而在新标准下，NC程序可以分散在互联网上，这正是数控技术开放式、网络化发展的方向。其次，STEP-NC数控系统还可大大减少加工图纸（约75％）、加工程序编制时间（约35％）和加工时间（约50％）。
目前，欧美国家非常重视STEP-NC的研究，欧洲发起了STEP-NC的IMS计划(1999.1.1～2001.12.31)。参加这项计划的有来自欧洲和日本的20个CAD/CAM/CAPP/CNC用户、厂商和学术机构。美国的STEP Tools公司是全球范围内制造业数据交换软件的开发者，他已经开发了用作数控机床加工信息交换的超级模型(Super Model)，其目标是用统一的规范描述所有加工过程。目前这种新的数据交换格式已经在配备了SIEMENS、FIDIA以及欧洲OSACA-NC数控系统的原型样机上进行了验证。
2 对我国数控技术及其产业发展的基本估计
我国数控技术起步于1958年，近50年的发展历程大致可分为3个阶段：第一阶段从1958年到1979年，即封闭式发展阶段。在此阶段，由于国外的技术封锁和我国的基础条件的限制，数控技术的发展较为缓慢。第二阶段是在国家的“六五”、“七五”期间以及“八五”的前期，即引进技术，消化吸收，初步建立起国产化体系阶段。在此阶段，由于改革开放和国家的重视，以及研究开发环境和国际环境的改善，我国数控技术的研究、开发以及在产品的国产化方面都取得了长足的进步。第三阶段是在国家的“八五”的后期和“九五”期间，即实施产业化的研究，进入市场竞争阶段。在此阶段，我国国产数控装备的产业化取得了实质性进步。在“九五”末期，国产数控机床的国内市场占有率达50％，配国产数控系统（普及型）也达到了10％。
纵观我国数控技术近50年的发展历程，特别是经过4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。
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10～15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；外观质量相对差；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。
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；对市场的不规范、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；没有建立完整的高质量的配套体系、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，核心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 对我国数控技术和产业化发展的战略思考
3.1 战略考虑
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。
我们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生活水平，而且还可缓解我国就业的压力，保障社会的稳定；其次从国防安全看，西方发达国家把高精尖数控产品都列为国家的战略物质，对我国实现禁运和限制，“东芝事件”和“考克斯报告”就是最好的例证。
3.2 发展策略
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21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、重点行业关键设备等）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。
在竞争前数控技术方面，强调创新，强调研究开发具有自主知识产权的技术和产品，为我国数控产业、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］ 中国机床工具工业协会 行业发展部.CIMT2001巡礼［J］.世界制造技术与装备市场，2001(3)：18-20.
篇11
数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域：(1)机械制造技术；(2)信息处理、加工、传输技术；(3)自动控制技术；(4)伺服驱动技术；(5)传感器技术；(6)软件技术等。
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重要行业（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［1～4］。
1．1高速、高精加工技术及装备的新趋势
效率、质量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，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端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21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40秒/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、高精和高柔性的要求。
从EMO2001展会情况来看，高速加工中心进给速度可达80m/min，甚至更高，空运行速度可达100m/min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/min，快速为100m/min，加速度达2g，主轴转速已达60000r/min。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*!000r/mm和1g。
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10μm提高到5μm，精密级加工中心则从3～5μm，提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已开始进入纳米级(0.01μm)。
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，表现出非常高的可靠性。
为了实现高速、高精加工，与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展，应用领域进一步扩大。
1.25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，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1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轴联动加工可比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EMO2001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5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
