数机安装第4次课教案.doc

宜宾职业技术学院 Yibin Vocational ＆Technical College
课程名称
数控机床安装与调试
教学主题
数控机床概念与结构
授课班级
1级数控教学班
授课时间

授课地点

教学目标： 1、了解自动换刀装置要求、应用;能说出自动换刀装置种类；
2、了解刀库要求、容量、选刀方式，能写出刀库的类型；
3、了解检测装置的功用、要求及应用，能写出检测装置的种类。
职业技能教学点： 1、说出自动换刀装置种类；
2、写出刀库的类型；
3、写出检测装置的种类及应用。
教学设计：课堂教学：利用多媒体精讲——学生阅读——提问——修正——目标检测——小结

教学手段：讲授法、提问式、多媒体、黑板图等
教 学 过 程
教 学 内 容 与 板 书
备 注
第四讲 数控机床概念与结构(四)
【组织教学】 【清点人数】
【复习】 回顾或提问上次课所讲的内容。
【新课导入】 数控机床结构与普通机床相比有很大的不同，如刀架、刀库，有了自动换刀装置，数控机床自动化程度就高了，效率也高了，有了刀库加工范围也扩大了，再比如有了检测装置数控机床加工精度就提高了。因此，本次课就讲自动换刀装置、刀库、检测装置。

2分
3分

2分

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教 学 内 容 与 板 书
备 注
【新课】
一、自动换刀装置
自动换刀装置（Automatic tool changer，ATC）：为完成对工件的多工序加工而设置的存储及更换刀具的装置。自动换刀装置的换刀时间和可靠性直接影响到整个数控机床尤其是加工中心的质量。
1、自动换刀装置要求：
（1）刀具换刀时间短且换刀可靠；
（2）刀具重复定位精度高；
（3）足够的刀具储存量；
（4）刀库占地面积小。
2、自动换刀装置种类：
（1）回转刀架自动换刀装置 数控机床上使用的回转刀架是一种最简单的自动换刀装置。根据不同的适用对象，刀架可设计为四边形、六角形或其他形式。回转刀架可分别安装四把、六把以及更多的刀具，并按数控装置发出的脉冲指令回转、换刀。
要求：必须有良好的强度和刚性，以及合理的定位结构，以保证回转刀架在每一次转位之后具有尽可能高的重复定位精度。

（2）塔式自动换刀装置 在带有旋转刀具的数控机床中，转塔刀架上装有主轴头。主轴头通常有卧式和立式两种，常用转塔的转位来更换主轴头以实现自动换刀。他是一种比较简单的换刀方式，各个主轴头上预先有各工序所需要的旋转刀具，当收到换刀指令时，各主轴头依次转到加工位置，并接通主运动使相应的主轴带

35分
重难点

作图说明

作图说明

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备 注
动刀具旋转，其他处于不加工位置上的主轴都与主运动脱开。
优点：是省去了自动松夹、卸刀装刀、夹紧以及刀具搬运等一系列复杂的操作，减少了换刀时间，提高了换刀的可靠性。
缺点：由于结构上的原因和空间位置的限制，主轴部件的刚性差且主轴的数目不可能太多。
应用：它通常只适用于工序较少，精度要求不太高的数控钻床。
（3）带刀库的自动换刀装置 带刀库的自动换刀系统由刀库和刀具换刀机构组成，目前这种换刀方法在数控机床上的应用最为广泛。
特点：带刀库的自动换刀装置的数控机床主轴箱和转塔主轴头相比较，由于主轴箱内只有一个主轴，所以主轴部件有足够刚度，因而能够满足各种精密加工的要求。另外，刀库可以存放数量很多的刀具，可进行复杂零件的多工序加工，可明显提高数控机床的适应性和加工效率这种带刀库的自动换刀装置特别适用于数控钻床，加工中心等机床。
缺点：换刀过程较为复杂，工作过程动作较多，换刀时间长，降低了工作可靠性。
应用：数控钻床，加工中心等
形式：①无机械手交换刀具方式。无机械手的换刀系统一般是采用把刀库放主轴箱可以运动到的位置，或整个刀库或某一刀位能移动到主轴箱可以到达的位置，同时，刀库中刀具的存放方向一般与主轴上的装刀方向一致。换刀时，由主轴运动到刀库上的换刀位

