论文摘要：本文通过分析目前我国数控技术人才培养现状和企业对数控技术人才的素质要求，探讨数控技术应用岗位所需专业知识的结构，最后提出了对专业基础课，专业课程的教学课程及内容进行整合的基本思路。

　　随着科学技术的发展，世界先进制造技术的兴起和不断成熟，对数控加工技术提出了更高的要求，目前我国制造业已开始广泛使用先进的数控技术，但掌握数控技术的机电复合型人才奇缺，数控编程、数控机床操作和维护人员更是不足。据调查目前我国高校数控方向的毕业生每人通常有4个以上的就业岗位可供选择，毕业生一次性就业率在95％以上。来自大学、高等职业技术院校的数控技术应用专业的毕业生，虽然具有一定的专业知识和动手能力，但缺乏工艺经验，难以满足某些企业对加工和维修一体化的复合型人才的要求。这主要是作为培养技术人才的高校、高职院校在加大培养数控人才的力度的同时，没有根据数控技术岗位需求的变化来相应的改变教学模式和教学内容，仍在延续传统教学模式所造成的。

　　(1)金领层：这类人才需熟悉机械加工和数控加工工艺，具有熟练的数控编程能力、较高的数控设备操作能力和数控设备的维护、维修能力，且具有一定的实际经验和宽厚的综合理论知识，能自行完成数控系统的选型、数控机床机械机构的设计和控制系统的安装调试和维护，独立完成机床数控化改造等工作。

　　(2)灰领层：具有较为系统的机械加工工艺理论知识，熟悉数控加工工艺的特点，能够完成数控程序编制和数控机床维护等工作。

　　(3)蓝领层：具有手工编程和调试数控机床的能力，熟练的数控机床操作能力，了解自动编程和数控机床的简单维修，能够完成数控机床的操作、调试和维护等工作。

　　本文从培养数控技术应用型通才的角度来探讨其岗位所需的专业知识结构，并依此为基础来讨论专业基础课和专业课程的设置及课程教学内容的整合。

　　数控技术是用数字化信号对设备运行及其加工过程进行控制的一种自动控制技术。模拟控制系统中的控制信息是模拟量，而数字控制系统中的控制是数字量，在计算机技术迅速发展的推动下数控技术以其表达信息准确，可进行复杂信息处理且具有逻辑处理能力，使刚性机械设备具备了柔性。

　　从机床控制技术的观点来看，数控技术的cnc系统把计算机引入数控系统，可利用计算机的数据处理能力方便地实现各种控制策略，用软件实现机床的开关量控制。当被加工对象的数字信息被送入到专用的或通用的计算机后，计算机对输入的信息进行处理与运算，发出各种指令来控制机床的伺服系统或其它执行元件，使机床自动加工出所需要的工件。数控机床就是将加工过程所需的各种操作和步骤，以及刀具与工件之间的相对位移量都用数字化的代码来表示。这使数控机床与其它自动机床具有了一个显著的区别：当加工对象改变时，除了重新装夹工件和更换刀具之外，只需要更换新的控制程序，不需要对机床硬件作任何调整或少量调整即可。

　　从机械加工技术的观点来看，数控加工技术属于现代制造技术的范畴，是计算机技术、信息技术与机械技术交叉融合而形成的一门综合性新技术。数控机床，是数字控制技术嫁接到金属切削机床上的产物。数控机床的加工方法仍然是采用金属切削方法。因而，数控加工与传统机械加工的工艺规程从总体上说是一致的。由数控机床的成形运动的控制采用了计算机数字控制技术，不但能够使其成形运动实行两轴或多轴联动，使数控机床能够在两维和三维空间中实现任意曲面的加工，而且使机床结构大大简化，使数控机床所能采用的切削方法增多，加工工艺范围增大。因而数控加工工艺过程与传统加工工艺过程产生了较大差异，主要体现在：单台数控机床可使用多种切削加工方法、工艺范围增大，数控加工的工序内容比普通机加工的序内容复杂、工艺过程缩短，工艺装备种类和数量减少，装夹次数减少，加工精度和质量主要由机床保证，特别是加工中心(mc)，可实现除定位基面以外的其它大部分表面的加工，机床柔性增大。数控加工工艺的制订不但涉及到传统机械制造工艺制定的基本理论知识，还包括加工原点的确定、工序内容的划分、刀具轨迹的确定、刀具的选择与使用和切削用量的选择等具体内容。

　　从以上分析，数控的金领层应具备根据被加工对象的工艺特征和特殊要求，编制数控程序及调试、维护数控机床和使用数控机床进行加工的能力。

　　从机床控制方面，数控的金领层应在电工电子、计算机原理及控制、计算机编程语言、数控原理及数控机床、数控软件及数控编程等方面具备扎实的基础知识；

　　从机械加工方面，数控的金领层应在现代机械设计、机械加工工艺、金属切削理论、夹具、刀具和量具等方面具备扎实的基础知识；

　　从机械加工技术和控制两个方面出发，数控技术应用所涉及的学科范围广、教学内容多、课程内容本身具有其系统性要求。怎样在有限的教学时间里，将所需的基本知识传授给学生，且能达到培养目标的要求，是课程体系建立和教学内容的确定过程中应解决的关键问题。因此，课程内容的合理安排和整合是必需的，也是至关重要的。

　　通过对以上两方面知识的分析，职业教育数控培养方向的专业课程知识结构应以“机械制图和机械设计理论为起点，材料和塑性成形方法为基础，机械加工工艺为核心，数控技术为手段”这一基本认识来构建。根据课程理论的辩证适度原则、综合性与系统性相结合原则、统一性和多样性相结合原则；课时分配比例合理原则；开放性原则；超前性原则；理论性和实践性相结合原则，将机械领域与数控技术领域的基础知识整合，提出以下职业教育数控培养方向专业课程知识结构的建立思路。

　　随着我国科技水平的不断发展和提高，社会在前进的过程中对人才的需求也逐渐发生了一定的变化，新时代下，传统的教学模式对人才的培养对现代社会的需求逐渐不能满足。因此，对现代教育模式的改革势在必行。理实一体化作为是当前职业学校课堂教学的较好模式，理论与实践的一体化教学是指在同一空间和时间，同步进行的，车间（或实验室）即课堂，课堂即车间（或实验室），理论和实践交替进行，直观和抽象交错出现，没有固定的先实后理或先理后实，而理中有实，实中有理，将理论知识与实践活动进行良好的结合，打破实践教学以及理论教学之间的界限，为社会提供更优秀的高技能水平的人才。

　　在对数控加工工艺及编程的相关课程进行实际开展的过程中，对理实一体化的教学模式进行运用，可以促使理论知识以及实践活动的良好融合，将实践课程以及理论课程合为一体，而且，运用理实一体化教学模式对课程进行开展的时候，可以对实训设备以及相关的教学设备进行充分的利用，从而促使数控加工工艺及编程的专业理论知识学习与相关的实践训练的合为一体的教学方式得以实现。另外，在对理实一体化教学模式进行运用的时候，还可以对课程开展的时候理论课程和实践课程之间重复的部分进行减少，促使教学的直观性得以增加，而且还在一定程度上对学生学习的积极性以及主动性得到相应的提高，调动了他们在课程开展中的参与性，从而使教学效果得到提高。

　　在数控加工工艺及编程课程开展的过程中，“理实一体化”教学模式不仅仅是理论教学与实践教学内容的一体化，也是教师在知识、技能、教学能力上的一体化，在课堂上将创新数控加工工艺及编程作为学习任务，引导学生对教学活动进行积极参与，在课程开展的过程中对相关的问题进行提出，并积极组织师生互动活动，对问题进行解答。另外，在课程开展的过程中，还可以结合任务驱动模式对理实一体化教学进行开展，围绕相关的问题进行知识的传授，在这个过程中，教学人员可以组织学生对进行小组活动，促使学生在学习过程中的专业能力得到一定的培养。

