数控机床一体化教案.docx
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数控机床一体化教案
数控机床一体化教案
学校：
大丰电大
教师：
万才林
数控机床第一讲
主讲：
万才林
《数控机床》课程说明
一、课程性质与任务
《数控机床》作为是数控技术专业（含机电方向）的专业必修课，对于培养该专业学生掌握数控技术的核心技术有极其重要的作用。
本课程的基础性内容以数控机床的机械结构为基础，以数控车床、数控铣床、加工中心、电加工机床为典型数控机床，对其结构、使用方法等进行学习，同时对数控机床的电气部分、日常维护、调试验收等内容也进行学习，为全面掌握数控机床打下良好的基础。
二、课程的目的和要求
数控机床是数控加工的重要设备。
通过本课程的学习，使学生掌握数控机床的基本概念，数控机床的组成和分类，了解数控机床的工作原理和数控加工的特点，及数控机床的发展历程和趋势。
掌握数控机床的机械结构与电气控制系统的基本组成。
数控机床主轴变速方式及支撑方式；常见机械传动副消除间隙方法；滚珠丝杠螺母副的结构、间隙调整方法及支承方式；了解直线移动、摆动、回转工作台的结构及工作原理；掌握数控机床的自动换刀装置的工作原理；掌握数控机床常用导轨形式及特点；了解常用检测装置结构及工作原理。
掌握数控系统的基本组成、工作原理及特点。
典型数控系统的类型，数控机床PLC的作用。
掌握数控车床、数控铣床、加工中心、电加工机床等典型数控机床的功能和特点、基本构成及布局形式，了解典型数控机床的主要技术参数和精度指标。
掌握数控机床的主要性能指标及评价、检验方法。
掌握数控机床的使用及日常维护的基本内容及方法，了解数控机床常见故障的排除方法。
通过本课程的学习，使学生达到既具有工程基础又有较高的工程文化素质，既有丰富的数控机床基础知识、基本理论，又有较强的分析思维能力，能够合理地选择、评价数控机床。
为今后在工作中进行数控机床的选用、调试、操作、日常维护和一般故障的检修打下坚实基础。
三、教学媒体
1．文字教材：
《数控机床》罗学科编中央广播电视大学出版社2007年7月第1版
2．音像教材：
录像课（IP课）和CAI课件组成。
录像课（IP课）:
根据教学的总体要求以及各章节的学习目标，讲授重点、难点。
对于综合性的典型习题给予详细的解析。
讲解过程中要注意知识的衔接并突出技能训练的重要地位。
CAI课件:
结合本课程的特点，利用计算机辅助教学手段形象、直观、生动地表述教学内容，包括重点知识内容多角度分析与细化的讲解、实验与操作的模拟演示以及自我检测等。
其目的是配合文字教材的阅读，为学生开展个体化，交互式学习提供帮助。
四、课程主要内容以及本课程与其他课程联系
1．本课程的主要内容：
该课程由绪论、数控机床的机械结构、数控机床电气控制系统、典型数控机床、数控机床的主要性能指标及评价方法、数控机床的操作与日常维护，共6章内容组成。
2．与其他课程的联系：
本课程的先修课程是《机械制图》、《机械制造基础》、《机械设计基础》、《电工电子技术》和《数控机床电气控制》。
与本科课程紧密相关的课程是《数控编程技术》、《数控加工工艺》2门核心课程，通过本课程的学习，为《数控加工操作实训》打下坚实的基础。
《数控机床》课程教学大纲
第一部分 大纲说明
一、课程性质、目的和任务
《数控机床》是中央广播电视大学数控技术专业的专业必修课。
本课程以数控机床的机械结构为基础，对数控车床、数控铣床、加工中心、电加工机床为典型数控机床，重点学习其结构、使用方法等内容，同时学习数控机床的电气部分、日常维护、调试验收等内容，为全面掌握数控机床打下良好的基础。