21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质量方面的智能化，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、方便系统的诊断及维修等。
为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。目前许多国家对开放式数控系统进行研究，如美国的NGC(TheNextGenerationWork-Station/MachineControl)、欧共体的OSACA(OpenSystemArchitectureforControlwithinAutomationSystems)、日本的OSEC(OpenSystemEnvironmentforController)，中国的ONC(OpenNumericalControlSystem)等。数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。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。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，如在EMO2001展中，日本山崎马扎克（Mazak)公司展出的“CyberProductionCenter”（智能生产控制中心，简称CPC)；日本大隈（Okuma）机床公司展出“ITplaza”（信息技术广场，简称IT广场)；德国西门子(Siemens)公司展出的OpenManufacturingEnvironment（开放制造环境，简称OME）等，反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。
1.4重视新技术标准、规范的建立
1.4.1关于数控系统设计开发规范
如前所述，开放式数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性，美国、欧共体和日本等国纷纷实施战略发展计划，并进行开放式体系结构数控系统规范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界3个最大的经济体在短期内进行了几乎相同的科学计划和规范的制定，预示了数控技术的一个新的变革时期的来临。我国在2000年也开始进行中国的ONC数控系统的规范框架的研究和制定。
1.4.2关于数控标准
数控标准是制造业信息化发展的一种趋势。数控技术诞生后的50年间的信息交换都是基于ISO6983标准，即采用G，M代码描述如何（how）加工，其本质特征是面向加工过程，显然，他已越来越不能满足现代数控技术高速发展的需要。为此，国际上正在研究和制定一种新的CNC系统标准ISO14649（STEP－NC)，其目的是提供一种不依赖于具体系统的中性机制，能够描述产品整个生命周期内的统一数据模型，从而实现整个制造过程，乃至各个工业领域产品信息的标准化。
STEP-NC的出现可能是数控技术领域的一次革命，对于数控技术的发展乃至整个制造业，将产生深远的影响。首先，STEP-NC提出一种崭新的制造理念，传统的制造理念中，NC加工程序都集中在单个计算机上。而在新标准下，NC程序可以分散在互联网上，这正是数控技术开放式、网络化发展的方向。其次，STEP-NC数控系统还可大大减少加工图纸（约75％）、加工程序编制时间（约35％）和加工时间（约50％）。
目前，欧美国家非常重视STEP-NC的研究，欧洲发起了STEP-NC的IMS计划(1999.1.1～2001.12.31)。参加这项计划的有来自欧洲和日本的20个CAD/CAM/CAPP/CNC用户、厂商和学术机构。美国的STEPTools公司是全球范围内制造业数据交换软件的开发者，他已经开发了用作数控机床加工信息交换的超级模型(SuperModel)，其目标是用统一的规范描述所有加工过程。目前这种新的数据交换格式已经在配备了SIEMENS、FIDIA以及欧洲OSACA-NC数控系统的原型样机上进行了验证。
2对我国数控技术及其产业发展的基本估计
我国数控技术起步于1958年，近50年的发展历程大致可分为3个阶段：第一阶段从1958年到1979年，即封闭式发展阶段。在此阶段，由于国外的技术封锁和我国的基础条件的限制，数控技术的发展较为缓慢。第二阶段是在国家的“六五”、“七五”期间以及“八五”的前期，即引进技术，消化吸收，初步建立起国产化体系阶段。在此阶段，由于改革开放和国家的重视，以及研究开发环境和国际环境的改善，我国数控技术的研究、开发以及在产品的国产化方面都取得了长足的进步。第三阶段是在国家的“八五”的后期和“九五”期间，即实施产业化的研究，进入市场竞争阶段。在此阶段，我国国产数控装备的产业化取得了实质性进步。在“九五”末期，国产数控机床的国内市场占有率达50％，配国产数控系统（普及型）也达到了10％。
纵观我国数控技术近50年的发展历程，特别是经过4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。
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10～15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；外观质量相对差；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。
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；对市场的不规范、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；没有建立完整的高质量的配套体系、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，核心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对我国数控技术和产业化发展的战略思考
3.1战略考虑
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。
我们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生活水平，而且还可缓解我国就业的压力，保障社会的稳定；其次从国防安全看，西方发达国家把高精尖数控产品都列为国家的战略物质，对我国实现禁运和限制，“东芝事件”和“考克斯报告”就是最好的例证。
3.2发展策略
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21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、重点行业关键设备等）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。
在竞争前数控技术方面，强调创新，强调研究开发具有自主知识产权的技术和产品，为我国数控产业、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］中国机床工具工业协会行业发展部.CIMT2001巡礼［J］.世界制造技术与装备市场，2001(3)：18-20.
