11数控车床的认识.docx
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11数控车床的认识
宜宾职业技术学院YibinVocational&TechnicalCollege
课程名称
机械零件数控加工
教学主题
数控车床的认识
授课班级
授课时间
授课地点
数控编程室
教学目标：
知识目标:
1.了解数控机床相关概念及发展历史；
2.掌握数控车床组成及分类；
3.掌握数控车床面板各区功能；
4.掌握常用功能键的功用；
5.掌握数控车床操作规程要点；
能力目标:
1.能够区分不同的机床类型；
2.能完成数控车床开关机操作；
3.能完成数控车床日常保养；
素质目标:
树立安全操作意识;
1.主要教学方法：
动画演示、案例讲解、实际操作。
教学器材：
零件图纸、ppt
教 学 步 骤
教学步骤与过程
备注
步骤一：
通过ppt、视频展示数控铣床FANUC系统组成，机床结构，及机床坐标，让学生掌握沟槽加工的基础知识。
1．教学内容
1.数控机床相关概念及发展历史；
2.数控车床组成及分类；
3.数控车床面板各区功能；
4.常用功能键的功用；
5.数控车床操作规程要点；
2.教师活动
（1）展示相关的ppt、视频教学资料。
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（2）案例讲解；----
4学时
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教学步骤与过程
备 注
附：
主要知识
一、数控车床概述
数控车床是用计算机数字化信号控制的机床。
操作时将编制好的加工程序输入机床专用的计算机中，再由计算机指挥机床各坐标轴的伺服电动机去控制车床各部件运动的先后顺序、速度和移动量，并与选定的主轴转速相配合，车出各种形状不同的工件。
数控车床上零件的加工过程如图1-1所示。
图1-1数控车床上零件加工过程
二、数控机床组成
（1）程序载体（控制介质）：
将程序以一定格式和代码存储在一种载体上，如磁盘、磁带、穿孔纸带等。
（2）输入装置：
是将程序载体内有加工的信息输入到数控系统的装置。
（3）数控装置：
是数控机床的核心。
由专用计算机、输入输出接口及机床控制器等组成。
（4）伺服系统：
是数控机床的执行机构，其作用是把来自数控
装置的信号转化为机床移动部件的运动，其性能影响机床加工精度、零件表面质量及生产率。
（5）机床本体：
是完成各种切削加工的机械部分。
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备 注
三、数控车床分类
控车床按不同方式分有不同的种类，现按所配置的数控系统、数控车床功能、主轴配置型式、控制方式分有以下几类。
1.按数控系统分类
目前工厂常用数控系统有：
FANUC（法那克）数控系统、SIEMENS（西门子）数控系统、华中数控系统、广州数控系统、三菱数控系统等。
每一种数控系统又有多种型号。
如:
FANUC（法那克）系统从0i到23i；SIEMENS（西门子）系统从SINUMERIK802S、802C到802D、810D、840D等。
各种数控系统指令各不相同，同
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备 注
型号，其数控指令也略有差别，使用时应以数控系统说明书指令为准。
本书以FANUC（法那克）0iMate-TC系统和SINUMERIK（西门子）802S/C系统为例。
2.按数控车床的功能分类
按数控车床的功能分，数控车床可分为经济型数控车床、普通数控车床和车削加工中心三大类。
（1）经济型数控车床。
经济型数控车床是在卧式车床基础上进行改进设计的，一般采用步进电动机驱动的开环伺服系统，其控制部分通常采用单板机或单片机。