　　在数控加工工艺及编程课程中，运用理实一体化教学模式进行教学课程进行开展，要把学生放在主体地位，教师作为学生学习过程中的引导者以及组织者，要注意和学生之间的互动，在学生实践的过程中提取需要的信息，根据信息情况对教学计划进行制定以及实施，制动评价计划，从而使学生在学习过程中对专业知识以及职业技能进行较好的掌握。

　　数控加工工艺及编程课程在对理实一体化教学模式进行运用的时候，还要注意对教学材料的开发以及整合。在这个过程中，学校双师型教师首先需要对数控加工工艺及编程的基础理论课程的教学资源进行收集和整合，以项目教学为主线，对其中的有效性进行强调，注意坚持够用原则，将数控加工工艺及编程的书籍材料以及学校数控车间的实训设备、数控系统之间进行整合，去除其中的重复部分，运用一定的方法让它们之间实现良好的融合。另外，在对教学资源进行整合的过程中，还要注意对其中所含有的在不必要的以及相对比较深奥的知识进行酌情删减，并且注意对一些不同科目的资料进行优化组合，数控加工工艺及编程教材应围绕技能训练，注重实用性和可操作性数控加工，强调学生的实践技能、技巧的培训，理论知识应服从实践教学的需要，要求理论浅显易懂，简洁明了，成为实践性、实用性一体化教学教材。

　　除此之外，在对实际课程进行建设的过程中，还可以对项目教学法进行采用，针对具体的工作任务对教学课程进行开展，对相关的技能要求、专业理论知识要求以及操作规范进行合理利用，从而使实训课程的质量以及效果得到相应的提高。

　　在数控加工工艺及编程课程在对理实一体化教学模式进行运用的时候，还要注意对相关的评价考核模式进行创建和完善，在相关课程完成之后，就要对其及时开展评价活动，评价教学效果应从以下两方面着手：掌握正确的操作技能和基本的理论知识，同样以项目教学为例：以一零件图进行数控加工，要求学生编写正确的加工工艺及加工程序并对过程加以说明。从而使学生在学习过程中对学习的目的能够更加的明确。除此之外，在学生学习的期末，还要注意对其进行具有综合性以及总结性的课程考核，在这个过程中，相关的教师还要注意引导学生，对学习过程中所遇到的问题进行综合以及解决，从而使学生在思考问题的时候对自身解决问题的全面性以及综合能力进行提高。

　　要实施理实一体化教学，对教师的要求是高的，不仅要求教师具有较扎实的专业理论功底，也要具有较熟练的实践技能，更要具有理实结合的教材分析及过程组合的能力，教师不仅是传统意义上的双师型人才，更要具有创新综合能力，FB体育否则教学方案难以出台，教学过程难以控制，教师很难做到有求必应，有问必答，融会贯通。

　　综上所述我们可以得知，在数控加工工艺及编程课程中，理实一体化教学是作为一种具有实践性以及探索性的教学工作而存在的，在职业教育进行教学改革的过程中占有着极为重要的作用。其中，在对数控加工工艺及编程的相关课程进行实际开展的过程中，对理实一体化的教学模式进行运用，可以促使理论知识以及实践活动的良好融合，将实践课程以及理论课程合为一体，促使教学的直观性得以增加，提高学生学习的积极性以及主动性，促使学生的专业水平以及综合能力的提高，从而为社会提供更加优秀的职业技能人才。

　　中等职业学校数控技术应用专业的教学条件已经得到了很大的改善，具体到数控车床课程，经济型甚至是生产型数控车床的使用为课程教学提供了硬件保证，数控仿真软件和多媒体的使用为课程教学提供了软件条件，大批既能理论教学又能传授技能的双师型教师活跃在教学一线。总体来说，现在中职数控车床课堂实施理实一体化教学是水到渠成。然而，如果不能将理论与技能教学有机融合，数控车床理实一体化教学质量将大打折扣。中职数控车床课堂如何才能更好地实施理实一体化教学，还需要多加探讨。

　　中职数控车床课程的教学内容主要包含加工工艺分析、程序编辑和零件加工等方面的内容。这几个内容也是数控车削加工工作流程内容，完成零件加工工艺分析之后才能利用数控指令编辑加工程序，只有编辑了加工程序才能在数控车床完成相对应零件的加工。这几个方面相辅相成：加工工艺方面的知识是来源于实践经验的理论总结，工艺分析能力的培养离不开实践经验，加工程序实际上是利用计算机语言来描述加工工艺，并且程序控制零件的加工过程，而零件的加工作为程序执行完成的结果也检验了工艺分析和程序编辑正确性，也可以认为加工工艺分析、程序编辑为理论指导着零件加工，零件加工为实践检验加工工艺和程序的正确与否。

　　当前部分数控专业教师的数控车床课程教学是这样一个过程；首先布置一个零件加工工作任务，以此任务为驱动和学生讨论零件程序编辑，最后让学生操作数控机床加工零件，而工艺分析不被重视。之所以大部分中职学校的数控车床教学是这样一个过程，是因为企业数控车削加工的生产过程大多数情况也是首先派发零件图给操作人员，之后数控车工编辑加工程序再加工零件。但是这只是企业数控车削加工的表象，因为企业实际生产的大部分零件对于熟练的数控车工并不复杂，熟练的数控车工能很快地在大脑中分析加工工艺，一旦出现一些特殊情况，如所不熟悉的材料、所不熟悉的结构，数控车工也需要首先花费一定的时间，通过查阅技术文件进行加工工艺分析，之后才能编程加工零件。由此可见，加工工艺分析是数控车削加工必不可少的过程，学校教学不能因为企业实际生产表象的迷惑而忽视加工工艺内容的教学。

　　由于加工工艺分析是数控车削加工必不可少的过程，因此中职数控车床课程教学必须有加工工艺分析的环节，并且应该构建工艺情景进行教学。

　　实施工艺情景教学，学生在操作机床加工零件之前，对零件的加工工艺进行分析。零件加工工艺分析主要包含两个方面的内容。一是分析零件上各个结构加工先后顺序的问题。这一问题分析的正确与否，直接决定了零件能否顺利完成加工。二是切削用量选定的问题。对于不同的材料切削用量不同，学生需要查阅相关的资料来选定切削用量。只有在正确分析这两个方面的问题之后，学生合理运用数控指令才能编辑出正确的加工程序。加工程序实际上是利用计算机语言来描述加工工艺，因此数控指令的分析和运用也是工艺情景教学的内容。

　　实施工艺情景教学，学生在加工零件之前，对零件加工工艺的分析，是对整个加工过程理论上的把握。这有利于培养学生分析问题的能力，学生能更好地适应企业数控生产岗位的需要。学校实训的零件结构和材料相对于企业生产的千变万化肯定是不能完全满足于企业实际生产的需要，而学生有了这种分析问题的能力，也可以弥补学校教学的局限性。

　　实施工艺情景教学，学生对整个加工过程有了整体上的理论把握。学生还处于一个学习的过程，工艺分析的正确与否，还需要实践的检验，并且中职数控车床课程主要培养数控车床操作技能型人才，因此还需要构建生产情景教学进行教学。生产情景教学一方面可以培养学生操作技能，另外一方面也是对工艺分析反馈过程，可以检验学生工艺分析正确与否，学生在实践过程中理论水平不断得到提高。

