第一章数控技术基础知识教案剖析

1、第一章数控技术基础知识教案课题第一节认识数控机床课时2教学目标1、使学生了解数控系统的基本概念、数控系统的组成，融职业素质教育于课 堂教学中。2、使学生了解本门课程的性质、任务与作用，明确课程学习的目标、要求， 激发学生学习本课程的兴趣。教学重点 难点数控系统的基本概念、数控系统的组成教学内容一、数控机床的基本概念数控(Numerical Control,简称 NC)是采用数字化信息对机床的运动及其加工过程进行控制的方法。数控机床(Numerically Controlled Machine tool)是指装备了计算机数控系统的机床，简称CXC机床。二、数控机床的组成计算机数控机床由输入输出装

2、置、计算机数控装置、伺服系统和机床本体 等部分组成，其组成框图如图1所示。输入输出装置卜|；三.常见的数控机床数控装置|一啊服系统it机床本体丁 T I反馈装置I, 1图1数控机床的组成框图数控机床 的图片展 示6.有利于生产管理的现代化五.数控加工的主要对象1 .多品种、单件小批量生产的零件或新产品试制中的零件。2 .几何形状复杂的零件3 .精度及表面粗糙度要求高的零件4 .加工过程中需要进行多工序加工的零件5 .用普通机床加工时，需要昂贵工装设备的零件。六.数控机床的产生和发展趋势在数控机床上加工如图厂3所示的零件，观察思考采用什么机床才能完成，以 过一步了解数控机床的发展趋势。（1）数控

3、机床的产生1952年，美国帕森斯公司和麻省理工学院研制成功了世界上第一台数控 机床。半个世纪以来，数控技术得到了迅猛的发展，加工精度和生产效率不断 提高。数控机床的发展至今已经历了两个阶段和六代。1952年的第一代一一 电子管数控机床1959年的第二代晶体管数控机床1965年的第三代集成电路数控机床1970年的第四代一一小型计算机数控机床1974年的第五代一一微型计算机数控系统1990年的第六代一一基于PC的数控机床（2）数控机床的发展趋势1）高速度2）高精度化3）多功能化4）智能化5）高柔性化6）复合化作业课后习题教学后记让学生一开始就对数控机床有一些感性认识，可提高学生的学习兴趣。第一章数

4、控技术基础知识教案课题第二节数控机床的分类及用途课时2教学目 标使学生了解数控机床的分类及其作用，让对学生本课程产生兴趣。教学重 点难点理解数控系统的分类及主要用途教学内 容说说“数控机床与普能机床的区别”，引入新课。一、按工艺分类1 .金属切削类数控机床(1)普通数控机床数控车床、数控铳床、数控刨床、数控磨床、数控键床、数控钻床(2)数控加工中心2 .金属成型类数控机床3 .特种加工类数控机床4 .其全类型数控机床二、按控制运动的轨迹分类1.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；运动过程中不进行任何加工。适用范围：数控钻床、数控键床、数控冲床

5、和数控测量机。2、直线控制数控机床其也称为平行控制，既能控制位移终点位置，还能实现平行坐标轴的直线切削 加工，并且可以设定直线切削加工的进给速度。适用于加工直线轮廓零件。3.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、数控铳床、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。三、按伺服驱动系统的控制方式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，在闭环数控系统中根据位置测量装置

6、安装的位置乂可分为全闭环和半 闭环两种。1 .开环数控系统没有位置测量装置，信号流是单向的（数控装置一进给系统），故系统稳定性 好。12I机械执行部件驱动系统和机械传动机构的性能和精度。一般以功率步进电机作为伺服驱动元件。这类调试方便、维修简单、价格低廉等优点，在精度驱动力矩太大的场合得到广泛应用。一般用于经济型数控机床。2 .半闭环数控系统半闭环数控系统的位置采样点如图所示，是从驱动装置（常用伺服电机）或丝杠 引出，采样旋转角度进行检测，不是直接检测运动部件的实际位置。i位置控制单元！i速度控制单元半闭环环b隔情几械传动环节，因此可获得稳定的控制性 各雨;包括或只用插4能，其系统的I稳定性虽

7、不如用僚耀馈域匕闭环要好.由于丝杠的螺距误差和齿轮府隙引起的运动误差难以消除。因此，其精度较闭环 差，较开环好。但可对这类误差进行补偿，因而仍可获得满意的精度。半闭环数控系统结构简单、调试方便、精度也较高，因而在现代CNC机床中得 到了广泛应用。4、全闭环数控系统全闭环数控系统的位置采样点如图的虚线所示，直接对运动部件的实际位置进 行检测。“立罟持制单亓；CNC I 一理论.I酬足控度二*1培生II单遥色9.电碑、数控系曾二二二世举哦W幽撇）寸叩目施春箱网 11I:3吁位置环的住正卷机械传动坯范的摩保科性是非线性的,段跟容易造成系统的传罟12«检测与反馈单；当困难。该系统主要用于精度

