数控车教案Word文件下载.docx

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1、检查学生出勤，作好学生考勤记录。

2、强调课堂纪律，活跃课堂气氛。

3、强调实习纪律，做好安全文明生产。

普通车床一般由哪几部分组成

同学们，从今天开始我们就要学习数控车床加工了，首先我们要学习一下数控车床都由哪几部分组成，以及每部分的作用。

课题一数控车床的组成

（一）数控车床的组成（2h）

数控机床一般由输入输出设备、CNC装置（或称CNC单元）、伺服单元、驱动装置（或称执行机构）及电气控制装置、辅助装置、机床本体、测量反馈装置等组成。

1．机床本体

　　数控车床由于切削用量大、连续加工发热量大等因素对加工精度有一定影响，加工中又是自动控制，不能像在普通车床那样由人工进行调整、补偿，所以其设计要求比普通机床更严格，制造要求更精密，采用了许多新结构，以加强刚性、减小热变形、提高加工精度。

2．数控装置

　　数控装置是数控系统的核心，主要包括微处理器CPU、存储器、局部总线、外围逻辑电路以及与数控系统的其他组成部分联系的各种接口等。

数控机床的数控系统完全由软件处理输入信息，可处理逻辑电路难以处理的复杂信息，使数字控制系统的性能大大提高。

3．输入/输出设备

键盘、磁盘机等是数控机床的典型输入设备。

除此以外，还可以用串行通信的方式输入。

　　4．伺服单元

伺服单元是数控装置和机床本体的联系环节，它将来自数控装置的微弱指令信号放大成控制驱动装置的大功率信号。

根据接收指令的不同，伺服单元有数字式和模拟式之分，而模拟式伺服单元按电源种类又可分为直流伺服单元和交流伺服单元。

5．驱动装置

　　驱动装置把经放大的指令信号转变为机械运动，通过机械传动部件驱动机床主轴、刀架、工作台等精确定位或按规定的轨迹作严格的相对运动，最后加工出图纸所要求的零件。

和伺服单元相对应，驱动装置有步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机等。

　　伺服单元和驱动装置合称为伺服驱动系统，它是机床工作的动力装置，数控装置的指令要靠伺服驱动系统付诸实施。

所以，伺服驱动系统是数控机床的重要组成部分。

从某种意义上说，数控机床功能的强弱主要取决于数控装置，而数控机床性能的好坏主要取决于伺服驱动系统。

*技能训练

参观数控车间设备，学习数控车工安全操作规程及日常维护。

一、数控车床安全操作规程

数控操作者应该养成文明生产的良好工作习惯和严谨的工作作风，具有良好的职业素质、责任心，严格遵守以下数控车床安全操作规程：

1．数控系统的编程、操作和维修人员必须经过专门的技术培训，熟悉所用数控车床的使用环境、条件和工作参数，严格按机床和系统的使用说明书要求正确、合理地操作机床。

2．数控车床的使用环境要避免光的直接照射和其他热辐射，避免太潮湿或粉尘过多的场所，特别要避免有腐蚀气体的场所。

3．数控车床的开机、关机顺序，一定要按照机床说明书的规定操作。

4．主轴启动开始切削之前一定关好防护罩门，程序正常运行中严禁开启防护罩门。

5．机床在正常运行时不允许打开电气柜的门。

6．加工程序必须经过严格检验方可进行操作运行。

7．手动对刀时，应注意选择合适的进给速度；

手动换刀时，刀架距工件要有足够的转位距离不至于发生碰撞。

8．加工过程中，如出现异常现象，可按下“急停”按钮，以确保人身和设备的安全。

9．机床发生事故，操作者注意保留现场，并向指导老师如实说明情况。

10．未经许可操作者不得随意动用其他设备。

不得任意更改数控系统内部制造厂设定的参数。

11．经常润滑机床导轨，做好机床的清洁和保养工作。

二、数控车床维护、保养方法

数控机床机、电、液集于一身，是一种自动化程度较高的机床，为充分发挥机床的效益，必须做好安全检查和日常保养：

1．严格遵守操作规程和日常维护保养制度，尽量避免因操作不当引起的故障。

2．操作者操作机床之前，必须确认主轴润滑油与导轨润滑油是否符合要求，油量不足时应按说明书加入合适的润滑油。

3．定期检查清扫数控柜空气过滤器和电气柜内电路板和电气元件，避免积累灰尘。

4．每天检查数控装置上各冷却风扇是否正常。

5．对于数控车床伺服电动机，定期进行维护保养。

6．每天操作加工后对机床及时做好清洁保养工作。

三、数控车床的每日保养：

1．检查导轨润滑油箱的油量。

2．检查主轴润滑恒温油箱的油温和油量。

3．检查机床液压系统的油泵有无异常噪音，油面高度、压力表是否正常，管路及各接头有无泄漏等。

