数控机床概述(87张幻灯片)课件.pptx
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1、课程标准课程标准课程性质课程性质课程定位课程定位课程目标课程目标教学内容与学时安排教学内容与学时安排 课程标准课程标准welcome to use these PowerPoint templates,New Content design,10 years experience课程性质课程性质数控机床编程与操作是机电一体化专业的一门专业核心课程,通过对本专业工作岗位充分的调研和分析,借鉴CDIO、项目教学、基于工作过程等先进的教育理念,通过本课程的学习使学生具备相关职业应用性人才所必需的工艺分析、数学处理、程序编制、仿真模拟、机床操作、工件加工及创新设计等基本知识与技能,并为后续的学习准备必要
2、的知识,为今后从事实际工作打下必要的基础。课程标准课程标准课程定位课程定位课程在专业培养中的地位及作用课程在专业培养中的地位及作用 本课程与其他相关课程的关系本课程与其他相关课程的关系 课程面向的职业岗位课程面向的职业岗位 课程标准课程标准核心岗位核心岗位数控机床操作、数控编程、数控加工工艺设计与实施。数控机床的安装和调试、数控机床维护与维修、生产现场管理、零部件质量检测。机电产品营销、机电产品售后服务、机电产品开发 次核心岗位次核心岗位 潜在核心岗位潜在核心岗位课程面向的职业岗位课程面向的职业岗位课程标准课程标准先修课程先修课程本课程需要机械制图、公差与测量、机械制造技术等课程为基础,主要为
3、课程的学习提供读图与识图的能力;工艺编制的能力与故障分析能力等。后续课程后续课程本课程为后续课程如数控维修、复杂零件建模与加工、顶岗实习等提供必须的专业基础知识和专业基本技能,为今后相关工作打下坚实的基础。本本课课程程与与其其他他相相关关课课程程的的关关系系课程标准课程标准231能根据零件图编制机械加工工工艺文件,会查阅相关技术标准及技术资料,会选用工艺装备并进行加工调整,在普通机床上实现零件的加工,并能对工件进行检测,并能进行切削用量的优化,获得符合技术要求的产品。后续课程主要作用:能针对零件的特点和加工技术要求,进行零件的三维建模,并能根据数控加工工艺要求进行工艺参数、加工路径等的优化,完
4、成零件的数控加工。获得符合技术要求的产品。先修课程主要作用本课程作用能根据零件图编制数控加工工艺文件,会查阅相关技术标准及技术资料,会选用数控车床工艺装备并进行数控加工调整,在数控车床上实现零件的加工,加工完成后能对工件进行检测,并能进行切削用量的优化,获得符合技术要求的产品。知识目标知识目标课程标准课程标准1)熟悉掌握数控加工工艺知识;2)熟悉掌握数控车床、数控铣床或数控加工中心的数控加工工艺编制要点及数控加工程序有关指令;3)熟练掌握数控车床、数控铣床或数控加工中心的操作要点;1)熟练操作数控车床,具有选择、使用数控车床常用工艺装备的能力。2)具备独立处理现场常见编程、操作、加工技术问题的
5、基本能力。3)具备独立处理数控车床加工过程中出现的常见故障的基本能力。4)具有对数控车床进行日常维护的能力。5)具有对产品质量进行评价及分析的基本能力。、6)能测量、绘制、编程与加工一般零件,能创新设计与加工富有创意的零件。课程目标知识目标:技能目标:课程标准课程标准采用采用CDIO做中学的教学模式,理实一体化的教学,以项目为做中学的教学模式,理实一体化的教学,以项目为导向,引导学生完成工作任务单,完成综合过程评价,切实提导向,引导学生完成工作任务单,完成综合过程评价,切实提高了学生的动手及创新能力。高了学生的动手及创新能力。教教学学内内容容与与学学时时安安排排 第一章第一章 数控机床概述数控
