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1、项目一教案课程数控加工技术授课时间审批签字内容名称学习领域1、了解数控机床的产生与发展掌握数控机床的基本组成、分类.2、认识数控机床特点、应用及操作规程授课方法讲授课次教具、挂图PPT课件教学目的1.了解数控机床的产生与发展2.掌握数控机床的基本组成、分类3.了解数控机床加工的特点、应用及操作规程重点和难点数控机床的基本组成、分类解决方法结合PPT讲解复习提问课外作业课后测试题课后体会课后体会 教学内容时间1.1 概述1.数字控制 数字控制是一种自动控制技术，是用数字化信号对机床的运动及其加工过程进行控制的一种方法。 2.数控机床 数控机床（NC Machine）就是采用了数控技术的机床，或是

2、装备了数控系统的机床。3.数控系统 数控系统（NC System）就是一种自动控制系统，它能自动完成信息的输入、译码、运算，从而控制机床的运动和加工过程。 4.计算机数控系统计算机数控系统（Computerized Numerical Control System，CNC） 由装有数控系统程序的专用计算机、输入输出设备、可编程序控制器（PLC）、存储器、主轴驱动及进给驱动装置等部分组成，如图1-1所示 5.开放式数控系统开放式CNC系统的以下特征（1） 对用户开放（2） 对机床制造商开放（3） 对主轴及进给驱动系统开放（4） 对硬件选择开放（5） 对数据传输及交换等开放1.2 数控技术的发展1

3、.2.1 国内外数字控制技术的发展第一阶段，1952 第一台电子管数控系统。第二阶段，1960年，出现了晶体管和印刷电路板的数控系统。第三阶段，1965年，出现了小规模集成电路的数控系统。第四阶段，1970年，出现了小型计算机数控系统的硬件，并以软件形式实现数 控功能的数控系统。第五阶段，1974年，出现微处理器或微型计算机数控系统。第六阶段，20世纪90年代后期， 数控机床的特点可加工形状复杂的工件。刀具轨迹由计算机数字控制系统确定，自动完成加工过程。工序集中，一台机床可加工不同的工序，完成复杂工件的全部加工过程。数控程序可由程序员编制，或由CAD/CAM集成系统自动生成。操作者和机床在时间

4、上和空间上分离，可进行多台机床管理机床结构模块化，可实现刀具和工件的自动交换。信息化机床的特点机床不仅是一台加工设备，机床信息化以后，工作地就成为一个独立自主管理的单元。机床的操作需要通过指纹认证，然后即可下载加工任务和数控程序。工作地与工厂计划调度系统联网，自动记录加工进度和工作状态。工作地与物料（在制品、毛坯、工具和夹具）供应者联网，实时提出物料需求。通过视像、语音交互，以及手机查询信息1.2.2 数控机床的发展1.数控机床结构的发展（1）电主轴内装式电主轴单元将电机和高精度主轴结合在一起（2）直接驱动分旋转直接驱动 、直线直接驱动（3）滚动部件 （4）数控刀架 （5）铣头 （6）数控转台

5、2.伺服系统执行机构的发展1) 最早的数控机床采用步进电动机和液压扭矩放大器。2) 六十年代初期与中期，美国和欧洲的一些国家采用液压伺服系统。3) 七十年代，美国首先研制成功了大惯量直流伺服电机3.数控系统的发展数控系统采用的元器件最初为电子管，后来采用中半导体晶体管并发展为今天的超大规模集成电路。1） 计算机直接数字控制系统计算机直接数控（Direct Numerical Control，DNC）系统，即使用一台计算机为数台数控机床进行自动编程，编程结果直接通过数据线输送到各台数控机床的控制箱。美国ASCENDANT Technologies 公司的Extreme DNC（超级DNC）软件是

6、一套专门设计用于企业车间数控机床文件管理的软件。 2） 柔性制造单元及柔性制造系统（1）柔性制造单元（Flexible Manufacturing Cell，FMC） 柔性制造单元是由加工中心和自动交换工件装置所组成，同时数控系统还增加了自动检测与工况自动监控等功能。（2）柔性制造系统（Flexible Manufacturing System，FMS） 柔性制造系统是一种由中央计算机集中管理、控制多台生产主机和各种物料存储运输系统组成的高效自动化系统。3）计算机集成制造系统图1-4是CIMS技术集成关系图，它表明了CIMS主要是通过计算机信息技术模块把工程设计、经营管理和加工制造三大自动化子

