数控技术基础知识教案课案

下面是小编为大家整理的数控技术基础知识教案课案,供大家参考。

　

　第一章

　 数控技术根底学问

　教

　案 课题 第一节相识数控机床 课时 2 教学目的 1 1 、使学生理解数控系统的根本概念、数控系统的组成，融职业素养教化于课堂教学中。

　2 2 、使学生理解本门课程的性质、任务及作用，明确课程学习的目的、要求，激发学生学习本课程的爱好。

　教 学 重 点难点 数控系统的根本概念、数控系统的组成

　教学内容

　一、数控机床的根本概念 ①数控（Numerical Control，简称 NC）

　是采纳数字化信息对机床的运动及其加工过程进展限制的方法。

　②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 CNC 机床。

　二、 数控机床的组成 计算机数控机床由输入输出装置、计算机数控装置、伺服系统和机床本体等局部组成，其组成框图如图 1 所示。

　图 1 数控机床的组成框图

　三．常见的数控机床

　图 2 数控车床 在数控机床上加工不同的零件，通过视察，理解应选用哪一种类型的数控机床，通过选择数控机床理解数控机床的分类。

　数 控 机 床的 图 片 展示

　 图 3

　数控铣床

　图 4 立式数控铣床

　 图 5 数控车床

　图 图 6 6 加工中心

　四．数控机床的加工特点 1．适应范围广 2．加工精度高，产品质量稳定 3．消费效率高 4．自动化程度高，劳动强度低 5．良好的经济效益

　6．有利于消费管理的现代化 五．数控加工的主要对象 1．多品种、单件小批量消费的零件或新产品试制中的零件。

　2．几何形态困难的零件 3．精度及外表粗糙度要求高的零件 4．加工过程中须要进展多工序加工的零件 5．用一般机床加工时，须要昂贵工装设备的零件。

　六．数控机床的产生和开展趋势 在数控机床上加工如图 1-3 所示的零件，视察思索采纳什么机床才能完成，以过一步理解数控机床的开展趋势。

　（1）数控机床的产生

　 1952 年，美国帕森斯公司和麻省理工学院研制胜利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开展，加工精度和消费效率不断进步。数控机床的开展至今已经验了两个阶段和六代。1952 年的第一代——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——小型计算机数控机床

　1974 年的第五代——微型计算机数控系统

　1990 年的第六代——基于 PC 的数控机床 （2）数控机床的开展趋势 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 让学生一开场就对数控机床有一些感性相识，可进步学生的学习爱好。

　第一章

　 数控技术根底学问

　 教

　案 课题 第二节

　数控机床的分类及用处 课时 2 教 学 目的 使学生理解数控机床的分类及其作用，让对学生本课程产生爱好。

　教学重点难点 理解数控系统的分类及主要用处 教学内容 说说“数控机床及普能机床的区分”，引入新课。

　一、按工艺分类 1．金属切削类数控机床 （1）一般数控机床

　数控车床、数控铣床、数控刨床、数控磨床、数控镗床、 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、按限制运动的轨迹分类 1．点位限制数控系统 仅能实现刀具相对于工件从一点到另一点的准确定位运动； 对轨迹不作限制要求； 运动过程中不进展任何加工。

　适用范围：数控钻床、数控镗床、数控冲床和数控测量机。

　2、直线限制数控机床 其也称为平行限制，既能限制位移终点位置，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．轮廓限制数控系统 轮廓限制(连续限制)系统：具有限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，在运动过程中进展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

　的数控机床根本上都是装备的这种数控系统。

　三、按伺服驱动系统的限制方式分类 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，在闭环数控系统中依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。

　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→进给系统），故系统稳定性好。

　图 7 开环数控系统

　开环系统无位置反应，精度相对闭环系统来讲不高，其精度主要取决于伺服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。这类系统具有构造简洁、工作稳定、调试便利、修理简洁、价格低廉等优点，在精度和速度要求不高、驱动力矩不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，采样旋转角度进展检测，不是干脆检测运动部件的实际位置。

　电机 机械执行部件 A相、B相

　C相、… f、n CNC 插补指令 脉冲频率f 脉冲个数n 换算 脉冲环形安排变换 功率放大

　 图 8 半闭环数控系统

　3、半闭环限制数控机床 半闭环环路内不包括或只包括少量机械传动环节，因此可获得稳定的限制性能，其系统的稳定性虽不如开环系统，但比闭环要好。

　由于丝杠的螺距误差和齿轮间隙引起的运动误差难以消退。因此，其精度较闭环差，较开环好。但可对这类误差进展补偿，因此仍可获得满足的精度。

　半闭环数控系统构造简洁、调试便利、精度也较高，因此在现代 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，干脆对运动部件的实际位置进展检测。

