《機械制造技術》第8課 認識數(shù)控車床

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課題認識數(shù)控車床——數(shù)控機床基礎知識課時2課時（90min）教學目標知識技能目標：了解數(shù)控機床的組成、工作原理和工作特點思政育人目標：感受制造強國、創(chuàng)新強國、研發(fā)強國的重要性，傳承培養(yǎng)大國工匠精神的職業(yè)理念教學重難點教學重點：數(shù)控機床的組成，數(shù)控機床的工作原理，數(shù)控機床的工作特點教學難點：數(shù)控機床的工作原理教學方法啟發(fā)式、講授法、案例分析法、討論法、總結法教學用具電腦、投影儀、多媒體課件、教材教學設計→考勤（2min）→教學過程主要教學內容及步驟設計意圖課前任務【教師】上傳預習資料，發(fā)布預習任務，和學生負責人取得聯(lián)系，讓其提醒同學通過文旌課堂APP或其他學習軟件，完成課前任務查找數(shù)控機床的相關資料，思考數(shù)控機床與普通金屬切削機床有什么聯(lián)系和不同，通過發(fā)起的線上任務，討論這些數(shù)控機床的組成和工作原理?！緦W生】完成課前任務通過課前任務，培養(yǎng)學生獨立收集資料的能力，加深對數(shù)控機床的認識，鍛煉其觀察、分析、總結的能力考勤