8、要求很高的镇铳床、超精车床、超精磨床以及较大型的数 控机床等。作业课后习题教学后 记数控机床的分类方法较多，其中按伺服系统的控制方法分类讲解时包括的知识点较 多，学生理解有一定难度，应注意数控机床工作过程的分析以帮助掌握。12第一章数控技术基础知识教案课题第三节计算机数控系统的基 本组成及其功能课时2教学目标使学生了解计算机数控系统的工作过程、基本组成及其功能。教学重 点难点理解计算机数控系统的工作过程、基本组成及其功能。教学内复习内容：容计算机的组成及功能新授：一、计算机数控系统的组成计算机数控系统由输入输出装置、计算机数字控制装置、可编程序控制器 (PLC)、主轴驱动装置和进给驱动装置等组

9、成。CNC系统基本组成如图10程序清单信息载体编程器CAD/CAM 系统 上位机图10计算机数控系统的组成CNC系统的核心是计算机数字控制装置(CNC)装置)，数控系统是在软件的 控制下有条不紊地完成各项工作的。二、计算机数控系统的工作过程CNC软件要完成9个方面的工作，如图n图11 CXC对零件程序的处理流程图1. （1）零件程序的输入输入设备的2个任务：一是从光电阅读机或键盘输入零件加工程序，并将其存放在零件程序存储中，如图12；图12输入过程图二是从零件程序存储器中把零件程序逐段往外调出，送入缓冲区，以便译码时使 用，如图13图13读出过程图（2）译码译码是将输入的程序段按照一定的规则翻

10、译成数控系统能够识别的数据形 式，并按约定的形式存放在指定译码结果缓冲器中。（3）刀具补偿CNC系统的零件加工程序是把零件的轮廓轨迹转换成刀具中心轨迹，所以必须 在刀具半径和刀具长度上给予补偿。（4）进给速度处理在速度变化较大时，需要进行自动加减速控制，以避免因速度突变而造成驱动 系统失步。（5）插补（6）位置控制（7） I/O处理（8）显示（9）诊断三、CNC数控系统的功能1 .基本功能1）控制功能（U、V、W）CNC能控制和能联动控制的进给轴数。2）准备功能（G功能）准备功能乂称为G功能，用地址码G加两位数字组成，简称G代码，ISO标准中 规定准备功能有G00至G99共100种。G代码分为

11、模态代码和非模态代码两种。 模态代码乂称为续效代码，是指该G代码在一个程序段中一经指定就一直有效， 直到后续的程序段中出现同组的G代码时才失效。非模态代码乂称为非续效代码, 是指只有在写有该代码的程序段中有。表一：代码急义代码急义3）插补功能G00快速点定位G54-C59工作坐标系选取G01直线插补G50主轴最高转速限制4）主轴功能（S；G02顺咫插补G97主轴转速控制主轴速度功能G03逆用插补G96文轴线速度恒定控制O S功能由地址码S加数字组成，数G32螺纹切削G98每分件送给*iin 或 r/min；G04暂停延时G99每转进给曼2E轴的头际转速帛G40取消刀尖半径补竹G90剧柱因锥面切

12、削向定编坏周整。铜程M总7E假定此倍率开关指G41刀尖才径左补偿G94端面切杷固定提坏传速值，有时表示某种转速的代码。5）进给功能（F工642刀尖半径右补偿G92螺纹切削偏球G20英制尺寸G71内外径机车裾坏G21公制尺寸G72端面粗车槌球进给功能也称为G28日参考点G73仿舟切削循环W动的速度或螺纹导程。G50工作坐标系设定G70精加工切削楣坏F指令由地址码F加数字组成，数字表示进给速度的大小，进给速度的单位 可以为mm/min或mm/r,分别由G98和G99指令来设置。移动堂展6）辅助功能（M功能）辅助功能乂称为M功能，由地址码M加两位数字组成。辅助功靛M指令代码功能类别功能代码功能类别功能M00表示程序停止或 暂停的功能指令程序哲停M10液压卡盘张 开与卡紧的 功能指令液压卡盘张开M01程序选择停止Mil液压卡盘卡紧M02程序结束，光标不复位M40主轴档位选 择的功能指 令主轴空档M30程序结束，光标 复位M41主轴1档M03表示主轴转向城 停止的功胡指令主辆正转M42主轴2档M04主粕反转M43主粕3档M05主铜停转M44主轴4档M08启动与关闭冷却 液的功能指令打开冷却液M98子程序功能 指令子程序调用M09关闭冷却液M99子程序结束7）刀具功能（T功能）刀具功能也称为T功能或T指令，在自动换刀的数控机床中，该指令用来选择 所需的刀具，同时也用来选择