　　学习的过程是一个循序渐进的过程，因此中职数控车床理实一体化教学应该实施由简单到复杂多层次的教学。

　　中职数控车床理实一体化教学首先应该从数控车削零件上的单一典型结构开始，外圆柱的加工是其他加工内容的基础，因此教学应该从外圆柱的开始，对其进行工艺分析，编辑加工程序，再进行与外圆柱加工有关的技能训练，再由外圆柱的加工推及其他典型结构如圆锥、圆弧、槽、螺纹的教学。这一阶段的教学是中职数控车床的入门阶段，学生对于工艺分析、技能操作都比较陌生，因此这一阶段的学习内容首先必须由教师讲授，教师的讲授必须细致详尽，对教学内容应分解到最小化进行教学。例如外圆柱的加工工艺情景教学可分解为加工过程分析、切削用量选择、工件坐标系建立和加工程序编辑等内容，生产情景教学可分解为工件安装技能、刀具安装及对刀技能、程序输入技能、零件自动加工技能和零件质量检测等内容。简单细化的教学内容可让学生产生学习成就感，从而提高学生学习的兴趣，为学生的以后学习奠定良好的基础。

　　为了实现数控教学水平的提高，许多学校绞尽脑汁，并没有达到较好的改革效果，这是因为教学方法出现了一定偏差，往往在数控教学过程中机械加工会起到一定的积极作用，教师要善于利用这一点，将机械加工的知识与数控教学结合起来，以更好地促进数控教学的开展。

　　目前很多学校的数控教学内容就是简单的理论知识与基本技术技巧的讲述，再让学生在一遍又一遍地练习对端面、圆弧、外圆的加工等基本指令，可以说教学内容都比较简单，学生学习起来会比较容易。而在实际操作中，学生在加工工艺方面会感到吃力，对加工的具体步骤很难掌握。久而久之，学生的学习积极性会大大减弱，原本对数控感兴趣的学生可能会因此而失去兴趣，因此学习成果更难得到提高，为了解决这样的问题，学校必须改善机械加工的教学方式，力求教学方式更符合学生的实际需求，做到更有效地提高学生的专业水平，让学生从根本上了解只有熟练地掌握机械加工的相关知识，才能在数控的学习中取得好的成果，这样才能使学生在学习过程中端正态度，促进教学水平的提升。机械加工的相关知识在课本中只能体现一部分，因此，对于数控专业的学生来说，仅仅进行理论知识的学习是远远不够的，教师在教学过程中要加入实践操作的练习及机械制造工艺相关知识的教学，以更符合数控专业对高质量人才的需求，使学生在学习过程中做到学以致用，将来在走出校园之后更能适应社会的需要。

　　在数控专业相关知识的教学过程中，机械加工文件的了解是非常重要的一个环节。所谓机械加工文件，是指在机械加工过程中，对零件操作等方面的技术引导，其中包括机械加工各个程序中的具体内容、切削的时间和用量、所应用的设备等多个部分，其中加工工艺就是指零件制造或者工件加工的过程，在加工过程中将原材料的尺寸、形状等进行改变，使其成为机械零件。

　　在数控的加工过程中，工序的划分有其独特方法与特点，其基本内容就是对工艺装备、道具运行轨道等加以确定，当然其中也包括一次包装，机械加工是工序中重要的组成部分。在进行工序加工的时候，要注意与工件的结构特征相结合，在加工内容较多的情况下对其进行分组，将各个工序分开，尤其是在某些特定的工程需要进行精加工的情况下，划分操作工艺显得更重要。

　　在数控教学中融入机械加工的过程中，有时会出现这样的情况：教学的课程数量与时间有限，设备数量不能满足教学需要，传统的指令式教学仍是主要的教学方法，然而这并不能满足当今数控教学的需要，阻碍教学效率的提高，学生在学习过程中对机械加工的知识只了解皮毛，并没有理解其真正含义，也没有在脑海中形成相关知识体系。要让加工工艺的参数得到一定的保证，必须有高质量的零件，因此在数控教学中要对学生渗透工艺参数的相关内容。在机械加工过程中，工艺参数是否合理，对生产成本及成品的质量都会有很重要的影响。在多次调查研究后不难发现，在数控教学中应用机械技术，在有效地提高学生的学习学习效率的同时，还能使学生对数控知识的理解更透彻，学生的各方面专业素养都能因此而提高。

　　在数控教学中应用机械加工，可以在教学过程中更好地将操作方法和工艺过程转变成工艺文件，经过严格审核之后，最终完成生产。工艺文件不仅是生产中的重要参考文件，在一定意义上来说还在工艺流程中占据领导地位，在此基础上能够有效提高数控实习的教学成果。

　　如果学生在数控实习的过程中，严格遵守机械文件的相关规定，就会在独立完成实习任务的同时，对机械的各方面知识也有一定了解。而独立完成实习任务，需要学生对工具的选择等都非常了解，即使是看起来非常简单的工具，也需要学生在加工过程中对切削用量和加工顺序等步骤进行仔细分析，因此，通过这种方法能够有效促进学生全面发展。

　　数控教学的特点之一，就是在教学过程中，需要足够大的训练场地，学生在学习过程中也是分布在场地的不同位置，因此，在教学过程中如果没有按照教师的指导或者相关规定操作，则有可能引发安全事故。如果把机械技术运用到数控教学中，严格遵守机械加工文件中规定的时间、工艺顺序等内容，就能够使数控教学更安全有效。总之，在近几年来科学技术快速发展的背景下，数控技术因此而不断发展，各学校更是加大了对数控教学的重视程度，数控加工在职业院校的教学中占据越来越高的位置，这促使数控加工的设备等各方面的发展，进而提高教学效率，促进数控专业的良好发展。

　　［1］姚建方.基于数控加工的工艺设计原则及方法研究［J］.工业设计，2015（10）.

　　［2］陈光明.基于数控加工的工艺设计原则及方法研究［J］.制造业自动化，2005（09）.

　　在数控加工中，从零件的设计图纸到工件成品合格交付，不仅要考虑到数控程序的编制，还要考虑到诸如零件加工工艺路线的安排、加工机床及切削刀具的选择、零件加工中的定位装夹等一系列因素的影响，在开始编程前，必须对零件设计图纸和技术要求进行详细的工艺分析，以便确定零件的技术关键和加工难点。拟定加工工艺路线是完成工件数控加工的核心，对于加工难度大的特殊工件，由于影响加工性能的因素非常多，需要制订出合理的加工方案。本文以装夹加工易变形的薄壁件为例，在确定加工零件的工艺基准、刀具选择和切削用量等方面进行工艺分析。

　　在机械加工行业中，薄壁件的刚性较差成为数控加工薄壁工件的工艺难点，在车削过程中因振动极易发生变形，使零件的尺寸公差和形位公差难以保证，如果处理不当，零件的加工质量不能达到要求，甚至导致加工无法进行。

　　数控加工编程中工艺设计的重要内容之一是刀具的选择，能否合理选择刀具，将直接影响切削效率与加工质量，选择数控机床的刀具必须综合考虑工件材料、工序内容和机床的加工能力等因素。

　　数控加工作为当前正在普及的先进加工方法，被广泛地用于复杂零件的精密加工。在数控加工中，从设计图纸到加工出合格的零件是一个严格有序的过程，必须对数控加工过程中一些关键技术因素进行分析。例如，薄壁零件的加工是切削中比较棘手的难题，由于薄壁零件因刚性差、强度弱使得薄壁零件的装夹、切削用量的选择以及车削中刀具的合理选用等方面都有更高的要求；如果在卡盘上装夹时用力偏大，就有可能使薄壁零件发生变形，造成零件的形状误差；如果装夹力不足，在车削时又容易使零件发生松动而报废。通常所用的数控机床，大多都不具备工艺处理能力。在此，对以下三方面的关键因素进行分析。

