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1、课 题： 第一章 数控机床第一节 数控机床的工作原理与组成课 次： 第一次授 课 日 期： 9月6日授 课 班 级： 0907班教 学 方 法： 板书、讲授教学目的与要求： 掌握数控机床的工作原理教 学 重 难 点： 数控机床的原理与组成教 学 小 结： 初步认识数控车床是怎样工作的导 入 新 课： 同学们，大家好，我们学习的是数控机床，有没有人知道数控机床是个什么东西，大家一定会说，加工工件的机器。还有呢，现在我们就正式开始学习数控机床的工作原理以与它的组成讲 授 新 课：一、数控机床的工作原理机床本体伺服机构数控装置图样程序工件（1）、根据零件图样进行各项准备。（2）、按规定格式编制出加工
2、程序。（3）、将加工程序以代码形式完整记录在信息介质上。（4）、将代码转变为电信号输出。（5）、数控装置将结果以脉冲信号形式向伺服系统发出执行信号。（6）、伺服系统向执行电机驱动机床进给机构发出严格指令。二、数控机床的组成机床本体伺服机构数控装置控制装置辅助控制装置检测装置图1-1 数控机床组成示意图1.控制介质纸带、磁带、磁盘、键盘控制介质上存储着加工零件所需要的全部操作信息和刀具相对工件的移动信息.2、数控装置数控装置是由专用计算机或通用计算机所组成。控制系统的主要作用是对输入的零件加工程序进行数字运算和逻辑运算，然后向伺服系统发出控制信号。3、伺服机构伺服系统的主要作用是根据数控系统发出
3、的控制信号驱动执行元件运动。4、辅助控制装置辅助控制装置是介于数控装置和机床机械、液压部件之间的强电控制装置。5、检测反馈装置检测反馈装置将数控机床各个坐标轴的实际位移量、速度参数检测出来，转换成电信号，并反馈到机床的数控装置中。6、机床本体机床本体是数控机床的主体，是用于完成各种切削加工的机械部分，包括主运动部件、进给运动执行部件和床身、立柱、支承部件等。课外作业：P27 1、2课 题： 第二节数控机床的分类课 次： 第二次授 课 日 期： 9月7日授 课 班 级： 0907班教 学 方 法： 板书、讲授教学目的与要求： 掌握数控机床的分类教 学 重 难 点： 数控机床的分类与伺服系统的分类
4、教 学 小 结： 数控机床的种类很多，可以按不同的方法对数控机床进行分类复 习 旧 课： 上节课我们学习了数控机床的工作原理和组成导 入 新 课： 这节课我们进一步的学习数控机床的分类讲 授 新 课：数控机床的分类介绍数控机床的种类很多，可以按不同的方法对数控机床进行分类：一、按工艺用途可分为： 数控车床、数控铣床、数控钻床、数控磨床、数控镗铣床、数控电火花加工机床、数控 线切割机床、数控齿轮加工机床、数控冲床、数控液压机等各种用途的数控机床。 二、按控制运动方式分类： 1）点位控制数控机床：数控系统只控制刀具从一点到另一点的准确位置，而不控制运 动轨迹，各坐标轴之间的运动是不相关的，在移动过
5、程中不对工件进行加工（图1）。这类数控机床主要有数控钻床、数控坐标镗床、数控冲床等。 2）直线控制数控机床：数控系统除了控制点与点之间的准确位置外，还要保证两点间的移动轨迹为一直线，并且对移动速度也要进行控制，也称点位直线控制（图2）。这类数控机床主要有比较简单的数控车床、数控铣床、数控磨床等。单纯用于直线控制的数控机床已不多见。 3）轮廓控制数控机床：轮廓控制的特点是能够对两个或两个以上的运动坐标的位移和速度同时进行连续相关的控制，它不仅要控制机床移动部件的起点与终点坐标，而且要控制整个加工过程的每一点的速度、方向和位移量，也称为连续控制数控机床（图3）。这类数控机床主要有数控车床、数控铣床
6、、数控线切割机床、加工中心等。三、按同时控制且相互独立的轴数 1.二坐标机床 2.三坐标数控机床 3.二轴半坐标数控机床 4.多坐标数控机床四、按伺服控制方式分： 1）开环控制数控机床：这类机床不带位置检测反馈装置，通常用步进电机作为执行机 构。输入数据经过数控系统的运算，发出脉冲指令，使步进电机转过一个步距角，再通过机械传动机构转换为工作台的直线移动，移动部件的移动速度和位移量由输入脉冲的频率和脉冲个数所决定。 图4 开环控制系统框图 2）半闭环控制数控机床：在电机的端头或丝杠的端头安装检测元件（如感应同步器或光电编码器等），通过检测其转角来间接检测移动部件的位移，然后反馈到数控系统中。由于
