《数控加工技术》课程授课电子教案
课程编号：
课程名称：数控加工技术/Numerical Control Machining Technology
课程总学时/学分：64/4 （其中理论58学时，实验4学时，习题课2学时）
适用专业：机械设计制造及其自动化、模具设计与制造、冶金机械及控制技术、机电一体化一、课程地位
本课程是本课程是三年制高职机械类专业非数控专业的一门岗位群专业基础课。计划学分4学分，计划课时64学时。通过本课程的理论教学和实践教学，使学生理解数控加工的基本概念，熟悉数控机床各组成部分的结构及其控制原理，掌握常见数控加工方法的加工工艺、编程与数控机床操作，具备应用数控加工技术的基本技能。
本课程的前续课程为：工程制图、电工电子技术、机械制造基础、机械设计、微机技术与应用、液压与气压传动等；其后续课程为：机电一体化控制与系统、先进制造技术，专业方向课程等。二、教材及主要参考资料
教材：明兴祖等主编·数控加工技术（第二版）·北京：化学工业出版社，2008.6，普通高等教育“十一五”国家级规划教材。
主要参考资料：
1、宋本基主编．《数控机床》（第1版），哈尔滨工程大学出版社，1999.3；
2、逯晓勤，李海梅，申长雨编著．《数控机床编程技术》，机械工业出版社，2006.1；
3．明兴祖等编著·数控加工综合实践教程·北京：清华大学出版社，2008.2；
三、课时分配
四、教学方法及手段
教学方法：理论教学可选择案例式、讲练结合式、讨论启发式、归纳式、现场教学式等方法；实验（实践）教学可采用模块教学式、仿真式（模拟软件）、顶岗式等多种教学方法；课外教学可
采用数控技术讲座、竞赛等形式。
教学手段：课堂教学可探索采用CAI课件、电视录像片、模拟软件演示等手段；实验（实践）教学可采用仿真（数控编程模拟）、浓缩、多媒体软件与环链等手段；课外采用在网上公布的电子教案、网络课件和教学录像等手段，把图像、二维和三维动画、音频、视频等表现形式集为一体，形成立体化的教学环境。
五、考核方式与成绩核定办法
1. 考核方式：考试
2. 本课程一学期完成，考核以目标控制为主，同时严格过程控制。课程考试成绩由两部分组成，第一部分包括课内实验、平时作业等，占30%；第二部分为期末闭卷考试成绩，占70%。数控加工实习单独给出实习成绩，采用实训考核形式。学完本课程后，推荐学生直接参加国家数控机床操作工职业资格证考试，考核方式按笔试（应知部分）和现场考核（应会部分）方式进行，考核按“数控机床操作工职业资格证技能鉴定”标准进行。
六、授课方案（以下以课次为单位编写）
《数控加工技术》
教案授课计划与授课提纲教案授课计划
第一次课授课提纲
第一章数控加工技术基础
第一节数控设备简介
一、数控设备的产生与发展
1．数控设备的产生
科学技术和社会生产的不断发展，对加工机械产品的生产设备提出了三高（高性能、高精度和高自动化）的要求。
为了解决上述问题，一种新型的数字程序控制机床应运而生，它极其有效地解决了上述一系列矛盾，为单件、小批量生产，特别是复杂型面零件提供了自动化加工手段。
2．数控设备的发展
在第一台数控机床问世至今的50年中，先后经历了电子管（1952年）、晶体管和印刷电路板（1960年）、小规模集成电路（1965年）、小型计算机（1970年）、微处理器或微型计算机（1974年）和基于PC-NC的智能数控系统（90年代后）等六代数控系统。
前三代数控系统是属于采用专用控制计算机的硬逻辑（硬线）数控系统，简称NC（Numerical Control），目前已被淘汰。
第四代数控系统采用小型计算机取代专用控制计算机，数控的许多功能由软件来实现，故这种数控系统又称为软线数控，即计算机数控系统，简称CNC（Computer Numerical Control）。1974年采用以微处理器为核心的数控系统，形成第五代微型机数控系统，简称MNC（Micro-computer Numerical Control）。以上CNC与MNC统称为计算机数控。CNC和MNC的控制原理基本上相同，目前趋向采用成本低、功能强的MNC。