　　为充分发挥数控机床的功效，在数控加工中，尽量做到工件一次装夹后，就能加工完全部的待加工面，因为数控加工每次装夹都必须重新对刀，大大增加辅助时间，影响加工效率，这是对数控机床工时的“浪费”。

　　一般地，数控机床使用的刀具应具有高硬度、高强度与高耐用度；刀具材料有良好的抗脆性和断屑性能；精度高、尺寸稳定、安装调整方便等特点。对于较简单的车刀类刀具，刀具材料应选用强度高、导热性好的硬质合金刀具。

　　普通机床加工零件时，如果刀具与工件的位置不正确，可由操作者随时加以调整。但数控加工通常是一次装夹有多把刀具参与加工，需要把各个刀型的参数输入到电脑中，由电脑通过坐标变换，使每把刀具与工件建立起对应关系。对于普通加工，对刀问题不作为重要因素考虑。但对于数控加工，只要用到程序加工，就必须对刀，否则易发生严重后果。普通机床加工的换刀往往是通过操作者的感觉来控制，而数控加工则必须充分考虑换刀位置，以免发生碰撞事故。

　　首先进行零件图样和材料性能分析，以解决加工中会产生的问题。本文所论述工件加工精度要求较高，而且没法一次工装完成所有加工，这样对第二次工装的装夹精度极为重要，材料是不锈钢（型号316），这对于不锈钢薄壁壳体，断续切削零件的加工要求是比较高的。针对不锈钢材料韧性高在切削加工中切削力大、塑性高、切削温度高、加工硬化严重以及容易粘刀，致使刀具磨损严重等特点，况且该零件壁薄，装夹、加工后都容易引起严重的变形。加工如若先装夹外圆车削内孔，行不通，因为调头车削外圆的时候根本就很难装夹，即使能装夹，就很容易产生变形的可能，而且该零件要求内外圆同轴，同轴度控制在0.04mm范围内。因此，采取的工艺方法是：车左端面端用Φ80的小卡盘，用外圆刀把收紧后的外卡爪车成比毛坯孔径稍大，然后再用一把切槽刀(刀宽为5.2mm)紧靠卡爪台阶在径向切一条与毛坯内孔Φ17mm（加工前的毛坯尺寸）等大槽径，如图3所示。装夹时撑住Φ17mm处，使工件Φ17mm处与槽很好的吻合，形成一种三面的接触，防止一种三点式接触装夹而把工件撑变形，还可以防止工件在车削过程中因为受力不均匀而摆动（箭头方向控制了摆动）。在装夹过程中必须考虑撑紧力度，如果撑紧力不够，在加工过程中工件受到车刀阻力时使工件产生摆动甚至会飞出把车刀打坏，如装夹（撑紧）工件的力度过大，在加工过程中就容易产生变形，所以装夹撑紧力度与工件加工材料的性能必须恰当，这样才能保证加工要求。

　　在调头车大端面和内孔时，为了要保证图形内外的同轴度，要用黄铜（毛坯40mm）一次性装夹车一个内孔约等于Φ32.1mm，深度34mm，长度38mm的夹具，中间用锯片锯一边开口，用Φ40mm的台阶作为定位，用三爪卡盘夹住夹具，夹住Φ32±0.02mm外径处进行加工端面、倒角、内孔至图示尺寸。在夹紧的时候要注意夹紧力度，如果夹紧力过松就会容易工件的报废。例如，当夹力不够，在加工内孔时，使用的是内槽刀，接触面大，在加工中受到一定的阻力后就会产生工件与夹具打滑，摩擦产生一定的热量后，就容易损坏夹具与零件甚至出现刀角损坏现象。如夹紧力度过大，就会产生夹具与工件严重的变形，所以，在用三爪夹紧的时候要有一定夹紧力，才能保证加工质量和加工效率。

　　数控加工薄壁零件要考虑机床及加工工件的实际情况，根据加工工件的材料，合理选择刀具、切削用量等，深入分析数控加工工艺和编制优化的数控加工程序，才能有效利用数控机床提高数控加工零件的质量。

　　在历年教学中，学生对零件加工工艺编制、编程和零件加工过程存在认识困难，在与学生的交流中，经常听到这样的反映：听老师讲解似乎明白，而自己独立完成工艺编制时无从下手。这与我们的培养目标存在差距。分析讲授《数控加工技术基础》过程，可发现存在以下问题。

　　1.学生缺乏零件加工的感性认识。从初中到职校学习的学生，对数控加工实践性认识知之甚少，有的甚至对机加工要求及要点都不懂，因此对课程教学中的重、难点就难懂。

　　2.教师缺乏质量意识。虽然安排学生机加工实习，如普车实习、钳工实习，但学生只是简单地模拟老师的加工步骤，在实习过程中，很少涉及质量检验，更谈不上如何控制质量。

　　3.课程教学方法单一，致使学生主观能动不足，不利于学生综合素质提高。课程教学内容狭隘，不能突出实用性、先进性，与企业生产脱节。课程教学手段单一，实践环节不够，不能满足岗位需要。

　　4.学生不会查工具书。在教学中，经常要查一些资料，如切削速度、进给量、机床参数、公差等级等，不少学生不会根据自己的需要查阅资料。

　　这些问题的根本原因是理论与实践的脱节，违背了学生认识规律。对《数控加工技术基础》教学中进行教学改革，其原则是：（1）职业岗位的定位是课程改革的基础，（2）实践教学、技能培养是课程教学的主线）多样化的培养模式是课程改革的方向。因此教师必须引导学生“做中学、学中做”。

　　《数控加工技术基础》和数控机床操作紧密结合FB体育，该课程是为从事数控机床操作工、数控编程做准备的。高职院校开设该课程的目的是培养不仅理论知识面广，而且有大量的实践经验，能在工厂担任数车、数铣和加工中心工艺及编程工作的人才。

　　在教学中，以行动为导向，以实际生产的工作任务为主线，由学生自主构建知识和技能。强调学生在学习中体验实践的全过程。这是一种以能力为本位，以学生为中心的教学模式，在工作情景中完成典型零件的加工，有效实现知识与技能向实际应用转移，培养学生职业能力，形成良好的工作态度和工作习惯。

　　《数控加工技术基础》主要是介绍典型零件在数控加工时工艺的编制，结合我校实际情况，数控车削主要讲轴类、套类、叉架类三种典型零件的工艺分析及编制，数控铣削主要讲二维、外轮廓、型腔、孔糸类、三维轮廓的工艺分析及编制。

　　1.确定教学目标。从典型的加工任务开始，明确告知学生学习任务、达成目标。如轴类零件学习目标：（1）分析轴类零件的图纸。（2）选择合适的毛坯，既要能加工出合格产品，又要能最大限度节约材料。（3）选择合适的刀具，尤其是凹弧面、倒锥等加工所用刀具，制定刀具卡。（4）正确运用轴类零件常用的几种安装方法，如三爪自定心卡盘装夹，一夹一顶装夹，两顶尖装夹，等等。（5）根据尺寸精度、表面粗糙度、技术要求等合理安排加工顺序，制定工艺过程卡。（6）根据加工要求，确定各工序间余量。（7）查阅资料，确定切削参数。（8）进行轴类精度检测，会使用常用工量具。（9）总结加工中遇到的问题，评定产品质量。

　　2.教学内容。数控加工切削基础、工件装夹、数控加工工艺基础、数控车削加工工艺及编程、数控铣削加工工艺及编程、数控加工中心工艺及编程、数控线切割和电火花加工工艺及编程。

　　教学过程实施，采用小组形式。学习场景与实际生产场景类似，学习时采用这样五个步骤。

　　1.任务分析。给出的任务通常以图文结合的形式，说明需加工的零件形状、技术要求等。引导学生思考完成此工件需考虑图纸中加工内容、尺寸及其精度、表面粗糙度、材料类型、生产批量等，分析计算工艺尺寸是否完整、合理，选择加工方案，让学生知道加工方案不是凭空想象的。