成本较低，自动化程度和功能都比较差，车削加工精度也不高，适用于要求不高的回转类零件的车削加工。
（2）普通数控车床。
根据车削加工要求，在结构上进行专门设计并配备通用数控系统而形成的数控车床，数控系统功能强，自动化程度和加工精度也比较高。
可同时控制两个坐标轴，即X轴和Z轴，应用较广，适用于一般回转类零件的车削加工。
（3）车削加工中心。
在普通数控车床的基础上，增加了C轴和动力头，更高级的数控车床带有刀库，可控制X、Z和C三个坐标轴，联动控制轴可以是（X、Z）、（X、C）或（Z、C）。
由于增加了C轴和铣削动力头，这种数控车床的加工功能大大增强，除可以进行一般车削还可以进行径向和轴向铣削、曲面铣削、中心线不在零件回转中心的孔和径向孔的钻削等加工，
3.按车床主轴配置形式分类
按车床主轴配置形式分，数控车床有立式数控车床、卧式数控车床二种。
（1）立式数控车床。
立式数控车床主轴处于垂直位置，有一个直径很大的圆形工作台，供装夹工件；主要用于加工径向尺寸大、轴向尺寸相对较小的大型复杂零件。
（2）卧式数控车床。
卧式数控车床主轴轴线处于水平位置，生产中使用较多，常用于加工径向尺寸较小的轴类、盘类、套类复杂零件，它又有水平导轨式和倾斜导轨式两种。
水平导轨式用于一般数控车床、经济型数控车床。
4.按控制方式分类
按控制方式分，数控车床可分为开环控制、半闭环控制和闭环控制的数控车床三大类。
（1）开环控制系统的数控车床。
开环控制系统的数控车床是指不带反馈装置的数控车床。
进给伺服系统采用步进电动机，数控系统每发出一个指令脉冲，经驱动电路功率放大后，驱动步进电动机旋转一个角度，然后经过减速齿轮和丝杆螺母机构，转换为刀架的直线移动，系统信息流是单向的，如图1-5是开环控制系统框图。
开环控制系统的数控车床不具有反馈装置，对移动部件实
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备 注
移量的测量不能与原指令值进行比较，也不能进行误差校正，因此系统精度低，但因其结构简单、成本低、技术容易掌握，故在中、小型控制系统的经济型数控车床中得到应用，尤其适用于旧机床改造的简易数控车床中。
图1-2开环控制系统
（2）半闭环控制系统的数控车床。
半闭环控制系统的数控车床，在伺服机构中装有角位移检测装置，通过检测伺服机构的滚珠丝杆转角间接测量移动部件的位移，然后反馈到数控装置中，与输入原指令位移值进行比较，用比较后的差值进行控制，以弥补移动部件位移，直至差值消除为止。
由于丝杆螺母机构不包括在闭环之内，所以丝杆螺母机构的误差仍然会影响移动部件的位移精度，如图1-6所示为半闭环控制系统框图。
半闭环控制系统的数控车床采用伺服电动机，结构简单、工作稳定、使用维修方便，目前应用比较广泛。
图1-3半闭环控制系统
（3）闭环控制系统的数控车床
闭环控制系统的数控车床在车床移动部件位置上直接装有直线位置检测装置，将检测到的实际位移反馈到数控装置中，与输入的原指令位移值进行比较，用比较后的差值控制移动部件作补充位移，直至差值消除为止，达到精度要求。
如图1-7所示为闭环控制系统框图。
闭环控制系统数控车床的优点是精度高（一般可达0.01mm，最高可达0.001mm），但结构复杂、维修困难、成本高，用于加工精度要求很高的场合。
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备 注
一、FANUC（法那克）0iMate系统数控车床面板功能
1.CRT/MDI数控操作面板
如图1-8所示为FANUC（法那克）0数控操作面板在机床操作面板上，置光标于旋钮上，点击鼠标左键，旋钮逆时针转动，点击鼠标右键，旋钮顺时针转动。
进行模式切换。
数字/字母键
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。
