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　　什么是數(shù)控技術(shù)專業(yè)？

　　臺州明途教育：

　　數(shù)控技術(shù)，簡稱數(shù)控（Numerical Control ）即采用數(shù)字控制的方法對某一工作過程實現(xiàn)自動控制的技術(shù)。它所控制的通常是位置、角度、速度等機械量和與機械能量流向有關(guān)的開關(guān)量。數(shù)控的產(chǎn)生依賴于數(shù)據(jù)載體和二進制形式數(shù)據(jù)運算的出現(xiàn)。

　　發(fā)展前景

　　數(shù)控技術(shù)和數(shù)控裝備是制造工業(yè)現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)。這個基礎(chǔ)是否牢固直接影響到一個國家的經(jīng)濟發(fā)展和綜合國力，關(guān)系到一個國家的戰(zhàn)略地位。因此，世界上各工業(yè)發(fā)達國家均采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)。

在我國，數(shù)控技術(shù)與裝備的發(fā)展亦得到了高度重視，取得了相當大的進步。特別是在通用微機數(shù)控領(lǐng)域，以PC平臺為基礎(chǔ)的國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)，已經(jīng)走在了世界前列。但是，我國在數(shù)控技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面亦存在不少問題，特別是在技術(shù)創(chuàng)新能力、商品化進程、市場占有率等方面情況尤為突出。在新世紀到來時，如何有效解決這些問題，使我國數(shù)控領(lǐng)域沿著可持續(xù)發(fā)展的道路，從整體上全面邁入世界先進行列，使我們在國際競爭中有舉足輕重的地位，將是數(shù)控研究開發(fā)部門和生產(chǎn)廠家所面臨的重要任務。 　為完成此任務，首先必須確立符合中國國情的發(fā)展道路。為此，本文從總體戰(zhàn)略和技術(shù)路線兩個層次及數(shù)控系統(tǒng)、功能部件、數(shù)控整機等幾個具體方面探討了新世紀的發(fā)展途徑。

數(shù)控技術(shù)的應用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應用領(lǐng)域的擴大，他對國計民生的一些重要行業(yè)（IT、汽車、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來越重要的作用，因為這些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢,世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢來看，其主要研究熱點有以下幾個方面：

　　高速、高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢

效率、質(zhì)量是先進制造技術(shù)的主體。高速、高精加工技術(shù)可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術(shù)研究會將其列為5大現(xiàn)代制造技術(shù)之一，國際生產(chǎn)工程學會（CIRP）將其確定為21世紀的中心研究方向之一。 　在轎車工業(yè)領(lǐng)域，年產(chǎn)30萬輛的生產(chǎn)節(jié)拍是40秒/輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點問題之一；在航空和宇航工業(yè)領(lǐng)域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對這些筋、壁進行加工。采用大型整體鋁合金坯料“掏空”的方法來制造機翼、機身等大型零件來替代多個零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯(lián)結(jié)方式拼裝，使構(gòu)件的強度、剛度和可靠性得到提高。這些都對加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。 　從EMO2001展會情況來看，高速加工中心進給速度可達80m/min，甚至更高，空運行速度可達100m/min左右。世界上許多汽車廠，包括我國的上海通用汽車公司，已經(jīng)采用以高速加工中心組成的生產(chǎn)線部分替代組合機床。美國CINCINNATI公司的HyperMach機床進給速度最大達60m/min，快速為100m/min，加速度達2g，主軸轉(zhuǎn)速已達60000r/min。加工一薄壁飛機零件，只用30min，而同樣的零件在一般高速銑床加工需3h，在普通銑床加工需8h；德國DMG公司的雙主軸車床的主軸速度及加速度分別達12*1000r/mm和1g。 　在加工精度方面，普通級數(shù)控機床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密級加工中心則從3～5μm，提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已開始進入納米級(0.01μm)。 　在可靠性方面，國外數(shù)控裝置的MTBF值已達6 000h以上，伺服系統(tǒng)的MTBF值達到30000h以上，表現(xiàn)出非常高的可靠性。為了實現(xiàn)高速、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機得到了快速的發(fā)展，應用領(lǐng)域進一步擴大。

　　五軸聯(lián)動加工和復合加工機床快速發(fā)展

　　采用5軸聯(lián)動對三維曲面零件的加工，可用最佳幾何形狀進行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認為，1臺5軸聯(lián)動機床的效率可以等于2臺3軸聯(lián)動機床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進行高速銑削淬硬鋼零件時，5軸聯(lián)動加工可比3軸聯(lián)動加工發(fā)揮更高的效益。但過去因5軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)、主機結(jié)構(gòu)復雜等原因，其價格要比3軸聯(lián)動數(shù)控機床高出數(shù)倍，加之編程技術(shù)難度較大，制約了5軸聯(lián)動機床的發(fā)展。

