数控技术应用说课40页PPT

项目2 数控机床的典型结构
数控机床机械结构组成
主传动系统：实现主运动； 进给系统：实现进给运动； 机床基础部件：床身、底座、立柱等，支撑机床本体； 辅助装置：液压、气动、润滑、冷却、防护、排屑等装置，
实现某些动作和辅助功能； 实现工件回转、分度定位的装置，如回转工作台； 刀库、刀架和自动换刀装置（ATC）； 自动托盘交换装置（APC）； 特殊功能装置，如刀具破损检测、精度检测、监控装置等。
项目2 数控机床的典型结构
2. 任意选择
根据程序指令的要求来选择所需要的刀具，刀具在刀库中不必按照 工件的加工顺序排列，可任意存放。
必须有刀具识别装置，每把刀具或刀座都编上代码，当某把刀具的 代码与数控指令的代码相符合时，该刀具就被选中。
与顺序选择相比，其优点是： ①刀库中刀具的排列顺序与加工零件的加工顺序无关，无论加工任何零 件，都不必改变刀具在刀库中原有的排列顺序，这就增加了系统的柔性； ②同一刀具可供不同工件、不同工步共同使用，减少了刀具数量。 缺点有： ①需设置刀具识别装置，使刀库的控制与驱动复杂； ②需对刀具或刀座编码，增加了辅助工作量； ③维护比顺序选择的要复杂。
项目2 数控机床的典型结构
刀具的选择
1. 顺序选择
将刀具按加工工序的顺序，依次放入刀库的每一个刀座内。每次换刀时， 刀库按顺序转动一个刀座的位置，并取出所需要的刀具。
优点：①刀库的控制与驱动简单；②无需刀具识别装置；③维护简单。 缺点： ①当加工零件改变后，刀库中的刀具顺序需按照新零件的工艺顺序重新排列 ，降低了系统的柔性； ②当工艺过程中有些工步所用的刀具相同时，也不允许重复使用同一把刀， 必须按加工顺序排列几把相同的刀具，增加了刀具数量和刀库储存量； ③操作人员必须在加工前仔细检查刀具的排列顺序，否则会造成严重事故。

数控技术虽不附属数控机床，但却是伴随数控机床发展起 来的。20世纪40年代后期，汽车、飞机和导弹制造业发展 迅速，原来的加工设备已无法承担精度要求高、形状复杂 的工件的加工任务。数控技术应运而生。
数控技术基本概念
数控技术，简称数控（numerical control，NC）以数 字或数字代码的形式实现控制的技术。如果一种设备的 控制过程是以数字形式来描述，其工作过程在数控程序 的控制下自动进行，那么这种设备就称为数控设备。
DNC(直接数控)技术始于20世纪60年代末期。它是 使用一台通用计算机，直接控制和管理一群数控机床及 数控加工中心，进行多品种、多工序的自动加工。各台 数控机床只配置机床控制器用于数据传送、驱动控制和 手动操作。
DNC群控技术是FMS柔性制造技术的基础，现代数 控机床上的DNC接口就是机床数控装置与通用计算机 之间进行数据传送及通讯控制用的，也是数控机床之间 实现通讯用的接口。DNC具有生产管理、作业调度、 工况监控、刀具管理等功能。实现分级管理，随着 DNC数控技术的发展，数控机床已成为无人控制工厂 的基本组成单元。
1.3.5 适应控制系统
系统在实际加工过程，加工量的不一致、材质的不 均匀、切削力的变化、刀具的磨损等都将影响加工过 程。加工过程不是处于最佳状态。为提高切削效率和 加工精度，控制系统要能根据实际加工情况，随时改 变机床的切削量，适应瞬时发生的加工情况。
适应控制系统：
位置速度反馈
输入指令
位置速度指令
（2）连续控制系统的特点：
直线插补运算
圆弧插补运算
连续控制系统的插补功能由插补器来实现，根据 输入的指令进行数学运算，根据运算结果，对各坐标 轴进行脉冲分配，伺服系统驱动机床工作台完成规定 运动，加工出工件轮廓。

