數(shù)控車床編程與操作教案

數(shù)控車床編程與操作第一部分入門篇課題一入門基礎概述課題：入門基礎概述課型：新知課教學時間：6節(jié)教學目標：1、了解數(shù)控加工技術的應用及發(fā)展前景。2、了解數(shù)控的定義及數(shù)控車床的基礎知識。3、了解數(shù)控車床的用途及分類。4、了解數(shù)控GSK980TD車床系統(tǒng)的編程和操作方法。重點：1、了解數(shù)控的定義及數(shù)控車床的基礎知識。2、了解數(shù)控車床的用途及分類。難點：了解數(shù)控車床的用途及分類。教法教具：結(jié)合本?，F(xiàn)有的數(shù)控車床進行現(xiàn)場參觀教學。學法指導：結(jié)合學過的普通車床跟現(xiàn)有的數(shù)控車床進行比較學習。新課引入：教學內(nèi)容：數(shù)控機床的發(fā)展概況數(shù)控機床發(fā)展的必要性隨著科學技術和社會生產(chǎn)的迅速發(fā)展，機械產(chǎn)品日趨復雜，并且對于機械產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率的要求越來越高。在航天、造船和計算機等工業(yè)中，零件的精度高、形狀復雜、批量小、改動頻率高、加工困難，而傳統(tǒng)的機械加工方法生產(chǎn)率低、勞動強度大，產(chǎn)品質(zhì)量難以得到保證。因此，機械加工工藝過程自動化是適應上述發(fā)展特點的最重要手段之一。為了解決上述問題，一種靈活、通用、高精度、高效率的“柔性”自動化生產(chǎn)設備數(shù)控機床應運而生。目前，數(shù)控加工技術與數(shù)控機床在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應用，成為機床自動化的一個重要發(fā)展方向。數(shù)控機床的發(fā)展概況隨著數(shù)控機床技術的發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)不斷更新、升級，機床結(jié)構(gòu)和刀具材料也在不斷變化。未來的數(shù)控機床將向高速化發(fā)展，主軸轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)位換刀速度將得到進一步的提高，刀架將實現(xiàn)快速移動；工藝和工序?qū)⒏訌秃匣图谢?；?shù)控機床將向多軸、多刀架加工方向發(fā)展；通過區(qū)域化、網(wǎng)絡化的控制，數(shù)控機床的生產(chǎn)實現(xiàn)長時間無人化，全自動操作；機床的加工精度及可靠性也在向更高的水平發(fā)展。同時，數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)設計也更趨于簡易。數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展歷史數(shù)控系統(tǒng)名稱在世界上首次生產(chǎn)的年代在中國首次生產(chǎn)的年代

第一代電子管數(shù)控系統(tǒng)（NC）1952年1958年第二代晶體管數(shù)控系統(tǒng)（NC）1959年1964年第三代集成電路數(shù)控系統(tǒng)1965年1972年第四代小型計算機數(shù)控系統(tǒng)（CNC）1970年1978年第五代微型處理器數(shù)控系統(tǒng)（MNC）1974年1981年第六代基于工控PC機的通用CNC系統(tǒng)1990年1992年什么叫數(shù)控車床？數(shù)控車床又稱為CNC（ComputerNumericalControl）車床，既用計算機數(shù)字控制的車床。數(shù)控車床是一種用數(shù)字化代碼作指令，由數(shù)字控制系統(tǒng)進行控制的自動化車床。它是綜合應用了電子技術、計算機技術、自動控制、精密測量、和機床設計等領域的先進技術成就而發(fā)展起來的一種新型自動化車床。二、數(shù)控車床的組成數(shù)控車床主要有程序輸入裝置、數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、位置檢測反饋裝置和機床運動部件組成。L:殉ait?■處/機■*L軸兒業(yè)國口一L:殉ait?