項目1 數(shù)控車床基本知識

1、泰山職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案課程數(shù)控車床編程與加工授課時數(shù)2總第1、2節(jié)課題項目1.1 知識準(zhǔn)備：數(shù)控車床基本知識授課形式理論課地點：教室教學(xué)目標(biāo)了解和掌握數(shù)控機床的基礎(chǔ)知識。教學(xué)內(nèi)容1數(shù)控機床的產(chǎn)生和發(fā)展；2數(shù)控機床的特點；3數(shù)控機床的分類；4數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)與組成。教學(xué)設(shè)計一、導(dǎo)入通過實例和視頻資料，引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。（1）舉例：從“東芝事件” 看數(shù)控機床的戰(zhàn)略地位。引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。（2）視頻：數(shù)控機床的種類、數(shù)控加工過程。讓學(xué)生對數(shù)控機床有個感官認(rèn)識。（3）學(xué)習(xí)數(shù)控技術(shù)的就業(yè)和發(fā)展前景。引起學(xué)生對學(xué)習(xí)數(shù)控技術(shù)的重視?！八{(lán)領(lǐng)、銀領(lǐng)、金領(lǐng)”。實例：李斌現(xiàn)象二、新授課1數(shù)控機

2、床的產(chǎn)生和發(fā)展；2數(shù)控機床的特點；3數(shù)控機床的分類；4數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)與組成。多媒體課件演示。三、小結(jié) 總結(jié)本節(jié)課學(xué)習(xí)的內(nèi)容，提出下次實訓(xùn)課的任務(wù)和要準(zhǔn)備的內(nèi)容。四、 作業(yè)及思考題（1）課后練習(xí)題。（2）做好實訓(xùn)課準(zhǔn)備。教學(xué)方法采用多媒體，演示圖片和視頻資料。重點難點數(shù)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(xué)心得興趣是最好的老師。把被動學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)。上好第一堂課非常重要。1.1 知識準(zhǔn)備：數(shù)控機床基本知識1.1.1 數(shù)控機床的產(chǎn)生和發(fā)展數(shù)字控制（Numerical Control，簡稱NC）技術(shù)，是用數(shù)字化的信息對某一對象進(jìn)行自動控制的技術(shù)。采用數(shù)控

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

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

5、著微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控技術(shù)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(lǐng)域的加工優(yōu)勢逐漸體現(xiàn)出來。1適應(yīng)性強，具有高柔性。 2能實現(xiàn)復(fù)雜運動3加工精度高，產(chǎn)品質(zhì)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(chǎn)效率高，減少輔助時間和機動時間6良好的經(jīng)濟效率7有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化1.1.3 數(shù)控車床的分類數(shù)控車床能夠自動完成軸類、盤套類零件的內(nèi)外圓面、圓錐面、圓弧面、螺紋等切削加工，并能進(jìn)行切槽、鉆、擴、鉸孔等加工。數(shù)控車床品種繁多，規(guī)格不一，可按如下方法進(jìn)行分類。1.1.3.1 按數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)分類按數(shù)控車床的主軸位置結(jié)構(gòu)可分為臥式數(shù)控車床和立式數(shù)控車

6、床。1臥式數(shù)控車床主軸軸線為水平位置的數(shù)控車床為臥式數(shù)控車床。臥式數(shù)控車床又分為水平式床身數(shù)控車床和傾斜式床身數(shù)控車床。（1）水平式床身數(shù)控車床目前國內(nèi)大部分經(jīng)濟型數(shù)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(shù)控車床在刀架配置方面大部分為前置式四工位臥動轉(zhuǎn)位刀架。如圖1-1所示。（2）傾斜式床身數(shù)控車床傾斜式床身數(shù)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(jié)構(gòu)可以使車床具有更大的剛性，并易于排除切屑。全功能數(shù)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(fù)雜零件的多品種、多規(guī)格生產(chǎn)。傾斜式床身數(shù)控車床刀架一般為后置式多工位轉(zhuǎn)塔式自動轉(zhuǎn)

7、位刀架。如圖1-2所示。2立式數(shù)控車床 立式數(shù)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(shù)控車床的功能分類按數(shù)控車床的功能可分為經(jīng)濟型數(shù)控車床、普通數(shù)控車床、車削加工中心。1經(jīng)濟型數(shù)控車床是對普通車床進(jìn)行改造后形成的簡易型數(shù)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(zhuǎn)類零件的車削加工。2全功能型數(shù)控車床全功能型數(shù)控車床又稱標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控車床，是根據(jù)車削加工要求在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行專門設(shè)計并配備通用數(shù)控系統(tǒng)而形成的數(shù)控車床

