数控设备改造概述教学设计

1、数控设备改造概述是数控设备改造课程的前言，主要讲述数控设备改造中的共性和综合性问题。本单元通过三个任务的学习，要求学生对数控设备改造有一个总体认识， 能够掌握数控设备改造的分类和发展；了解数控设备改造的主要内容、实施过程以及学习方法。一、【教学目标】分析1. 数控设备改造的分类。2. 数控设备改造的发展。3. 数控设备改造的主要内容。4. 数控设备改造的学习方法。本单元设计的3个【工作任务】分别是：任务一 认识数控设备改造任务二 数控改造的发展任务三 数控设备改造的主要内容和学习方法二、学情分析高职学生偏于技术应用性学习，而本课程是实践性、应用性很强的课程。从这一点出发我们来寻找数控设备改造课

2、程教与学的结合点。以其实用性、绿色环保和经济性，让学生产生学习兴趣。三、教学重点、难点分析重点：数控设备改造的主要内容难点：数控系统的选择 伺服装置的选择四、教学内容的分析目前的机床数控化改造基本属于再制造范围。从上世纪90年代末开始，我国再制造产业已经有十多年的发展历程。特别是进入21世纪以来，低碳环保、节能减排成为全世界的共识，循环经济、绿色制造已成为全社会的热点，再制造越来越受到广泛的关注和期待。机床再制造是绿色制造的重要组成部分，它在提高我国数控设备的普及率、提高数控设备的档次的同时，起到节约资源、优化环境的作用。据统计，我国现在机床保有量约为800万台，按照国际通用的3%的淘汰率，每

3、年约有20万台机床进入再制造市场，其金属总重量将超过150万吨，“十二五”期间，将有90万台机床需要进行再制造，从而实现循环经济生产方式，节约资源。机床数控化改造大致有下述几个类型： 非数控机床改造成为数控机床。 原有的数控机床升级换代（Upgrade or Retrofit）。机床再制造后系统的更新（包含专用机床的系统应用Remanufacture）。其中，第项内容在我国比较普遍，由于我国数控化起步比较晚，20世纪90年代前积累的普通机床量非常大，当大家发现使用数控机床生产的产品附加值增加后，积极推进数控化进程的动因就自然而然地形成了，加之数控系统的普及和成本降低，使我国在普通机床改数控机床

4、，特别是普通车床改数控车的需求量非常大，在20世纪90年代和2000年初期曾经有过一个小高潮。对于第 项 原有的数控机床升级换代（Upgrade or Retrofit），这部分情况特指原有的机床价值较高、机械基础较好，如大中型数控镗铣床、卧式加工中心、高精度数控磨床、数控曲轴加工机床、数控凸轮加工机床和刀具磨床等。这部分机床制造周期长、技术含量高、机床原值高。但是由于数控系统老化，备件支持匮乏，电气维修成本高，采用系统升级可以解决上述困惑，恢复原机床功能，基本实现原机床的可利用价值。如果可以同时进行针对性的机械项目维修，修复丢失精度的机械部件，可以基本达到原机床出场状态。对于这一类机床，机床

5、原值越高、机床体量越大、原机床技术含量越高、越有系统改造的必要，改造后的效果不论从商务上还是技术上都是非常明显的。我国在20世纪80年代中、后期（尚在计划经济时期），曾经购买过一批高档数控机床，这部分机床陆续地被改造或将被改造。第 类 再制造机床的系统更新（Remanufacture），它与前两项的区别是：机床保留基座主体，结构有比较大的进步或改进，甚至机床的使用功能被改变。例如：第一，龙门铣床或龙门刨床通过二次设计，采用新技术直线电动机、直线导轨、高速电主轴等，使其成为高速铁路导轨磨床；第二，普通液压靠模凸轮磨床通过二次结构设计、数控系统升级、采用新技术（数控系统高精度轮廓控制），将原机床再

