項目1 數控車床基本知識

1、泰山職業(yè)技術學院教案課程數控車床編程與加工授課時數2總第1、2節(jié)課題項目1.1 知識準備：數控車床基本知識授課形式理論課地點：教室教學目標了解和掌握數控機床的基礎知識。教學內容1數控機床的產生和發(fā)展；2數控機床的特點；3數控機床的分類；4數控車床的結構與組成。教學設計一、導入通過實例和視頻資料，引起學生的學習興趣，調動學生的學習積極性。（1）舉例：從“東芝事件” 看數控機床的戰(zhàn)略地位。引起學生的學習興趣。（2）視頻：數控機床的種類、數控加工過程。讓學生對數控機床有個感官認識。（3）學習數控技術的就業(yè)和發(fā)展前景。引起學生對學習數控技術的重視?！八{領、銀領、金領”。實例：李斌現象二、新授課1數控機

2、床的產生和發(fā)展；2數控機床的特點；3數控機床的分類；4數控車床的結構與組成。多媒體課件演示。三、小結 總結本節(jié)課學習的內容，提出下次實訓課的任務和要準備的內容。四、 作業(yè)及思考題（1）課后練習題。（2）做好實訓課準備。教學方法采用多媒體，演示圖片和視頻資料。重點難點數控機床的分類、閉環(huán)控制、開環(huán)控制教具器材多媒體課件、筆記本電腦、投影儀問題反饋教學心得興趣是最好的老師。把被動學習變?yōu)橹鲃訉W習。上好第一堂課非常重要。1.1 知識準備：數控機床基本知識1.1.1 數控機床的產生和發(fā)展數字控制（Numerical Control，簡稱NC）技術，是用數字化的信息對某一對象進行自動控制的技術。采用數控

3、技術的控制系統(tǒng)稱為數控系統(tǒng)。采用通用計算機硬件結構，用控制軟件來實現數控功能的數控系統(tǒng)，稱為計算機數控（CNC）系統(tǒng)。數控機床（Numerical Control Machine Tool）是指采用了數字控制技術的機床，它通過數字化的信息對機床的運動及其加工過程進行控制，實現要求的機械動作，自動完成加工任務。數控機床是典型的技術密集且自動化程度很高的機電一體化加工設備。半個世紀以來，數控技術得到了迅猛的發(fā)展，加工精度和生產效率不斷提高。數控機床的發(fā)展至今已經歷了兩個階段和六個時代：（1）數控（NC）階段（1952年1970年）早期的計算機運算速度低，不能適應機床實時控制的要求，人們只好用數字邏

4、輯電路“搭”成一臺機床專用計算機作為數控系統(tǒng)，這就是硬件連接數控，簡稱數控（NC）。隨著電子元器件的發(fā)展，這個階段經歷了三代，即1952年的第一代電子管數控機床，1959年的第二代晶體管數控機床，1965年的第三代小規(guī)模集成電路數控機床。（2）計算機數控（CNC）階段（1970年現在） 1970年，通用小型計算機已出現并投入成批生產，人們將它移植過來作為數控系統(tǒng)的核心部件，從此進入計算機數控階段。這個階段也經歷了三代，即1970年的第四代小型計算機數控機床（CNC），1974年的第五代微型計算機數控系統(tǒng)（MNC），1990年的第六代基于PC的數控機床（PCBASED）。1.1.2數控機床特點隨

5、著微電子技術和計算機技術的不斷發(fā)展，數控技術也隨之不斷更新，發(fā)展非常迅速，幾乎每5年更新?lián)Q代一次，其在制造領域的加工優(yōu)勢逐漸體現出來。1適應性強，具有高柔性。 2能實現復雜運動3加工精度高，產品質量穩(wěn)定4自動化程度高，勞動強度低（改善勞動條件）5生產效率高，減少輔助時間和機動時間6良好的經濟效率7有利于生產管理的現代化1.1.3 數控車床的分類數控車床能夠自動完成軸類、盤套類零件的內外圓面、圓錐面、圓弧面、螺紋等切削加工，并能進行切槽、鉆、擴、鉸孔等加工。數控車床品種繁多，規(guī)格不一，可按如下方法進行分類。1.1.3.1 按數控車床的結構分類按數控車床的主軸位置結構可分為臥式數控車床和立式數控車

