数控机床教案.

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1、数控机床课程名称:数控技术 授课班级:机制101授课内容:第一章 数控机床概述&1.1 数控机床简介&1.2数控机床的组成 授课学时:2学时教学目的:1、掌握数控机床的基本概念/特点/组成/分类 2、了解数控技术的产生背景/发展现状及发展趋势教学重点：掌握数控机床的组成、分类、特点、适用范围教学难点：掌握数控机床的组成/分类/特点/适用范围教学过程： 第一节 数控机床简介一、 数字控制：用数字化信号对机床的运动及其加工过程进行控制的一种控制方法。数控机床：国际信息处理联盟（IFIP）第五技术委员会，对数控机床作了如下定义：一种装了程序控制系统的机床。该系统能逻辑的处理具有使用号码或其他符号编码

2、指令规定的程序。二、 数控机床的产生与发展：（一） 产生：1、传统的生产方法已满足不了生产需求1) 单件小批量生产占70%，一般用试切法，技术水平要求高，劳动强度大，精度不高，无法实现自动化。如：普通车、铣、刨、磨床等2) 工艺流水作业调整法加工，生产率提高，精度提高，成本低，品种多，采用组合机床，多机床配合，环节出现问题，生产停滞。3) 自动机床：用凸轮控制，适于生产简单工件，且改型困难 2、社会的需求1) 品种多样化2) 零件精度和形状复杂程度不断提高3) 生产品种的频繁换型 3、技术上的可行性1) 电子计算机的发明2) 电子技术的发展a、 现代控制理论的发展b、 各种功能优越件的产生c、

3、 大规模集成电路的出现3) 新颖机械结构的出现a、 滚珠丝杠代替普通丝杠，动作更灵活，间隙更小，精度提高b、 滚动导轨代替滑动导轨，移动灵活，克服爬行和前冲现象4) 机床动态特性的研究成果使机床的刚度更好，主轴转速更高，抗振性提高由于生产的发展要求出现新的生产工具，而在技术上又已具备了条件，于是在1948年，美国帕森斯公司提出应用计算机控制机床加工的设想，并与麻省理工学院合作进行研制工作。1952年试制成功第一台三坐标立式数控铣床。1958年我国开始研制数控机床。(二) 发展： 19521959年，电子管制成数控机床控制系统 19591965年，晶体管制成数控机床控制系统 19651970年，

4、小规模集成电路 19701974年，大规模集成电路1974 ，微型计算机第二节：数控机床的组成：数字控制计算机PC控制部分伺服系统液压、气动系统机械部分数字控制计算机：处理加工程序，输出各种信号，控制机床完成各种运动。 PC控制部分：介于控制计算机和机械、液压部件之间的控制系统，接受计算机输出的指令信号，经过编译、逻辑判断、功率放大后，直接驱动相应的电器、液压、气动和机械部件，完成相应的动作。 以上两部分加上输入输出设备、驱动装置等可以和称为计算机数控系统（Computerized NumericalControl System）也可简称为CNC系统。目前通常所说的数控系统，一般均指计算机数控

5、系统。 液压、气动系统：辅助装置，用来实现润滑、冷却、夹紧、转位、排屑等功能。 机械部分：包括主运动部件（主轴）、进给运动执行部分（工作台、拖板、床身等） 伺服系统：根据CNC发来的速度和位移指令，控制执行部件的进给速度、方向、位移。三、 数控机床的加工运动：主运动（控制主运动可以得到合理的切削速度）一般指主轴转速。 数控机床需要无级变速，一般采用变频器控制变频电机来实现无级变速。如：XKA714采用日本安川变频器，河北变频电机。进给运动（控制进给运动可以得到不同的加工表面）用伺服电机或步进电机来控制丝杠的转动，从而带动工作台或刀具在二维、三维空间内进行移动，加工出各种曲面。四、 数控机床的优

6、缺点：优点：1.精度高，质量稳定 传动精度高（滚珠丝杠），摩擦阻力小（滚动导轨），设有检测元件（矫正误差）程序自动加工，避免认为误差。 2.生产率高，采用高硬度的硬质合金刀具，因而切削速度提高，可实现自动换刀，空行程速度快：15m/min240m/min，因而缩短了辅助时间。 3.功能多，一次装夹可完成多种加工，消除因重复定位而带来的误差。如：数空镗铣床、纵切机床。 4.适应不同零件的自动加工，要换零件品种，只需改变程序。 5.能完成复杂形面的加工，如：螺旋桨面 6.减低劳动强度，有较高经济效益。缺点：1.价格昂贵，一次性投资大 2.维修和操作较复杂数控机床的结构特点：1.增加机床的刚度 2.