项目2 数控机床的典型结构
任务二 数控机床的总体布局 数控车床常用布局形式
平床身
斜床身
平床身斜滑板
立床身
项目2 数控机床的典型结构
项目2 数控机床的典型结构
项目2 数控机床的典型结构
项目2 数控机床的典型结构
数控镗铣床及加工中心常用布局形式
✓ 卧式数控镗铣床（加工中心）常用布局形式
项目2 数控机床的典型结构
项目2 数控机床的典型结构
刀具的选择
1. 顺序选择
将刀具按加工工序的顺序，依次放入刀库的每一个刀座内。每次换刀时， 刀库按顺序转动一个刀座的位置，并取出所需要的刀具。
优点：①刀库的控制与驱动简单；②无需刀具识别装置；③维护简单。 缺点： ①当加工零件改变后，刀库中的刀具顺序需按照新零件的工艺顺序重新排列 ，降低了系统的柔性； ②当工艺过程中有些工步所用的刀具相同时，也不允许重复使用同一把刀， 必须按加工顺序排列几把相同的刀具，增加了刀具数量和刀库储存量； ③操作人员必须在加工前仔细检查刀具的排列顺序，否则会造成严重事故。
方式：刀具编码选择、刀座编码选择。
项目2 数控机床的典型结构
➢ 刀具编码方式
采用一种特殊的刀柄结构，对每把刀具进行编码。 此方式对每把经组装刀具都进行二进制编码，并设法把此编 码信息 的载体以某种方式固定在刀具上，由于各种刀具几何形 状和尺寸不同，而刀具的夹头则相同，为便于识别，一般都把 代码信息载体固定在组装刀具的夹头上。此方式的刀具可随机 存放在任一刀座内，但刀具夹头必须专门设计和制造。
项目2 数控机床的典型结构
数控机床机械结构组成
主传动系统：实现主运动； 进给系统：实现进给运动； 机床基础部件：床身、底座、立柱等，支撑机床本体； 辅助装置：液压、气动、润滑、冷却、防护、排屑等装置，

第1章 绪 论 2． 输入装置
输入装置的作用是将程序载体上的数控代码传递并存入数 控系统内。编好的数控程序，可通过光电阅读机、磁带机等输 入装置存储到载体上。目前，随着CAD/CAM、CIMS技术的发展， 越来越多地采用串行通信方式进行程序的传输。
为了便于加工程序的编辑修改、模拟显示，数控系统通过 显示器为操作人员提供必要的信息界面。较简单的显示器只有 若干个数码管，只能显示字符；较高级的系统一般配有CRT显 示器或液晶显示器， 可以显示图形。
第1章 绪 论
在数控机床上除了上述轨迹控制和点位控制外，还有许多 动作，如主轴的启停、刀具的更换、 冷却液的开关、电磁铁 的吸合、电磁阀的启闭、离合器的开合、各种运动的互锁和连 锁；运动行程的限位、急停、报警、进给保持、循环启动、 程序停止、 复位等等。 这些都属于开关量控制，一般由可编 程控制器（Programmable Controller, 简称为PC，也称为可 编程逻辑控制器PLC， 又称为可编程机床控制器PMC）来完成， 开关量仅有“0”和“1”两种状态， 显然可以很方便地融入机 床控制系统中， 实现对机床各种运动的数字控制。
第1章 绪 论
1.2 数控机床的组成与工作原理
1.2.1 数控机床的组成 数控机床一般由输入／输出装置、 数控装置、 伺服驱动
装置、 辅助控制装置和机床（或称裸机）等五部分组成， 如 图1-1所示。
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第1章 绪 论
图 1 1 数 控 机 床 的 组 成
第1章 绪 论
1． 程序编制及程序载体
数控程序是数控机床自动加工零件的工作指令。在对加工 零件进行工艺分析的基础上，确定零件坐标系在机床坐标系上 的相对位置，即零件在机床上的安装位置，刀具与零件相对运 动的尺寸参数，零件加工的工艺路线、切割加工的工艺参数以 及辅助装置的动作等。得到零件的所有运动、尺寸、工艺参数 等加工信息后，用有文字、数字和符号组成的标准数控代码， 按规定的方法和格式，编制零件加工的数控程序。 编制程序 的工作可由人工进行。对于形状复杂的零件，则要在专用的编 程机或通用计算机上使用CAD／CAM软件进行自动编程。