　　2.搜集资料，自主学习。教师向学生提供完成该工艺分析所需资料，让学生掌握工具书的使用。

　　3.讨论加工方案。以小组形式，讨论加工内容，编制加工工艺。在这个阶段，学生会遇到很多问题，有些可以从书上找到答案，有的找不到，老师需要参与其中，解答学生提出的问题，同时培养学生的团队意识。老师不要把自己的想法强加给学生，要引导学生寻找解决问题的途径，最终同组学生形成统一的加工工艺路线.制订加工方案。各组通过多媒体等形式，与老师一起讨论方案可行性。提出方案可能存在的问题，告知学生这些问题可能引发的结果，最终由学生完善并确定小组加工方案。

　　5.加工并检测零件，检查方案的优劣。一方面提高学生的操作能力，要求学生严格按操作规程安全操作，培养学生的安全生产意识、文明生产意识。另一方面培养学生的质量意识，控制加工精度，增强学生使用量具的准确性、熟练性。

　　1.所用教材与教学目标不配套，这就要求教师在今后教学中结合自己的经验和企业需要，自编本课程教材。

　　2.教师要深入企业，提高工程实践能力，了解企业需要，这样才能深化对课程的改革。

　　根据市场需求，不断深化对课程的改革，才能使学生增加对加工工艺编制的理解，掌握操作技能，形成良好的职业习惯，成为“应用型人才”。

　　数控车削加工主要包括工艺分析、程序编制、装刀、装工件、对刀、粗加工、半精加工、精加工。而数控车削的工艺分析是数控车削加工顺利完成的保障。

　　数控车削加工工艺是采用数控车床加工零件时所运用的方法和技术手段的总和。其主要内容包括以下几个方面:

　　(一)选择并确定零件的数控车削加工内容;(二)对零件图纸进行数控车削加工工艺分析;(三)工具、夹具的选择和调整设计;(四)切削用量选择;(五)工序、工步的设计;(六)加工轨迹的计算和优化;(七)编制数控加工工艺技术文件。

　　笔者观察了很多数控车的技术工人,阅读了不少关于数控车削加工工艺的文章,发现大部分的使用者采用选择并确定零件的数控车削加工内容、零件图分析、夹具和刀具的选择、切削用量选择 、划分工序及拟定加工顺序、加工轨迹的计算和优化、编制数控加工工艺技术文件的顺序来进行工艺分析。

　　但是笔者分析了上述的顺序之后,发现有点不妥。因为整个零件的工序、工步的设计是工艺分析这一环节中最重要的一部分内容。工序、工步的设计直接关系到能否加工出符合零件形位公差要求的零件。工序、工步的设计不合理将直接导致零件的形位公差达不到要求。换言之就是工序、工步的设计不合理直接导致产生次品。

　　目前,数控车床的使用者的操作水平非常高,并且能够独立解决很多操作上的难题,但是他们的理论水平不是很高,这是造成工艺分析顺序不合理的主要原因。

　　其实分析了工艺分析顺序不合理的现象和原因之后,解决问题就非常容易了。需要做的工作只要将对零件的分析顺序稍做调整就可以。

　　(一)选择并确定零件的数控车削加工内容;(二)对零件图纸进行数控车削加工工艺分析;(三)工序、工步的设计;(四)工具、夹具的选择和调整设计;(五)切削用量选择;

　　零件图分析是制定数控车削工艺的首要任务。主要进行尺寸标注方法分析、轮廓几何要素分析以及精度和技术要求分析。此外还应分析零件结构和加工要求的合理性,选择工艺基准。

　　零件图上的尺寸标注方法应适应数控车床的加工特点,以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。这种标注方法既便于编程,又有利于设计基准、工艺基准、测量基准和编程原点的统一。

　　在手工编程时,要计算每个节点坐标。在自动编程时要对零件轮廓的所有几何元素进行定义。

　　对被加工零件的精度和技术进行分析,是零件工艺性分析的重要内容,只有在分析零件尺寸精度和表面粗糙度的基础上,才能正确合理地选择加工方法、装夹方式、刀具及切削用量等。 ！

　　(1)保持精度原则。工序一般要求尽可能地集中,粗、精加工通常会在一次装夹中全部完成。 为减少热变形和切削力变形对工件的形状、位置精度、尺寸精度和表面粗糙度的影响,则应将粗、精加工分开进行。

　　(2)提高生产效率原则。为减少换刀次数,节省换刀时间,提高生产效率,应将需要用同一把刀加工的加工部位都完成后,再换另一把刀来加工其他部位,同时应尽量减少空行程。

　　(2)先近后远。离对刀点近的部位先加工,离对刀点远的部位后加工,以便缩短刀具移动距离,减少空行程时间。此外,先近后远车削还有利于保持坯件或半成品的刚性,改善其切削条件。

　　(3)内外交叉。对既有内表面又有外表面需加工的零件,应先进行内外表面的粗加工,后进行内外表面的精加工。

　　(4)基面先行。用作精基准的表面应优先加工出来,定位基准的表面越精确,装夹误差越小。

　　数控车削加工中尽可能做到一次装夹后能加工出全部或大部分代加工表面,尽量减少装夹次数,以提高加工效率、保证加工精度。对于轴类零件,通常以零件自身的外圆柱面作定位基准;对于套类零件,则以内孔为定位基准。数控车床夹具除了使用通用的三爪自动定心卡盘、四爪卡盘、液压、电动及气动夹具外,还有多种通用性较好的专用夹具。实际操作时应合理选择 。

　　刀具的使用寿命除与刀具材料相关外,还与刀具的直径有很大的关系。刀具直径越大,能承受的切削用量也越大。所以在零件形状允许的情况下,采用尽可能大的刀具直径是延长刀具寿命,提高生产率的有效措施。数控车削常用的刀具一般分为3类。即尖形车刀、圆弧形车刀和成型车刀。

　　数控车削加工中的切削用量包括背吃刀量ap、主轴转速S(或切削速度υ)及进给速度F(或进给量f )。

　　切削用量的选择原则,合理选用切削用量对提高数控车床的加工质量至关重要。确定数控车床的切削用量时一定要根据机床说明书中规定的要求,以及刀具的耐用度去选择,(下转第90 页)

　　(上接第81 页)也可结合实际经验采用类比法来确定。一般的选择原则是:粗车时,首先考虑在机床刚度允许的情况下选择尽可能大的背吃刀量ap;其次选择较大的进给量f;最后再根据刀具允许的寿命确定一个合适的切削速度υ。增大背吃刀量可减少走刀次数,提高加工效率,增大进给量有利于断屑。精车时,应着重考虑如何保证加工质量,并在此基础上尽量提高加工效率,因此宜选用较小的背吃刀量和进给量,尽可能地提高加工速度。主轴转速S(r/min )可根据切削速度υ(mm/min)由公式 S=υ1000/πD(D为工件或刀/具直径 mm)计算得出,也可以查表或根据实践经验确定。

　　数控机床作为一种高效率的设备,欲充分发挥其高性能、高精度和高自动化的特点,除了必须掌握机床的性能、特点及操作方法外,还应在编程前进行详细的工艺分析和确定合理的加工工艺,以得到最优的加工方案。

　　基于工作过程的教学方法是一种能较好地适应职业教育与培训的教学方式。不来梅大学技术与教育研究所劳耐尔（Rauner）教授认为“一个职业所以能够成为一个职业，是因为它具有特殊的工作过程，即在工作方式、内容、方法、组织以及工具的历史方面有它自身的独到之处”，把工作过程定义为“在企业里为完成一件工作任务，并获得工作成果，而进行的完整的工作程序”，该过程“是一个综合的、时刻处于运动状态但结构相对固定的系统。”