本课程学习的目的和任务是培养学生五种基本能力和多种分析、思维能力和工程文化素质。
五种基本能力指：
对数控机床进行结构分析的能力、对各种典型数控机床进行性能评价的能力、合理选择数控机床的能力、进行数控机床操作的基本能力、对数控机床进行安装调试和日常维护的能力。
典型维护uan：
使学生达到既具有工程基础又有较高的工程文化素质，既有丰富的数控机床基础知识、基本理论，又有较强的分析思维能力，能够合理地选择、评价数控机床。
为今后在工作中进行数控机床的选用、调试、操作、日常维护和一般故障的检修打下坚实基础。
二、与相关课程的衔接、配合、分工
本课程是数控技术专业的必修课，本课程的先修课程是机械制图、机械制造基础、机械设计基础等课程。
与本科课程紧密相关的课程是数控机床电气控制、数控编程技术、数控加工工艺等课程。
三、课程基本要求
1）了解数控机床的基本组成；
2）理解典型数控机床的机械结构和工作原理；
3）理解数控机床的技术性能指标及评价方法；
4）理解数控机床典型部件的结构特点和主要性能；
5）掌握根据零件类型合理选择数控机床的方法；
6）了解数控插补原理，了解有关数控机床PLC的知识；
7）理解各种伺服电机的工作特点，了解其工作原理；
8）掌握数控机床日常维护的基本知识。
四、课程教学要求的层次
本课程教学按以下3个层次进行要求:
1.了解：
要求对有关教学内容有一般的认知。
2.理解：
要求领会有关教学内容的基本概念、基本理论、基本原则。
3.掌握：
要求能够应用所学知识和方法解决工程中的实际问题。
第二部分 教学内容和教学要求
一、绪论
（一）目的与要求
通过学习，使学生领会数控机床的基本概念及工作原理。
（二）重点与难点
重点是数控机床的基本概念、组成及分类。
难点是数控机床的基本工作原理。
（三）教学内容
1．数控机床的基本概念
2．数控机床的基本工作原理
3．数控机床的基本组成
4．数控机床的分类
5．数控机床的适用范围
6．数控机床的发展历程和发展方向
（四）教学要求
1．理解数字控制、数控机床、数控系统、计算机数控系统的概念。
2．理解数控机床的基本组成。
3．了解数控机床的基本工作原理。
4．掌握数控机床的各种分类。
5．了解开环控制的数控机床、全闭环控制的数控机床、半闭环控制的数控机床和混合控制的数控机床的特点及应用。
6．了解点位控制数控机床、直线控制数控机床、轮廓控制数控机床的特点及应用。
7．理解数控机床可控轴数与联动轴数之间的区别。
8．了解数控加工的特点和数控机床的适用范围。
9．了解数控机床的发展历程和发展方向。
10．了解数控机床发展的最新技术。
数控机床习题一
（第一章）
1填空题
（1）数控机床一般由、、、、和各种辅助装置组成。
（2）数控机床采用技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。
（3）突破传统机床结构的最新一代的数控机床是机床。
（4）技术的目的是要求在随机变化的加工过程中，通过自动调节加工过程中所测得的工作状态、特性，按照给定的评价指标自动校正自身的工作参数，以达到或接近最佳工作状态。
（5）是将零件加工信息传送到数控装置中去的信息载体，是人与数控机床之间联系的中间媒介物质，反映了数控加工中的全部信息。
（6）控制数控机床的精度不高，但结构简单，易于调整，工作可靠，价格低廉；控制数控机床的精度很高，但结构复杂，调试难度大，价格也较贵。
2选择题
（1）一般数控钻、镗床属于（）
（A）直线控制数控机床（B）轮廓控制数控机床
（C）点位控制数控机床（D）曲面控制数控机床
（2）（）是数控系统和机床本体之间的电传动联系环节。