6、机床概述1.1 数控机床的产生与发展数控机床的产生与发展 随着社会生产和科学技术的不断进步,各类工业新产品层出不穷。机械制造产业作为国民工业的基础,其产品更是日趋精密复杂,特别是在宇航、航海、军事等领域所需的机械零件,精度要求更高,形状更为复杂且往往批量较小,加工这类产品需要经常改装或调整设备,普通机床或专业化程度高的自动化机床显然无法适应这些要求。同时,随着市场竞争的日益加剧,企业生产也迫切需要进一步提高其生产效率,提高产品质量及降低生产成本。一种新型的生产设备数控机床就应运而生了。数控机床的定义数控机床的定义 数控:(数控:(Numerical ControlNumerical Contr
7、ol,NCNC)是一种借助数字、字符或其它符号对某一工作过程(如加工、测量、装配等)进行可编程控制的自动化方法。数控机床:数控机床:用数控技术控制的机床称为数控机床。数控机床的一般工作形式为:1.1.1 数控机床的产生数控机床的产生 帕森斯公司正式接受委托,与麻省理工学院伺服机构实验室(Servo Mechanism Laboratory of the Massachusetts Institute of Technology)合作,于1952年试制成功世界上第一台数控机床试验性样机。1959年,美国克耐杜列克公司(Keaney&Trecker)首次成功开发了加工中心(Machining Ce
8、nter)。1.1.2 数控机床的发展简况 第1代数控机床:1952年1959年采用电子管元件构成的专用数控装置(NC)。第2代数控机床:从1959年开始采用晶体管电路的NC系统。第3代数控机床:从1965年开始采用小、中规模集成电路的NC系统。第4代数控机床:从1970年开始采用大规模集成电路的小型通用电子计算机控制的系统(CNC)。第5代数控机床:从1974年开始采用微型计算机控制的系统(MNC)。1计算机直接数控系统计算机直接数控系统 所谓计算机直接数控(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
9、到各台数控机床的控制箱。2柔性制造系统柔性制造系统 柔性制造系统(Flexible Manufacturing System,FMS)也叫做计算机群控自动线,它是将一群数控机床用自动传送系统连接起来,并置于一台计算机的统一控制之下,形成一个用于制造的整体。3计算机集成制造系统计算机集成制造系统 计算机集成制造系统(Computer-Integrated Manufacturing System,CIMS),是指用最先进的计算机技术,控制从定货、设计、工艺、制造到销售的全过程,以实现信息系统一体化的高效率的柔性集成制造系统。1.1.3 我国数控机床发展概况我国数控机床发展概况 1958年开始并试
10、制成功第一台电子管数控机床。1965年开始研制晶体管数控系统,直到20世纪60年代末至70年代初成功。从20世纪80年代开始,先后从日本、美国、德国等国家引进先进的数控技术。如北京机床研究所从日本FANUC公司引进FANUC3、FANUC5、FANUC6、FANUC7系列产品的制造技术;上海机床研究所引进美国GE公司的MTC-1数控系统等。1.1.4数控机床的发展趋势 随着计算机技术的发展,数控技术不断采随着计算机技术的发展,数控技术不断采用计算机、控制理论等领域的最新技术成就,用计算机、控制理论等领域的最新技术成就,使其朝着下述方向发展。使其朝着下述方向发展。1.高速、高效、高精度 2.控制
11、智能化 3.网络化 4.数控系统开放化 5.并联机床 6.STEP-NC1.加工高速化、高精度化加工高速化、高精度化1)加工高速化)加工高速化 高速CPU芯片 主轴高速化,采用电主轴 采用全数字交流伺服 机床动、静态性能的改善1.1.4数控机床的发展趋势在分辨率为1m时,快进速度达240m/min,可获得复杂型面的精确加工加速度达2g主轴转速已达200,000rpm换刀速度少于1 s1.1.4数控机床的发展趋势2)加工高精度化)加工高精度化 提高机械的制造和装配精度;提高机械的制造和装配精度;采用高速插补技术,以微小程序段实现连采用高速插补技术,以微小程序段实现连续续 进给,使进给,使CNC控
