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1、第第1章章 数控预备知识数控预备知识项目项目1 识图识图 学习目标：学习目标：o了解零件图识读的目的。o掌握零件图识读的步骤。o了解轴、套和盘类零件的组成与各作用。o能识读图1-2、1-5、1-7所示的零件图。任务任务1 识读轴类零件图识读轴类零件图 1识读零件图的基本知识（1）识读零件图的目的 识读零件图，就是要根据零件图想象出零件的结构形状，同时弄清零件在机器中的作用，零件的自然概况、尺寸类别、尺寸基准和技术要求等，以便在制造零件时采用合理的加工方法。（2）识读零件图的步骤 1）看标题栏。2）看各视图。3）看尺寸标注。4）看技术要求。2轴类零件的功用和结构特点 它主要用来支承传动零部件，传
2、递扭矩和承受载荷。轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径。（1）轴类零件的技术作用 轴的精度和表面质量一般要求较高，其技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制定（2）轴类零件的毛坯和材料 轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构，选用棒料、锻件等毛坯形式。根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。中小批生产多采用自由锻，大批大量生产时采用模锻。轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料并采用不同的热处理规范（如调质、正火、淬火等），以获得一定的强度、韧性和耐磨性。3识读轴类零件图 分析视图 看标题栏 看零件外形结构组成 看尺寸标注 看技术要求 任务任务2 识读套类零
3、件图识读套类零件图 1套类零件的结构组成与特点 由同一轴线的内孔和外圆为主或外表面由其他结构（如齿、槽等）组成的零件统称为套类零件 （1）受力特点。（2）车削加工的主要特点。2套类零件的技术作用 套类零件是与轴配合，其孔的要求较高，尺寸精度为IT78级，表面粗糙度Ra值可达0.81.6m，有些套类零件还有形状和位置公差要求。3零件图识读 分析视图 看标题栏 看零件外形结构组成 看尺寸标注 看技术要求 任务任务3 识读盘箱体类零件图识读盘箱体类零件图 1零件的功用及结构特点 盘类零件在机器中主要起支承、连接作用。盘类零件主要由端面、外圆、内孔等组成，一般零件直径大于零件的轴向尺寸。箱体类是机器或
4、部件的基础零件，它将机器或部件中的轴、套、齿轮等有关零件组装成一个整体，使它们之间保持正确的相互位置，并按照一定的传动关系协调地传递运动或动力。2零件图识读 分析视图 看标题栏 看零件外形结构组成 看尺寸标注 看技术要求 项目项目2 认识数控机床和刀具认识数控机床和刀具 学习目标：学习目标：o了解数控加工原理。o了解数控机床的分类，并掌握数控机床的组成及各部分的作用。o了解数控加工技术的发展。o了解数控刀具的类型与使用。o了解自动换刀装置与工具系统。任务任务1 认识数控车床和车削用刀具认识数控车床和车削用刀具 1认识数控车床 集通用性好的万能型车床、加工精度高的精密型车床和加工效率高的专用型普
5、通车床特点于一身，以数字量作为指令的信息形式，通过数字逻辑电路或计算机控制的一种机床 由数控装置、伺服系统和机床本体组成 根据被加工零件的工作图样，用规定的数字代码和程序格式编制程序单，再将编制好的程序单记录在信息介质上，通过阅读机把信息介质上的代码转变为电信号，并输送到数控装置，数控装置将所接受的信号进行处理后，再将其处理结果以脉冲信号形式向伺服系统发出执行指令，伺服系统接到指令后，马上驱动车床各进给机构按规定的加工顺序、速度和位移量，最终自动完成对零件的车削（1）工作原理（2）分类:1）按数控系统的功能分类。分为经济型数控车床、全功能型数控车床）、车削中心、FMC车床。2）按主轴位置分类。
