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1、数控原理与编程实训,电子教案,教 师 课 时 授 课 计 划 教师姓名 课程名称 数控原理与编程实训授课时数1天 累计 1天,课题一 认识数控机床,一、新课的导入 1、常用的机械加工设备有哪些？ 2、它们有什么样的加工特点？ 3、各种机械加工应用于什么场合？,二、新课的教学内容,(一)数控机床的产生与发展1数控机床的产生1952年，美国帕森斯公司和麻省理工学院研制成功了 世界上第一台数控机床。半个世纪以来，数控技术得到了 迅猛的发展，加工精度和生产效率不断提高。数控机床的 发展至今已经历了两个阶段和六代。http:/1952年的第一代电子管数控机床1959年的第二代晶体管数控机床1965年的第
2、三代集成电路数控机床1970年的第四代小型计算机数控机床1974年的第五代微型计算机数控系统1990年的第六代基于PC的数控机床。,2数控机床的发展趋势,（1）高速度高精度化（2）多功能化、智能化、小型化（3）高可靠性,(二)数控机床的概念及组成,1数控机床的基本概念 （1）数控（Numerical Control，简称NC） 是采用数字化信息对机床的运动及其加工过程进行控制的方法。 （2）数控机床（Numerically Controlled Machine tool）是指装备了计算机数控系统的机床，简称CNC机床。http:/,2数控机床的组成,反馈装置,输入输出装置,数控装置,伺服系统,
3、机床本体,计算机数控机床由输入输出装置、计算机数控装置、伺服系统和机床本体等部分组成，其组成框图如图1.1所示，图1.1 数控机床的组成,(三)数控机床的种类与应用,1按工艺用途分类（1）金属切削类数控机床（2）金属成型类数控机床（3）数控特种加工机床（4）其它类型的数控机床,2按机床运动的控制轨迹分类,（1）点位控制数控机床1)点位控制只要求控制机床的移动部件从某一位置移动到另一位置的准确定位，对于两位置之间的运动轨迹不作严格要求，在移动过程中刀具不进行切削加工，如图1.2所示。2)为了实现既快又准的定位，常采用先快速移动，然后慢速趋近定位点位的方法来保证定位精度。3)主要有数控钻床、数控冲
4、床、数控镗床、数控点焊机等。,图1.2点位数控机床加工示意图,（2）直线控制数控机床,1）直线控制数控机床的特点是除了控制点与点之间的准确定位外，还要保证两点之间移动的轨迹是一条与机床坐标轴平行的直线。2）对移动的速度也要进行控制，因为这类数控机床在两点之间移动时要进行切削加工，如图1.3所示。,图1.3 直线数控机床加工示意图,（3）轮廓控制数控机床,1）轮廓控制能够对两个或两个以上的运动坐标的位移及速度进行连续相关的控制，因而可以进行曲线或曲面的加工，如图1.4所示。2）具有轮廓控制功能的数控机床有数控车床、数控铣床、加工中心等。,图1.4 轮廓数控机床加工示意图,3 伺服控制的方式分类,
5、（1）开环控制系统开环控制系统是指不带反馈的控制系统.其特点:开环控制具有结构简单、系统稳定、容易调试、成本低等优点。但是系统对移动部件的误差没有补偿和校正，所以精度低。一般适用于经济型数控机床和旧机床数控化改造。如图1.5,部件的移动速度和位移量是由输入脉冲的频率和脉冲数决定的。,图1.5 开环控制系统,（2）半闭环控制系统,1）半闭环控制系统是在开环系统的丝杠上装有角位移测量装置，通过检测丝杠的转角间接地检测移动部件的位移，反馈到数控系统中，由于惯性较大的机床移动部件不包括在检测范围之内，因而称作半闭环控制系统，如图1.6所示。2）系统闭环环路内不包括机械传动环节，可获得稳定的控制特性。机
6、械传动环节的误差，可用补偿的办法消除，可获得满意的精度。中档数控机床广泛采用半闭环数控系统。,图1.6 半闭环控制系统,（3）闭环控制系统,1）在机床移动部件上直接装有位置检测装置，将测量的结果直接反馈到数控装置中，与输入指令进行比较控制，使移动部件按照实际的要求运动，最终实现精确定位，原理如下图所示，因为把机床工作台纳入了位置控制环，故称为闭环控制系统。2）该系统定位精度高、调节速度快。该系统调试工作困难。系统复杂并且成本高，故适用于精度要求很高的数控机床，如精密数控镗铣床、超精密数控车床等。,4按数控系统功能水平分类,数控机床按数控系统的功能水平可分为低、中、高三档,(四)数控机床加工的特
7、点及应用,1数控机床加工的特点（1）可以加工具有复杂型面的工件（2）加工精度高，质量稳定（3）生产率高（4）改善劳动条件（5）有利于生产管理现代化,2数控机床的适用范围,（1）多品种、单件小批量生产的零件或新产品试制中的零件； （2）几何形状复杂的零件； （3）精度及表面粗糙度要求高的零件； （4）加工过程中需要进行多工序加工的零件； （5）用普通机床加工时，需要昂贵工装设备（工具、夹具和模具）的零件。,(五)先进制造技术,1快速原型法（又称快速成形法）2虚拟制造技术3柔性制造系统(FMS)4柔性制造单元（FMC）5计算机集成制造系统(CIMS),三、现场教学,用0.5天的时间到工厂及数控加工实训室参观各类数控设备的结构及其加工零件的运动过程，并建议到图书馆、阅览室了解机械及数控加工等方面有哪些书籍及杂志，上网查询数控机床的最新动向和技术，写一篇有关数控加工方面的论文。http:/,四、课堂小结,通过本次课的教学，学生必须明确什么是数控？什么是数控机床？通过对普通机床的比较，得出数控机床的特点及加工对象。在理解的基础上牢记数控机床的组成及分类。,
