《数控车削编程与操作加工实训教程 第2版》教案-项目2-数控车床的认知

项目2——数控车床的认知第一部分：工作任务描述1.任务名称：数控车床的认知。2.任务内容描述：2.1教师在现场讲述CK6140数控车床的类型、组成及布局特点。2.2教师在现场讲述、演示CK6140数控车床的坐标系、操作面板及特点。2.3学生在现场观看、学习CK6140数控车床技术参数。2.4学生分组，由教师引导到现场，熟悉CK6140数控车床的结构，并向教师咨询，教师解惑。2.5学生分组，由教师引导到现场，学习工件及刀具的安装、使用方法，并向教师咨询，教师解惑。2.6学生分组，由教师引导到现场，练习CK6140数控车床操作面板各功能键的使用方法。2.7学生分组，由教师引导到现场，练习CK6140数控车床坐标方向的判断及回零操作。2.8以现场表现、态度、问答、练习方式完成本学习情境的考核评价。第二部分：项目教学设计课程名称：数控车削编程与操作加工总学时48项目2：数控车床的认知课时2学习目标学习内容1.熟悉CK6140数控车床的类型、组成及布局特点。2.能进行CK6140数控车床坐标方向判定及回零操作，并能在教师引导下，亲自动手操作。3.了解CK6140数控车床操作面板功能。4.了解CK6140数控车床主要技术参数。5.了解CK6140数控车床结构特点。6.能进行工件及刀具的安装。1.CK6140数控车床的类型、组成及布局特点。2.CK6140数控车床坐标方向判定方法及回零操作。3.CK6140数控车床操作面板功能。4.CK6140数控车床主要技术参数。5.CK6140数控车床主传动及部件的结构。6.CK6140数控车床进给传动及部件的结构。7.CK6140数控车床上安装工件及刀具的方法。学习环节教学方法1．CK6140数控车床的类型、组成及布局特点2.CK6140数控车床的坐标系及操作面板功能3.CK6140数控车床技术参数4.CK6140数控车床的主传动部件5.CK6140数控车床的进给传动及部件6.CK6140数控车床夹具及刀架7.考核评价宏观教学方法微观教学方法◆引导文教学法◆项目教学法◆任务单元训练法◆演示法◆讲述法◆讨论法◆仿真法◆实操法◆引导法◆讲解法◆范例法学习环节一：CK6140数控车床的类型、组成及布局特点教师在现场讲述CK6140数控车床的类型、组成及布局特点。1.CK6140数控车床的类型：按主轴位置分：CK6140数控车床属于卧式数控车床按可控轴数分:CK6140数控车床属于两轴联动（X,Z）数控车床按控制系统功能分：CK6140数控车床属于经济型数控车床2.CK6140数控车床的组成：CK6140数控车床由数控装置、床身、主轴箱、进给驱动系统、尾座、液压系统、冷却系统、润滑系统等部分组成。3.CK6140数控车床的布局特点3.1床身和导轨的布局：CK6140数控车床属于平床身、平导轨数控车床，它的工艺性好，便于导轨面的加工。由于刀架水平布置，因此，刀架运动精度高。但是水平床身由于下部空间小，故排屑困难。从结构尺寸上看，刀架水平放置使滑板横向尺寸较长，从而加大了机床宽度方向的结构尺寸。3.2刀架的布局：CK6140数控车床是前置电动四方回转刀架，回转轴垂直于主轴，可用于加工轴类和盘类零件。可自动换刀，但刀位少。学习环节二：CK6140数控车床的坐标系及操作面板功能1.CK6140数控车床的坐标系：学生分组，由教师引导到现场，练习CK6140数控车床坐标方向的判断及回零操作。CK6140数控车床的坐标系，如下图：Z轴与主轴轴线重合，沿着Z轴正方向移动将增大零件和刀具间的距离；X轴垂直于Z轴，对应于转塔刀架的径向移动，沿着X轴正方向移动将增大零件和刀具间的距离；Y轴(通常是虚设的)与X轴和Z轴一起构成遵循右手定则的坐标系统。试确定X、Y、Z直线坐标。（1）Z坐标：平行于主轴，刀具离开工件的方向为正。（2）X坐标：Z坐标垂直，且刀具旋转，所以面对刀具主轴向立柱方向看，向右为正。（3）Y坐标：在Z、X坐标确定后，用右手直角坐标系来确定。2.CK6140数控车床操作面板功能2.1CK6140数控车床系统：采用FANUC0iMate-TD数控系统。该系统具有如下特点：2.2CK6140数控车床操作面板学生分组，由教师引导到现场，练习CK6140数控车床操作面板各功能键的使用方法。CK6140数控车床操作面板主要由机床操作控制界面、编辑键盘、屏幕显示区及功能软键四个部分组成。如下图：2.2.1数控系统操作面板MDI按键功能表2—1MDI面板上按键的功能说明2、CRT界面（1）坐标位置界面按键进入坐标位置界面。按菜单软键[绝对]、菜单软键[相对]、菜单软键[综合]，CRT界面将对应出现绝对坐标界面（如图2－1a）、相对坐标界面（如图2－1b）、和综合坐标界面（如图2－1c）。（a）绝对坐标界面（a）绝对坐标界面（b）相对坐标界面（c）综合坐标界面

