数控机床概述

数控机床编程与操作课程标准课程性质课程定位课程目标教学内容与学时安排课程标准welcometousethesePowerPointtemplates,NewContentdesign,10yearsexperience课程性质《数控机床编程与操作》是机电一体化专业的一门专业核心课程，通过对本专业工作岗位充分的调研和分析，借鉴CDIO、项目教学、基于工作过程等先进的教育理念，通过本课程的学习使学生具备相关职业应用性人才所必需的工艺分析、数学处理、程序编制、仿真模拟、机床操作、工件加工及创新设计等基本知识与技能，并为后续的学习准备必要的知识，为今后从事实际工作打下必要的基础。课程标准课程定位۞课程在专业培养中的地位及作用۞本课程与其他相关课程的关系۞课程面向的职业岗位课程标准核心岗位数控机床操作、数控编程、数控加工工艺设计与实施。数控机床的安装和调试、数控机床维护与维修、生产现场管理、零部件质量检测。机电产品营销、机电产品售后服务、机电产品开发次核心岗位潜在核心岗位课程面向的职业岗位课程标准先修课程本课程需要《机械制图》、《公差与测量》、《机械制造技术》等课程为基础，主要为课程的学习提供读图与识图的能力；工艺编制的能力与故障分析能力等。后续课程本课程为后续课程如数控维修、复杂零件建模与加工、顶岗实习等提供必须的专业基础知识和专业基本技能，为今后相关工作打下坚实的基础。本课程与其他相关课程的关系课程标准231能根据零件图编制机械加工工工艺文件，会查阅相关技术标准及技术资料，会选用工艺装备并进行加工调整，在普通机床上实现零件的加工，并能对工件进行检测，并能进行切削用量的优化，获得符合技术要求的产品。后续课程主要作用：能针对零件的特点和加工技术要求，进行零件的三维建模，并能根据数控加工工艺要求进行工艺参数、加工路径等的优化，完成零件的数控加工。获得符合技术要求的产品。先修课程主要作用本课程作用能根据零件图编制数控加工工艺文件，会查阅相关技术标准及技术资料，会选用数控车床工艺装备并进行数控加工调整，在数控车床上实现零件的加工，加工完成后能对工件进行检测，并能进行切削用量的优化，获得符合技术要求的产品。知识目标课程标准1）熟悉掌握数控加工工艺知识；2）熟悉掌握数控车床、数控铣床或数控加工中心的数控加工工艺编制要点及数控加工程序有关指令；3）熟练掌握数控车床、数控铣床或数控加工中心的操作要点；1）熟练操作数控车床，具有选择、使用数控车床常用工艺装备的能力。2）具备独立处理现场常见编程、操作、加工技术问题的基本能力。3）具备独立处理数控车床加工过程中出现的常见故障的基本能力。4）具有对数控车床进行日常维护的能力。5）具有对产品质量进行评价及分析的基本能力。、6）能测量、绘制、编程与加工一般零件，能创新设计与加工富有创意的零件。课程目标知识目标：技能目标：课程标准采用CDIO做中学的教学模式，理实一体化的教学，以项目为导向，引导学生完成工作任务单，完成综合过程评价，切实提高了学生的动手及创新能力。教学内容与学时安排第一章数控机床概述•1.1数控机床的产生与发展•1.2数控机床的组成结构及工作原理•1.3数控机床的分类1.1数控机床的产生与发展•随着社会生产和科学技术的不断进步，各类工业新产品层出不穷。机械制造产业作为国民工业的基础，其产品更是日趋精密复杂，特别是在宇航、航海、军事等领域所需的机械零件，精度要求更高，形状更为复杂且往往批量较小，加工这类产品需要经常改装或调整设备，•普通机床或专业化程度高的自动化机床显然无法适应这些要求。同时，随着市场竞争的日益加剧，企业生产也迫切需要进一步提高其生产效率，提高产品质量及降低生产成本。•一种新型的生产设备——数控机床就应运而生了。数控机床的定义•数控：（NumericalControl，NC）是一种借助数字、字符或其它符号对某一工作过程（如加工、测量、装配等）进行可编程控制的自动化方法。•数控机床：用数控技术控制的机床称为数控机床。数控机床的一般工作形式为：–1.1.1数控机床的产生•帕森斯公司正式接受委托，与麻省理工学院伺服机构实验室（ServoMechanismLaboratoryoftheMassachusettsInstituteofTechnology）合作，于1952年试制成功世界上第一台数控机床试验性样机。1959年，美国克耐·杜列克公司（Keaney&Trecker）首次成功开发了加工中心（MachiningCenter）。1.1.2数控机床的发展简况•第1代数控机床：1952年～1959年采用电子管元件构成的专用数控装置（NC）。•第2代数控机床：从1959年开始采用晶体管电路的NC系统。•第3代数控机床：从1965年开始采用小、中规模集成电路的NC系统。•第4代数控机床：从1970年开始采用大规模集成电路的小型通用电子计算机控制的系统（CNC）。•第5代数控机床：从1974年开始采用微型计算机控制的系统（MNC）。1．计算机直接数控系统•所谓计算机直接数控（DirectNumericalControl，DNC）系统，即使用一台计算机为数台数控机床进行自动编程，编程结果直接通过数据线输送到各台数控机床的控制箱。•2．柔性制造系统•柔性制造系统（FlexibleManufacturingSystem，FMS）也叫做计算机群控自动线，它是将一群数控机床用自动传送系统连接起来，并置于一台计算机的统一控制之下，形成一个用于制造的整体。3．