（2min）【教師】使用文旌課堂APP進行簽到【學生】按照老師要求簽到培養(yǎng)學生的組織紀律性，掌握學生的出勤情況互動導入

（5min）【教師】講述十三屆全國人大四次會議對智能制造和綠色制造工程提出的要求，并提出問題數(shù)控機床集現(xiàn)代機械制造技術、計算機技術、網(wǎng)絡通信技術、控制技術、液壓氣動技術、光電技術等于一體，具有高精度、高效率的加工特點，其發(fā)展及應用是實現(xiàn)制造業(yè)升級的重要基礎。數(shù)控機床如此重要，它有哪些部分組成，是如何工作的，又有什么樣的工作特點呢？【學生】聆聽、思考、回答結合國家戰(zhàn)略部署計劃，引入思政教育，采用提問引導的方式明確本節(jié)課知識重點，培養(yǎng)學生主動思考的能力，激發(fā)學生的學習興趣傳授新知（35min）【教師】通過學生的回答引出要講的知識，講解數(shù)控機床的相關知識一、數(shù)控機床概述數(shù)控機床的全稱為數(shù)字控制機床，是指按加工要求預先編制程序，由控制系統(tǒng)發(fā)出數(shù)字信息指令進行加工的機床。1、數(shù)控機床的組成數(shù)控機床主要由控制介質、數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)﹑機床本體、測量反饋裝置五個部分組成?？刂平橘|：是指將編好的加工程序進行存儲，并傳送到數(shù)控系統(tǒng)的載體，如磁盤、移動硬盤等。數(shù)控系統(tǒng)：是數(shù)控機床的核心部分，主要由輸入裝置、控制器、運算器和輸出裝置四部分組成。其功能是接受輸入的加工程序，對其編譯、運算和邏輯處理后形成控制指令，然后將控制指令輸出給伺服系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)：是數(shù)控機床的執(zhí)行機構，由伺服驅動電路和伺服驅動元件組成。它的作用是接受來自數(shù)控系統(tǒng)的控制指令，并將其轉換成機床工作部件的直線位移或角位移運動。機床本體：是數(shù)控機床的主體，是用于完成各種切削加工的機械部分。它包括主運動部件、進給運動部件（如工作臺、滑板及其傳動部件）、床身、立柱及輔助運動部件等。測量反饋裝置：將數(shù)控機床各個坐標軸的實際位移量、速度參數(shù)檢測出來，轉換成電信號，反饋到機床的數(shù)控系統(tǒng)中。2、數(shù)控機床的工作原理數(shù)控機床加工工件時，首先由編程人員按照零件的加工圖樣和加工工藝要求，將加工過程中機床各工作部件的動作和位置等信息編成加工程序。數(shù)控系統(tǒng)通過控制介質讀入加工程序，將其編譯成機器能夠識別的控制指令?？刂浦噶钆c測量反饋裝置反饋的位置和運動數(shù)據(jù)，經(jīng)數(shù)控系統(tǒng)運算和邏輯處理后輸出給伺服系統(tǒng)?？刂浦噶罱?jīng)伺服驅動電路進行功率放大和整形處理后輸出給伺服驅動元件，由伺服驅動元件帶動機床主軸、工作臺等機床本體工作部件，嚴格按照規(guī)定的順序、軌跡和參數(shù)進行工作，從而加工出符合圖樣和工藝要求的零件。3、數(shù)控機床的工作特點數(shù)控機床較好地解決了復雜、精密、小批、多品種的零件的加工問題，是一種高效能的柔性自動化機床。與普通機床相比，數(shù)控機床具有以下特點。（1）加工精度高。數(shù)控機床可按預定的加工程序自動加工，加工過程不依賴人工操作，加之數(shù)控機床本身的剛度好、精度高，并可利用軟件進行精度校正和補償，因此可以獲得較高的加工精度和穩(wěn)定的加工質量。（2）加工適應性強。數(shù)控機床加工不同的零件時只需要改變數(shù)控加工程序即可，這為復雜結構的單件小批生產以及新產品的試制提供了極大的便利。（3）自動化程度高。采用數(shù)控機床進行加工時，操作人員僅需要在加工前進行調整準備工作，輸入程序啟動后，機床可自動連續(xù)加工直至結束，其間不需要人工操控，自動化程度高。（4）生產效率高。數(shù)控機床具有良好的結構剛性，可進行大切削用量的強力切削，有效節(jié)省切削時間。此外，數(shù)控機床還具有自動變速、自動換刀、自動交換工件和其他自動化輔助操作等功能，且不需要工序間的檢測，使輔助時間縮短，提高了生產效率。（5）經(jīng)濟效益好。數(shù)控機床雖然價格昂貴，但在生產中可節(jié)省劃線、調整、加工、檢驗等工作，節(jié)省直接生產費用和工藝裝備費用。此外，數(shù)控機床的加工質量穩(wěn)定，可有效降低廢品率，使生產成本進一步降低。因此，數(shù)控機床具有較好的整體經(jīng)濟效益。?！局R鏈接】教師講解柔性制造系統(tǒng)柔性制造系統(tǒng)簡稱FMS（flexiblemanufacturesystem），是指由統(tǒng)一的信息控制系統(tǒng)、物料儲運系統(tǒng)和一組數(shù)字控制加工設備組成，能適應加工對象變換的自動化機械制造系統(tǒng)。它包括多個柔性制造單元，每個柔性制造單元由一臺或多臺數(shù)控機床構成，能根據(jù)制造任務或生產環(huán)境的變化迅速進行調整，適用于多品種、中小批生產。柔性制造系統(tǒng)是一種技術復雜、高度自動化的系統(tǒng)，它將微電子學、計算機和系統(tǒng)工程等技術有機地結合起來，解決了機械制造高度自動化與高度柔性化之間的矛盾。二、數(shù)控車床【多媒體】展示“數(shù)控車床”的圖片（詳見教材），引出數(shù)控車床的相關知識數(shù)控車床是指對工件進行車削加工的數(shù)控機床，它是數(shù)控機床中應用最廣泛的一種。數(shù)控車床可以加工各種復雜的回轉體零件。在結構上，數(shù)控車床與普通臥式車床類似，主要由主軸箱、刀架、進給系統(tǒng)、床身、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)等組成。不同的是，數(shù)控車床的進給系統(tǒng)采用伺服電動機，經(jīng)滾珠絲杠驅動滑板和刀架，從而實現(xiàn)Z向（縱向）和X向（橫向）進給運動。數(shù)控車床按主軸配置形式可分為臥式數(shù)控車床和立式數(shù)控車床?！斠娊滩娜?shù)控銑床和加工中心1、數(shù)控銑床【多媒體】展示“數(shù)控銑床”的圖片（詳見教材），引出數(shù)控銑床的相關知識數(shù)控銑床是指主要采用銑削方式加工工件的數(shù)控機床，它是機械加工中應用非常廣泛的一類機床，主要用于加工零件的輪廓。數(shù)控銑床按主軸配置形式的不同可分為立式數(shù)控銑床、臥式數(shù)控銑床和立臥兩用數(shù)控銑床。數(shù)控銑床多為三坐標進給運動，即有三個沿導軌方向的直線進給運動，如左右、前后和上下方向，通常用X軸、Y軸和Z軸對這三個運動方向進行命名。數(shù)控銑床的三個進給運動方向中，若只有兩個坐標運動方向可以聯(lián)動進給，則稱該機床為兩軸半數(shù)控銑床；若可以實現(xiàn)三個坐標軸的聯(lián)動加工，則稱該機床為三軸聯(lián)動數(shù)控銑床；對于有特殊加工需求的數(shù)控銑床，還可以增加一個回轉軸的運動，即增加一個數(shù)控回轉工作臺，這種機床被稱為四軸聯(lián)動數(shù)控銑床。?【教師】提問：“思考一下，兩軸聯(lián)動、三軸聯(lián)動、四周聯(lián)動的數(shù)控銑床分別可以應用于加工哪些零件？”，組織學生進行小組討論并派代表回答問題?【學生】聆聽、分組、思考、討論、回答問題?【教師】總結學生的回答兩軸半數(shù)控銑床，可用來加工平面曲線的輪廓；三軸聯(lián)動數(shù)控銑床，可用來加工空間曲面；四軸聯(lián)動數(shù)控銑床，可以用來加工螺旋槽、葉片等立體曲面零件。2、加工中心【多媒體】展示“加工中心”圖片（詳見教材），引出加工中心的相關知識加工中心是將數(shù)控銑床、數(shù)控鏜床、數(shù)控鉆床的功能組合起來，并裝有刀庫和自動換刀裝置的數(shù)控鏜銑床。加工中心按結構形式的不同可分為立式加工中心和臥式加工中心。立式加工中心至少是三軸二聯(lián)動，一般可實現(xiàn)三軸三聯(lián)動，有的可進行五軸、六軸控制，其主軸軸線是垂直的。立式加工中心能完成銑削、鏜削、鉆削、攻螺紋等工序，適用于加工板類、盤類、模具及小型復雜殼體類零件，其結構簡單，占地面積較小。臥式加工中心的主軸軸線是水平的。臥式加工中心在汽車、航空航天、船舶等行業(yè)被大量用于復雜零件的精密和高效加工。與立式加工中心相比，臥式加工中心結構復雜，占地面積大，費用也較高，而且加工過程不便觀察，零件的裝夾和測量不方便，但加工時切屑排出較為方便。?【教師】提問：“根據(jù)所學知識，嘗試分析加工中心和數(shù)控銑床、數(shù)控車床之間的區(qū)別與聯(lián)系”，并隨機抽取學生回答?【學生】聆聽、思考、回答問題?【教師】總結學生的回答數(shù)控加工中心和數(shù)控車床，他們的共同點就是在普通的機床上加裝了數(shù)控系統(tǒng)，加裝了數(shù)控系統(tǒng)的車床叫數(shù)控車床，加裝了數(shù)控系統(tǒng)的銑床叫數(shù)控銑床，在數(shù)控銑床上邊再加裝了刀庫那就叫做加工中心了?！緦W生】聆聽、理解、記憶通過知識講解與師生互動等方式，讓學生了解數(shù)控機床的相關知識，通過提問引導和小組討論的方式，提升學生的學習興趣和積極性，訓練學生的邏輯性思維能力項目實踐