4、检查压缩空气气源压力是否正常。

5．检查X、Z轴导轨面的润滑情况以及清除切屑和脏物，和导轨面有无刮伤损坏。

6．检查各防护装置是否齐全。

7．检查电气柜各散热通风装置是否正常工作，有无堵塞。

*分组练习

以实习小组为单位参观设备，观察机床的各个组成部分。

*巡回指导

1、发现制止不安全动作。

2、解答学生提出的疑问。

1分

问答式

5分

2分

讲授法

示例法

20分

讲

授

新

讲

课

巩固练习

分组讨论

讨论

11分

小结

以上所讲的内容就是我们这堂课所介绍的知识，我主要对常用功能指令的格式及应用作了简单的介绍。

要想学好这部分内容还需要我们多加练习讨论，同时，要求大家在机房作业的时候先检验程序再操作并不得有半点马虎。

作业

布置作业:

课后思考与练习1

板书设计

4．伺服单元

教学反思

检查记录

课题二数控车床的分类及开关机

什么是闭环控制数控车床

什么是开环控制数控车床。

数控车床通常有哪几部分组成

同学们，数控车床与其它机械设备一样也有很多种类，按不同的分类方法来了解数控车床的类型，有利于我们更好的掌握。

数控机床的品种和规格繁多，分类方法不一。

根据数控车床的功能和组成，一般可分为以下几类：

分类方法

机床类型

按坐标轴数分类

一般数控车床、数控车削中心

按有无测量装置分类

开环数控系统、半闭环数控系统、闭环数控系统

按功能水平分类

经济型、普及型、高级型

1、按坐标轴数分类

数控车床在加工零件时，常常要控制两个或两个以上坐标轴方向的运动。

在一台数控设备上，可以对几个坐标轴方向的运动进行数字控制，就称为“几”坐标数控车床。

（1）．两坐标数控车床

两坐标数控机床是指控制两个坐标轴同时运动加工曲线轮廓零件的机床，即两轴联动。

如可以同时控制X和Z坐标轴的数控车床。

（2）．多坐标数控机床

其联动坐标轴以及可以控制的坐标轴均为四轴或四轴以上的机床，统称为多坐标机床。

这类数控机床的控制精度较高，加工零件的形状多为空间曲面，故适宜加工形状特别复杂、精度要求较高的零件。

2．按伺服系统的类型分类

按机床进给伺服系统不同的控制方式，可分为开环控制数控车床、半闭环控制数控车床、闭环控制数控车床。

（1）开环控制数控车床

开环控制车床的控制原理图。

这类机床所采用的开环伺服系统又称为步进电机驱动系统，他的主要特征是该系统内没有位置检测反馈装置。

我国目前将步进电机驱动系统普遍用于经济型数控机床。

开环伺服系统在工作中，不需要比较其指令位置与实际位置之间的误差，也不存在用该误差去进行补偿控制。

这类机床的控制精度主要取决于伺服系统的传动链及步进电机本身，故控制精度不高。

但因其结构简单，反应迅速，工作稳定，可靠，调式及维修均很方便，加之价格十分低廉，所以国内至今仍在对这类伺服系统作进一步的开发。

（2）．半闭环控制数控车床

半闭环控制数控机床的控制原理如图。

这类机床所采用的伺服系统与全闭环伺服系统的共同特征是该系统内设有以位置检测元件为主的测量反馈装置，他在机床的控制过程中形成部分位置随动控制环路，但不把机械传动位置等部分包括在内，故称该控制环路“半闭环”。

该伺服系统因能自动进行位置检测和误差比较，可对部分误差进行补偿，故其控制精度比开环伺服系统高，当机床的机械传动等位置的精度能满足使用要求时，其总的控制效果仍比较理想。

（3）．闭环控制数控车床

这类机床的控制精度很高，所采用的全闭环伺服系统在机床的控制过程中，形成全部位置随动控制环路（如图1-5所示），自动检测并补偿所有的位移误差。

但该伺服系统的调式、维修工作均较困难，价格也较高，故适用于中、高档手数控机床。

闭环控制数控机床的控制原理如图。

练习数控车床的开关机操作。

1．开机步骤

先合上墙壁开关，再合上机床侧总电源开关。

根据机床厂家说明书的要求接通CNC电源确认CRT画面上显示的内容，在系统启动完成后不要按操作面板上的按键。

2．检查润滑系统、压力系统、冷却风扇是否正常。

3．关机步骤

确认机械的可动部分全部停止，先断开CNC电源后，再切断机床电源，最后切断墙壁开关。

以实习小组为单位交叉练习FANUC、GSK980T、华中系统数控车床的开关机顺序，每次30分钟。

2．半闭环控制数控车床

3．闭环控制数控车床

课题三巨森系统、操作面板

熟知个键功能

学生对操作面板的掌握

讲授实景教学

*组织教学

*复习提问按伺服系统的类型不同可将数控车床分成哪几类

*课题导入:

大家都知道数控车床加工前要将零件的加工程序通过输入装置输入到数控装置中，那么具体要通过哪些按键来实现呢我们今天就来学习数控系统面板上各键的含义和作用。

*授课内容:

课题三巨森系统、操作面板

1．FANUC数控车床系统面板区域划分以及各键的含义。

（1）地址/数字键

数字/字母键用于输入数据到输入区域，系统自动判别取字母还是取数字。

（2）编辑键

替换键，用输入的数据替代光标所在的数据。

删除键。

删除光标所在的数据;

或者删除一个数控程序或者删除全部数控程序。

插入键。

把输入域之中的数据插入到当前光标之后的位置。

（3）取消键

消除输入域内的数据。

（4）换档键

程序编辑中若需要输入地址/数字键上右下角的地址或数字时，可先按下该换档键，再按需要的按键。

（5）输入键

把输入域内的数据输入参数页面或者输入一个外部的数控程序。

（6）翻页键键

向上翻页。

向下翻页。

（7）光标移动键

可分别将光标向上、下、左、右移动光标。

（8）功能键（页面切换键）

坐标位置显示页面。

位置显示有三种方式，用PAGE按钮选择。

数控程序显示与编辑页面。

偏值参数输入页面。

按第一次进入坐标系设置页面，按第二次进入刀具补偿参数页面。

进入不同的页面以后，用PAGE按钮切换。

图形参数设置页面。

信息页面，如“报警”。

系统参数页面。

（9）帮助键

系统帮助页面。

（10）复位键

复位键。

对照南京二机FANUC0IMate数控系统的操作面板，学习各按键、旋钮的功能。

以实习小组为单位上机练习：

1．在编辑方式下试用各键作用，注意要轻按按键。

2．显示页面的变换，工作方式的转换。

布置作业：

1、页面切换键分别有哪几个

课题四数控车床的特点及程序的输入

数控车床的特点

熟练掌握程序的输入

实景教学

*复习提问数控车床通常有几种分类方法

同学们，我们已经学过数控车床与普通车床相比在结构、分类方面都有相异之处，我们今天所要学习的主要是在加工方面数控车床的特点，我们可以看到与普通车床加工的区别。

1.适应性强

　　当改变加工零件时，数控车床只需更换零件加工的NC程序，不必用凸轮、靠模、样板或其它模具等专用工艺装备，且可采用成组技术的成套夹具。

因此，生产准备周期短，有利于机械产品的迅速更新换代。

所以，数控机床的适应性非常强。

2．适合加工复杂型面的零件

由于数控机床能实现多个坐标的联动，所以数控机床能完成复杂型面的加工，特别是对于可用数学方程式和坐标点表示的形状复杂的零件，加工非常方便。

3．加工质量稳定

对于同一批零件，由于使用同一机床和刀具及同一加工程序，刀具的运动轨迹完全相同，且数控机床是根据数控程序自动进行加工，可以避免人为的误差，这就保证了零件加工的一致性好且质量稳定。

4．生产效率高

数控机床上可以采用较大的切削用量，有效地节省了机动工时。

还有自动换速、自动换刀和其他辅助操作自动化等功能，使辅助时间大为缩短，而且无需工序间的检验与测量，所以，比普通机床的生产率高3～4倍，甚至更高。

数控机床的主轴转速及进给范围都比普通机床大。

目前数控机床的最高进给速度可达到100m/min以上，最小分辨率达μm。

数控机床的加工时间利用率高达90%，而普通机床仅为30%～50%。

5．加工精度高

　　数控机床有较高的加工精度，一般在～之间。

数控机床的加工精度不受零件复杂程度的影响，机床传动链的反向齿轮间隙和丝杠的螺距误差等都可以通过数控装置自动进行补偿，其定位精度比较高，同时还可以利用数控软件进行精度校正和补偿。

6．工序集中，一机多用

　　数控机床特别是带自动换刀的数控加工中心，在一次装夹的情况下，几乎可以完成零件的全部加工工序，一台数控机床可以代替数台普通机床。

这样可以减少装夹误差，节约工序之间的运输、测量和装夹等辅助时间，还可以节省车间的占地面积，带来较高的经济效益。

7．减轻劳动强度

　　在输入程序并启动后，数控机床就自动地连续加工，直至零件加工完毕。

这样就简化了工人的操作，使劳动强度大大降低。

8．价格较贵且调试和维修较复杂

数控机床是一种高技术的设备，机床价格较高，而且要求具有较高技术水平的人员来操作和维修，但是数控机床的优点很多，它有利于自动化生产和生产管理，使用数控机床的经济效益还是很高的。