图2－1坐标位置界面（2）程序管理界面按进入程序管理界面。图2－2.图2－2程序管理界面参数设置界面在MDI键盘上按键，进入参数设置界面。图2－3。图2－3参数设置界面2.2.2机床操作面板机床操作面板的开关功能、开关的形式（分按钮和旋钮开关等）及其排列与具体的数控车床的型号和生产厂家有关。大连机床厂的FANUC－0iMateTC数控机床操作面板如图2－4所示。图2－4数控机床操作面板表2－2开关功能说明2.2.3数控车床基本操作1、激活车床按“系统启动”按钮，此时车床电机和伺服控制的指示灯变亮。检查“急停”按钮是否松开至，若未松开，将其松开。手动操作（1）车床回参考点（2）手动/连续方式将控制面板上的模式选择旋钮指向“JOG”，机床进入手动模式。分别按下、、、键，控制刀架的移动方向。按进给方向按钮开始连续移动，松开则停止。按下快速按钮，进入手动快速移动状态。（3）手动脉冲方式旋转控制面板上的模式选择旋钮指向“手轮/单步”，机床进入手动脉冲模式。旋转旋钮，选择坐标轴。旋转“手轮进给速度”旋钮，选择合适的脉冲当量。摇动手轮，精确控制机床的移动。（4）手动/点动方式将控制面板上的模式选择旋钮指向“手轮/单步”，机床进入手动脉冲模式。旋转“手摇快速倍率”旋钮，可选择合适的点动步长。自动加工方式（1）自动/连续方式自动加工流程如下：①检查机床是否回参考点，若未回，先将机床回参考点。②输入一段程序或打开机床内的现有程序。③将控制面板上的模式选择旋钮指向“自动”，系统进入自动运行模式。（2）数控程序在运行过程中可根据需要暂停、急停和重新运行。①数控程序在运行时，按“循环暂停”按钮，程序停止执行；再点击“循环启动”按钮，程序从暂停位置开始执行。②数控程序在运行时，按下“急停”按钮，数控程序中断运行，继续运行时，先将急停按钮松开，再按“循环启动”按钮，余下的数控程序从中断行开始作为一个独立的程序执行。自动/单段方式自动/单段加工流程如下：①检查机床是否回参考点，若未回，先将机床回参考点。②输入一段程序或打开机床内的现有程序。③将控制面板上的模式选择旋钮指向“自动”，系统进入自动运行模式。④旋转操作面板上的“单段”旋钮，使它指向“I”位置。⑤按操作面板上的“循环启动”按钮，程序开始执行。⑥自动/单段加工方式执行每一行程序均需点击一次“循环启动”按钮。2.2.4数控程序管理1、显示数控程序目录旋转模式选择按钮指向“编辑”，进入编辑状态。按MDI键盘上的，CRT界面转入编辑页面。按菜单软键[LIB]，数控机床现有的数控程序名列表显示在CRT界面上，如图2－5所示。图2－5数控程序目录界面2、选择一个数控程序按MDI键盘上的键，CRT界面转入编辑页面。利用MDI键盘输入“Ox”(X为数控程序目录中显示的程序号)，按键开始搜索，搜索到后“OX”显示在屏幕首行程序号位置，NC程序将显示在屏幕上。3、删除一个数控程序CRT界面进入编辑状态，利用MDI键盘输入“Ox”(x为要删除的数控程序在目录中显示的程序号)，按键，程序即被删除。4、新建一个NC程序CRT界面转入编辑页面，利用MDI键盘输入“Ox”（x为程序号，但不能与已有程序号的重复）按键，CRT界面上将显示一个空程序，可以通过MDI键盘开始程序输入。5、删除全部数控程序CRT界面转入编辑页面，利用MDI键盘输入“O－9999”，按键，全部数控程序被删除。2.2.5数控程序编辑1、移动光标2、插入字符3、删除输入域中的数据4、删除字符5、查找6、替换2.2.6MDI模式运行MDI(ManualDataInput)即手动数据输入。该功能允许手动输入一个命令或几个程序段（或多个程序段），按“循环启动”按钮，则立即运行。其操作步骤如下：①旋转模式选择按钮指向“MDI”，进入MDI模式运行状态。②按键，则CRT画面显示如图2－6所示。③编辑程序，其编辑方法同以上程序编辑方式。④按“循环启动”按钮，则开始执行程序，此后程序自动消失（即暂时复位）。图2－6MDI模式运行界面2.2.7数控车床刀具补偿参数1、设定摩耗量补偿参数，图2－7。图2－7设定摩耗量补偿参数设定形状补偿参数，图2－8。图2－8设定形状补偿参数界面3、输入刀尖半径和方位号，图2－9。图2－9输入刀尖半径和方位号学习环节三：CK6140数控车床技术参数学生在现场观看、学习CK6140数控车床技术参数。如下表：项目内容单位规格参数能力床身上最大工件回转直径mmΦ360滑板上最大工件回转直径mmΦ196最大工件车削直径mmΦ220机床顶尖距mm750主轴主轴转速范围r/min75～2000主轴电机变频调速主轴头/主轴通孔直径mmA2-6/Φ52主轴孔锥度MT莫氏6号主轴电机功率KW5.5主轴最大输出扭矩N.m44卡盘规格mm手动三爪Φ200进给X、Z快速移动速度mm/minX：8Z：10X、Z进给电机扭矩N.mX：4Z：4驱动单元HSV-16全数字交流伺服驱动电机交流伺服电机定位精度mmX：0.03Z：0.04重复定位精度mmX：0.012Z：0.016最大行程mmX：200Z：640刀架刀架形式电动四方、前置车刀规格mm20尾架尾架形式手动套筒直径/行程mmΦ60/95套筒内孔锥度MT莫氏4号其它机床占地面积（长×宽）mm2395×1253机床净重Kg1600数控系统FANUC0iMate-TD学习环节四：CK6140数控车床的主传动及部件学生分组，由教师引导到现场，熟悉CK6140数控车床主传动及部件的结构，并向教师咨询，教师解惑。一、主传动系统作用