（43min）認識數(shù)控車床【教師】帶領學生到機械加工車間對數(shù)控車床進行參觀學習，組織學生以小組形式開展項目訓練活動，描述任務并發(fā)布任務要求（1）了解數(shù)控車床的結構。觀察數(shù)控車床的外觀，對照教材或其他資料了解該數(shù)控車床的主要組成部分。（2）了解數(shù)控車床的工作原理和工作特點。啟動數(shù)控車床，觀察數(shù)控車床的運動，對照教材或其他資料了解該數(shù)控車床的工作原理和工作特點。（3）總結講述。各組對所觀察到的數(shù)控車床進行討論、總結，并從結構、工作原理、工作特點方面與普通機床進行對比分析，制作PPT?！緦W生】聆聽、觀察、分析思考，分組制作PPT【教師】巡堂輔導，及時解決學生遇到的問題通過現(xiàn)場觀察的形式，加深學生對常用機床結構的理解；采用分組制作PPT的方式，鍛煉學生的綜合分析能力和邏輯思維能力通過學生的實時反饋進行針對性指導，引導學生查漏補缺，夯實基礎課堂小結

（3min）【教師】簡要總結本節(jié)課的要點本節(jié)課介紹了數(shù)控機床的相關知識，對數(shù)控機床的組成、工作原理和工作特點進行了講解，以數(shù)控車床和數(shù)控銑床為例，介紹了常用金屬切削機床的組成結構和工作特點，希望大家課下繼續(xù)完善充實PPT的內容，鞏固所學的理論知識?！緦W生】