　图 9 全闭环数控系统 从理论上讲，可以消退整个驱动和传动环节的误差、间隙和失动量。具有很高的位置限制精度。

　由于位置环内的很多机械传动环节的摩擦特性、刚性和间隙都是非线性的，故很简洁造成系统的不稳定，使闭环系统的设计、安装和调试都相位置限制调整器 速度限制 调整与驱动 检测与反应单元 位置限制单元 速度限制单元 + + - - 电机 机械执行部件 CNC插补 指令 实际位置反应 实际速度反应

　位置限制调整器 速度限制 调整与驱动 检测与反应单元 位置限制单元 速度限制单元 + + - -

　电机 机械执行部件 CNC插补 指令 实际位置反应 实际速度反应

　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。

　 作业 课后习题

　教学后记 数控机床的分类方法较多，其中按伺服系统的限制方法分类讲解时包括的学问点较多，学生理解有肯定难度，应留意数控机床工作过程的分析以扶植驾驭。

　 第一章

　 数控技术根底学问

　 教

　案

　课题 第三节

　计算机数控系统的根本组成及其功能 课时 2 教学目的 使学生理解计算机数控系统的工作过程、根本组成及其功能。

　教 学 重点难点 理解计算机数控系统的工作过程、根本组成及其功能。

　教 学 内容 复习内容：

　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、计算机数字限制装置、可编程序限制器（PLC）、主轴驱动装置和进给驱动装置等组成。CNC 系统根本组成如图 10

　 图 10

　计算机数控系统的组成

　CNC 系统的核心是计算机数字限制装置（CNC）装置），数控系统是在软件的限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 11

　图 11

　CNC 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，以便译码时运用，如图 13

　图 13 读出过程图 （2）译码 译码是将输入的程序段依据肯定的规则翻译成数控系统可以识别的数据形式，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，所以必需在刀具半径和刀具长度上赐予补偿。

　（4）进给速度处理

　 在速度改变较大时，须要进展自动加减速限制，以避开因速度突变而造成驱动系统失步。

　（5）插补 （6）位置限制 （7）I/O 处理 （8）显示 （9）诊断 三、 CNC 数控系统的功能 1.根本功能 1）限制功能（U、V、W）

　CNC 能限制和能联动限制的进给轴数。

　2）打算功能（G 功能）

　打算功能又称为 G 功能，用地址码 G 加两位数字组成，简称 G 代码，ISO 标准中规定打算功能有 G00 至 G99 共 100 种。G 代码分为模态代码和非模态代码两种。模态代码又称为续效代码，是指该 G 代码在一个程序段中一经指定就始终有效，直到后续的程序段中出现同组的 G 代码时才失效。非模态代码又称为非续效代码，是指只有在写有该代码的程序段中有 。

　表一：

　3）插补功能 4）主轴功能（S 功能）

　主轴速度功能也称为 S 功能或 S 指令，用来指定主轴的速度。S 功能由地址码S 加数字组成，数字表示主轴转速的大小，速度单位可以为 m/min 或 r/min； 主轴的实际转速常用机床操作面板上的“主轴转速倍率”开关调整。编程时总是假定此倍率开关指在 100%的位置。S 后面的数字有时代表实际转速值，有时表示某种转速的代码。系统中用 M03 表示正转、M04 表示反转 5）进给功能（F 功能）

　 进给功能也称为 F 功能或 F 指令，用来指定刀具相对于工件运动的速度或螺纹导程。

　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。

　 6）协助功能（M 功能）

　协助功能又称为 M 功能，由地址码 M 加两位数字组成。

　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，同时也用来选择刀具偏置和补偿。

　T 功能由地址符 T 加四位数字组成，前两位表示刀具号，后两位表示补偿号。

　T0303 表示选择 3 号刀具和 3 号刀具长度补偿值及刀尖圆弧半径补偿值；T0300表示选择 3 号刀具，取消刀具补偿。

　8）字符显示功能（CRT）

　9）自诊断功能

　2.选择功能 1）补偿功能 2）固定循环功能 3）图形显示功能 4）通信功能 5 人面对话编程功能

　作业 课后习题 教学后记 对数控系统的五大功能的理解对后续学习非常重要，要讲细致透彻。

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