作图说明

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备 注
置，利用主轴直接取走或放回刀具。（见我院华兴加工中心）
优点：结构简单，成本低，换刀的可靠性较高。
缺点：换刀时间长，刀库因结构所限容量不多。
应用：中、小型加工中心。
②带机械手交换刀具方式。机械手是当主轴上的刀具完成一个工步后，把这一工步的刀具送回刀库，并把下一工步所需要的刀具从刀库中取出来装入主轴继续进行加工的功能部件。
要求：迅速可靠，准确协调。
类型：单臂、双臂机械手等。
应用：大型加工中心。
二、刀库
刀库是自动换刀装置中最主要的部件之一，其容量、布局及具体结构对数控机床的总体设计有很大影响。
1、刀库容量： 指刀库存放刀具的数量。一般根据加工工艺要求而定。刀库容量小，不能满足加工需要；容量过大，又会使刀库尺寸大，占地面积大，选刀过程时间长，且刀库利用率低，结构过于复杂，造成很大浪费。一般为10~40把。
2、刀库类型：盘式、链式、鼓轮式刀库。
   （1）盘式刀库 刀具呈环行排列，空间利用率低，容量不大但结构简单。
（2） 链式刀库 结构紧凑，容量大，链环的形状也可随机床布局制成各种形式而灵活多变，还可将换刀位突出以便于换刀，应

20分
重点

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备 注
用较为广泛。 
   （3）鼓轮式或格子式刀库 占地小，结构紧凑，容量大，但选刀、取刀动作复杂，多用于 FMS 的集中供刀系统。
3、选刀方式： 常有顺序选刀和任意选刀两种。
（1） 顺序选刀是在加工前，将加工所需刀具依工艺次序插入刀库刀套中，顺序不能有差错，加工时按顺序调刀。工件变更时，需重调刀具顺序，操作烦琐，且加工同一工件中刀具不能重复使用。
（2） 任意选刀是刀具均有自己的代码，加工中任选且可重复使用，也不用放于固定刀座，装刀、选刀都较方便。
三、数控机床位置检测装置
1、功用：检测装置是对数控机床中运动部件的位置及速度进行检测，把测量信号作为反馈信号，并将其转换成数字信号送回计算机与脉冲指令信号进行比较，以控制驱动元件正确运转（的装置）。检测装置的精度直接影响数控机床的定位精度和加工精度。
2、检测装置的要求
（1） 高的可靠性及抗干扰能力；
（2） 满足机床加工精度和加工速度的要求；
（3） 使用维护方便；
（4） 成本低等。
3、常用检测装置：有直线型、旋转型检测装置。
（1）直线型检测装置。主要用于闭环控制系统。种类有：感应同步器、光栅、磁栅。直接测量工作台直线位移量。

23分
难点

举例说明
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备 注
（2）旋转型检测装置。主要用于半闭环控制系统。种类有：旋转变压器、脉冲编码器、测速电机。间接测量工作台直线位移量和直接测量主轴角位移量。 链接文件

评价与矫正：
1、学生阅读、提问；
2、教师提问、修正、评价。
3、小结：数控机床进给系统要求、组成；滚珠丝杠螺母副特点、组成、间隙调整方式、支承方式；导轨的要求、种类。

板书设计（多媒体教学为补充、举例、黑板图等）：
　　 主题

一、标题
1……
2……
二、标题
1……
2……

（补充、
黑板图、
举例等）

5分

课 后 小 结

作业
布置
作业：1、写出自动换刀装置要求、种类及应用埸所。
2、写出刀库种类，怎样选择刀库？
3、检测装置的要求、种类有哪些，各适于什么埸所？
预习：