■處/機■*L軸兒業(yè)國口一困M573頷系統(tǒng)硬件處典機面板*0&d|嫌離十擰而田—H超口〔雄帆而板IHinTTrt4直比埔出裊口丁1、輸入裝置輸入裝置的方式：通過控制介質(zhì)輸入、手動輸入、計算機與機床通訊方式傳遞輸入等。（1）控制介質(zhì):①控制介質(zhì)就是由穿孔帶或磁盤等存儲數(shù)控程序的介質(zhì)?？刂平橘|(zhì)大致分為紙介質(zhì)（現(xiàn)在已經(jīng)不用了）和電磁介質(zhì)（包括磁帶和磁盤）。（2）手動輸入手動輸入是將數(shù)控程序通過數(shù)控機床上的鍵盤輸入，程序內(nèi)容將存儲在數(shù)控系統(tǒng)的存儲器內(nèi)，使用時可以隨時調(diào)用。（3）計算機與機床通訊方式傳遞輸入采用機床與計算機通信方式傳遞數(shù)控程序到數(shù)控系統(tǒng)中。2、數(shù)控裝置（1）數(shù)控裝置是數(shù)控機床的中樞，一般由輸入裝置，控制器、運算器和輸出裝置組成。（2）數(shù)控裝置是數(shù)控車床的核心部分，它將接受到的數(shù)控程序，經(jīng)過編譯、數(shù)學運算和邏輯處理后，輸出各種信號到輸出接口上。3、伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)的作用是把來自數(shù)控裝置的脈沖信號，轉(zhuǎn)換成機床移動部件的運動。接收數(shù)控裝置輸出的各種信號，經(jīng)過分配，放大、轉(zhuǎn)換等功能，驅(qū)動各運動部件，完成零件的切削加工。4、位置檢測反饋裝置位置檢測、速度反饋裝置根據(jù)要求不斷測定運動部件的位置或速度，轉(zhuǎn)換成電信號傳輸?shù)綌?shù)控裝置中，數(shù)控裝置將接受的信號與目標信號進行相比較，運算，對驅(qū)動系統(tǒng)不斷進行補償控制，保證運動部件的運動精度。5、車床運動部件機床的作用和通用機床相同，只是操作由數(shù)控系統(tǒng)去自動地完成全部工作，由伺服器驅(qū)動伺服電動機帶動部件運動，完成工件與刀具之間的相對運動。三、數(shù)控車床工作過程數(shù)控車床工作大致分為下面四個步驟：1、根據(jù)零件圖要求的加工技術內(nèi)容，進行數(shù)值計算、工藝處理和程序設計。2、將數(shù)控程序按數(shù)控車床規(guī)定的程序格式編制出來，并以代碼的形式完整記錄在存儲介質(zhì)上，通過輸入（手工、計算機傳輸?shù)龋┓绞?，將加工程序的?nèi)容輸送到數(shù)控裝置。3、由數(shù)控系統(tǒng)接收來的數(shù)控程序（NC代碼），NC代碼是由編程人員在CAM軟件上生成或手工編制的，她是一個文本數(shù)據(jù)，表達比較直觀，較容易地被編程人員直接理解，但卻無法為硬件直接使用。數(shù)控裝置將NC代碼“翻譯”為機器代碼，機器代碼是一種由0和1組成的二進制文件，再轉(zhuǎn)換為控制X、Z等方向運動的電脈沖信號，以及其它輔助處理信號，以脈沖信號的形式向數(shù)控裝置的輸出端口發(fā)出，要求伺服系統(tǒng)進行執(zhí)行。4、根據(jù)X、Z等運動方向的電脈沖信號由伺服系統(tǒng)處理并驅(qū)動機床的運動機構(gòu)（主軸電動機、進給電動機等）動作，使車床自動完成相應零件的加工。五、數(shù)控車床的特點與應用1、與臥式車床相比，數(shù)控車床加工具有如下特點：（1）自動化程度高（2）具有加工復雜形狀能力（3）加工精度高，質(zhì)量穩(wěn)定（4）生產(chǎn)效率高（5）不足之處主要表現(xiàn)是要求操作者技術水平高，數(shù)控車床價格高，加工成本高，技術復雜，對加工編程要求高，加工中難以調(diào)整，維修困難等。2、數(shù)控車床加工適用范圍主要如下：（1）形狀復雜、加工精度要求高，特別是較為復雜的回轉(zhuǎn)曲線等方面的零件。（2）產(chǎn)品更換頻繁，生產(chǎn)周期要求短的場合。（3）小批量生產(chǎn)的零件。（4）價值較高的零件等。六、數(shù)控車床主要的技術參數(shù)學習學?，F(xiàn)有的廣州數(shù)控車床主要技術參數(shù)（內(nèi)容省略）。七、數(shù)控車床的使用條件1、機床位置環(huán)境要求2、電源要求3、溫度要求4、按說明書的規(guī)定使用機床八、影響數(shù)控車床加工精度的因素1、加工精度系加工精度系是指零件加工后，其幾何參數(shù)（尺寸、形狀和位置）與理想幾何參數(shù)符合的程度。