當前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實現(xiàn)5軸聯(lián)動加工的復合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡化，其制造難度和成本大幅度降低，數(shù)控系統(tǒng)的價格差距縮小。因此促進了復合主軸頭類型5軸聯(lián)動機床和復合加工機床（含5面加工機床）的發(fā)展。在EMO2001展會上，新日本工機的5面加工機床采用復合主軸頭，可實現(xiàn)4個垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5軸加工可在同一臺機床上實現(xiàn)，還可實現(xiàn)傾斜面和倒錐孔的加工。德國DMG公司展出DMUVoution系列加工中心，可在一次裝夾下5面加工和5軸聯(lián)動加工，可由CNC系統(tǒng)控制或CAD/CAM直接或間接控制。

　　數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展主要趨勢

21世紀的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過程的自適應控制，工藝參數(shù)自動生成；為提高驅(qū)動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數(shù)的自適應運算、自動識別負載自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。為解決傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)封閉性和數(shù)控應用軟件的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)存在的問題。許多國家對開放式數(shù)控系統(tǒng)進行研究，如美國的NGC(The Next Generation Work-Station/Machine Control)、歐共體的OSACA(Open System Architecture for Control within Automation Systems)、日本的OSEC(Open System Environment for Controller)，中國的ONC(Open Numerical Control System)等。數(shù)控系統(tǒng)開放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來之路。所謂開放式數(shù)控系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運行平臺上，面向機床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對象（數(shù)控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應用和技術(shù)訣竅集成到控制系統(tǒng)中，快速實現(xiàn)不同品種、不同檔次的開放式數(shù)控系統(tǒng)，形成具有鮮明個性的名牌產(chǎn)品。開放式數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運行平臺、數(shù)控系統(tǒng)功能庫以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當前研究的核心。

網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求，也是實現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元。國內(nèi)外一些著名數(shù)控機床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關(guān)的新概念和樣機，如在EMO2001展中，日本山崎馬扎克（Mazak)公司展出的“CyberProduction Center”（智能生產(chǎn)控制中心，簡稱CPC)；日本大隈（Okuma）機床公司展出“IT plaza”（信息技術(shù)廣場，簡稱IT廣場)；德國西門子(Siemens)公司展出的Open Manufacturing Environment（開放制造環(huán)境，簡稱OME）等，反映了數(shù)控機床加工向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的趨勢。

　　重視新技術(shù)標準、規(guī)范的建立

　　關(guān)于數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)規(guī)范

　　如前所述，開放式數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應性、擴展性，美國、歐共體和日本等國紛紛實施戰(zhàn)略發(fā)展計劃，并進行開放式體系結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)規(guī)范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界3個最大的經(jīng)濟體在短期內(nèi)進行了幾乎相同的科學計劃和規(guī)范的制定，預示了數(shù)控技術(shù)的一個新的變革時期的來臨。我國在2000年也開始進行中國的ONC數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)范框架的研究和制定。

　　關(guān)于數(shù)控標準

數(shù)控標準是制造業(yè)信息化發(fā)展的一種趨勢。數(shù)控技術(shù)誕生后的50年間的信息交換都是基于ISO6983標準，即采用G，M代碼描述如何（how）加工，其本質(zhì)特征是面向加工過程，顯然，他已越來越不能滿足現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)高速發(fā)展的需要。為此，國際上正在研究和制定一種新的CNC系統(tǒng)標準ISO14649（STEP－NC)，其目的是提供一種不依賴于具體系統(tǒng)的中性機制，能夠描述產(chǎn)品整個生命周期內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而實現(xiàn)整個制造過程，乃至各個工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品信息的標準化。STEP-NC的出現(xiàn)可能是數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域的一次革命，對于數(shù)控技術(shù)的發(fā)展乃至整個制造業(yè)，將產(chǎn)生深遠的影響。首先，STEP-NC提出一種嶄新的制造理念，傳統(tǒng)的制造理念中，NC加工程序都集中在單個計算機上。而在新標準下，NC程序可以分散在互聯(lián)網(wǎng)上，這正是數(shù)控技術(shù)開放式、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的方向。其次，STEP-NC數(shù)控系統(tǒng)還可大大減少加工圖紙（約75%）、加工程序編制時間（約35%）和加工時間（約50%）。