8、，其數(shù)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(zhuǎn)類零件的車削加工。3車削加工中心是在普通數(shù)控車床基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種復(fù)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(shù)控車床的各種車削功能外，車削中心的轉(zhuǎn)塔刀架上有能使刀具旋轉(zhuǎn)的動力刀座，主軸具有按輪廓成形要求連續(xù)（不等速回轉(zhuǎn)）運動和進(jìn)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(shù)控車床的加工功能大大增強，除可以進(jìn)行一般車削外，還可以進(jìn)行徑向和軸向銑削、曲

9、面銑削、中心線不在零件回轉(zhuǎn)中心的孔和徑向孔的鉆削等加工。如圖1-4所示。4車銑復(fù)合加工中心是一種在車削加工中心基礎(chǔ)上發(fā)展起來的、控制軸數(shù)更多、復(fù)合加工功能更強大的先進(jìn)的復(fù)合加工機床，典型的如五軸車銑復(fù)合加工中心。1.1.3.3按伺服系統(tǒng)的控制方式分類數(shù)控車床按伺服系統(tǒng)的控制方式可分為開環(huán)控制數(shù)控車床、半閉環(huán)系統(tǒng)數(shù)控車床、閉環(huán)系統(tǒng)數(shù)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(jìn)電機驅(qū)動線路和步進(jìn)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(shù)控裝置的比較器中，與輸入的原指令位移值進(jìn)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(dá)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(gòu)中裝有角位移檢測裝置，通過檢測伺服機構(gòu)的滾珠絲杠轉(zhuǎn)角間接檢測移動部件的位移，然后反饋到數(shù)控裝置的比較器中，與輸入原指令位移值進(jìn)行比較，用比較后的差值進(jìn)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(shù)控車床的結(jié)構(gòu)及組成數(shù)控車床主要有機床本體和數(shù)控系統(tǒng)組成。機床本體由床身、主軸、進(jìn)給裝置、導(dǎo)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(shù)控系統(tǒng)由程序載體、輸入/輸出裝置、數(shù)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(shù)控裝置（CNC單元）是數(shù)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(shù)控裝置接受數(shù)字化信息，經(jīng)過數(shù)控裝置的控制軟件和邏輯電路進(jìn)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(qū)動執(zhí)行部件作進(jìn)給運動。當(dāng)前,在數(shù)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(shù)、華中、DASEN(大森)、KND(凱恩蒂)等。這些數(shù)控系統(tǒng)的編程方法及編程格式基本類似,本書以FANUC 0iTC數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)范進(jìn)行編程。圖1-9 數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)及組成泰山職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案課程數(shù)控車床編程與加工授課時數(shù)2總第3、4節(jié)課題項目1.2 訓(xùn)練任

12、務(wù)：參觀數(shù)控車床授課形式實訓(xùn)課地點：車間教學(xué)目標(biāo)熟悉數(shù)控機床安全操作規(guī)程；熟悉數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)。教學(xué)內(nèi)容1 熟悉安全操作規(guī)程；2 參觀數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)；3 了解數(shù)控機床的工作原理；4 演示：數(shù)控車床的加工過程。教學(xué)設(shè)計1 進(jìn)入實訓(xùn)車間的注意事項，熟悉數(shù)控機床的安全操作規(guī)程，并嚴(yán)格執(zhí)行。2 在教師的帶領(lǐng)和指導(dǎo)下，參觀數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)及組成。變參觀邊講解。3 教師演示操作步驟。觀察數(shù)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(shù)控車床加工特點。5 總結(jié)與點評：根據(jù)訓(xùn)練情況，發(fā)現(xiàn)問題及時解決。6 課后完成實驗報告：“數(shù)控機床的結(jié)

13、構(gòu)及組成”教學(xué)方法教師的帶領(lǐng)和指導(dǎo)下，參觀數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)及組成。變參觀邊講解。重點難點數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及工作原理教具器材數(shù)控車床、外圓車刀、切槽刀、螺紋刀、游標(biāo)卡尺、尼龍棒問題反饋教學(xué)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(xùn)練任務(wù)：參觀數(shù)控車床1熟悉并嚴(yán)格按照數(shù)控機床的安全操作規(guī)程操作（1）進(jìn)入實訓(xùn)車間，要著裝整齊，嚴(yán)禁帶手套、領(lǐng)帶操作機床。（2）嚴(yán)格按照數(shù)控機床操作規(guī)程操作。2參觀數(shù)控車床的組成及結(jié)構(gòu)（1）在教師的帶領(lǐng)和指導(dǎo)下，打開機床電器柜門，參觀數(shù)控機床電器組成部分。（2）參觀數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)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(shù)控系統(tǒng)常識。（5）了解車間內(nèi)幾種機