7、大部分机械传动环节未包括在系统闭环环路，因此可获得较稳定的控制特性。其控制精度虽不如闭环控制数控机床，但调试比较方便，因而被广泛采用。 图5 半闭环控制系统框图 3）闭环控制数控机床：这类数控机床带有位置检测反馈装置，其位置检测反馈装置采用直线位移检测元件，直接安装在机床的移动部件上，将测量结果直接反馈到数控装置中，通过反馈可消除从电动机到机床移动部件整个机械传动链中的传动误差，最终实现精确定位。 图6 闭环控制系统框图五、主要数控机床介绍1.数控车床2.数控铣床3.加工中心4.数控钻床5.数控磨床6.数控电火花成形机床7.数控线切割机床课外作业：P27 4课 题： 第三节 机床坐标系和工作坐
8、标系课 次：第三次授 课 日 期： 9月13日授 课 班 级： 0907班教 学 方 法： 板书、讲授教学目的与要求： 掌握数控机床的机床坐标系和工作坐标系教 学 重 难 点： 数控机床坐标的轴向教 学 小 结： 数控车床一般有两个轴向，用X、Z表示，数控铣或加工中心是多轴的复 习 旧 课： 上节课我们学习了机床的分类，从不同的角度分不同的种类导 入 新 课： 这节课我们来学习非常重要的一个知识点，那就是机床的坐标系讲 授 新 课：一、数控机床的坐标系1）确定原则（3052-82）1刀具相对静止、工件运动的原则：这样编程人员在不知是刀具移近工件还是工件移 近刀具的情况下，就可以依据零件图纸，确
9、定加工的过程。2标准坐标系原则：即机床坐标系确定机床上运动的大小与方向，以完成一系列的成形 运动和辅助运动。3运动方向的原则：数控机床的某一部件运动的正方向，是增大工件与刀具距离的方向。2）坐标的确定1Z坐标 标准规定，机床传递切削力的主轴轴线为Z坐标（如：铣床、钻床、车床、磨床等）；如果机床有几个主轴，则选一垂直于装夹平面的主轴作为主要主轴；如机床没有主轴（龙门 刨 床），则规定垂直于工件装夹平面为Z轴。2X坐标X坐标一般是水平的，平行于装夹平面。对于工件旋转的机床（如车、磨床等），X坐标的方向在工件的径向上；对于刀具旋转的机床则作如下规定：当Z轴水平时，从刀具主轴后向工件看，正X为右方向。
10、当Z轴处于铅垂面时，对于单立柱式，从刀具主轴后向工件看，正X为右方向；龙门式，从刀 具主轴右侧看，正X为右方向。3Y、A、B、C与、等坐标由右手笛卡儿坐标系来确定Y坐标，A，B，C表示绕X，Y，Z坐标的旋转运动，正方向按照右手螺旋法则（见图）。若有第二直角坐标系，可用、表示。4坐标方向判定当某一坐标上刀具移动时，用不加撇号的字母表示该轴运动的正方向；当某一坐标上工件移动时，则用加撇号的字母（例如：A、X等）表示。加与不加撇号所表示的运动方向正好相反。 图右手直角笛卡儿坐标系图2数控二坐标车床 图3数控卧式铣床二、机床坐标系和工件坐标系机床坐标系不能直接用来供用户编程，它是帮助机床生产厂家确定机
11、床参考点（零点）的。机床参考点由厂家设定后，用户不得随意改变，否则影响机床的精度。供用户编程的工件坐标系（编程坐标系）和机床坐标系通过机床零点发生联系。课外作业：P27 6课 题： 第四节 数控机床的机械结构课 次：第四次授 课 日 期： 9月14日授 课 班 级： 0907班教 学 方 法： 板书、讲授教学目的与要求： 了解数控机床的结构，是由哪几部分构成的，这些组成分别有什么作用教 学 重 难 点： 数控机床的主传动系统、滚珠丝杠螺母副系统教 学 小 结： 数控机床的构成学完以后，机床的运动方式与工作原理就更加清晰了复 习 旧 课： 上节课我们学的是非常适用的一个知识点，那就是坐标系导 入
12、 新 课： 这节课我们进一步学习机床的构成讲 授 新 课：一、数控机床的主体机构有以下特点：1)由于采用了高性能的无级变速主轴与伺服传动系统，数控机床的极限传动结构大为简化，传动链也大大缩短；2)为适应连续的自动化加工和提高加工生产率，数控机床机械结构具有较高的静、动态刚度和阻尼精度，以与较高的耐磨性，而且热变形小；3)为减小摩擦、消除传动间隙和获得更高的加工精度，更多地采用了高效传动部件，如滚珠丝杠副和滚动导轨、消隙齿轮传动副等；4)为了改善劳动条件、减少辅助时间、改善操作性、提高劳动生产率，采用了刀具自动夹紧装置、刀库与自动换刀装置与自动排屑装置等辅助装置。二、根据数控机床的适用场合和机构特点，对数控机床结构因提出以下要求： 1.较高的机床静、动刚度数控机床是按照数控编程或手动输入数据方式提供的指令自动进行加工的。由于机械结构(如机床床身、导轨、工作台、刀架和主轴箱等)的几何精度与变形产生的定位误差在加工过程中不能为地调整与补偿，因此，必须把各处机械结构部件产生的弹性变形控制在最小限度，以保证所要求的加工精度与表面质量。为了提高数控机床主轴的刚度，不但经常采用三支撑结构，而且选用钢性很好的双列短圆柱滚子轴承和角接触向心推力轴承铰接出相信忒力轴承，以减小主轴的径向和轴向变形。为了提高机床大件的刚度，采用封闭界面的床身，并采用液力平衡减少