现在发展了基于PC-NC的第六代数控系统，它充分利用现有PC机的软硬件资源，规范设计新一代数控。
在数控系统不断更新换代的同时，数控机床的品种得以不断地发展。
数控机床是数控设备的典型代表。数控激光与火焰切割机等数控设备也得到了广泛的应用。
二、数控设备的工作原理、组成与特点
1．数控设备的工作原理
图1-1是数控设备的一般工作原理图。
图1-1 数控设备的工作原理
2．数控设备的组成与功能
数控设备的基本结构框图如图1-2所示。主要由输入输出装置、计算机数控装置、伺服系统和受控设备等四部分组成。
图1-3 数控机床开环控制框图
图1-2 数控设备基本结构框图
3．数控设备的特点
数控设备是一种高效能自动化加工设备。与普通设备相比，数控设备具有如下特点。 （1）适应性强；（2）精度高，质量稳定；（3）生产率高；（4）能完成复杂型面的加工；（5）减轻劳动强度，改善劳动条件；（6）有利于生产管理。
三、数控设备的分类
数控机床通常从以下不同角度进行分类。
1．按工艺用途分类
目前，数控机床的品种规格已达500多种，按其工艺用途可以划分为以下四大类： （1）金属切削类 它又可分为两类： ①普通数控机床 ②数控加工中心
（2）金属成形类 指采用挤、压、冲、拉等成形工艺的数控机床，常用的有数控弯管机、数控压力机、数控冲剪机、数控折弯机、数控旋压机等。
（3）特种加工类 主要有数控电火花线切割机、数控电火花成形机、数控激光与火焰切割机等。
（4）测量、绘图类 主要有数控绘图机、数控坐标测量机、数控对刀仪等。 2．按控制运动的方式分类
（1）点位控制数控机床
（2）点位直线控制数控机床
（3）轮廓控制数控机床
3．按伺服系统的控制方式分类 （1）开环数控机床
如图1-3所示。开环控制的数控机床一般适用于中、小型经济型数控机床。
（2）半闭环控制数控机床，如图1-4所示。这类控制可以获得比开环系统更高的精度，调试比较方便，因而得到广泛应用。
（3）闭环控制数控机床，其控制框图如图1-5所示。
图1-4 数控机床半闭环控制框图
图1-5 数控机床闭环控制框图
闭环控制数控机床一般适用于精度要求高的数控机床，如数控精密镗铣床。 4．按所用数控系统的档次分类
按所用数控系统的档次通常把数控机床分为低、中、高档三类。
以上中、高档数控机床一般称为全功能数控或标准型数控。
四、数控机床的坐标系统
（一）数控机床的坐标轴和运动方向
按照等效于ISO841的我国标准JB3051─82规定：如图1-６所示。
数控机床各轴的标示乃是根据右手定则。当右手拇指指向正X 轴方向，食指指向正Y 轴方向时，中指则指向正Z 轴方向。图1-７所示为立式数控机床的坐标系，图1-８所示为卧式数控机床的坐标系。
（二）绝对坐标系统与相对坐标系统 １．绝对坐标系统 ２．相对坐标系统
教案授课计划
第二次课授课提纲
第二节数控加工基础
一、数控加工的定义及特点
（一）数控加工的定义
数控加工是指在数控机床上进行自动加工零件的一种工艺方法。数控加工流程如图1-9所示。
一般来说，数控加工主要包括以下方面的内容：
（1）选择并确定零件的数控加工内容；
（2）对零件图进行数控加工的工艺分
析；
（3）设计数控加工的工艺；
（4）编写数控加工程序单（数控编程时，
需对零件图形进行数学处理；自动编程时，
需进行零件CAD、刀具路径的产生和后置处
理）；
（5）按程序单制作程序介质；
（6）数控程序的校验与修改；
（7）首件试加工与现场问题处理；
（8）数控加工工艺技术文件的定型与归
档。
（二）数控加工的特点
数控加工与普通机床加工相比较，数控
加工形成了如下特点：
（1）数控加工的工艺内容十分具体
（2）数控加工的工艺工作相当严密
（3）数控加工的工序相对集中
（4）适宜于多品种小批量或中批量生产
除了上面的特点外，数控加工具有前述数控设备的特点。
二、数控加工中常用术语
（一）两坐标和多坐标加工
图1-10（a）是一台数控车床，X和Z方向的运动采用了数字控制，所以是一台两坐标数控车床；图1-10（b）所示的铣床是X、Y、Z三个方向的运动都能进行数控，则它就是一台三坐标的数
