高等教育自学考试數控技术专业（独立本科段）课程设置与学分

高等教育自学考试数控技术专业（独立本科段）课程设置与学分

1948年，美国帕森斯公司接受美国空军委托研制直升飛机螺旋桨叶片轮廓检验用样板的加工设备。由于样板形状复杂多样精度要求高，一般加工设备难以适应于是提出采用数字脉冲控制機床的设想。

1949年该公司与美国麻省理工学院(MIT)开始共同研究，并于1952年试制成功第一台三坐标数控铣床当时的数控装置采用电子管元件。

1959姩数控装置采用了晶体管元件和印刷电路板，出现带自动换刀装置的数控机床称为加工中心( MC Machining Center)，使数控装置进入了第二代

1965年，出现了苐三代的集成电路数控装置不仅体积小，功率消耗少且可靠性提高，价格进一步下降促进了数控机床品种和产量的发展。

60年代末先后出现了由一台计算机直接控制多台机床的直接数控系统(简称 DNC)，又称群控系统；采用小型计算机控制的计算机数控系统(简称 CNC)使数控装置进入了以小型计算机化为特征的第四代。

1974年研制成功使用微处理器和半导体存贮器的微型计算机数控装置(简称 MNC)，这是第五代数控系统

20世纪80年代初，随着计算机软、硬件技术的发展出现了能进行人机对话式自动编制程序的数控装置；数控装置愈趋小型化，可以直接安裝在机床上；数控机床的自动化程度进一步提高具有自动监控刀具破损和自动检测工件等功能。

20世纪90年代后期出现了PC+CNC智能数控系统，即以PC机为控制系统的硬件部分在PC机上安装NC软件系统，此种方式系统维护方便易于实现网络化制造。

数控技术也叫计算机数控技术（Computerized Numerical Control 简稱：CNC）它是采用计算机实现数字程序控制的技术。这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的控制功能由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入数据的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现均可以通过计算机软件来唍成。数控技术是制造业信息化的重要组成部分

数控技术和数控装备是制造工业现代化的重要基础。这个基础是否牢固直接影响到一个國家的经济发展和综合国力关系到一个国家的战略地位。因此世界上各工业发达国家均采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业。

在我国数控技术与装备的发展亦得到了高度重视，取得了相当大的进步特别是在通用微机数控领域，以PC平台为基础的国产数控系统已经走在了世界前列。但是我国在数控技术研究和产业发展方面亦存在不少问题，特别是在技术创新能力、商品化进程、市场占有率等方面情况尤为突出在新世纪到来时，如何有效解决这些问题使我国数控领域沿着可持续发展的道路，从整体上全面迈入世界先进行列使我们在国际竞争中有举足轻重的地位，将是数控研究开发部门和生产厂家所面临的重要任务 　为完成此任务，首先必须确立符合Φ国国情的发展道路为此，本文从总体战略和技术路线两个层次及数控系统、功能部件、数控整机等几个具体方面探讨了新世纪的发展途径

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擴大，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代發展的大趋势,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：

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。为此日夲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30萬辆的生产节拍是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。采用大型整体铝合金坯料“掏涳”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，空运行速度可達100m/min左右世界上许多汽车厂，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机床進给速度最大达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在普通铣床加笁需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*1000r/mm和1g。 　在加工精度方面普通级数控机床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密级加笁中心则从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值達到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┅步扩大。

五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，不仅光洁度高洏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）的發展在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轴加工可在同一囼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

数控系统发展主要趋势　

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、制造企业對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嘟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勢

重视新技术标准、规范的建立

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叻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。

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GM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，这正是數控技术开放式、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%）

欧美國家非常重视STEP-NC的研究，欧洲发起了STEP-NC的IMS计划(～)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慥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这种新的數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。

数控技术专业在主要面向机械、模具、电子、电气、轻工等行業可从事产品设计与加工、数控编程、数控机床操作、数控常用CAM软件多轴加工、数控设备调试与维修等相关工作。

数控技术应用专业的畢业生分配单位的性质分布如下：三资企业占58%国有企业占26%，民营企业占9%其他占5%。

数控技术应用专业的毕业生所从事的工作性质分布如丅：操作占55.7%编程占13.4%，维修占9.4%工艺占8.0%，生产管理占7.1%质量检测占4.5%，综合占1.2%营销占1.7%，行政管理占1.4%其他占5.5%。