（A）控制介质（B）数控装置
（C）输出装置（D）伺服系统
（3）适合于加工形状特别复杂（曲面叶轮）、精度要求较高的零件的数控机床是（）
（A）加工中心（B）数控铣床
（C）数控车床（D）数控线切割机床
（4）闭环控制系统的位置检测装置装在（）
（A）传动丝杠上（B）伺服电动机轴上
（C）数控装置上（D）机床移动部件上
（5）根据控制运动方式的不同，数控机床可分为（）
（A）开环控制数控机床、闭环控制数控机床和半闭环控制数控机床
（B）点位控制数控机床、直线控制数控机床和轮廓控制数控机床
（C）经济型数控机床、普及型数控机床和高档型数控机床
（D）NC机床和CNC机床
（6）数控机床中，所有的控制信号都是从（）发出的。
（A）控制介质（B）数控系统（C）伺服系统（D）机床本体
3判断题
（1）通常一台数控机床的联动轴数一般会大于或等于可控轴数。
（）
（2）数控机床是通过程序来控制的。
（）
（3）数控机床只用于金属切削类加工。
（）
（4）数控系统是机床实现自动加工的核心，是整个数控机床的灵魂所在。
（）
（5）机床本体是数控机床的机械结构实体，是用于完成各种切割加工的机械部分。
（）
（6）用数显技术改造后的机床就是数控机床。
（）
（7）点位控制系统不仅要控制从一点到另一点的准确定位，还要控制从一点到另一点的路径。
（）
（8）数控机床适用于单品种，大批量的生产。
（）
4简答题
（1）简述数控机床的发展趋势。
（2）简述数控机床各基本组成部分的作用。
（3）简要说明数控机床的主要工作过程。
（4）数控机床有哪些类型？
数控机床第二讲
主讲：
万才林
二数控机床的机械结构
（一）目的与要求
通过学习，使学生领会数控机床机械结构的组成和特点。
对数控机床的主传动系统、进给传动系统、导轨、工作台、位置检测装置、自动换刀装置、辅助装置等重要组成部分有一定的认知。
（二）重点与难点
重点是数控机床机械结构的基本组成及特点，主传动系统、进给传动系统的组成、特点和作用。
难点是主要部件的工作原理。
（三）教学内容
1．数控机床机械结构组成及特点
2．数控机床的主传动系统
3．数控机床的进给传动系统
4．数控机床的导轨
5．数控机床的工作台
6．数控机床的位置检测装置
7．数控机床的自动换刀装置
8．数控机床的辅助装置
（四）教学要求
1．掌握数控机床机械结构组成及特点。
2．了解提高数控机床结构刚度的措施。
3．了解减少机床热变形影响的常用措施。
4．理解数控机床主传动系统的特点。
5．掌握理解数控机床主轴的变速方法及实现结构。
6．了解主轴轴承配置形式。
7．理解主轴的定向停止装置的作用，了解其工作原理。
8．理解高速精密主轴单元的类型。
9．理解数控机床对进给传动系统的要求。
10．了解传动齿轮副间隙消除的方法。
11．理解滚珠丝杠螺母副的工作原理、特点和结构。
12．掌握常用滚珠丝杠螺母副轴向间隙调整的方法。
13．了解常用滚珠丝杠的支承方式。
14．理解数控机床对导轨的要求。
15．掌握数控机床常用导轨的形式及其特点。
16．了解常用数控机床工作台的形式。
17．掌握数控机床位置检测装置的分类和应用。
18．掌握自动换刀系统常见刀库形式、选刀方式和刀具交换装置形式。
19．了解数控机床自动排屑装置、工件自动交换系统、液压和气压装置等辅助装置的作用。
三、数控机床控制系统
（一）目的与要求
通过学习，使学生领会数控机床控制系统的组成、其各部分的作用和特点。
（二）重点与难点
重点是数控系统的基本组成，PLC在数控机床上的作用；难点是数控系统的插补原理和伺服驱动电动机的选型方法。
（三）教学内容
1．数控机床控制系统的组成
2．数控机床控制系统的数据流