2、尺寸精度尺寸精度是指零件表面本身的尺寸精度和表面間相互距離尺寸的精度。3、尺寸公差尺寸公差是允許尺寸的變動量。它等于最大極限尺寸減去最小極限尺寸之差，或上偏差減去下偏差之差。4、數(shù)控車床精度檢驗可分為幾何精度的檢驗和形狀精度的檢驗。（1）幾何精度是指機床在不運轉(zhuǎn)時部件之間相互位置精度和主要零件的形狀精度、位置精度。（2）工作精度是指機床在動態(tài)條件下，對工件進行加工時所反映出來的機床精度。（3）影響機床工作精度的主要因素為機床的變形和振動。5、金屬切削機床試驗是為了檢驗機床的制造質(zhì)量、加工性質(zhì)和生產(chǎn)能力而進行的試驗，主要進行空試試驗和負荷試驗。（1）機床的空轉(zhuǎn)試驗是在無載荷狀態(tài)下運轉(zhuǎn)機床，檢驗各機構(gòu)的運轉(zhuǎn)狀態(tài)、溫度變化、功率消耗以及操縱機構(gòu)動作的靈活性、平穩(wěn)性、可靠性和安全性。（2）機床的負荷試驗是用以試驗機床最大承載能力。九、數(shù)控車床的用途數(shù)控車床是用來加工軸類或盤類的回轉(zhuǎn)體零件的機床。數(shù)控車床可以自動完成內(nèi)外圓柱面、圓錐面、圓弧面、端面、螺紋等切削加工，特別適合加工形狀復雜的軸類或盤類零件。數(shù)控車床具有加工靈活、通用性強、能適應產(chǎn)品品種和規(guī)格頻繁變化的特點，能夠滿足新產(chǎn)品的開發(fā)和多中、小批量、生產(chǎn)自動化的要求，因此，被廣泛應用于機械制造業(yè)，例如，汽車制造廠、發(fā)動機制造廠等。十、數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)與分類數(shù)控車床按分類方式，如按安裝方式、工藝處理方式、結(jié)構(gòu)特點、伺服類型，經(jīng)濟特征等?？煞譃椴煌臄?shù)控車床。1、按數(shù)控車床工件安裝方式分為（1）臥式數(shù)控車床（2）立式數(shù)控車床（3）立臥兩用數(shù)控車床2、按系統(tǒng)伺服方式可分為：（1）開環(huán)數(shù)控車床（2）閉環(huán)數(shù)控車床（3）半閉環(huán)數(shù)控車床3、按數(shù)控車床結(jié)構(gòu)上的特點可分為不同類型的數(shù)控車床：（1）按主軸速度控制方式分為：主軸、分級控制主軸數(shù)控車床伺服主軸的數(shù)控車床（2）按卡盤夾緊形式分為：手動卡盤數(shù)控車床電動卡盤數(shù)控車床液壓卡盤數(shù)控車床（3）按床身結(jié)構(gòu)形式分為：平床身數(shù)控車床斜床身數(shù)控車床（4）按尾座結(jié)構(gòu)分為：普通尾座數(shù)控車床液壓尾座數(shù)控車床可編程尾座數(shù)控車床（5）按刀架位置形式分為：前置式刀架數(shù)控車床后置式刀架數(shù)控車床4、按數(shù)控車床的綜合性能分為：（1）經(jīng)濟型數(shù)控車床（2）普及型數(shù)控車床（3）高檔數(shù)控車床十^一、GSK980TD數(shù)控系統(tǒng)簡介GSK980TD是廣州數(shù)控設備廠最先開發(fā)的控制微步步進電動機及全文數(shù)字交流伺服的經(jīng)濟型車床數(shù)控系統(tǒng)，其控制線路集成度高，采用了高速微處理器、超大規(guī)模可編程門陣列集成電路芯片，四層印制電路板，全中文液晶畫面顯示在控制面板上，將CNC操作面板與機床操作面板集成一體，有極好的可靠性和易操作性。GSK980TD的控制精度為0.001mm，能勝任多種高精度切削任務。GSK980TD車床系統(tǒng)的編程和操作方法將在往后的章節(jié)中逐步介紹?！拘〗Y(jié)】：本次課主要介紹了數(shù)控加工技術的應用及發(fā)展前景、數(shù)控的定義及車床的基礎知識、數(shù)控車床的用途及分類，這部分內(nèi)容要求學生了解?！菊n外作業(yè)】1.、什么叫數(shù)控？它與其他自動控制有哪些區(qū)別？2、什么叫數(shù)控車床？3、試述數(shù)控車床的工作原理？4、數(shù)控車床是怎樣分類的？它的結(jié)構(gòu)主要由哪幾部分組成？5、數(shù)控機床的特點主要有哪些？課題三編程基礎知識3.