篇12
数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域：(1)机械制造技术；(2)信息处理、加工、传输技术；(3)自动控制技术；(4)伺服驱动技术；(5)传感器技术；(6)软件技术等。
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重要行业（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［1～4］。
1．1高速、高精加工技术及装备的新趋势
效率、质量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，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端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21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40秒/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、高精和高柔性的要求。
从EMO2001展会情况来看，高速加工中心进给速度可达80m/min，甚至更高，空运行速度可达100m/min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/min，快速为100m/min，加速度达2g，主轴转速已达60000r/min。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*!000r/mm和1g。
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10μm提高到5μm，精密级加工中心则从3～5μm，提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已开始进入纳米级(0.01μm)。
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，表现出非常高的可靠性。
为了实现高速、高精加工，与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展，应用领域进一步扩大。
1.25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，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1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轴联动加工可比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EMO2001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5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
21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质量方面的智能化，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、方便系统的诊断及维修等。
为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。目前许多国家对开放式数控系统进行研究，如美国的NGC(TheNextGenerationWork-Station/MachineControl)、欧共体的OSACA(OpenSystemArchitectureforControlwithinAutomationSystems)、日本的OSEC(OpenSystemEnvironmentforController)，中国的ONC(OpenNumericalControlSystem)等。数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。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。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，如在EMO2001展中，日本山崎马扎克（Mazak)公司展出的“CyberProductionCenter”（智能生产控制中心，简称CPC)；日本大隈（Okuma）机床公司展出“ITplaza”（信息技术广场，简称IT广场)；德国西门子(Siemens)公司展出的OpenManufacturingEnvironment（开放制造环境，简称OME）等，反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。
1.4重视新技术标准、规范的建立
1.4.1关于数控系统设计开发规范
如前所述，开放式数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性，美国、欧共体和日本等国纷纷实施战略发展计划，并进行开放式体系结构数控系统规范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界3个最大的经济体在短期内进行了几乎相同的科学计划和规范的制定，预示了数控技术的一个新的变革时期的来临。我国在2000年也开始进行中国的ONC数控系统的规范框架的研究和制定。
1.4.2关于数控标准
数控标准是制造业信息化发展的一种趋势。数控技术诞生后的50年间的信息交换都是基于ISO6983标准，即采用G，M代码描述如何（how）加工，其本质特征是面向加工过程，显然，他已越来越不能满足现代数控技术高速发展的需要。为此，国际上正在研究和制定一种新的CNC系统标准ISO14649（STEP－NC)，其目的是提供一种不依赖于具体系统的中性机制，能够描述产品整个生命周期内的统一数据模型，从而实现整个制造过程，乃至各个工业领域产品信息的标准化。
STEP-NC的出现可能是数控技术领域的一次革命，对于数控技术的发展乃至整个制造业，将产生深远的影响。首先，STEP-NC提出一种崭新的制造理念，传统的制造理念中，NC加工程序都集中在单个计算机上。而在新标准下，NC程序可以分散在互联网上，这正是数控技术开放式、网络化发展的方向。其次，STEP-NC数控系统还可大大减少加工图纸（约75％）、加工程序编制时间（约35％）和加工时间（约50％）。
目前，欧美国家非常重视STEP-NC的研究，欧洲发起了STEP-NC的IMS计划(1999.1.1～2001.12.31)。参加这项计划的有来自欧洲和日本的20个CAD/CAM/CAPP/CNC用户、厂商和学术机构。美国的STEPTools公司是全球范围内制造业数据交换软件的开发者，他已经开发了用作数控机床加工信息交换的超级模型(SuperModel)，其目标是用统一的规范描述所有加工过程。目前这种新的数据交换格式已经在配备了SIEMENS、FIDIA以及欧洲OSACA-NC数控系统的原型样机上进行了验证。
2对我国数控技术及其产业发展的基本估计
我国数控技术起步于1958年，近50年的发展历程大致可分为3个阶段：第一阶段从1958年到1979年，即封闭式发展阶段。在此阶段，由于国外的技术封锁和我国的基础条件的限制，数控技术的发展较为缓慢。第二阶段是在国家的“六五”、“七五”期间以及“八五”的前期，即引进技术，消化吸收，初步建立起国产化体系阶段。在此阶段，由于改革开放和国家的重视，以及研究开发环境和国际环境的改善，我国数控技术的研究、开发以及在产品的国产化方面都取得了长足的进步。第三阶段是在国家的“八五”的后期和“九五”期间，即实施产业化的研究，进入市场竞争阶段。在此阶段，我国国产数控装备的产业化取得了实质性进步。在“九五”末期，国产数控机床的国内市场占有率达50％，配国产数控系统（普及型）也达到了10％。
纵观我国数控技术近50年的发展历程，特别是经过4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。
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10～15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；外观质量相对差；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。
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；对市场的不规范、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；没有建立完整的高质量的配套体系、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，核心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对我国数控技术和产业化发展的战略思考
3.1战略考虑
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。
我们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生活水平，而且还可缓解我国就业的压力，保障社会的稳定；其次从国防安全看，西方发达国家把高精尖数控产品都列为国家的战略物质，对我国实现禁运和限制，“东芝事件”和“考克斯报告”就是最好的例证。
3.2发展策略
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21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、重点行业关键设备等）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。
在竞争前数控技术方面，强调创新，强调研究开发具有自主知识产权的技术和产品，为我国数控产业、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］中国机床工具工业协会行业发展部.CIMT2001巡礼［J］.世界制造技术与装备市场，2001(3)：18-20.