6、制造成为高速、高精度数控凸轮磨床；第三，数控车床通过局部结构变化、安装上带动力头的数控刀架，并通过系统升级，配置带有C s轴（带C 轴分度定位的数控系统）将其改造成为数控车削中心。以及通过结构设计和采用数控系统，将普通车床再制造成为数控旋压机、数控绕簧机等。2. 数控设备改造的发展我国数控化率整体呈逐年递增趋势，虽然目前我国的机床保有量近700万台，已成为世界上机床保有量最大的国家，但机床整体水平仍然比较落后，若按3%的年机床报废淘汰率进行估算，每年将有近20万台机床面临报废、闲置、技术性或功能性淘汰，约占每年生产新机床产量的一半左右，“十二五”期间将有近100万台机床面临各种形式的报废，这不

7、仅为再制造带来机会，更对再制造和提升提出需求。3. 数控设备改造的主要内容（教学重点）机床与生产线数控化改造的主要内容有以下几点：1)检测、恢复原设备的机械性能与精度。对机械部分进行精度检测与修复加工，恢复原精度；进行必要的机械二次开发设计。特别是对于再制造的复杂机床，为提高性能或档次，或为了使用新工艺、新技术，在原有基础上进行较大规模的技术更新或技术创新。2) 选择合适的数控系统。应根据改造后要达到的精度、各种性能指标等选用性价比合适、技术先进的数控系统。3) 选择合适的伺服驱动装置。主要根据数控改造后机床要达到的各种精度、驱动电动机的功率和用户的要求来决定。4) 数控化改造的实施。主要是机

8、械配件加工、电柜制作、机电装配与调试、设备试运行与加工等。四、教学难点分析：1）数控系统的选择数控系统的选择应根据改造后要达到的精度、各种性能指标等选用性价比合适、技术先进的数控系统，当然还要考虑售后维修服务的便捷性。数控系统所具有的功能要与准备改造的数控机床所能达到的功能相匹配，尽量避免系统功能过剩，避免单纯追求数控系统的高性能指标。因为数控系统功能过剩不但浪费资金，而且在一定程度上还可能潜伏下由于数控系统复杂程度的增加而带来的故障率升高的隐患。要特别注意：要尽量向同一个厂家的型号系列靠拢，这样既有利于维修和管理，也有利于各件的购买；数控系统的选择主要是根据数控化改造后机床要达到的各种精度、

9、驱动电动机的功率和用户要求。2）、伺服装置的选择步进电动机拖动的开环伺服驱动装置价格较低，可靠性不断提高，仍有很大市场。交流伺服电动机拖动，光栅测量反馈的闭环数控系统在改造过程中，可根据产品技术要求，决定是否采用这种系统。交流伺服电动机拖动，编码器反馈的半闭环数控系统使用量较大。具体选择哪家的驱动装置，主要根据数控改造后机床要达到的各种精度、驱动电动机的功率和用户的要求来决定。3）机械传动部分设计与制造一台新的数控机床，在设计上要达到:有高的静动态刚度；运动副之间的摩擦因数小；传动无间隙；功率大；便于操作和维修。机床数控改造时应尽量达到上述要求。不能认为将数控装置与普通机床连接在一起就达到了数

10、控机床的要求，还应对主要部件进行相应的改造，使其达到一定的设计要求，才能获得预期的改造目的。数控设备改造的学习方法要娴熟正确地应用数控系统进行设备改造，需要具备下述能力或素质：1）对被改造设备的结构、动作、加工工艺应了如指掌。2）掌握所使用数控系统的新功能、结构及应用知识。3）掌握基本的自动化控制原理，并具备机、电、液、光学检测的应用技术基础。4）掌握相应工具软件的使用（Step7编程工具、FANUC FLADDER-III编程工具等）。5）由于数控应用工作环境艰苦，所以需要从业人员热爱这项工作，具有敬业精神。五、教学方法分析“数控设备改造概述” 是本课程的开始，通过案例教学法，激发学生的兴趣，诱导学生从“要我学”到“我要学”；通过引导问题来引导学生先根据使用要求和价格因素确定改造档次，制定改造方案，探索数控机床的种类和方法。以合作