项目1 数控车床基本知识.doc

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1、泰山职业技术学院教案课程数控车床编程与加工授课时数2总第1、2节课题项目1.1 知识准备：数控车床基本知识授课形式理论课地点：教室教学目标了解和掌握数控机床的基础知识。教学内容1数控机床的产生和发展；2数控机床的特点；3数控机床的分类；4数控车床的结构与组成。教学设计一、导入通过实例和视频资料，引起学生的学习兴趣，调动学生的学习积极性。（1）举例：从“东芝事件” 看数控机床的战略地位。引起学生的学习兴趣。（2）视频：数控机床的种类、数控加工过程。让学生对数控机床有个感官认识。（3）学习数控技术的就业和发展前景。引起学生对学习数控技术的重视。“蓝领、银领、金领”。实例：李斌现象二、新授课1数控机

2、床的产生和发展；2数控机床的特点；3数控机床的分类；4数控车床的结构与组成。多媒体课件演示。三、小结 总结本节课学习的内容，提出下次实训课的任务和要准备的内容。四、 作业及思考题（1）课后练习题。（2）做好实训课准备。教学方法采用多媒体，演示图片和视频资料。重点难点数控机床的分类、闭环控制、开环控制教具器材多媒体课件、笔记本电脑、投影仪问题反馈教学心得兴趣是最好的老师。把被动学习变为主动学习。上好第一堂课非常重要。1.1 知识准备：数控机床基本知识1.1.1 数控机床的产生和发展数字控制（Numerical Control，简称NC）技术，是用数字化的信息对某一对象进行自动控制的技术。采用数控

3、技术的控制系统称为数控系统。采用通用计算机硬件结构，用控制软件来实现数控功能的数控系统，称为计算机数控（CNC）系统。数控机床（Numerical Control Machine Tool）是指采用了数字控制技术的机床，它通过数字化的信息对机床的运动及其加工过程进行控制，实现要求的机械动作，自动完成加工任务。数控机床是典型的技术密集且自动化程度很高的机电一体化加工设备。半个世纪以来，数控技术得到了迅猛的发展，加工精度和生产效率不断提高。数控机床的发展至今已经历了两个阶段和六个时代：（1）数控（NC）阶段（1952年1970年）早期的计算机运算速度低，不能适应机床实时控制的要求，人们只好用数字逻

4、辑电路“搭”成一台机床专用计算机作为数控系统，这就是硬件连接数控，简称数控（NC）。随着电子元器件的发展，这个阶段经历了三代，即1952年的第一代电子管数控机床，1959年的第二代晶体管数控机床，1965年的第三代小规模集成电路数控机床。（2）计算机数控（CNC）阶段（1970年现在） 1970年，通用小型计算机已出现并投入成批生产，人们将它移植过来作为数控系统的核心部件，从此进入计算机数控阶段。这个阶段也经历了三代，即1970年的第四代小型计算机数控机床（CNC），1974年的第五代微型计算机数控系统（MNC），1990年的第六代基于PC的数控机床（PCBASED）。1.1.2数控机床特点随

5、着微电子技术和计算机技术的不断发展，数控技术也随之不断更新，发展非常迅速，几乎每5年更新换代一次，其在制造领域的加工优势逐渐体现出来。1适应性强，具有高柔性。 2能实现复杂运动3加工精度高，产品质量稳定4自动化程度高，劳动强度低（改善劳动条件）5生产效率高，减少辅助时间和机动时间6良好的经济效率7有利于生产管理的现代化1.1.3 数控车床的分类数控车床能够自动完成轴类、盘套类零件的内外圆面、圆锥面、圆弧面、螺纹等切削加工，并能进行切槽、钻、扩、铰孔等加工。数控车床品种繁多，规格不一，可按如下方法进行分类。1.1.3.1 按数控车床的结构分类按数控车床的主轴位置结构可分为卧式数控车床和立式数控车

6、床。1卧式数控车床主轴轴线为水平位置的数控车床为卧式数控车床。卧式数控车床又分为水平式床身数控车床和倾斜式床身数控车床。（1）水平式床身数控车床目前国内大部分经济型数控车床都采用这种形式，它与传统的普通车床床身形式接近。水平式床身数控车床在刀架配置方面大部分为前置式四工位卧动转位刀架。如图1-1所示。（2）倾斜式床身数控车床倾斜式床身数控车床一般为全功能型。其床身一般有倾斜45和60两种。其倾斜床身结构可以使车床具有更大的刚性，并易于排除切屑。全功能数控车床具有高精度、高效率、高柔性化等综合特点，适合中小批量形状复杂零件的多品种、多规格生产。倾斜式床身数控车床刀架一般为后置式多工位转塔式自动转

7、位刀架。如图1-2所示。2立式数控车床 立式数控车床的轴线垂直于水平面，一个直径很大的圆形工作台，用来装夹工件。它有单立柱和双立柱两种。这类机床主要用于加工径向尺寸大、轴向尺寸相对较小的大型盘类零件。如图1-3所示。1.1.3.2 按数控车床的功能分类按数控车床的功能可分为经济型数控车床、普通数控车床、车削加工中心。1经济型数控车床是对普通车床进行改造后形成的简易型数控车床，成本较低，但自动化程度和功能都比较差，车削加工精度也不高，适用于要求不高的回转类零件的车削加工。2全功能型数控车床全功能型数控车床又称标准型数控车床，是根据车削加工要求在结构上进行专门设计并配备通用数控系统而形成的数控车床