篇13
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重要行业（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［1～4］。
1．1高速、高精加工技术及装备的新趋势
效率、质量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，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端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21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40秒/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、高精和高柔性的要求。
从EMO2001展会情况来看，高速加工中心进给速度可达80m/min，甚至更高，空运行速度可达100m/min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/min，快速为100m/min，加速度达2g，主轴转速已达60000r/min。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*!000r/mm和1g。
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10μm提高到5μm，精密级加工中心则从3～5μm，提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已开始进入纳米级(0.01μm)。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，表现出非常高的可靠性。为了实现高速、高精加工，与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展，应用领域进一步扩大。
1.25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，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1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轴联动加工可比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EMO2001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5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
21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质量方面的智能化，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、方便系统的诊断及维修等。
为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。目前许多国家对开放式数控系统进行研究，如美国的NGC(TheNextGenerationWork-Station/MachineControl)、欧共体的OSACA(OpenSystemArchitectureforControlwithinAutomationSystems)、日本的OSEC(OpenSystemEnvironmentforController)，中国的ONC(OpenNumericalControlSystem)等。数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。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。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，如在EMO2001展中，日本山崎马扎克（Mazak)公司展出的“CyberProductionCenter”（智能生产控制中心，简称CPC)；日本大隈（Okuma）机床公司展出“ITplaza”（信息技术广场，简称IT广场)；德国西门子(Siemens)公司展出的OpenManufacturingEnvironment（开放制造环境，简称OME）等，反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。
1.4重视新技术标准、规范的建立
1.4.1关于数控系统设计开发规范
如前所述，开放式数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性，美国、欧共体和日本等国纷纷实施战略发展计划，并进行开放式体系结构数控系统规范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界3个最大的经济体在短期内进行了几乎相同的科学计划和规范的制定，预示了数控技术的一个新的变革时期的来临。我国在2000年也开始进行中国的ONC数控系统的规范框架的研究和制定。
1.4.2关于数控标准
数控标准是制造业信息化发展的一种趋势。数控技术诞生后的50年间的信息交换都是基于ISO6983标准，即采用G，M代码描述如何（how）加工，其本质特征是面向加工过程，显然，他已越来越不能满足现代数控技术高速发展的需要。为此，国际上正在研究和制定一种新的CNC系统标准ISO14649（STEP－NC)，其目的是提供一种不依赖于具体系统的中性机制，能够描述产品整个生命周期内的统一数据模型，从而实现整个制造过程，乃至各个工业领域产品信息的标准化。
STEP-NC的出现可能是数控技术领域的一次革命，对于数控技术的发展乃至整个制造业，将产生深远的影响。首先，STEP-NC提出一种崭新的制造理念，传统的制造理念中，NC加工程序都集中在单个计算机上。而在新标准下，NC程序可以分散在互联网上，这正是数控技术开放式、网络化发展的方向。其次，STEP-NC数控系统还可大大减少加工图纸（约75％）、加工程序编制时间（约35％）和加工时间（约50％）。
目前，欧美国家非常重视STEP-NC的研究，欧洲发起了STEP-NC的IMS计划(1999.1.1～2001.12.31)。参加这项计划的有来自欧洲和日本的20个CAD/CAM/CAPP/CNC用户、厂商和学术机构。美国的STEPTools公司是全球范围内制造业数据交换软件的开发者，他已经开发了用作数控机床加工信息交换的超级模型(SuperModel)，其目标是用统一的规范描述所有加工过程。目前这种新的数据交换格式已经在配备了SIEMENS、FIDIA以及欧洲OSACA-NC数控系统的原型样机上进行了验证。
2对我国数控技术及其产业发展的基本估计
我国数控技术起步于1958年，近50年的发展历程大致可分为3个阶段：第一阶段从1958年到1979年，即封闭式发展阶段。在此阶段，由于国外的技术封锁和我国的基础条件的限制，数控技术的发展较为缓慢。第二阶段是在国家的“六五”、“七五”期间以及“八五”的前期，即引进技术，消化吸收，初步建立起国产化体系阶段。在此阶段，由于改革开放和国家的重视，以及研究开发环境和国际环境的改善，我国数控技术的研究、开发以及在产品的国产化方面都取得了长足的进步。第三阶段是在国家的“八五”的后期和“九五”期间，即实施产业化的研究，进入市场竞争阶段。在此阶段，我国国产数控装备的产业化取得了实质性进步。在“九五”末期，国产数控机床的国内市场占有率达50％，配国产数控系统（普及型）也达到了10％。
纵观我国数控技术近50年的发展历程，特别是经过4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。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10～15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；外观质量相对差；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。
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；对市场的不规范、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；没有建立完整的高质量的配套体系、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，核心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对我国数控技术和产业化发展的战略思考
3.1战略考虑
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。
我们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生活水平，而且还可缓解我国就业的压力，保障社会的稳定；其次从国防安全看，西方发达国家把高精尖数控产品都列为国家的战略物质，对我国实现禁运和限制，“东芝事件”和“考克斯报告”就是最好的例证。
3.2发展策略