6、床。1臥式數控車床主軸軸線為水平位置的數控車床為臥式數控車床。臥式數控車床又分為水平式床身數控車床和傾斜式床身數控車床。（1）水平式床身數控車床目前國內大部分經濟型數控車床都采用這種形式，它與傳統(tǒng)的普通車床床身形式接近。水平式床身數控車床在刀架配置方面大部分為前置式四工位臥動轉位刀架。如圖1-1所示。（2）傾斜式床身數控車床傾斜式床身數控車床一般為全功能型。其床身一般有傾斜45和60兩種。其傾斜床身結構可以使車床具有更大的剛性，并易于排除切屑。全功能數控車床具有高精度、高效率、高柔性化等綜合特點，適合中小批量形狀復雜零件的多品種、多規(guī)格生產。傾斜式床身數控車床刀架一般為后置式多工位轉塔式自動轉

7、位刀架。如圖1-2所示。2立式數控車床 立式數控車床的軸線垂直于水平面，一個直徑很大的圓形工作臺，用來裝夾工件。它有單立柱和雙立柱兩種。這類機床主要用于加工徑向尺寸大、軸向尺寸相對較小的大型盤類零件。如圖1-3所示。1.1.3.2 按數控車床的功能分類按數控車床的功能可分為經濟型數控車床、普通數控車床、車削加工中心。1經濟型數控車床是對普通車床進行改造后形成的簡易型數控車床，成本較低，但自動化程度和功能都比較差，車削加工精度也不高，適用于要求不高的回轉類零件的車削加工。2全功能型數控車床全功能型數控車床又稱標準型數控車床，是根據車削加工要求在結構上進行專門設計并配備通用數控系統(tǒng)而形成的數控車床

8、，其數控系統(tǒng)功能強，自動化程度和加工精度也比較高，適用于一般回轉類零件的車削加工。3車削加工中心是在普通數控車床基礎上發(fā)展起來的一種復合加工機床。一般來說車削加工中心具有以下三個特征：其一是采用動力刀架，其二是具有C軸功能，其三是刀架容量大，更高級的機床還帶有刀庫。即除了具有一般二軸聯(lián)動數控車床的各種車削功能外，車削中心的轉塔刀架上有能使刀具旋轉的動力刀座，主軸具有按輪廓成形要求連續(xù)（不等速回轉）運動和進行連續(xù)精確分度的C軸功能，可以三軸三聯(lián)動?？刂戚S除X、Z、C軸之外，還可具有Y軸。由于增加了C軸和銑削動力頭，這種數控車床的加工功能大大增強，除可以進行一般車削外，還可以進行徑向和軸向銑削、曲

9、面銑削、中心線不在零件回轉中心的孔和徑向孔的鉆削等加工。如圖1-4所示。4車銑復合加工中心是一種在車削加工中心基礎上發(fā)展起來的、控制軸數更多、復合加工功能更強大的先進的復合加工機床，典型的如五軸車銑復合加工中心。1.1.3.3按伺服系統(tǒng)的控制方式分類數控車床按伺服系統(tǒng)的控制方式可分為開環(huán)控制數控車床、半閉環(huán)系統(tǒng)數控車床、閉環(huán)系統(tǒng)數控車床。1開環(huán)伺服控制系統(tǒng) 開環(huán)伺服控制系統(tǒng)是指不帶位置檢測反饋裝置的控制系統(tǒng)，由步進電機驅動線路和步進電機組成。2閉環(huán)伺服控制系統(tǒng) 閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)是在機床移動部件位置上直接裝有直線位置檢測裝置，將檢測到的實際位移反饋到數控裝置的比較器中，與輸入的原指令位移值進行比

