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1、数控车床实践教学讲义项目一 数控车床基础知识清点人数、组织教学【实践教学动员】1、实践教学目标。数控加工技术实践教学是学习数控加工技术课程的实践环节，是该课程教学的重要组成部分。学生通过指导教师对数控仿真软件和数控车床基本操作的讲解示范自己操作指导，达到以下目标：（1）培养学生安全生产、文明生产和保护环境的意识；（2）能将所学的数控编程基础的理论知识和实际应用结合起来，进一步巩固和掌握所学的理论知识和基本操作技能。（3）掌握华中世纪星数车系统的操作方法，能对一般零件进行编程、编辑、调试与轨迹显示和模拟加工；2、实践教学安全（1）人身与设备安全：严格遵守学校和实验室的各种安全规章制度、设备安全操
2、作规程及管理制度；服从指导教师和实验员的安排、管理、指挥、指导；要了解和熟悉车床的操作步骤或过程后才能上车床操作，当遇到设备紧急状况时应迅速按急停按钮或红色断电按钮；女生上车床操作时要戴帽子，杜绝人身安全的发生。（2）设备安全：严格遵守实验室的各种管理制度和设备安全操作规程；不属于本实习项目的设备不准启动和乱动，服从指导教师和实验员的安排、管理、指挥、指导，如有不服从安排、管理、指挥、指导者，或严重违章者，指导教师和实验员有权停止其实习；操作车床前要一看、二问、三想，操作车床时一要慢、二细心、三大胆，当遇到设备紧急状况时应迅速按急停按钮或红色断电按钮，避免设备事故的发生。3、实践教学纪律（1）
3、遵守学校和机电系的管理制度；（2）遵守实训中心与实验室的各种管理制度和设备安全操作规程；（3）服从指导教师和实验员的安排、管理、指挥、指导；（4）不得无故缺勤，非特殊情况不得请假，请假须辅导员、指导教师和系上签字同意才准假，否则按旷课处理。4、实践教学要求（1）格遵守实践教学时间：见实践教学计划表。（2）严格遵守校规校纪和实验室有关制度，严格执行各种设备安全操作规程。（3）要专心实践，多看、多问、多动脑、多动手。（4）在车床上操作时，应在指导教师的指导下进行，否则，发生事故一切后果自负。（5）实训过程中作好实训记录，以便实训结束时作小结。（6）按时完成指导教师安排的实训任务和作业4、实践教学内
4、容实践教学内容与时间详见实践教学指导书。5、成绩考核实践教学考核分为平时考核和专项考核，其考核项目与考核方式详见实践教学指导书。6、实践教学安排根据实训条件，每人 1 台计算机进行仿真软件操作；数控车床操作时分为5 个小组，每个小组一台车床，以保证各项目实习时间。【知识学习】一、数控车床概述数控车床是用计算机数字化信号控制的机床。操作时将编制好的加工程序输入机床专用的计算机中，再由计算机指挥机床各坐标轴的伺服电动机去控制车床各部件运动的先后顺序、速度和移动量，并与选定的主轴转速相配合，车出各种形状不同的工件。数控车床上零件的加工过程如图 1.1 所示。图 1.1 数控车床上零件的加工过程二、数
5、控车床的型号标记数控车床采用与普通车床相类似的型号表示方法，由字母及一组数字组成。如数控车床 CKA6140 各代号含义如下：三、数控车床种类控车床按不同方式分有不同的种类，现按所配置的数控系统、数控车床功能、主轴配置型式、控制方式分有以下几类。1.按数控系统分类目前工厂常用数控系统有：FANUC（法那克）数控系统、SIEMENS（西门子）数控系统、华中数控系统、广州数控系统、三菱数控系统等。每一种数控系统又有多种型号。如:FANUC（法那克）系统从 0i 到 23i；SIEMENS（西门子）系统从 SINUMERIK 802S、802C 到 802D、810D 、840D 等。各种数控系统指
6、令各不相同，同一系统不同型号，其数控指令也略有差别，使用时应以数控系统说明书指令为准。2.按数控车床的功能分类按数控车床的功能分，数控车床可分为经济型数控车床、普通数控车床和车削加工中心三大类。（1）经济型数控车床。经济型数控车床是在卧式车床基础上进行改进设计的，一般采用步进电动机驱动的开环伺服系统，其控制部分通常采用单板机或单片机。成本较低，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）普通数控车床。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，数控系统功能强，自动化程度和加工精度也比较高。可同时控制两个坐标轴，即 X
7、 轴和 Z 轴，应用较广，适用于一般回转类零件的车削加工。（3）车削加工中心。在普通数控车床的基础上，增加了 C 轴和动力头，更高级的数控车床带有刀库，可控制 X、Z 和 C 三个坐标轴，联动控制轴可以是(X 、 Z)、(X 、C)或(Z、C)。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还可以进行径向和轴向铣削、曲面铣削、中心线不在零件回转中心的孔和径向孔的钻削等加工。3.按车床主轴配置形式分类按车床主轴配置形式分，数控车床有立式数控车床、卧式数控车床二种。（1）立式数控车床立式数控车床主轴处于垂直位置，有一个直径很大的圆形工作台，供装夹工件；主要用于加