　　基于工作过程是教学方式由理论推导的学科教学方法向情境式教学适应职业教学方法的转变，目的是避开高职学生理论推导能力不足的弱点，通过情境教学的刺激，激发学生学习兴趣。数控加工工艺是指使用数控机床加工零件所采用的各种加工方案和工艺手段，它是伴随着数控机床的产生、发展而逐步完善起来的一种应用技术，是人们进行大量数控加工实践的经验总结，数控加工工艺技术具有综合性、系统性的特点，是高职数控技术专业学生核心知识与技能，也是高职数控技术专业学生未来岗位必备核心能力。培养学生机械零件制造工艺能力是本门课的主要任务。

　　根据职业教育的特点，很多高职院校都在进行基于工作过程的项目教学工作，在取得一定进展的同时也存在很多问题，如理论准备不足，项目积累不够充分，教学平台不能体现生产情况，没有基于工作过程的整套项目教学教材，教师团队不适应项目教学，企业教师对教学理解不够而学校教师又没有深刻的企业体验，学生因很少进入项目工作与学习的环境而难于完成有难度的数控工艺项目等。

　　我院数控技术专业根据自身所处地区现代制造企业情况，对“数控加工工艺”课程进行基于工作过程的项目教学建设，并开始工作过程情境教学设计与教学实践。我院在整合教师、实验室、企业资源的基础上，通过构建基于工作过程情境的教学平台，建设模拟企业数控工艺员工作的学习情境，应用典型企业项目牵引教学并辅之以综合考评方法，经过几年实践取得了一定成效，积累了一些经验。

　　由于职业教育与普通教育教学过程和方法区别较大，且高职院校原有教学设施大多是按照注重理论教学设计的，故按照职业教育的特点建设职业教育教学平台十分重要。特别是专业课程，教学平台应能反映学生未来就业岗位企业工作过程。“数控加工工艺”课程主要培养数控技术专业学生现代机械制造工艺技术能力，能完成企业基层工艺员所承担的工艺规程与工装设计任务，初步解决生产中的工艺问题的能力，要为这一目标实现构建基工作过程的情境教学平台。

　　“数控加工工艺”课程基于工作过程的教学设计，是以企业典型工艺项目为牵引展开，学生在教师指导下完成若干项目，在实践中学会完成工作任务。学习情境设计应能充分体现企业工艺设计过程，教学环境应能体现相关要求。根据对企业深入调查，构建模拟企业工艺室（厂或车间）的环境，在学校建设“教学做”一体化工作室。工作室主要资源包括：典型零件的工艺规程样本、样件，典型零件夹具样本、实物，典型零件加工录像，各种工艺资料手册，国内外相关标准，机床手册和样本，企业的各种规章制度，以及模拟工厂或车间。这些资源能够使学生更加便利地接触到所需的工艺资源与信息，从而更好地融入工艺工作的氛围与情境中。

　　设计零件的数控加工工艺，必须以经验丰富的工艺师作为支撑，如果学校没有具备企业经验的工艺师作为教学指导，则很难体现工艺设计工作过程。特别是由于行业不同，制造工艺不同，企业氛围亦有所不同，应按学生就业岗位要求，引进熟悉行业工艺的工艺师作为兼职教师，才能形成企业氛围。

　　在教学过程中，根据企业工艺师特点开辟专门特色工艺单元，介绍工艺的开发与实验情况，使学生知道新工艺的产生与不断革新的重要性，提升学生学习工艺知识与技能的自豪感。自觉钻研工艺，为在工作岗位施展才能打好基础。

　　企业工艺师兼职教师可以带来最新的行业工艺技术，在教学中融入企业的思维方式、市场对技术的要求、最新的工艺案例，能够使学生日后更容易融入社会。专任教师应发挥自己对教学环境熟悉的优势，与企业教师优势互补，完成教学任务。实践证明，只有充分协调好专任教师与兼职教师的教学安排，才能形成优良的教学情境，对学生也最为有利。

　　目前，计算机作为学习终端已经普及，在教学过程中及时提供网上资源十分必要，在建设“数控加工工艺”学校精品课的基础上，我院同步建设了网上资源，将教学视频、企业制造过程视频、工艺文件样本等资源上传至网络，在工作室“教学做”时，学生随时可以取得相关资源，使得教学过程更加通畅。

　　构建模拟企业数控工艺员工作环境，模拟行动领域数控工艺员工作过程，在教师的示范和指导下，学生边学边做，构建出便于学生学习的学习情境。

　　根据涂尔干（E Durkheim）的社会学功能理论，教育的目的“在于使年轻一代系统性的社会化”，“使出生时不适应社会生活的个体成为崭新的社会的我”。依据上述理论和工作过程的教学方法理念，基于工作过程的教学方法实际上是为学生进入专业角色（社会）的一种实践和模拟。学习情境是学生掌握工作过程知识与能力的便捷方式。

　　通过梳理工艺员工作过程、选择典型工作任务、将典型工作任务转化为学习领域、设计学习情境，使工艺员工作过程展现在学习领域，学生在角色扮演中逐步掌握工艺员的工作能力。

　　以瑞士教育学家皮亚杰（J Piaget）为代表的建构主义认为，知识不是通过教师传授得到的，而是学习者在一定的情境即社会文化背景下，借助他人（包括教师和学习伙伴）帮助，利用必要的学习资料通过意义构建的方式而获得。建构基于工作过程学习情境，应按照工艺工作过程内容对课堂教学内容进行序化，将学习领域细化成学习情境进行教学。

　　建构学习情境必须根据学生认知规律展开，先使学生熟悉教学情境的逻辑关系，认识基本工作工具；再从简单零件工艺设计开始，逐步过渡到中等难度的零件，到特殊零件工艺设计。在教学过程中，应建立学生学习小组，以便于构成协作情境。这不仅有利于学生间相互协作、会话和意义建构，攻克认知难点，而且可形成良好的学习氛围，使学习更具现场感。

　　教师与学生的角色是基于工作过程教学的关键，传统师徒培养方式是从实践中学习知识与技能，解决了传统手工业技术的传承问题。现代大工业技术复杂，知识与技能领域广，按传统师徒培养方式效率不能保证。要更好地利用学校形式，发挥现代师徒教学方式优点，基于工作过程教学方法为此提供可能。

　　教师在基于工作过程教学中承担师傅的角色，学生角色为徒弟，在模拟的学习情境中，完成知识与技能提升，这样学生更容易掌握教学内容、提升能力，而且便于师生间、学生间的沟通，使学生在学习时更有情境感和成就感。

　　实际生产中机械零件非常多，必须选出典型类型零件。我们主要以缝纫机零件为主，提供给学生整台机械各类零件制造工艺，使每个学生受到各类常见典型零件工艺的训练，在教学过程中我们主要做了以下工作。

　　根据机械零件的特点，采用成组技术的原理，将机械零件分为轴类零件、盘类零件、箱体类零件、齿轮类零件、叉架类零件和型腔壳体类零件等典型零件类型。将每种类型的零件工艺方案进行典型化，并根据工件的难易程度建设项目库。

　　到企业收集相关的典型零件工艺规程，逐渐丰富典型零件工艺项目资源，建立各种技术文件档案，方便学生查找。将学生毕业设计优秀作品等作为资料储存起来，作为学生学习的样本。企业的零件工艺规程可以使学生感受真实的企业工作情境，使学生工作更认真。

　　典型零件工艺的教材是十分必要的。为了能够编写更加符合企业实际的教材，我们深入企业解析工艺流程，测绘工艺装备。将企业工艺流程拍摄成录像，把企业典型零件工艺整理成教材内容，并按工作过程和教学情境序化成教学单元。