3．数控系统的功能和特点
4．数控系统的插补原理
5．典型数控系统及其应用
6．可编程控制器PLC
7．数控机床对伺服系统的要求
8．伺服电机的特性与选型
（四）教学要求
1．了解数控机床控制系统的组成。
2．掌握数控系统的特点和功能。
3．了解数控系统的插补原理。
4．理解典型数控系统与数控机床的合理配置。
5．了解数控机床PLC的形式和控制对象。
6．理解数控机床对伺服系统的要求。
7．了解伺服电机的特性与选型。
《数控机床》第二次作业
（第二章）
1填空题
（1）数控机床的机械部分一般由主传动系统、、基础支承件、辅助装置组成。
（2）数控机床高速主轴单元的类型主要有、气动主轴、水动主轴等。
（3）滚珠丝杠螺母副运动具有可逆性，不能自锁，立式使用时应增加装置。
（4）为防止系统快速响应特性变差，在传动系统各个环节，包括滚珠丝杠、轴承、齿轮、蜗轮蜗杆、甚至联轴器和键联接都必须采取相应的措施。
（5）数控机床的主轴箱或滑枕等部件，可采用装置来平衡载荷，以补偿部件引起的静力变形。
（6）数控机床床身采用钢板的结构既可以增加静刚度，减小结构质量．又可以增加构件本身的阻尼。
（7）是伺服驱动电动机与回转工作台的集成，它具有减少传动环节、简化机床的结构等优点。
（8）装置精度直接影响闭环控制数控机床的定位精度和加工精度。
（9）在自动换刀过程中常见的选刀方式有和任意选刀两种。
（10）在加工中心的基础上配置更多（5个以上）的托盘，可组成环形回转式托盘库，称为。
2选择题
（1）数控加工中心的主轴部件上设有准停装置，其作用是（）
（A）提高加工精度
（B）提高机床精度
（C）保证自动换刀，提高刀具重复定位精度，满足一些特殊工艺要求
（2）滚珠丝杠预紧的目的是（）
（A）增加阻尼比，提高抗振性（B）提高运动平稳性
（C）消除轴向间隙和提高传动刚度（D）加大摩擦力，使系统能自锁
（3）数控机床进给系统采用齿轮传动副时，为了提高传动精度应该有消隙（）措施。
（A）齿轮轴向间隙（B）齿顶间隙
（C）齿侧间隙（D）齿根间隙
（4）静压导轨与滚动导轨相比，其抗振性（）。
（A）前者优于后者
（B）后者优于前者
（C）两者一样
（5）光栅利用（），使得它能测得比栅距还小的位移量。
（A）细分技术（B）数显表
（C）莫尔条纹的作用（D）高分辨指示光栅
（6）在采用ATC后，数控加工的辅助时间主要用于（）。
（A）工件安装及调整
（B）刀具装夹及调整
（C）刀库的调整
（7）在下列特点中，（）不是数控机床主传动系统具有的特点。
（A）转速高、功率大（B）变速范围窄
（C）主轴变换迅速可靠（D）主轴组件的耐磨性高
3判断题
（1）数控机床的气压装置因空气黏度小，在管路中的能量损失小，适于远程传输及控制使用。
（）
（2）数控铣床立柱采用热对称结构可以减少热变形对加工件的精度影响。
（）
（3）滚珠丝杠螺母副的作用是将回转运动转换为直线运动。
（）
（4）数控机床主传动系统的作用就是产生不同的主轴切削速度，以满足不同的加工条件要求。
（）
（5）数控机床传动丝杠反方向间隙是不能补偿的。
（）
（6）进给运动是以保证刀具相对位置关系为目的。
（）
（7）刀具在刀库中的位置是固定不变的。
（）
1.4简答题
（1）数控机床的机械结构应具有良好的特性，主要包括哪些方面？
（2）数控机床的主轴变速方式有哪几种？
试述其特点及应用场合。
（3）试述滚珠丝杠螺母副的特点有哪些？
它是如何工作的？
常用间隙调整方法有哪些？
（4）自动排屑装置有哪几种类型？
各适合于什么场合？
（5）数控机床的工作台有哪些形式？
各自的特点是什么？
（6）数控机床对自动换刀装置有什么样的要求？
自动换刀装置有哪些种类?