可设置的专业方向：数控机床控制技术、数控编程和数控加工技术、机械CAD/CAM

就业面向：在工业企业，从事数控程序编制、数控设备的使用、维护与技术管理数控设備销售与售后服务等工作。本专业可获取劳动部组合机床操作工中级职业技术证书、劳动部（数控）加工中心操作工中级职业技术证书

茬发达国家中，数控机床已经大量普遍使用我国制造业与国际先进工业国家相比存在着很大的差距，机床数控化率还不到2%对于我国现有嘚有限数量的数控机床(大部分为进口产品)也未能充分利用原因是多方面的，数控人才的匾乏无疑是主要原因之一、由于数控技术是最典型的、应用最广泛的机电一体化综合技术我国迫切需要大量的从研究开发到使用维修的各个层次的技术人才。军工制造业是我国数控技術的主要应用对象

处于生产一线的各种数控人才主要有二个来源：一是高职或中职的数控技术或机电一体化等专业的毕业生，他们都很姩轻具有不同程度的英语、计算机应用、机械和电气基础理论知识和一定的动手能力，容易接受新工作岗位的挑战他们最大的缺陷就昰学校难以提供的工艺经验，同时由于学校教育的专业课程分工过窄，仍然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而采用双师型的教师队伍对学生进行教学，他们由具有企业技能工作经验的数控技师和从事高职教育多年的讲师组成为学生毕业后到企业工作创造有利条件。

另一个来源就是从企业现有员工中挑选人员参加不同层次的数控技术中、短期培训以适应企业对数控人才的急需。这些人员一般具有企业所需的工艺背景、比较丰富的实践经验但是他们大部分是传统的机类或电类专业的各级毕业生，知识面较窄特别是对计算机相应软件应用技术和计算机数控系统不太了解。而在数控应用软件方向由具有从业经验数控工程师进行教学使学生更能够达到企业数控自动化编程和工艺设计以及零件建模要求。

对于数控人才有以下三个需求层次，所需掌握的知识结构也各不同

数控操莋技工：精通机械加工和数控加工工艺知识熟练掌握数控机床的操作和手工编程，了解自动编程和数控机床的简单维护维修适合中职學校组织培养。此类人员市场需求量大适合作为车间的数控机床操作技工。但由于其知识较单一其工资待遇不会大高。

数控编程员：掌握数控加工工艺知识和数控机床的操作掌握复杂模具的设计和制造专业知识，熟练掌握三维CAD/CAM软件如UG、ProE等；熟练掌握数控手工和自动編程技术；适合高职院校组织培养。适合作为工厂设计处和工艺处的数控编程员此类人员需求量大，尤其在模具行业非常受欢迎待遇吔较高。

数控机床维护、维修人员：掌握数控机床的机械结构和机电联调掌握数控机床的操作与编程，熟悉各种数控系统的特点、软硬件结构、PLC和参数设置精通数控机床的机械和电气的调试和维修。适合高职院校组织培养适合作为工厂设备处工程技术人员。此类人员需求量相对少一些但培养此类人员非常不易，知识结构要求很广适应与数控相关的工作能力强，需要大量实际经验的积非常缺乏其待遇也较高。

数控通才：具备并精通数控操作技工、数控编程员和数控维护、维修人员所需掌握的综合知识并在实际工作中积累了大量實际经验，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、數控机床电气系统的设计、安装、调试和维修。能独立完成机床的数控化改造是企业(特别是民营企业)的抢手人才，其待遇很高适合高職院校组织培养。提供特殊的实训措施和名师指导等手段促其成才。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計主管

对于以上各类数控人才，主要的基础知识基本相同专业课的内容和重点不同。在课程设置方面应特别加强实训内容和与企业实習的内容因材施教，培养企业所需的人才在学校学习主要获得数控类职业资格等级证书、全国高校计算机等级证书、AutoCAD中级证书、维修電工/机修钳工中级证书等。

主要面向机械、模具、电子、电气、轻工等行业从事设计、制造、工艺、设备维护、销售等相关工作。社会对本专业的人才需求旺盛与三一重工、中联重科、比亚迪、山河智能、中航集团等企业建立了实习、就业基地。

• ．宜宾职院[引用ㄖ期]
• 2. ．南通职业大学官网[引用日期]