　　在教材编写中，按照成组技术的原理，即按零件类型设置工艺项目，在项目中穿插相关知识点，使学生举一反三，融会贯通，更加深入全面地掌握工艺知识与能力。我院首先编写校本教材，并在几年教学修改的基础上出版，为展开基于工作过程教学提供了教学资源。

　　为真实地反映企业工作情境，课程教学之初，在教学班成立工厂化的工艺技术组织，即成立工艺研究所。该研究所下设数个工艺小组，每个小组由4～5名学生组成，并任命一个组长（相当于工厂车间工艺组）。任命课代表为所长助理，教师与兼职工艺师为所长或副所长。

　　每个工艺小组负责不同零件类型的车间，全班共同完成一个产品的各类工艺规程，班级学生共同协作，形成团队，完成整个产品的工艺规程及部分夹具设计，遇到问题共同协商。为使学生得到较全面的锻炼，学生在下一个产品中每组学生的零件类型加以轮换，以完成不同类型零件工艺能力的培养。

　　零件工艺规程和夹具设计是本课主要教学项目，对于没有长期工厂工作经验的学生来说是十分棘手的问题。采用“我做、你看，你做、我看；我再做，你再看；你再做，我再看”的学中做、做中学的方式，逐步提升学生的工艺能力及工艺感觉，使其逐步进入角色。

　　课程之初给每个工艺小组若干个企业项目为任务，要求学生在课程中完成工艺规程和部分夹具，并以这些项目作为牵引进行教学，使学生带着任务和问题学习，在课程教学中逐步解决。在以企业典型项目牵引过程中，把学生带到企业参观生产线，熟悉企业设备和工艺装备十分必要，这时企业兼职教师显得更为重要。校中厂无疑是最好的教学场所，条件具备的可以将部分学生的工艺规程（包括数控程序）在厂中实现。我校开展“卓越技师”培养工程，对优秀学生重点培养。数控技术专业将机械零件工艺规程与夹具实现作为其中一部分。经过两届学生的实践，效果较好，形成了部分实用作品，经过该项培养的毕业生在工作中工艺能力也受到了好评。

　　以往以考试为主的考评体系很难适应基于工作过程的教学，建立以项目为基础，过程和考试相结合的考评体系。将学生学习过程取得的成果计入学生课程总成绩，注重学习过程评价，使学生更注重平时学习、注重细节，学生之间配合更主动，培养了学生团队精神。

　　学生期末做完项目，组织项目答辩会，请部分优秀学生和企业工艺师组成答辩小组，对各组成果进行答辩，学生在答辩会上可以充分展示自己的成果，以培养学生自信心。通过答辩学生也可以提高项目表达能力、项目分析能力。

　　考试作为评价的一部分不可或缺，通过考试可以评价学生基础知识掌握情况，也可以促进部分学生全面掌握工艺知识。这样的评价方式，促使学生明确学习目的，学习主动性有所提高。2010、2011、2012级学生几乎没有旷课现象，听课效果也明显提高，数控加工工艺课程通过率达96%以上，学生数控工艺规程与夹具设计能力明显提升，毕业设计指导量明显减少，学生设计的工艺规程质量较高。通过基于工作过程的课程教改与实践，学生对教学内容和教学方法比较认可，避免了过去由于学生没有实践经验对教师授课不知所云的情况，教学过程更活泼生动。基于工作过程的教学方法，可以把以往的学习难点分散到过程当中，学生更容易掌握。

　　基于工作过程的教学方法提升了学生工艺设计能力，使学生对相关工艺知识的认识更加深刻。课程学习培养了学生的严谨工作作风，使其熟悉了未来工作岗位的工作情况，提高了职业认知度。

　　教学改革是一项复杂的系统工程，需要完成的工作很多，尤其在培养学生的创新能力和实践能力方面仍需教师不断尝试探索。高职“数控加工工艺”课程教学应进一步提升学做一体教学平台层次，构建企业真实环境的综合工作室，使学生更好地体会企业工作过程，做到与企业岗位无缝连接，真正培养出适应社会发展的高素质的技术技能型人才。

　　[1]马明娟.基于工作过程的理实一体化教学探索[J].职业教育研究，2014（2）：99-101.

　　论文摘要：本文系统介绍了数控高速切削加工的基础理论及发展过程，分析了高速加工的优点和应用领域，总结了发展数控高速切削加工需要的关键技术和研究方向。

　　数控高速切削技术(High Speed Machining，HSM，或High Speed Cutting，HSC)，是提高加工效率和加工质量的先进制造技术之一，相关技术的研究已成为国内外先进制造技术领域重要的研究方向。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落后。研究先进技术的理论和应用迫在眉睫。

　　高速切削理论由德国物理学家Carl.J.Salomon在上世纪三十年代初提出的。他通过大量的实验研究得出结论：在正常的切削速度范围内，切削速度如果提高，会导致切削温度上升，从而加剧了切削刀具的磨损；然而，当切削速度提高到某一定值后，只要超过这个拐点，随着切削速度提高，切削温度就不会升高，反而会下降，因此只要切削速度足够高，就可以很好的解决切削温度过高而造成刀具磨损不利于切削的问题，获得良好的加工效益。

　　随着制造工业的发展，这一理论逐渐被重视，并吸引了众多研究目光，在此理论基础上逐渐形成了数控高速切削技术研究领域，数控高速切削加工技术在发达国家的研究相对较早，经历了理论基础研究、应用基础研究以及应用研究和发展应用，目前已经在一些领域进入实质应用阶段。

　　关于高速切削加工的范畴，一般有以下几种划分方法，一种是以切削速度来看，认为切削速度超过常规切削速度5－10倍即为高速切削。也有学者以主轴的转速作为界定高速加工的标准，认为主轴转速高于8000r/min即为高速加工。还有从机床主轴设计的角度，以主轴直径和主轴转速的乘积DN定义，如果DN值达到（5～2000）×105mm.r/min，则认为是高速加工。生产实践中，加工方法不同、材料不同，高速切削速度也相应不同。一般认为车削速度达到（700～7000）m/min，铣削的速度达到（300～6000）m/min，即认为是高速切削。

　　另外，从生产实际考虑，高速切削加工概念不仅包含着切削过程的高速，还包含工艺过程的集成和优化，是一个可由此获得良好经济效益的高速度的切削加工，是技术和效益的统一。

　　高速切削技术是在机床结构及材料、机床设计、制造技术、高速主轴系统、快速进给系统、高性能CNC系统、高性能刀夹系统、高性能刀具材料及刀具设计制造技术、高效高精度测量测试技术、高速切削机理、高速切削工艺等诸多相关硬件和软件技术均得到充分发展基础之上综合而成的。因此，高速切削技术是一个复杂的系统工程，是一个随相关技术发展而不断发展的概念。

　　由于切削速度的大幅度提高，高速切削加工技术不仅提高了切削加工的生产率，和常规切削相比还具有一些明显的优越性：第一、切削力小：在高速铣削加工中，采用小切削量、高切削速度的切削形式，使切削力比常规切削降低30％以上，尤其是主轴轴承、刀具、工件受到的径向切削力大幅度减少。既减轻刀具磨损，又有效控制了加工系统的振动，有利于提高加工精度。第二、材料切除率高:采用高速切削，切削速度和进给速度都大幅度提高，相同时间内的材料切除率也相应大大提高。从而大大提高了加工效率。第三、工件热变形小:在高速切削时，大部分的切削热来不及传给工件就被高速流出的切屑带走，因此加工表面的受热时间短，不会由于温升导致热变形，有利于提高表面精度，加工表面的物理力学性能也比普通加工方法要好。第四、加工精度高:高速切削通常进给量也比较小，使加工表面的粗糙度大大降低，同时由于切削力小于常规切削，加工系统的振动降低，加工过程更平稳，因此能获得良好的表明质量，可实现高精度、低粗糙度加工。第五、绿色环保：高速切削时，工件的加工时间缩短，能源和设备的利用率提高了，加工效率高，加工能耗低，同时由于高速切削可以实现干式切削，减少甚至不用切削液，减少污染和能耗。