程序的输入

一、练习输入下面示例程序

O0001；

N10S600MO3；

N20G00；

N30G01；

N40；

N50G00；

N60M30；

1.建立程序名

（1）进入[EDIT]方式。

（2）按[PROG]键。

（3）按地址键“O”并输入程序号“0001”。

（4）按[INSERT]键。

（5）按[EOB]键，显示结束符号“；

”。

（6）按[INSERT]键。

2.程序的输入

在建立程序名操作步骤中第六步结束时，系统自动生成第一段的程序段号N10。

这时只需输入程序段中的指令即可。

以示例程序为例，下面是输入步骤。

（1）按地址键“S”，按数字键“6”、“0”、“0”，再按地址键“M”，按数字键“0”、“3”。

（2）按[EOB]键，显示结束符号“；

（3）按[INSERT]键。

（此时系统自动生成第二段的程序段号）

（4）按地址键“G”，按数字键“0”、“0”，按地址键和数字键依次输入、。

（此时系统自动生成第三段的程序段号）

（7）按照第一、第二段的输入方法继续进行输入，程序段号自动生成，每键入完一行指令字后按结束符[EOB]键，直至程序全部输完。

（8）按复位键[RESET],光标返回到程序开头处。

以实习小组为单位轮流上机练习GSK980T系统数控车床的程序输入，每组50分钟。

不上机的同学继续学习并牢记安全文明操作规程。

课后习题3。

2．适合加工复杂型面的零件

课题五程序结构与功能代码

掌握功能代码

*复习提问数控车床的特点有哪些

加工程序要想被数控装置识别，就必须按照一定的要求和格式进行程序的编制，我们今天就来学习这方面的内容。

一、零件程序的结构

一个零件程序是一组被传送到数控装置中去的指令和数据，这个零件程序是由遵循一定结构、句法和格式规则的若干个程序段组成的，而每个程序段则是由若干个指令字组成的。

1．程序段的格式

一个程序段定义一个将由数控装置执行的指令行。

程序段的格式定义了每个程序段中功能字的句法。

2．程序指令字的格式

一个指令字是由地址符（指令字符）和带符号（如定义尺寸的字）或不带符号的数字数据组成（如准备功能字G代码）。

程序中不同的指令字符及其后数值确立了每个指令字符的含义，在数控程序段中包含的主要指令字符见书26页。

3．程序的结构，文件名

一个零件程序必须包括起始符和结束符。

一个零件程序是按程序段的输入顺序执行的，而不是按程序段号的顺序来执行的，因此建议按升序输入程序段号。

四、功能代码

准备功能G又称“G功能”或“G代码”，是由地址字和后面的两位数来表示的，它用来规定刀具和工件的相对运动轨迹、机床坐标系、坐标平面、刀具补偿、坐标偏置等多种加工操作。

G功能根据功能的不同分成若干组，其中00组的G功能称非模态G指令，其余组称模态G功能。

1．模态功能代码一组可相互注销的功能，这些功能一旦被执行，则一直有效，直到被同一组的功能代码注销为止。

2．非模态功能代码只在所规定的程序段中有效，程序段结束时被注销。

（也称一次性代码）

三、辅助功能

辅助功能也称M功能，它是用于控制零件程序的走向，及用来指令机床辅助动作及状态的功能。

它是由地M及其后面的数字组成。

其特点是靠继电器的通断来实现其控制过程。

M功能可分为前作用的功能和后作用从功能。

前作用从功能：

在程序段编制的轴运动之前执行。

后作用从功能：

在程序段编辑的轴运动之后执行。

1．CNC内定的辅助功能

M00、M02、M03、M98、M99用于控制零件程序的走向，是CNC内定的辅助功能，它不由机床制造决定，即与PLC无关，是程序通用M功能。

（1）程序暂停M00

当CNC执行M00指令时，将暂停执行当前程序，并且将保持现有的模态信息不变，机床进给停止，以方便操作者进行刀具和工件的测量、调速、工件调头等操作。

欲继续执行后续程序，重按“循环启动”键即可。

M00为非模态的后作用M功能。

（2）程序结束M02

当CNC执行M02时，机床的主轴，进给，冷却液会也停止，加工结束。

且光标停留在停止指令M02上。

如要重新运行则必须重新调用该程序后，再按“循环启动”键。

M02为非模态的作用M功能。

（3）程序结束并返回M30

M30和M02的基本功能相同，只是M30在程序结束后还具有控制光标返回到零件程序头（O）的作用。

所以若要重新执行该程序只需按一下“循环启动”键即可。

（4）子程序调用M98、M99

M98用来调用子程序

M99表示程序结束，返回到主程序。

（此功能将会在以后的章节中详细介绍）

2．PLC设定的辅助功能

（1）主轴控制指令

M03启动主轴以程序中编制的主轴速度顺时针方向旋转。

M04启动主轴以程序中编制的主轴速