计算机集成制造系统•计算机集成制造系统（Computer-IntegratedManufacturingSystem，CIMS），是指用最先进的计算机技术，控制从定货、设计、工艺、制造到销售的全过程，以实现信息系统一体化的高效率的柔性集成制造系统。1.1.3我国数控机床发展概况•1958年开始并试制成功第一台电子管数控机床。1965年开始研制晶体管数控系统，直到20世纪60年代末至70年代初成功。从20世纪80年代开始，先后从日本、美国、德国等国家引进先进的数控技术。如北京机床研究所从日本FANUC公司引进FANUC3、FANUC5、FANUC6、FANUC7系列产品的制造技术；上海机床研究所引进美国GE公司的MTC-1数控系统等。1.2数控机床的组成结构及工作原理–1.2.1数控机床的组成•1．控制介质•数控机床工作时，不需要操作工人直接操纵机床，但机床又必须执行人的意图，这就需要在人与机床之间建立某种联系，这种联系的中间媒介物即称为控制介质。•2．数控系统•数控装置是一种控制系统，是数控机床的中心环节。它能自动阅读输入载体上事先给定的数字，并将其译码，从而使机床进给并加工零件，数控系统通常由输入装置、控制器、运算器和输出装置4大部分组成。•3．伺服系统•伺服系统由伺服驱动电动机和伺服驱动装置组成，它是数控系统的执行部分。伺服系统接受数控系统的指令信息，并按照指令信息的要求带动机床的移动部件运动或使执行部分动作，以加工出符合要求的工件。每一个脉冲使机床移动部件产生的位移量叫做脉冲当量。目前所使用的数控系统脉冲当量通常为0.001mm/脉冲。•4．辅助控制系统•辅助控制系统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．机床本体•机床本体是数控机床的主体，由机床的基础大件（如床身、底座）和各运动部件（如工作台、床鞍、主轴等）所组成。1.2.3数控机床的工作原理•数控系统的主要任务之一就是控制执行机构按预定的轨迹运动。一般情况是已知运动轨迹的起点坐标、终点坐标和曲线方程，由数控系统实时地算出各个中间点的坐标。即需要“插入、补上”运动轨迹各个中间点的坐标，通常这个过程就称为“插补”。1.3数控机床的分类–1.3.1按运动轨迹分类•1．点位控制数控机床•点——点位置精确控制，保证的是定位精度，以慢~快~慢的运动方式。这类机床主要有数控坐标镗床、数控钻床、数控点焊机和数控折弯机等，其相应的数控装置称为点位控制数控装置。2．直线控制数控机床•位置控制+速度和路线控制，只能沿某个坐标轴方向（平行或45°）切削加工。•这类机床主要有数控车床、数控磨床和数控镗铣床等，相应的数控装置称为直线控制装置。3．轮廓控制数控机床•每点的位置+速度+路线控制，可对2坐标或2坐标以上坐标轴进行控制。•属于这类机床的有数控车床、数控铣床、加工中心等。其相应的数控装置称为轮廓控制装置。轮廓数控装置比点位、直线控制装置结构复杂得多，功能齐全得多。按运动轨迹分类点位控制钻孔加工工件刀具AB按运动轨迹分类点位直线控制切削加工按运动轨迹分类工件刀具轮廓控制加工1.3.2按进给伺服系统的类型分类1．开环进给伺服系统数控机床•开环进给伺服系统通常不带有位置检测元件，伺服驱动元件一般为步进电动机。开环控制数控机床减速器数控装置控制电路工作台输入开环控制系统框图步进电机2．闭环进给伺服系统数控机床•闭环进给控制系统带有位置检测元件，随时可以检测出工作台的实际位移，并反馈给数控装置，并与设定的指令值进行比较，利用其差值控制伺服电动机，直至差值为零为止。闭环控制数控机床数控装置控制电路伺服电机工作台输入闭环控制系统框图位置检测元件速度检测元件速度反馈位置反馈3．半闭环进给伺服系统数控机床•半闭环进给伺服系统是将位置检测元件安装在伺服电动机的轴上或滚珠丝杠的端部，不直接反馈机床的位移量，而是检测伺服机构的转角，将此信号反馈给数控装置进行指令值比较，用差值控制伺服电动机。半闭环控制数控机床数控装置控制电路伺服电机工作台输入半闭环控制系统框图速度检测元件速度反馈位置反馈转角检测元件–1.3.3按工艺用途分类•1．金属切削类数控机床•金属切削类数控机床包括数控车床、数控钻床、数控铣床、数控磨床、数控镗床以及加工中心。•2．金属成型类数控机床•金属成型类数控机床包括数控折弯机、数控组合冲床和数控回转头压力机等。这类机床起步晚，但目前发展很快。•3．数控特种加工机床•数控特种加工机床如数控线（电极）切割机床、数控电火花加工机床、火焰切割机和数控激光切割机床等。•4．其他类型的数控机床•其他类型的数控机床如数控三坐标测量机等。–1.3.4按所用数控装置的构成方式分类•1．硬线数控系统•2．软线数控系统1.4数控机床的特点及优势（1）采用了高性能的主轴及伺服传动系统，机械结构得到简化，传动链较短；（2）为了使连续性自动化加工，机械结构具有较高的动态刚度及耐磨性，热变形小；（3）更多的采用高效率、高精度的传动部件，如滚珠丝杠、直线滚动导轨等；（4）加工中心带有刀库、自动换刀装置（5）采用辅助装置：冷却、排屑、防护、润滑、储运等装置1.设计特点1.4数控机床的特点及优势•适应性强，适合加工单件小批量、复杂零件•加工零件一致性好、重复精度高•高自动化、高效率•只要改变程序就可改变加工件，不需要大量复杂工装夹具•可以采用复合工艺•有利于生产管理的现代化2.优势数控车床数控铣床数控钻床加工中心数控雕刻机床三座标测量机数控电火花成型机快速成型设备数控多工位冲床数控弯管机数控卷簧机Thankyou!