　　鉴于以上所述高速切削加工的特点，使该技术在传统加工薄弱的领域有着巨大应用潜力。首先，对于薄壁类零件和细长的工件，采用高速切削，切削力显著降低，热量被切屑带走，可以很好的弥补采用传统方法时由于切削力和切削热的影响而造成其变形的问题，大大提高了加工质量。其次，由于切削抗力小，刀具磨损减缓，高锰钢、淬硬钢、奥氏体不锈钢、复合材料、耐磨铸铁等用传统方法难以加工的材料，可以研究采用数控高速切削技术来加工。另外，在汽车、模具、航天航空等制造领域， 一些整体构件需要比较大的材料切除率，由于数控高速切削的进给速度可随切削速度的提高而相应提高， 使得单位时间内的材料切除率大大提高，因而在模具制造、汽车制造、航空航天制造中，数控高速切削技术的应用将产生巨大的经济效益。第四，由于高速切削时，加工过程平稳、振动小，与常规切削相比， 高速切削可显著提高加工精度1～2级，完全可以取消后续的光整加工， 同时，采用数控高速切削技术， 能够在一台机床上实现对复杂整体结构件同时进行粗、精加工，减少了转工序中可能的定位误差， 因而也有利于提高工件的加工精度。因此， 高速切削技术在精密制造中有着广阔的应用前景。如某企业加工的铝质模具，模具型腔长达1500mm，要求尺寸精度误差±0.05mm，表面粗糙度Ra0.8μm，原先的制造工艺为：粗刨—半精刨—精刨—手工铲刮—手工抛光，制造周期要60小时。采用高速铣床加工后，经过半精加工和精加工，加工周期仅需6小时，不仅效率提高，而且模具质量也大大提高。

　　数控高速切削加工是一个复杂的系统工程，涉及到切削机理、切削机床、刀具、切削过程监控及加工工艺等诸多相关的硬件与软件技术，数控高速切削技术的实施和发展，依赖于此系统中的各个组成要素的，这些实现数控高速切削技术离不开的关键技术，具体体现在以下方面：

　　1）高速切削机理：有关各种材料在高速加工条件下，切屑的形成机理，切削力、切削热的变化规律，刀具磨损规律及对加工表面质量的影响规律，对以上基础理论的实验和研究，将有利于促进高速切削工艺规范的确定和切削用量的选择，为具体零件和材料的加工工艺制定提供理论基础，属于原理技术。目前，黑色金属及难加工材料的高速切削工艺规范和切削用量的确定，是高速切削生产中的难点，也是高速切削加工领域研究的焦点。

　　2）高速切削机床技术模块：高速切削机床需要高速主轴系统、快速进给系统和高速CNC控制系统。高速加工要求主轴单元能够在很高的转速下工作，一般主轴转速10000 r/min以上，有的甚至高达60000－100000r/min，且保证良好动态和热态性能。其中关键部件是主轴轴承，它决定着高速主轴的寿命和负载容量，也是高速切削机床的核心部件之一，主轴结构的改进和性能的提高是高速机床的一项重要单元技术。另一项重要的单元技术是高速进给系统。随着机床主轴转速的提高，为保证刀具每齿或每转进给量不变，机床的进给速度和进给加速度也相应提高，同时空行程速度也要提高。因此，机床进给系统必须快速移动和快速准确定位，这显然对机床导轨、伺服系统、工作台结构等提出了新的更高要求，是制约高速机床技术的关键单元技术。

　　3）高速切削刀具技术模块：由机床、刀具和工件组成的高速切削加工工艺系统中，刀具是最活跃的因素。切削刀具是保证高速切削加工顺利进行的最关键技术之一。随着切削速度的大幅度提高，对切削刀具材料、刀具几何参数、刀体结构等都提出了不同于传统速度切削时的要求，高速切削刀具材料和刀具制造技术都发生了巨大的变化，高速切削加工时，要保证高的生产率和加工精度，更要保证安全可靠。因此，高速切削加工的刀具系统必须满足具有良好的几何精度和高的装夹重复定位精度，装夹刚度，高速运转时良好的平衡状态和安全可靠。尽可能减轻刀体质量，以减轻高速旋转时所受到的离心力，满足高速切削的安全性要求，改进刀具的夹紧方式。刀具系统的技术研究和发展是数控高速切削加工的关键任务之一。

　　4）数控高速切削工艺：高速切削作为一种新的切削方式，要应用于实际生产，缺乏可供参考的应用实例，更没有实用的切削用量和加工参数数据库，高速加工的工艺参数优化是当前制约其应用的关键技术之一。另外，高速切削的零件NC程序要求必须保证在整个切削过程中载荷稳定，但是现在使用的多数CNC软件中的自动编程功能都还不能满足这一的要求，需要由人工编程加以补充和优化，这在一定程度上降低了高速切削的价值，必须研究采用一种全新的编程方式，使切削数据适合高速主轴的功率特性曲线，充分发挥数控高速切削的优势。

　　高速切削加工技术的发展和应用有赖于以上原理方面、机床、刀具、工艺等各项关键单元技术的发展和综合。

　　由于高速切削在提高生产效益方面具有巨大潜力，早己成为美、日、德等国竞相研究的重要技术领域。美国日本等国早在60年代初，就开始了超高速切削机理的研究。上世纪70年代，美国已经研制出最高转速达20000r/min 的高速铣床。如今，欧美等发达国家生产的不同规格的各种超高速机床已经商业化生产并进入市场，在飞机、汽车及模具制造行业实际应用。例如，在美国波音公司等飞机制造企业，已经采用数控高速切削加工技术超高速铣削铝合金、钛合金等整体薄壁结构件和波导管、挠性陀螺框架等普通方法难加工的零件。近年来，美、欧、日等国对新一代数控机床、高速加工中心、高速工具系统的研究和产业化进程进一步加快，高性能的电主轴技术及其产品的专业化生产步伐加大；高性能的刀具系统技术也进展迅速；直线电机技术应用于高速进给系统。

　　我国在研究和开发高速切削技术方面，许多高校和研究所作了努力和探索，包括切削机理、刀具材料、主轴轴承、等方面，也取得了相当大的成就。 然而，与国外工业发达国家相比，仍存在着较大的差距，基本上还处在实验室的研究阶段。为适应社会经济发展需要，满足航空航天、汽车、模具等各行业的制造需求，数控高速切削技术应用研究任重道远。

　　目前，针对高速切削技术的研究已从实验阶段转向应用阶段。在应用方面的研究包括两个层面：一是高速加工关键技术的基础理论研究，包括高速主轴单元和高速进给单元等，实现高速机床国产化。另一方面，在现有实验室实践技术基础上，进行工艺性能和工艺范围的应用研究。其中，关于高速切削工艺的研究是当前最活跃的研究领域之一，主要目标是通过试验或引进的先进设备直接进行工艺研究，努力解决关键零部件的加工工艺问题，开发和完善特种材料的高速切削工艺方法；研究开发适应高速加工的CAD/CAM软件系统和后处理系统，建立在新型检测技术基础上的加工状态安全监控系统。

　　[1] H .舒尔茨著，高速加工发展概况，王志刚译，机械制造与自动化[J].2002（1）.

　　[2] 孙文诚 高速切削加工模具的关键技术研究 [J].-机械制造与自动化2008(5).