歐美國家非常重視STEP-NC的研究，歐洲發(fā)起了STEP-NC的IMS計劃(1999.1.1～2001.12.31)。參加這項計劃的有來自歐洲和日本的20個CAD/CAM/CAPP/CNC用戶、廠商和學術(shù)機構(gòu)。美國的STEP Tools公司是全球范圍內(nèi)制造業(yè)數(shù)據(jù)交換軟件的開發(fā)者，他已經(jīng)開發(fā)了用作數(shù)控機床加工信息交換的超級模型(Super Model)，其目標是用統(tǒng)一的規(guī)范描述所有加工過程。這種新的數(shù)據(jù)交換格式已經(jīng)在配備了SIEMENS、FIDIA以及歐洲OSACA-NC數(shù)控系統(tǒng)的原型樣機上進行了驗證。

　　應用領(lǐng)域

　　數(shù)控技術(shù)專業(yè)在主要面向機械、模具、電子、電氣、輕工等行業(yè)，可從事產(chǎn)品設(shè)計與加工、數(shù)控編程、數(shù)控機床操作、數(shù)控常用CAM軟件多軸加工、數(shù)控設(shè)備調(diào)試與維修等相關(guān)工作。

　　數(shù)控技術(shù)應用專業(yè)的畢業(yè)生分配單位的性質(zhì)分布如下：三資企業(yè)占58%，國有企業(yè)占26%，民營企業(yè)占9%，其他占5%。

　　數(shù)控技術(shù)應用專業(yè)的畢業(yè)生所從事的工作性質(zhì)分布如下：操作占55.7%，編程占13.4%，維修占9.4%，工藝占8.0%，生產(chǎn)管理占7.1%，質(zhì)量檢測占4.5%，綜合占1.2%，營銷占1.7%，行政管理占1.4%，其他占5.5%。

可設(shè)置的專業(yè)方向：數(shù)控機床控制技術(shù)、數(shù)控編程和數(shù)控加工技術(shù)、機械CAD/CAM。

　　就業(yè)面向：在工業(yè)企業(yè)，從事數(shù)控程序編制、數(shù)控設(shè)備的使用、維護與技術(shù)管理，數(shù)控設(shè)備銷售與售后服務等工作。本專業(yè)可獲取勞動部組合機床操作工中級職業(yè)技術(shù)證書、勞動部（數(shù)控）加工中心操作工中級職業(yè)技術(shù)證書。

在發(fā)達國家中，數(shù)控機床已經(jīng)大量普遍使用。我國制造業(yè)與國際先進工業(yè)國家相比存在著很大的差距，機床數(shù)控化率還不到2%對于我國現(xiàn)有的有限數(shù)量的數(shù)控機床(大部分為進口產(chǎn)品)也未能充分利用。原因是多方面的，數(shù)控人才的匾乏無疑是主要原因之一、由于數(shù)控技術(shù)是最典型的、應用最廣泛的機電一體化綜合技術(shù)，我國迫切需要大量的從研究開發(fā)到使用維修的各個層次的技術(shù)人才。軍工制造業(yè)是我國數(shù)控技術(shù)的主要應用對象。

　　知識技能

　　數(shù)控人才的知識結(jié)構(gòu)

　　處于生產(chǎn)一線的各種數(shù)控人才主要有二個來源：一是高職或中職的數(shù)控技術(shù)或機電一體化等專業(yè)的畢業(yè)生，他們都很年輕，具有不同程度的英語、計算機應用、機械和電氣基礎(chǔ)理論知識和一定的動手能力，容易接受新工作崗位的挑戰(zhàn)。他們最大的缺陷就是學校難以提供的工藝經(jīng)驗，同時，由于學校教育的專業(yè)課程分工過窄，仍然難以滿足某些企業(yè)對加工和維修一體化的復合型人才的要求。而采用雙師型的教師隊伍對學生進行教學，他們由具有企業(yè)技能工作經(jīng)驗的數(shù)控技師和從事高職教育多年的講師組成。為學生畢業(yè)后到企業(yè)工作創(chuàng)造有利條件。

另一個來源就是從企業(yè)現(xiàn)有員工中挑選人員參加不同層次的數(shù)控技術(shù)中、短期培訓，以適應企業(yè)對數(shù)控人才的急需。這些人員一般具有企業(yè)所需的工藝背景、比較豐富的實踐經(jīng)驗，但是他們大部分是傳統(tǒng)的機類或電類專業(yè)的各級畢業(yè)生，知識面較窄，特別是對計算機相應軟件應用技術(shù)和計算機數(shù)控系統(tǒng)不太了解。而在數(shù)控應用軟件方向由具有從業(yè)經(jīng)驗數(shù)控工程師進行教學，使學生更能夠達到企業(yè)數(shù)控自動化編程和工藝設(shè)計以及零件建模要求。

　　對于數(shù)控人才，有以下三個需求層次，所需掌握的知識結(jié)構(gòu)也各不同

數(shù)控操作技工：精通機械加工和數(shù)控加工工藝知識，熟練掌握數(shù)控機床的操作和手工編程，了解自動編程和數(shù)控機床的簡單維護維修。適合中職學校組織培養(yǎng)。此類人員市場需求量大，適合作為車間的數(shù)控機床操作技工。但由于其知識較單一，其工資待遇不會太高。