7、系统集成起来。1.3 数控机床的基本认识1.3.1 数控机床的组成及其各部分功能数控机床一般由控制介质、数控装置、伺服系统、测量反馈装置和机床本体组成 1.控制介质 控制介质又称信息载体，是人与数控机床之间联系的中间媒介，反映了数控加工的全部信息。2.数控装置 数控装置是数控机床的核心，现代数控机床都采用计算机数控装置，即CNC（Computerized Numerical Control）装置。 3.伺服系统 伺服系统是数控系统和机床本体之间的电传动联系环节。主要由伺服电动机、驱动控制系统和位置检测与反馈装置等组成。 4.测量反馈装置5.机床本体1.3.1 数控机床的组成及其各部分功能 数控

8、技术是提高产品质量、提高劳动生产率必不可少的物质手段； 是国家的战略技术； 基于它的相关产业是体现国家综合国力水平的重要基础性产业；专家们预言: 二十一世纪机械制造业的竞争，其实质是数控技术的竞争1.3.2 数控机床加工特点及适用范围1.数控机床的加工特点（1）适应性强，（2）加工精度高，产品质量稳定（3）生产效率高 （4）自动化程度高，劳动强度低（5）良好的经济效益 （6）有利于生产管理的现代化2.数控机床的适用范围 多品种、小批量生产的零件或新产品试制中的零件。 几何形状复杂的零件。 加工过程中必须进行多工序加工的零件。用普通机床加工时，需要昂贵工装设备（工具、夹具和模具）的零件。 必须严

9、格控制公差，对精度要求高的零件。 工艺设计需多次改型的零件。 价格昂贵，加工中不允许报废的关键零件。 需要最短生产周期的零件。1.3.3 数控机床的分类数控机床的种类很多，从不同角度对其进行考查，就有不同的分类方法，通常有以下几种不同的分类方法：按工艺用途分类切削加工类：数控镗铣床、数控车床、数控磨床、加工中心、数控齿轮加工机床、FMC等。成型加工类：数控折弯机、数控弯管机等。特种加工类：数控线切割机、电火花加工机、激光加工机等。其它类型：数控装配机A B、数控测量机、机器人C等按控制功能分类点位控制数控系统仅能实现刀具相对于工件从一点到另一点的精确定位运动；对轨迹不作控制要求；运动过程中不进

10、行任何加工。适用范围：数控钻床、数控镗床、数控冲床和数控测量机。轮廓控制数控系统轮廓控制(连续控制)系统：具有控制几个进给轴同时谐调运动(坐标联动)，使工件相对于刀具按程序规定的轨迹和速度运动，在运动过程中进行连续切削加工的数控系统。适用范围：数控车床、数控铣床、加工中心等用于加工曲线和曲面的机床。现代的数控机床基本上都是装备的这种数控系统。按联动轴数分，2轴联动（平面曲线）3轴联动（空间曲面，球头刀）4轴联动（空间曲面）5轴联动及6轴联动（空间曲面） 。联动轴数越多数控系统的控制算法就越复杂。按进给伺服系统的类型分类 按数控系统的进给伺服子系统有无位置测量装置可分为开环数控系统和闭环数控系统

11、，在闭环数控系统中根据位置测量装置安装的位置又可分为全闭环和半闭环两种。由于位置环内的许多机械传动环节的摩擦特性、刚性和从理论上讲，可以消除整个驱动和传动环节的误差、间隙间隙都是非线性的，故很容易造成系统的不稳定，使闭环系统的设计、安装和调试都相当困难。该系统主要用于精度要求很高的镗铣床、超精车床、超精磨床以及较大型的数控机床等。本课实训阅读报告请在下列的专题中选择一项，查阅相关资料并写出读书报告：数控系统发展趋势；进给伺服系统和驱动电机发展趋势；主轴驱动系统和主轴电机发展趋势；数控机床的发展趋势；国外最新数控系统或机床介绍、比较（至少6种） 要求：阅读99年以后的文献资料，并在上交时附上相应的参考文献或网址。阅读报告的字数不得少于3500汉字。