（7）数控机床的导轨有什么作用？
有哪些类型？
各自的特点是什么？
（8）简述数控机床液压和气压装置的特点。
数控机床第三讲
主讲：
万才林
四、典型数控机床
（一）目的与要求
使学生掌握典型数控机床的特点、分类和工艺使用范围，理解典型数控机床的基本构成及布局形式，了解典型数控机床的主要技术参数和精度指标。
通过本章学习对常见的数控加工设备将有一个比较完整的概念和认识，并初步掌握其使用方法。
（二）重点与难点
重点是数控车床、数控铣床、加工中心的特点、分类、工艺使用范围，基本构成及典型布局形式；难点是数控机床的结构布局原理，电加工机床主要部件的工作原理。
（三）教学内容
1．数控车床
2．数控铣床
3．数控加工中心
4．并联机床
5．数控铣床的组成及布局
6．数控电加工机床
（四）教学要求
1．理解数控车床的特点、分类、组成及结构布局特点。
2．掌握各类数控车床的特点和适用范围。
3．了解数控车床的主要技术参数，操作面板、控制面板及软件功能。
4．理解数控铣床的功能特点、分类、组成及结构布局特点。
5．掌握各类数控铣床的特点和适用范围。
6．了解数控铣床的主要技术参数，操作面板、控制面板及软件功能。
7．理解数控加工中心的功能特点、分类、组成及结构布局特点。
8．掌握各类数控加工中心的特点和适用范围。
9．了解数控加工中心的主要技术参数。
10．了解并联机床的产生、特点及基本组成。
11．理解并联机构的基本工作原理。
12．理解电火花加工的基本原理和特点，了解其适用范围。
13．掌握电火花线切割加工的基本原理和特点。
14．了解数控电火花穿孔成形加工机床的型号和主要技术参数、基本组成和主要机械装置的工作原理。
15．了解数控电火花线切割机床的型号和主要技术参数、基本组成和主要机械装置的工作原理。
《数控机床》第三次作业
（第三、四章）
1填空题
（1）数控系统通常由人机界面、数字控制以及控制这三个相互依存的功能部件构成。
（2）插补算法分为插补和数据采样插补两大类。
（3）是数控机床数控轴的位移量最小设定单位。
（4）常用伺服电机有步进电机、、。
（5）加工中心除用各种刀具进行切削外，还可使用激光头进行打孔、清角，用磨头磨削内孔，用智能化在线测量装置检测、仿型等。
（6）一般需要对工件的多个侧面进行加工，则主轴应布局成。
（7）加工中心与数控铣床、数控镗床等机床的主要区别是它设置有，并能。
（8）并联机床实际是一个空间机构。
（9）根据电极丝的运行速度，电火花线切割机床通常分为和两大类。
2选择题
（1）下列功能中，（）是数控系统目前一般所不具备的。
（A）控制功能（B）进给功能
（C）插补功能（D）刀具刃磨功能
（2）（）是数控系统核心，它是一台数控系统控制品质的体现。
（A）数控装置（B）可编程控制器
（C）I/O板（D）数控软件
（3）脉冲当量的取值越小，插补精度（）。
（A）越高（B）越低（C）与其无关（C）不受影响
（4）车削中心是以（）为主体，并配置有刀库、换刀装置、分度装置、铣削动力头和机械手等，以实现多工序复合加工的机床。
在工件一次装夹后，它可完成回转类零件的车、铣、钻、铰、攻螺纹等多种加工工序。
（A）全功能数控车床（B）卧式加工中心
（C）镗铣加工中心（D）经济型数控车床
（5）立式数控铣床的主轴轴线（）于水平面，是数控铣床中最常见的一种布局形式，应用范围最广泛，其中以三轴联动铣床居多。
（A）平行（B）垂直（C）倾斜
（6）D6125表示是一种（）。
（A）数控铣床（B）数控车床（C）电火花成形加工机床（D）数控线切割机床