是将电动机的扭矩或功率传递给主轴部件，使安装在主轴内的工件或刀具实现主切削运动。

主轴：指带动刀具和工件旋转，产生切削运动且消耗功率最大的运动轴。

二、主传动系统组成：主轴电动机、传动系统和主轴部件三、对主传动系统的要求1.足够的转速范围

2.足够的功率和扭矩

3.各零部件应具有足够的精度、强度、刚度和抗振性

4.噪声低、运行平稳主轴脉冲编码器主轴脉冲编码器同步齿形带主轴电机主轴车床用电主轴学习环节五：CK6140数控车床进给传动及部件的结构学生分组，由教师引导到现场，熟悉CK6140数控车床进给传动及部件的结构，并向教师咨询，教师解惑。一、进给传动系统作用

数控机床的进给传动系统负责接受数控系统发出的脉冲指令，并经放大和转换后驱动机床运动执行件实现预期的运动。二、对进给传动系统的要求

为保证数控机床高的加工精度，要求其进给传动系统有高的传动精度、高的灵敏度（响应速度快）、工作稳定、有高的构件刚度及使用寿命、小的摩擦及运动惯量，并能清除传动间隙。三、进给传动系统种类1、步进伺服电机伺服进给系统

一般用于经济型数控机床。2、直流伺服电机伺服进给系统

功率稳定，但因采用电刷，其磨损导致在使用中需进行更换。一般用于中档数控机床。3、交流伺服电机伺服进给系统

应用极为普遍，主要用于中高档数控机床。4、直线电机伺服进给系统

无中间传动链，精度高，进给快，无长度限制；但散热差，防护要求特别高，主要用于高速机床。滚珠丝杠螺母副+滑动导轨学习环节六：CK6140数控车床夹具及刀架学生分组，由教师引导到现场，学习工件及刀具的安装、使用方法，并向教师咨询，教师解惑。一、自动换刀装置的作用

自动换刀装置可帮助数控机床节省辅助时间，并满足在一次安装中完成多工序、工步加工要求。二、对自动换刀装置的要求

数控机床对自动换刀装置的要求是：换刀迅速、时间短，重复定位精度高，刀具储存量足够