　　數(shù)控編程員：掌握數(shù)控加工工藝知識和數(shù)控機床的操作，掌握復雜模具的設(shè)計和制造專業(yè)知識，熟練掌握三維CAD/CAM軟件，如UG、ProE等；熟練掌握數(shù)控手工和自動編程技術(shù)；適合高職院校組織培養(yǎng)。適合作為工廠設(shè)計處和工藝處的數(shù)控編程員。此類人員需求量大，尤其在模具行業(yè)非常受歡迎，待遇也較高。

數(shù)控機床維護、維修人員：掌握數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)和機電聯(lián)調(diào)，掌握數(shù)控機床的操作與編程，熟悉各種數(shù)控系統(tǒng)的特點、軟硬件結(jié)構(gòu)、PLC和參數(shù)設(shè)置。精通數(shù)控機床的機械和電氣的調(diào)試和維修。適合高職院校組織培養(yǎng)。適合作為工廠設(shè)備處工程技術(shù)人員。此類人員需求量相對少一些，但培養(yǎng)此類人員非常不易，知識結(jié)構(gòu)要求很廣，適應與數(shù)控相關(guān)的工作能力強，需要大量實際經(jīng)驗的積非常缺乏，其待遇也較高。

　　數(shù)控通才：具備并精通數(shù)控操作技工、數(shù)控編程員和數(shù)控維護、維修人員所需掌握的綜合知識，并在實際工作中積累了大量實際經(jīng)驗，知識面很廣。精通數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計和數(shù)控系統(tǒng)的電氣設(shè)計，掌握數(shù)控機床的機電聯(lián)調(diào)。能自行完成數(shù)控系統(tǒng)的選型、數(shù)控機床電氣系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試和維修。能獨立完成機床的數(shù)控化改造。是企業(yè)(特別是民營企業(yè))的搶手人才，其待遇很高。適合高職院校組織培養(yǎng)。提供特殊的實訓措施和名師指導等手段，促其成才。適合于擔任企業(yè)的技術(shù)負責人或機床廠數(shù)控機床產(chǎn)品開發(fā)的機電設(shè)計主管。

對于以上各類數(shù)控人才，主要的基礎(chǔ)知識基本相同，專業(yè)課的內(nèi)容和重點不同。在課程設(shè)置方面應特別加強實訓內(nèi)容和與企業(yè)實習的內(nèi)容，因材施教，培養(yǎng)企業(yè)所需的人才。在學校學習主要獲得數(shù)控類職業(yè)資格等級證書、全國高校計算機等級證書、AutoCAD中級證書、維修電工/機修鉗工中級證書等。

　　主要院校

開設(shè)數(shù)控專業(yè)的相關(guān)重點院校：福州大學、山東理工大學、蘭州交通大學，集美大學、廣東工業(yè)大學、南昌大學、南京工程學院、大連交通大學、重慶交通大學、遼寧工業(yè)大學、成都工業(yè)學院、黑龍江工程學院、南陽理工學院，淮陰工學院、西華大學、沈陽理工大學、河北工業(yè)大學、華南農(nóng)業(yè)大學、青島理工大學,浙江師范大學、山東華宇工學院、聊城職業(yè)技術(shù)學院、山東科技大學、重慶工學院、長沙理工大學、河南科技大學、宜賓職業(yè)技術(shù)學院 [2] 南陽職業(yè)學院(兩年制)、重慶航天職業(yè)技術(shù)學院、重慶工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院、長沙航空職業(yè)技術(shù)學院（軍隊校名空軍航空維修技術(shù)學院）、湖南信息職業(yè)技術(shù)學院、湖北汽車工業(yè)學院、泰州職業(yè)技術(shù)學院、四川工程職業(yè)技術(shù)學院、北華航天工業(yè)學院、長沙南方職業(yè)技術(shù)學院、湖北輕工職業(yè)技術(shù)學院、無錫商業(yè)職業(yè)技術(shù)學院、麗水職業(yè)技術(shù)學院、四川大學職業(yè)技術(shù)學院、鄭州藍天學校、南通職業(yè)大學 [3] 、陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院、順德職業(yè)技術(shù)學院

　　就業(yè)前景

主要面向機械、模具、電子、電氣、輕工等行業(yè)，從事設(shè)計、制造、工藝、設(shè)備維護、銷售等相關(guān)工作。社會對本專業(yè)的人才需求旺盛，與三一重工、中聯(lián)重科、比亞迪、山河智能、中航集團等企業(yè)建立了實習、就業(yè)基地。

　　高職擴招，中職注冊入學：