10、較，用比較后的差值控制移動部件作補充位移，直到差值消除時才停止，達到精確定位的控制系統(tǒng)。3半閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)半閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)是在開環(huán)控制系統(tǒng)的伺服機構中裝有角位移檢測裝置，通過檢測伺服機構的滾珠絲杠轉角間接檢測移動部件的位移，然后反饋到數控裝置的比較器中，與輸入原指令位移值進行比較，用比較后的差值進行控制，使移動部件補充位移，直到差值消除為止的控制系統(tǒng)。1.1.4 數控車床的結構及組成數控車床主要有機床本體和數控系統(tǒng)組成。機床本體由床身、主軸、進給裝置、導軌、刀架、液壓與氣動裝置、冷卻與潤滑裝置、排屑裝置等組成。數控系統(tǒng)由程序載體、輸入/輸出裝置、數控裝置（CNC單元）、伺服系統(tǒng)、位置反饋系

11、統(tǒng)等組成。如圖1-9所示。數控裝置（CNC單元）是數控機床的核心，它由信息的輸入、處理和輸出三個部分組成。數控裝置接受數字化信息，經過數控裝置的控制軟件和邏輯電路進行譯碼、插補、邏輯處理后，將各種指令信息輸出給伺服系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)驅動執(zhí)行部件作進給運動。當前,在數控車床上使用的主流系統(tǒng)有FANUC(法那科)、SIEMENS(西門子)、三菱、廣數、華中、DASEN(大森)、KND(凱恩蒂)等。這些數控系統(tǒng)的編程方法及編程格式基本類似,本書以FANUC 0iTC數控系統(tǒng)的規(guī)范進行編程。圖1-9 數控車床的結構及組成泰山職業(yè)技術學院教案課程數控車床編程與加工授課時數2總第3、4節(jié)課題項目1.2 訓練任

12、務：參觀數控車床授課形式實訓課地點：車間教學目標熟悉數控機床安全操作規(guī)程；熟悉數控機床的結構。教學內容1 熟悉安全操作規(guī)程；2 參觀數控車床的結構；3 了解數控機床的工作原理；4 演示：數控車床的加工過程。教學設計1 進入實訓車間的注意事項，熟悉數控機床的安全操作規(guī)程，并嚴格執(zhí)行。2 在教師的帶領和指導下，參觀數控車床的結構及組成。變參觀邊講解。3 教師演示操作步驟。觀察數控車床的操作和加工過程。（1） 開機、回參考點；（2） 對刀；（3） 編程、輸入；（4） 加工零件。4 展示工件樣品，了解數控車床加工特點。5 總結與點評：根據訓練情況，發(fā)現問題及時解決。6 課后完成實驗報告：“數控機床的結

13、構及組成”教學方法教師的帶領和指導下，參觀數控車床的結構及組成。變參觀邊講解。重點難點數控機床結構及工作原理教具器材數控車床、外圓車刀、切槽刀、螺紋刀、游標卡尺、尼龍棒問題反饋教學心得蘇霍姆林斯基：“能力是知識、技能、智力三位一體的合金”。知識和技能都不可偏廢。職業(yè)教育也要防止重技能輕視知識的傾向。項目1.2 訓練任務：參觀數控車床1熟悉并嚴格按照數控機床的安全操作規(guī)程操作（1）進入實訓車間，要著裝整齊，嚴禁帶手套、領帶操作機床。（2）嚴格按照數控機床操作規(guī)程操作。2參觀數控車床的組成及結構（1）在教師的帶領和指導下，打開機床電器柜門，參觀數控機床電器組成部分。（2）參觀數控機床機械結構部分。講解各組成部分的功能和工作原理。（3）了解機床操作面板和各功能鍵的作用。（4）講解數控系統(tǒng)常識。（5）了解車間內幾種機