6、分为卧式和立式数控车床。3）按刀架数量分类。分为单刀架数控车床和双刀架数控车床。4）按控制方式分类。分为开环伺服数控车床、闭环伺服数控车床、半闭环伺服控制数控车床。5）按数控车床主轴数量分类。分为单主轴数控车床和多主轴数控车床。6）按特殊或专门的工艺性能分类。分为螺纹、活塞、曲轴等数控车床。（3）数控车床的布局 1）影响数控车床的布局的因素。工件尺寸、质量和形状的影响。车床精度的影响。车床生产率的影响。2）床身和导轨的布局。a）水平式 b）斜床身斜置式 c）水平床身斜置式 d）直立式 3）刀架的布局。2数控车削刀具 数控车床使用的刀具从切削方式上可分为3类：外圆表面切削刀具、端面切削刀具和内圆
7、表面切削刀具。任务任务2 认识数控铣床（加工中心）和铣削认识数控铣床（加工中心）和铣削用刀具用刀具 1认识数控铣床/加工中心 由控制介质、人机交互设备、计算机数控（CNC）装置、进给伺服系统、主轴驱动系统、辅助控制装置、可编程控制器（PLC）、反馈系统、自适应控制和机床本体等部分组成（1）数控铣床分类 按主轴布置形式分类 分为立式数控铣床、卧式数控铣床和立卧两用数控铣床。按数控系统的功能分类 分为经济型数控铣床、全功能数控铣床、高速铣削数控铣床。按控制方式分类。分为开环伺服数控铣床、闭环伺服数控铣床、半闭环伺服控制数控铣床。（2）数控铣床的布局 有4种不同的布局方案（3）加工中心的分类 按加工
8、中心布局方式分类 立式、卧式、龙门式、万能加工中心 按换刀形式分类 带刀库和机械手、无机械手、转塔刀库式 按加工中心的功用分类 镗铣加工中心、钻削加工中心、车削加工中心 按数控系统分类二坐标加工中心、三坐标加工中心和多坐标加工中心，半闭环加工中心和全闭环加工中心 2数控铣床/加工中心用刀具（1）面铣刀 面铣刀一般采用在盘状体上机夹刀片或刀头组成，常用于铣削较大的平面（2）立铣刀具 立铣刀具有立铣刀、键槽铣刀和球头铣刀等。1）立铣刀 2）键槽铣刀 3）球头铣刀（3）粗铣球头仿形铣刀（5）刀柄系统 数控铣床/加工中心用刀具系统由刀柄系统和刀具组成，而刀柄系统由三个部分组成，即刀柄、拉钉和夹头。（4
9、）三面刃铣刀 任务任务3 认识自动换刀系统认识自动换刀系统 1加工中心的刀库 加工中心的刀库通常分为直线式刀库、盘式刀库、链式刀库和箱式刀库等 2加工中心的换刀方式 加工中心的换刀方式通常有无机械手换刀、有机械手换刀、更换主轴换刀和更换主轴箱换刀等。无机械手换刀和有机械手换刀由刀具交换装置完成。数控机床的自动换刀系统（ATC）中，实现刀库与机床主轴之间刀具传递和刀具装卸的装置称为刀具交换装置。项目项目3 数控基础知识数控基础知识 学习目标：学习目标：o了解数控加工程序的编制方法和结构。o数控编程的数学运算。o了解数控加工的工艺设计。o认识数控加工中的坐标系。任务任务1 了解数控程序了解数控程序
10、 1数控编程的概念（1）程序编辑的内容和步骤（2）数控编程的方法 数控编程通常分为手工编程和自动编程两大类。2程序结构 一个完整的程序由程序号、程序主体、程序结束几个部分组成。3功能字 （l）准备功能字 准备功能字的地址符是G （2）坐标尺寸字 （3）辅助功能字 辅助功能字的地址符是M （4）进给功能字 进给功能字的地址符是F （5）主轴转速功能字 主轴转速功能字的地址符是S （6）刀具功能字 刀具功能字的地址符是T 任务任务2 数控编程的数学运算数控编程的数学运算 1数值换算 数值换算的处理包含两个方面，一是直接换算；一是间接换算。2尺寸链解算 3坐标值计算4刀具中心运动轨迹的计算 5辅助计