字母和数字键通过（上档）键切换输入，如：
O—P，7—A。
图1-5FANUC（法那克）0i数控面板
一、数控车床安全操作规程
为正确合理地使用数控车床，保证机床正常运转，必须制定比较完善的数控车床安全操作规程，通常包括以下内容：
①检查电压、气压、油压是否正常（有手动润滑的部位先要进行手动润滑）。
②机床通电后，检查各开关、按钮、按键是否正常、灵活，机床有无异常现象。
③检查各坐标轴是否回参考点，限位开关是否可靠；若某轴在回参考点前已在参考点位置，应先将该轴沿负方向移动一段距离后，再手动回参考点。
④机床开机后应空运转5分钟以上，使机床达到热平衡状态。
⑤装夹工件时应定位可靠，夹紧牢固，所用螺钉、压板是否妨碍刀具运动，以及零件毛坯尺寸是否有误。
⑥数控刀具选择正确，夹紧牢固。
⑦首件加工应采用单段程序切削，并随时注意调节进给倍率控制进给速度。
⑧试切削和加工过程中，刃磨刀具、更换刀具后，一定要重新对刀。
⑨加工结束后应清扫机床并加防锈油。
⑩停机时应将各坐标轴停在正向极限位置。
二、数控车床日常维护及保养
1.数控车床日常维护及保养
（1）保持良好的润滑状态，定期检查、清洗自动润滑系统，增加或更换油脂、油液，使丝杆、导轨等各运动部位始终保持良好的润滑状态，以降低机械磨损。
（2）进行机械精度的检查调整，以减少各运动部件之间的形状和位置误差。
（3）经常清扫，周围环境对数控机床影响较大，如粉尘会被电路板上静电吸引，而产生短路现象；油、气、水过滤器、过滤网太脏，会发生压力不够、流量不够、散热不好，造成机、电、液部分的故障等。
表1-5数控车床日常维护及保养内容
序号
检查
周期
检查部位
检查要求
1
每天
导轨润滑油箱
检查油标、油量，检查润滑泵能否定时启动供油及停止。
2
每天
X、Z轴向导轨面
清除切屑及脏物，导轨面有无划伤。
3
每天
压缩空气气源压力
检查气动控制系统压力。
4
每天
主轴润滑恒温油箱
工作正常，油量充足并能调节温度范围。
5
每天
机床液压系统
油箱、液压泵无异常噪声，压力指示正常，管路及各接头无泄漏。
6
每天
各种电气柜散热通风装置
各电气柜冷却风扇工作正常，风道过滤网无堵塞。
7
每天
各种防护装置
导轨、机床防护罩等无松动、无漏水。
8
每半年
滚珠丝杆
清洗丝杆上旧润滑脂，涂上新润滑脂。
9
不定期
切削液箱
检查液面高度，经常清洗过滤器等。
10
不定期
排屑器
经常清理切屑。
11
不定期
清理废油池
及时取走滤油池中的废油，以免外溢。
12
不定期
调整主轴驱动带松紧程度
按机床说明书调整。
13
不定期
检查各轴导轨上镶条
按机床说明书调整。
2.数控系统日常维护及保养
数控系统使用一定时间以后，某些元器件或机械部件会老化、损坏。
为延长元器件的寿命和零部件的磨损周期应在以下几方面注意维护。
（1）尽量少开数控柜和强电柜的门
车间空气中一般都含有油雾、潮气和灰尘。
一旦它们落在数控装置内的线路板或电子元器件上，容易引起元器件间绝缘电阻下降，并导
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致元器件的损坏。
（2）定时清理数控装置的散热通风系统
散热通风口过滤网上灰尘积聚过多，会引起数控装置内温度过高（一般不允许超过55°～60°）致使数控系统工作不稳定，甚至发生过热报警。
（3）经常监视数控装置电网电压
数控装置允许电网电压在额定值的±10%范围内波动，如果超过此范围就会造成数控系统不能正常工作，甚至引起数控系统内某些元器件损坏。
为此，需要经常监视数控装置的电网电压。
电网电压质量差时，应加装电源稳压器。
3.学生活动
编写零件图程序并调试
课后小结
作业
布置
预习：
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