8、工径向尺寸大、轴向尺寸相对较小的大型复杂零件。如图1.2 和 1.3 所示图 1.2 小型立式数控车床图 1.3 大型立式数控车床（2）卧式数控车床卧式数控车床主轴轴线处于水平位置，生产中使用较多，常用于加工径向尺寸较小的轴类、盘类、套类复杂零件，它又有水平导轨式和倾斜导轨式两种。水平导轨式用于一般数控车床、经济型数控车床，详见数控基地。倾斜导轨结构可以使车床具有更大刚性，且易于排除切屑，用于档次较高的数控车床及车削加工中心，详见数控基地。4.按控制方式分类按控制方式分，数控车床可分为开环控制、半闭环控制和闭环控制的数控车床三大类。（1）开环控制系统的数控车床开环控制系统的数控车床是指不带反馈
9、装置的数控车床。进给伺服系统采用步进电动机，数控系统每发出一个指令脉冲，经驱动电路功率放大后，驱动步进电动机旋转一个角度，然后经过减速齿轮和丝杆螺母机构，转换为刀架的直线移动，系统信息流是单向的，如图 1.4 是开环控制系统框图。开环控制系统的数控车床不具有反馈装置，对移动部件实际位移量的测量不能与原指令值进行比较，也不能进行误差校正，因此系统精度低，但因其结构简单、成本低、技术容易掌握，故在中、小型控制系统的经济型数控车床中得到应用，尤其适用于旧机床改造的简易数控车床中。图 1.4 开环控制系统框图（2）半闭环控制系统的数控车床半闭环控制系统的数控车床，在伺服机构中装有角位移检测装置，通过检
10、测伺服机构的滚珠丝杆转角间接测量移动部件的位移，然后反馈到数控装置中，与输入原指令位移值进行比较，用比较后的差值进行控制，以弥补移动部件位移，直至差值消除为止。由于丝杆螺母机构不包括在闭环之内，所以丝杆螺母机构的误差仍然会影响移动部件的位移精度，如图 1.5 所示为半闭环控制系统框图。半闭环控制系统的数控车床采用伺服电动机，结构简单、工作稳定、使用维修方便，目前应用比较广泛。图 1.5 半闭环控制系统框图（3）闭环控制系统的数控车床闭环控制系统的数控车床在车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中，与输入的原指令位移值进行比较，用比较后的差值控制移动部件作补
11、充位移，直至差值消除为止，达到精度要求。如图 1.6 所示为闭环控制系统框图。闭环控制系统数控车床的优点是精度高(加工精度一般可达 0.01mm，最高可达 0.001mm)，但结构复杂、维修困难、成本高，用于加工精度要求很高的场合。图 1.6 闭环控制系统框图除此之外，数控车床还可按刀架数量分为单刀架数控车床和双刀架数控车床；按加工零件基本类形分为卡盘式夹紧数控车床和顶尖式夹紧数控车床；按控制轴数可分为两轴控制的数控车床、四轴控制的数控车床等。四、数控车床组成五、数控车床加工特点序号 特 点 说 明 1 能加工复杂型面 数控车床因能实现两坐标轴联动，所以容易实现许多普通车床难以完成或无法加工的
12、曲线、曲面构成的回转体加工及非标准螺距螺纹、变螺距螺纹加工。 2 具有高度柔性 使用数控车床，当加工的零件改变时，只需要重新编写(或修改)数控加工程序即可实现对新零件的加工；不需要重新设计模具、夹具等工艺装备，对多品种、小批量零件的生产，适应性强。 3 加工精度高、质量稳定 数控车床按照预定的加工程序自动加工工件，加工过程中消除了操作者人为的操作误差，能保证零件加工质量的一致性，而且还可以利用反馈系统进行校正及补偿加工精度，因此可以获得比机床本身精度还要高的加工精度及重复精度。 4 自动化程度高、工人劳动强度低 数控车床上加工零件时，操作者除了输入程序、装卸工件、对刀、关健工序的中间检测等，不
13、需要进行其它复杂手工操作，劳动强度和紧张程度均大为减轻，此外，机床上一般都具有较好的安全防护、自动排屑、自动冷却等装置，操作者的劳动条件也大为改善。 5 生产效率高 数控车床结构刚性好，主轴转速高，可以进行大切削用量的强力切削；此外，机床移动部件的空行程运动速度快，加工时所需的切削时间和辅助时间均比普通机床少，生产效率比普通机床高 2-3 倍；加工形状复杂的零件，生产效率可高达十几倍到几十倍。 6 经济效益高 单件、小批生产情况下，使用数控车床可以减少划线、调整、检验时间而减少生产费用。节省工艺装备，减少装备费用等而获得良好的经济效益。此外，加工精度稳定减少了废品率。数控机床还可实现一机多用，
14、节省厂房、节省建厂投资等。 7 有利于生产管理的现代化 用数控车床加工零件，能准确地计算零件的加工工时，有效地简化了检验和工夹具、半成品的管理工作。其加工及操作均使用数字信息与标准代码输入，最适于与计算机联系，目前已成为计算机辅助设计、制造及管理一体化的基础。 六、数控车床的加工范围数控车床与普通车床一样主要用于轴类、盘类等回转体零件的加工，如完成各种内、外圆柱面、圆锥面、圆柱螺纹、圆锥螺纹、切槽、钻扩、铰孔等工序的加工；还可以完成普通车床上不能完成的圆弧、各种非圆曲面构成的回转面、非标准螺纹、变螺距螺纹等表面加工。数控车床特别适合于复杂形状的零。实践教学小结：1、了解数控车床型号标记、种类。2、了解数控车床组成。3、了解数控车床加工的特点。4、了解数控车床的加工范围。5、当天实践状况。