11、算 任务任务3 了解数控加工的工艺设计了解数控加工的工艺设计 1数控加工工艺系统概述 数控加工工艺是指采用数控机床加工零件时，所运用各种方法和技术手段的总和，应用于整个数控加工工艺过程。填写数控加工工艺文件 将工艺规程按编制生产计划、调整劳动组织、安排物质供应、指导技术工人加工操作及技术检验等内容填入数控加工工序卡、数控刀具调整单、机床调整单、零件加工程序单等等的卡片中，让操作者明确程序的内容、安装与定位方式、各加工部位所选用的刀具及其他需要说明的事项，以保证程序的正确运行。2数控加工中的坐标系 规定采用标准的右手笛卡尔直角坐标系，使用一个直线进给运动或一个圆周进给运动定义一个坐标轴。标准中规
12、定直线进给运动用右手直角笛卡尔坐标系X、Y、Z表示，常称基本坐标系。X、Y、Z坐标轴的相互用右手定则决定。大拇指的指向为X轴的正方向，食指指向为Y轴的正方向，中指指向为Z轴的正方向。围绕X、Y、Z轴旋转的圆周进给坐标分别用A、B、C表示。根据右手螺旋法则，可以方便地确定A、B、C三个旋转坐标轴。以大拇指指向+X、+Y、+Z方向，则食指、中指等的指向是圆周进给运动+A、+B、+C方向。数控车床坐标系 数控铣床坐标系 机床原点是机床基本坐标系的原点，是工件坐标系、机床参考点的基准点，又称机械原点、机床零点。它是机床上的一个固定点，其位置是由机床设计和制造单位确定的，通常不允许用户更改 机床参考点是
13、机床坐标系中一个固定不变的点，是机床各运动部件在各自的正方向自动退至极限的一个点（由限位开关精密定位）。机床参考点已由机床制造厂家测定后输入数控系统，并记录在机床说明书中，用户不得更改。对刀点：对刀点也叫起刀点，用于确定刀具与工件相对位 置 刀位点：刀位点是指刀具的定位基准点。换刀点：换刀点可以是某一固定点（如加工中心，其换刀机械手的位置是固定的），也可以是任意一点床。项目项目4 安全生产与机床的维护、保养安全生产与机床的维护、保养 学习目标：学习目标：o了解数控技能培训的意义。o掌握安全文明生产的要求与内容。o掌握数控机床日常的维护与保养。o掌握数控机床常见故障的分析和处理方法。任务任务1
14、领会安全生产知识领会安全生产知识 1数控技能培训的重要意义2职业要求3安全文明生产 安全文明生产是现代企业制度中一项十分重要的内容，而数控加工是一种先进的加工方法，与普通机床加工相比，数控机床自动化程度高。操作者除了应掌握好数控机床的性能外，还应用心去操作。一是要管好、用好和维护好数控机床，二是必须养成文明生产的良好工作习惯和严谨的工作作风，也必须具备良好 的职业素养、强烈责任心和较好的合作精神。要使数控机床能充分发挥出其应有的作用，必须严格按照数控机床操作规程去做。任务任务2 机床的维护、保养机床的维护、保养 1数控机床维护的基本含义 一是日常的维护，这是为了延长平均无故障的时间；二是故障维
15、修，此时要缩短平均修复时间。2.数控机床维护的基本目的 数控机床维护的基本目的就是提高数控设备的可靠性。数控设备的可靠性是指在规定时间内、规定的工作条件下维持无故障的能力。3.数控机床维护管理的基本内容维护管理的基本内容包括选择合理的维修方式、建立专业维修组织和维修协作以及做好备件的国产化三个方面。4数控机床设备的管理 数控机床设备的管理采用5S管理法。5设备的日常维护 1）制定严格的设备管理制度，定岗、定人、定机，严禁无证人员随便开机。2）应尽量少开数控柜和强电柜的门。3）定时清理数控装置的散热通风系统。数控系统的输入输出装置的定期维护。4）经常监视数控装置用的电网电压。数 5）存储器电池的
16、定期更换。6）数控系统长期不用时的维护。任务任务3 常见故障及排除常见故障及排除 1.数控机床常见故障 主机故障、电气控制系统故障、关联性与非关联性故障、随机故障、有规则故障、突然与渐变故障、故障、完全失效与部分失效故障、危险性与安全性故障、有与无报警显示故障、数控机床自身地外部故障等。2.数控机床故障的分析 常规分析法、动作分析法、状态分析法、操作、编程分析法和系统自诊断法等。3.诊断与排除的内容与方法 数控机床常见故障诊断与排除一般按“先外后内”的维修原则要求维修人员在遇到故障时应先采取看、闻、嗅、摸等方法，由外向内逐一进行检查。一般有常规分析法、动作分析法、状态分析法、操作、编程分析法、系统自诊断法。