教学内容 载体选择与设计、标准融通、资源库建设
教学实施 学练做一体、校企合作、工学结合
效果评价 合理评价、反馈机制
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教学目标的确立：三要素
全程参与专业课程开发 明晰课程性质/定位 将教学目标按能力细化
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教师全过程参与专业课程开发
1. 企业调研
调研数控专业相关企业 112 家
2. 工作任务分析
基于工作过程、职业标准分析
由驻产学工作站教师和企业工程师进行课程教学
企业集中授课模式
对于接收实习生比较多的企业，由学校和企业派员在企业实施课程教学
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课程外移
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课程外移
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7、考核与反馈
考核机制
个人考核与团队考核相结合 过程考核与结果考核相结合 与企业对职业素养要求对接 课程学习与技能竞赛相结合
反馈机制
从督到导，闭路反馈 通过教师、学生工作页反馈
合理选择载体 融通职业标准
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载体的合理选择
载体选择四步骤
载体的来源、载体的筛选、载体的序化、载体的优化
载体选择四原则
对接生产现场，体现先进技术，反映典型工艺，对应细化目标
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载体来源
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载体来源
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载体筛选
车削类
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载体筛选
铣削类
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载体序化
数控机床编程与操作能力
载体1 端盖
载体2 螺套
载体3 凸轮
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课程教学团队
专任教师队伍建设
教师队伍的“四项能力”提升 教学能力、实践动手能力、科研能力和职业素养
搞好专题教研活动 课程设计/组织/方法/问题与对策 集体备课/研讨会/企业参观
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课程教学团队
课程兼职教师队伍建设

（2）中档数控机床
其技术指标常为：脉冲当量0.005～0.001 mm，快进速度15～24 m/min，伺 服系统为半闭环直流或交流伺服系统，有较齐全的CRT显示，可以显示字符 和图形，人机对话，自诊断等，主CPU一般为16位或32位。
（3）高档数控机床
其技术指标常为：脉冲当量0.001～0.0001 mm，快进速度15～100 m/min， 伺服系统为闭环的直流或交流伺服系统，CRT显示除具备中档的功能外，还 具有三维图形显示等，主CPU一般为32位或64位。
1.4 数控机床和数控系统的发展
1．高速、高精度化 2．开放式 3．智能化
（1）在数控系统中引进自适应控制技术 （2）设置故障自诊断功能 （3）具有人机对话自动编程功能 （4）应用图像识别和声控技术
4．复合化 5．高可靠性 6．多种插补功能
7．友好的人机界面 （1）现代数控机床具有丰富的显示功能。 （2）丰富的编程功能。 （3）方便的操作。 （4）多种方便编程的固定循环。 （5）系统具有多种管理功能 （6）PLC程序编制方法的增加。 （7）帮助功能。
目前，选用数控设备主要考虑3种因素：即单件、中小批量 的生产；形状比较复杂，精度要求高的加工；产品更新频繁， 生产周期要求短的加工。
A 图纸
C
D
E
B
F
控制
伺服
数控
计算机
机构
设备
数控设备的一般形式
1.1.2 数控机床及其加工原理
数字控制机床（Numerical Control Machine Tools） 简称数控机床，这是一种将数字计算技术应用于机床的控 制技术。它把机械加工过程中的各种控制信息用代码化的 数字表示，通过信息载体输入数控装置。经运算处理由数 控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图样要求 的形状和尺寸自动地将零件加工出来。

现代创新意识的高素质人才。
就业方向
就业岗位（职业岗位进阶）
数控编程加 工
编 数控机床艺 操作工 设
师
程 员 备
员 、 维
、 数 护
技工控数数级技控控师编设
程工艺师、 备维护高
机电设备安 装、调试、 检测与维护
设备装调、设 备 装 调 维护电工 维护技师
电气及 、设 计 人
装调维 师
控制系统 员、设备 护高级技
技 术
数控实训
技 能
证
顶岗实习
书
应
机械设计基础
用
专业外语
数控技术应用说课
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课程设计思路
• 数控加工生产流程
零件图→零件工艺分析→工艺方案确定→工 艺参数确定→数控加工编程→数控机床操作→ 检测→成品
• 涉及到车间管理、生产调度、工艺制定和编程、 工具管理、质量检验、数控机床操作等岗位。 对数控加工生产来讲，工艺制定和编程是核心 岗位。
单元知识目标分解
• 数控车削刀具及其选用原则 • 数控车削装夹和定位要求 • 各种表面加工路线 • 切削用量的选择原则
数控技术应用说课
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教学过程设计
✓ 本项目的目标说明（5分钟，下同） ✓ 零件图纸资料说明：贯穿实例数车零件之一 （5）。 ✓ 学生个人解读零件图，完成零件初步分析，根据需
数控技术应用说课
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教学做一体化的教学环境
数控技术应用说课
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校外——南海实训基地
数控技术应用说课
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五、以学生为中心的单元设计 －数控车加工工艺编制(4学时）
单元目标 • 能力目标：能设计中等复杂程度数车零件数控加工工艺。 • 知识目标：数控车床加工工艺设计一般内容和原则；刀具选择方法；装夹和定位