12、制单位精细化控制单位精细化 采用高分辨率位置检测装置,提高位置检采用高分辨率位置检测装置,提高位置检测精度(日本交流伺服电机已有装上测精度(日本交流伺服电机已有装上1000000 脉冲脉冲/转的内藏位置检测器,其位置检测精度转的内藏位置检测器,其位置检测精度能达到能达到0.01m/脉冲)脉冲)位置伺服系统采用前馈控制与非线性控制位置伺服系统采用前馈控制与非线性控制等方法等方法1.1.4数控机床的发展趋势采用反向间隙补偿、丝杆螺距误差补偿和刀具误差补偿等技术 设备的热变形误差补偿和空间误差的综合补偿技术。研究表明,综合误差补偿技术的应用可将加工误差减少6080。1.1.4数控机床的发展趋势2.控
13、制智能化随着人工智能技术的不断发展,为满足制造业生产柔性化、制造自动化发展需求,数控技术智能化程度不断提高,体现在:加工过程自适应控制技术:加工过程自适应控制技术:通过监测主轴和进给电机的功率、电流、电压等信息,辩识出刀具的受力、磨损以及破损状态,机床加工的稳定性状态;并实时修调加工参数(主轴转速,进给速度)和加工指令,使设备处于最佳运行状态,以提高加工精度、降低工件表面粗糙度以及保证设备运行的安全性1.1.4数控机床的发展趋势加工参数的智能优化:加工参数的智能优化:将零件加工的一般规律、特殊工艺经验,用现代智能方法,构造基于专家系统或基于模型的“加工参数的智能优化与选择”,获得优化的加工参数
14、,提高编程效率和加工工艺水平,缩短生产准备时间。使加工系统始终处于较合理和较经济的工作状态。智能化交流伺服驱动装置:智能化交流伺服驱动装置:自动识别负载、自动调整控制参数,包括智能主轴和智能化进给伺服装置,使驱动系统获得最佳运行。1.1.4数控机床的发展趋势智能故障诊断与自修复技术智能故障诊断与自修复技术 智能故障诊断技术:根据已有的故障信息,应用现代智能方法,实现故障快速准确定位。智能故障自修复技术:根据诊断故障原因和部位,以自动排除故障或指导故障的排除技术。集故障自诊断、自排除、自恢复、自调节于一体,贯穿于全生命周期。智能故障诊断技术在有些数控系统中已有应用,智能化自修复技术还在研究之中。
15、1.1.4数控机床的发展趋势3.加工网络化加工网络化数控系统网络化是先进制造模式的要求,数控机床作为网络中的一个节点,有助于解决自动化孤岛问题。支持网络通讯协议,既满足单机DNC需要,又能满足FMC、FMS、CIMS、敏捷制造对基层设备集成要求。网络资源共享。数控机床的远程(网络)控制。数控机床故障的远程(网络)诊断。数控机床的远程(网络)培训与教学(网络数控)1.1.4数控机床的发展趋势数控系统中采用网络与光纤通讯技术实现运动和I/O的控制是数控技术的发展方向。由于技术封锁等原因,各系统中光纤通讯采用的协议没有兼容性和互换性,要求伺服驱动器以及I/O模块必须具有相应协议的光纤通讯接口,这样的
16、系统软硬件开放性较差,而且系统的成本也较高。网络通讯协议:德国Intrtamat的SERCOS、美国DELTATAU的Mcro-Link、日本FANUC的SERVO-Link、日本三菱的Tro-Link,还有ARCNET、CAN Bus、Profibus、USB、IEEE1394。1.1.4数控机床的发展趋势4.数控系统的开放化数控系统的开放化1 1)传统数控系统的特点)传统数控系统的特点 由生产厂家支配价格和结构,各种接口不能通用。功能集成停止在微电子技术的应用上,而不是针对开放式的生产环境和功能。对于不同的产品,操作、维护方法都必须进行相应的培训。对于使用者,控制器成为黑盒子无法自行修改更
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