7、注重散热和排屑 3.采用滚珠丝杠和滚动导轨，或塑料贴面导轨 4采取了传动消除间隙机构，提高了传动精度课后总结：数控机床基本概念/组成和适用范围发展趋势要讲清楚。作业布置：P10 第1、2题数控机床教案2课程名称:数控技术 授课班级:机修101授课内容:第一章 数控机床概述&1.3 数控机床分类&1.2数控机床的特点和应用授课学时:2学时教学目的:1、掌握数控机床的基本特点、分类 2、了解数控技术的产生背景/发展现状及发展趋势教学重点：掌握数控机床的组成、分类、特点、适用范围教学难点：掌握数控机床的组成/分类/特点/适用范围教学过程： 第三节 数控机床的分类1.按工艺用途分 2.按加工路线分 点

8、位控制数控教案：孔坐标位置精度要求高，如：钻床、镗床、冲床等. 直线控制数控机床：直线不仅要求控制机床的移动部件从一点移动到另一点 轮廓加工控制系统：刀具轨迹运动精度要求高，如铣床 3.按有无检测装置分： 1）开环系统无位置检测装置 2）闭环系统检测元件装在床身和移动部件上 3）半闭环系统检测元件装在电机尾部 4.按可联动坐标数分： 二坐标联动数控车床三坐标联动数控铣床在工作台上装数控分度头，即四坐标联动，使工作台沿X轴可转动，即轴联动。 第四节 数控机床的发展趋势：1.先进的自检能力：提高机床的综合性能 2.向高速、高精度发展：分辨率可达0.01微米，进给速度可达400800mm/min 3

9、.更高的生产率，利用率：自动换刀 4.单元模块化：控制单元、伺服单元、机械部件已模块化生产，需要时组装，如：XKA714机械部分北京一机床，CNC西门子生产 5.更强的通讯、图象编程、显示功能：计算机编程机械手FML柔性制造生产线FML.FMS.单机单机单机.FA自动化工厂FMLFMSFMS柔性制造系统八、九、数控机床加工特点数控机床是新型的自动化机床，它具有广泛通用性和很高的自动化程度。数控机床是实现自动化最重要的环节，是发展柔性生产的基础。数控机床在加工下面一些零件中更能显示优越性：1) 批量小（200件以下）而又多次生产的零件2) 几何形状复杂的零件3) 在加工过程中必须进行多种加工的零

10、件4) 切削余量大的零件5) 必须严格控制公差（即公差带范围小）的零件6) 工艺设计经常变化的零件7) 加工过程中的错误会造成严重浪费的贵重零件8) 需要全部检验的零件，等课后总结：数控机床基本概念/组成和适用范围发展趋势要讲清楚。作业布置：P10 第4、5、6题数控机床教案3课程名称:数控技术 授课班级:机修101授课内容:第二章 数控加工编程&1.1 概述 授课学时:学时教学目的:1、掌握数控机床加工的基本概念和基础知识教学重点：机床坐标的规定、程序结构和基本参数教学难点：教学过程：一、数控加工基本原理机床部件机床部件机床部件成品伺服电机伺服电机伺服电机控制机工艺分析 穿孔带数据计算 编程

11、零件图纸二、数控机床程序编制的内容和步骤 主要内容：分析零件图、确定加工工艺过程、进行数学处理、编写程序清单、制作控制介质、进行程序检查、程序输入、工件试切成品零件零件毛坯数控机床试切数控系统程序检查程序输入编写程序清单数学处理工艺处理分析零件图纸 步骤：1.分析零件图和工艺处理 分析零件图，决定加工方案，确定加工顺序，设计夹具，选择刀具，确定走刀路线，切削用量等。正确选择对刀点、切入方式。 2.数学处理 建立工件坐标系，确定加工路线，计算出各几何元素的起点、终点、圆心坐标值。（复杂零件或不规则零件坐标点不好找，可以借助CAD画图求出） 3.编写程序 根据所使用的数控系统指定的代码及格式编写程

12、序。 4.程序输入 以前用穿孔带作为介质，通过纸带阅读机送入数控系统。现在可以直接用键盘输入，或在计算机中编好后通过相应的软件及接口传入程序。 5.程序校验与首件试切 程序必须经过检查校验试切后才可使用。 可以通过空运行程序检查轨迹是否正确，还可以用图形模拟功能。 首件试切时，一般单段运行，监视加工状况，随时调整参数，出现问题，立刻停车。三、数控机床编程方法1) 手工编程由人工完成零件图纸分析、工艺处理、数值计算、编写程序清单，直到程序输入、校验，称为“手工编程”。此种方法适用于点位或几何形状不太复杂的零件。2）自动编程 所谓“自动编程”，就是使用计算机或编程机，完成零件编程的过程，使用规定的

13、语言手工编写一个描述零件加工要求的程序，输入计算机中，计算机自动进行计算并生成程序。PowerMill、Mastercam、CAXA等可先画出零件的三维实体图，设置好加工参数、路径，可以自动生成加工程序。此方法适用于复杂曲面的零件或几何元素不复杂，但程序量很大的零件。手工编程时间：加工时间约为30：1且NC机床不能开动的原因中20%30%是由于程序不能及时编出造成的，所以必须要求编程自动化。二、数控机床编程的基础知识本节重点：1.程序段格式 2.各功能字作用国际上已形成了两个通用标准：国际标准化组织（ISO）标准和美国电子工业学会（EIA）标准。我国根据ISO标准制定了JB3051-82数字控制机床坐标和运动方向的命名等国标。由于生产厂家使用标准不完全统一，使用代码、指令含义也不完全相同，因此需参照机床编程手册。1、程序结构与格式一个完整的零件加工程序，由若干程序段组成；一个程序段，序号、若干代码字和结束符号组成；每个代码字，由字母和数字组成。例：（程序段） / N3 G00 X10 Z10 M3 S650 ； 程序段结束符 辅助功能代码