（7）电火花加工的局限性（）。
（A）电火花加工属不接触加工（B）易于实现加工过程自动化
（C）加工过程中没有宏观切削力（D）只能用于加工金属等导电材料
（8）采用经济型数控系统的机床不具有的特点是（）。
（A）采用步进电机伺服系统（B）必须采用闭环控制系统
（C）只配备必要的数控系统（D）CPU可采用单片机
（9）APC代表的是（）。
（A）自动换刀系统（B）自适应控制系统
（C）自动排屑系统（D）自动托盘交换系统
3判断题
（1）中小型数控车床多采用倾斜床身或水平床身斜滑板结构。
（）
（2）五面加工中心具有立式和卧式加工中心的功能，通过回转工作台的旋转和主轴头的旋转，能在工件一次装夹后，完成除安装面以外的所有五个面的加工。
（）
（3）数控铣床采用T形床身布局的最显著优点是精度高。
（）
（4）立卧两用式数控铣床的主轴轴线方向可以变换。
（）
（5）加工中心可以进行多工序的自动加工。
（）
（6）数控车床都具有C轴控制功能。
（）
（7）运动的分配与部件的布局是数控铣床总布局的中心问题。
（）
4简答题
（1）简述数控系统的主要功能。
（2）数控机床用PLC有哪些类型？
各自的特点是什么？
（3）简述数控机床对伺服系统的要求。
（4）如何选择主轴电机？
（5）简述数控车床的组成。
（6）简述数控铣床的功能特点。
（7）数控铣床按机床主轴的布置形式可分为哪几类？
各适用于哪些加工场合？
（8）判断数控铣床布局方案优劣的评价指标有哪些？
数控铣床T形床身布局的优点是什么？
（9）简述电火花加工的原理。
（10）简述加工中心的基本组成。
（11）简述经济型数控车床的特点。
（12）简述数控线切割机床的工作原理。
（13）数控线切割机床的工作液有什么作用？
数控机床第四讲
主讲：
万才林
五、数控机床的性能测试与评价方法
（一）目的与要求
通过学习，使学生领会数控机床的性能指标，数控机床精度检验和性能检验的内容。
（二）重点与难点
重点是数控机床的主要性能指标，常用测试设备的组成、工作原理及检测方法。
难点是激光干涉仪和三坐标测量机的工作原理。
（三）教学内容
1．数控机床的主要性能指标与验收
2．数控机床的生产管理
3．激光干涉仪的基本工作原理、组成及使用
4．三坐标测量机的基本工作原理、组成及使用
（四）教学要求
1．掌握数控机床的主要性能指标。
2．了解数控机床精度检验和性能检验的内容和方法。
3．了解数控机床生产管理的内容和重要意义。
4．理解激光干涉仪的工作原理、组成，了解其使用方法。
5．理解三坐标测量机的工作原理、组成，了解其使用方法。
六、数控机床的使用与日常维护
（一）目的与要求
通过学习，使学生能够正确选用数控机床，具备数控机床日常维护的相关知识，对数控机床故障诊断有一定认知。
（二）重点与难点
重点是数控机床的选型、安装、调试与日常维护。
（三）教学内容
1．数控机床的选型
2．数控机床的安装与调试
3．数控机床的使用和日常维护
4．数控机床的故障诊断
（四）教学要求
1．掌握数控机床的选型方法，了解安装与调试的内容。
2．掌握数控机床基本使用条件、日常维护和保养的注意事项。
3．了解数控机床故障诊断的分类、一般步骤及常用方法。
《数控机床》第四次作业
（第五、六章）
1填空题
（1）数控机床的精度检验一般包括、、检验。
（2）检验是综合反映机床关键零部件经组装后的综合几何形状误差。
（3）三坐标测量机的精度与速度主要取决于、和，功能则主要取决于软件和，
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