8、，其数控系统功能强，自动化程度和加工精度也比较高，适用于一般回转类零件的车削加工。3车削加工中心是在普通数控车床基础上发展起来的一种复合加工机床。一般来说车削加工中心具有以下三个特征：其一是采用动力刀架，其二是具有C轴功能，其三是刀架容量大，更高级的机床还带有刀库。即除了具有一般二轴联动数控车床的各种车削功能外，车削中心的转塔刀架上有能使刀具旋转的动力刀座，主轴具有按轮廓成形要求连续（不等速回转）运动和进行连续精确分度的C轴功能，可以三轴三联动。控制轴除X、Z、C轴之外，还可具有Y轴。由于增加了C轴和铣削动力头，这种数控车床的加工功能大大增强，除可以进行一般车削外，还可以进行径向和轴向铣削、曲

9、面铣削、中心线不在零件回转中心的孔和径向孔的钻削等加工。如图1-4所示。4车铣复合加工中心是一种在车削加工中心基础上发展起来的、控制轴数更多、复合加工功能更强大的先进的复合加工机床，典型的如五轴车铣复合加工中心。1.1.3.3按伺服系统的控制方式分类数控车床按伺服系统的控制方式可分为开环控制数控车床、半闭环系统数控车床、闭环系统数控车床。1开环伺服控制系统 开环伺服控制系统是指不带位置检测反馈装置的控制系统，由步进电机驱动线路和步进电机组成。2闭环伺服控制系统 闭环伺服控制系统是在机床移动部件位置上直接装有直线位置检测装置，将检测到的实际位移反馈到数控装置的比较器中，与输入的原指令位移值进行比

10、较，用比较后的差值控制移动部件作补充位移，直到差值消除时才停止，达到精确定位的控制系统。3半闭环伺服控制系统半闭环伺服控制系统是在开环控制系统的伺服机构中装有角位移检测装置，通过检测伺服机构的滚珠丝杠转角间接检测移动部件的位移，然后反馈到数控装置的比较器中，与输入原指令位移值进行比较，用比较后的差值进行控制，使移动部件补充位移，直到差值消除为止的控制系统。1.1.4 数控车床的结构及组成数控车床主要有机床本体和数控系统组成。机床本体由床身、主轴、进给装置、导轨、刀架、液压与气动装置、冷却与润滑装置、排屑装置等组成。数控系统由程序载体、输入/输出装置、数控装置（CNC单元）、伺服系统、位置反馈系

11、统等组成。如图1-9所示。数控装置（CNC单元）是数控机床的核心，它由信息的输入、处理和输出三个部分组成。数控装置接受数字化信息，经过数控装置的控制软件和逻辑电路进行译码、插补、逻辑处理后，将各种指令信息输出给伺服系统，伺服系统驱动执行部件作进给运动。当前,在数控车床上使用的主流系统有FANUC(法那科)、SIEMENS(西门子)、三菱、广数、华中、DASEN(大森)、KND(凯恩蒂)等。这些数控系统的编程方法及编程格式基本类似,本书以FANUC 0iTC数控系统的规范进行编程。图1-9 数控车床的结构及组成泰山职业技术学院教案课程数控车床编程与加工授课时数2总第3、4节课题项目1.2 训练任

12、务：参观数控车床授课形式实训课地点：车间教学目标熟悉数控机床安全操作规程；熟悉数控机床的结构。教学内容1 熟悉安全操作规程；2 参观数控车床的结构；3 了解数控机床的工作原理；4 演示：数控车床的加工过程。教学设计1 进入实训车间的注意事项，熟悉数控机床的安全操作规程，并严格执行。2 在教师的带领和指导下，参观数控车床的结构及组成。变参观边讲解。3 教师演示操作步骤。观察数控车床的操作和加工过程。（1） 开机、回参考点；（2） 对刀；（3） 编程、输入；（4） 加工零件。4 展示工件样品，了解数控车床加工特点。5 总结与点评：根据训练情况，发现问题及时解决。6 课后完成实验报告：“数控机床的结

13、构及组成”教学方法教师的带领和指导下，参观数控车床的结构及组成。变参观边讲解。重点难点数控机床结构及工作原理教具器材数控车床、外圆车刀、切槽刀、螺纹刀、游标卡尺、尼龙棒问题反馈教学心得苏霍姆林斯基：“能力是知识、技能、智力三位一体的合金”。知识和技能都不可偏废。职业教育也要防止重技能轻视知识的倾向。项目1.2 训练任务：参观数控车床1熟悉并严格按照数控机床的安全操作规程操作（1）进入实训车间，要着装整齐，严禁带手套、领带操作机床。（2）严格按照数控机床操作规程操作。2参观数控车床的组成及结构（1）在教师的带领和指导下，打开机床电器柜门，参观数控机床电器组成部分。（2）参观数控机床机械结构部分。讲解各组成部分的功能和工作原理。（3）了解机床操作面板和各功能键的作用。（4）讲解数控系统常识。（5）了解车间内几种机床的不同结构特点。3演示数控车床的操作及加工过程（1）在教师的带领和指导下，打开机床电器柜门，参观数控机床电器组成部分。（2）编程并加工下列工件：（3）展示完成作品。（4）展示几种不同工件样品，讲解数控车床的加工特点和应用范围。4演示数控车床的操作及加工过程鼓励和指导几个学生主动操作，引起学习兴趣，消除对数控机床的陌生感和神秘感。5小结（1）重点内容。（2）布置思考体、实验报告内容和写法。（3）课下完成实验报告。