控铣床。有些机床的运动部件较多，在同一坐标轴方向上会有两个或更多的运动是数控的，所以还有四坐标、五坐标数控机床等。
应当指出，机床的坐标数不要与“两坐标加工”、“三坐标加工”相混淆。图1-10（b）是一台三坐标数控铣床，若控制机只能控制任意两坐标联动，则只能实现两坐标加工，如图1-11所示；两坐标联动的三坐标机床加工，也叫“2.5坐标加工”。若控制机能控制三个坐标联动，则能实现三坐标加工，如图1-12所示。
（二）插补
如图1-13所示的一段圆弧
图1-14为直线插补和圆弧插补。
（三）刀具补偿
所谓刀具半径补偿，就是具有这种功能的数控装置能使刀具
中心自动从零件实际轮廓上偏离一个指定的刀具半径值（补偿
量），并使刀具中心在这一被补偿的轨迹上运动，从而把工件加工
成图纸上要求的轮廓形状，如图1-15所示。
三、数控加工的工艺设计
工艺设计是对工件进行数控加工的前期工艺准备工作，它必须在程序编制工作以前完成。
（一）数控加工工艺设计的主要内容
（二）选择并确定零件的数控加工内容
当选择并决定对某个零件进行数控加工后，还必须选择零件数控加工的内容，以决定零件的哪些表面需要进行数控加工。一般可按下列顺序考虑：
（1）普通机床无法加工的内容应作为数控加工优先选择的内容；
（2）普通机床难加工、质量也难以保证的内容应作为数控加工重点选择的内容；
（3）普通机床加工效率低，工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚存在富余能力的基础上进行选择。
此外，还要防止把数控机床降为普通机床使用。
（三）对零件图纸进行数控加工工艺性分析
数控加工的工艺分析须注意以下方面：
（1）选择合适的对刀点和换刀点“对刀点”是数控加工时刀具相对零件运动的起点，又称
“起刀点”，也就是程序运行的起点。对刀点选定后，便确定了机床坐标系和零件坐标系之间的相互位置关系。
对刀点选择的原则，主要是考虑对刀点在机床上对刀方便、便于观察和检测，编程时便于数学处理和有利于简化编程。对刀点可选在零件或夹具上。为提高零件的加工精度，减少对刀误差，对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。如以孔定位的零件，应将孔的中心作为对刀点。
换刀点应设在工件的外部。
（2）审查与分析工艺基准的可靠性
（3）选择合适的零件安装方式
（四）数控加工工艺路线设计
与通用机床加工工艺路线设计相比，数控加工工艺路线设计仅是对几道数控加工工序工艺过程的概括，而不是指从毛坯到成品的整个工艺过程。因此，数控加工工艺路线设计要与零件的整个工艺过程相协调，并注意以下问题。
1．工序的划分
2．加工顺序的安排
3．数控加工工序与普通工序的衔接
（五）数控加工工序设计
数控加工工序设计的主要内容是进一步把本工序的加工内容、加工用量、工艺装备、定位夹紧方式及刀具运动轨迹都具体确定下来，为编制加工程序作好充分准备。在工序设计时应注意以下方面。
1．确定走刀路线和安排工步顺序
在确定走刀路线时，主要考虑以下几点：
（1）对点位加工的数控机床，如钻、镗床，要考虑尽可能缩短走刀路线，以减少空程时间，提高加工效率。
（2）为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要求，最终轮廓应安排最后一次走刀连续加工。
（3）刀具的进退刀路线须认真考虑，要尽量避免在轮廓处停刀或垂直切入切出工件，以免留下刀痕（切削力发生突然变化而造成弹性变形）。在车削和铣削零件时，应尽量避免如图1-16（a）所示的径向切入或切出，而应按如图1-16（b）所示的切向切入或切出，这样加工后的表面粗糙度较好。
（4）铣削轮廓的加工路线要合理选择，一般采用图1-17所示的三种方式进行。图（a）为Z 字形双方向走刀方式，图（b）为单方向走刀方式，图（c）为环形走刀方式。在铣削封闭的凹轮廓时，刀具的切入或切出不允许外延，最好选在两面的交界处；否则，会产生刀痕。为保证表面质量，最好选择图1-18中的（b）和（c）所示的走刀路线。
（5）旋转体类零件的加工一般采用数控车或数控磨床加工，由于车削零件的毛坯多为捧料或锻件，加工余量大且不均匀，因此合理制定粗加工时的加工路线，对于编程至关重要。
如图1-19所示为手柄加工实例
图1-20所示的零件表面形状复杂，毛坯为捧料。
2．定位基准和夹紧方式的确定
在确定定位基准和夹紧方式时，应力求设计、工艺与程编计算的基准统一，减少装夹次数，尽量避免采用占机人工调整式方案。
3．夹具的选择
数控加工对夹具提出了两个基本要求：一是要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；二是要能协调零件与机床坐标系的尺寸。此外，当零件加工批量小时，尽量采用组合夹具、可调式夹具以及其它通用夹具；成批生产时才考虑专用夹具；零件装卸要方便可靠。
4．刀具的选择
（六）数控加工专用技术文件的编写
编下面介绍几种机械加工专用技术文件，供参考。
1．机械加工工艺过程卡
2．机械加工工艺卡
3．机械加工工序卡
4．数控加工工序卡
5．数控加工程序说明卡
数控加工程序说明卡的主要内容包括：所用数控设备的型号及控制机型号；对刀点及允许的对刀误差；工件相对于机床的坐标方向及位置（用简图表达）；镜像加工使用的对称轴；所用刀具的规格、图号及其在程序中对应的刀具号（如：D03或L02等），必须按实际刀具半径或长度加大或缩小补偿值的特殊要求（如：用同一个程序、同一把刀具作粗加工而利用加大刀具半径补偿值进行时），更换该刀具的程序段号等；整个程序加工内容的顺序安排；子程序的说明；其它需要做特殊说明的问题等。
6．数控加工走刀路线图
走刀路线主要反映加工过程中刀具的运动轨迹，其作用：一方面是方便编程人员编程；另一方面是帮助操作人员了解刀具的走刀轨迹（如：从哪里下刀，在哪里抬刀，哪里是斜下刀等），以便确定夹紧位置和控制夹紧元件的高度。
教案授课计划
第三次课授课提纲
第三节数控程序编制基础
一、程序编制的内容与步骤
程序编制是指从零件图纸到编制零件加工程序和制作控制介质的全部过程。它可分为手工编程和自动编程两类。
手工编程时，整个程序的编制过程是由人工完成的，其编程内容和步骤如图1-21所示。
二、程序编制的代码标准
数控机床的零件加工程序，可通过拨码盘、键盘、穿孔纸带、磁带及磁盘等介质输入到数控装置中。常用的标准穿孔纸带有五单位（五列孔，宽17.5mm）和八单位（八列孔，宽25.4mm）两种。
目前广泛应用的八单位穿孔纸带的代
码标准有两种：EIA标准和ISO标准。ISO
标准又被称为ASCII标准，如表1-1所示。
图1-22所示为八单位穿孔纸带。
三、NC程序的结构
（一）程序的组成
一个完整的零件加工程序，由若干程序
段组成，每个程序段又由若干个代码字组
成，每个代码字则由文字（地址符）和数字
（有些数字还带有符号）组成。字母、数字
和符号统称为字符。举例如下：
N01 G91 G00 X50 Y60 LF
N02 G01 X1000 Y5000 F150 S300 T12 M03 LF
······
N10 G00 X-50 Y-60 M02 LF
每个程序段中有若干个代码字，如第二程序段有9个代码字，一个程序段表示一个完整的加工工步或动作。
（二）程序段格式
程序段格式是指一个程序段中字的排列书写方式和顺序，以及每个字和整个程序段的长度限制
和规定。不同的数控系统往往有不同的程序段格式，格式不符规定，则数控系统不能接受。
常见的程序段格式有两类：
1．分隔符固定顺序式
这种格式是用分隔符“HT”（在EIA代码中用“TAB”）代替地址符，而且预先规定了所有可能出现的代码字的固定排列顺序，根据分隔符出现的顺序，就可判定其功能。不需要的字或与上一程序段相同功能的字可以不写，但其分隔符必须保留。
我国数控线切割机床采用的“3B”或“4B”格式指令就是典型的分隔符固定顺序格式。其3B 格式的一般表示为：BX BY BJ GZ，其具体意义如表1-2所示。
表1-2 数控线切割机床的3B格式
分隔符固定顺序式格式不直观，编程不便，常用于功能不多的数控装置（数控系统）中。
2．地址符可变程序段格式
这种格式又称字—地址程序段格式。程序段中每个字都以地址符开始，其后跟符号和数字，代码字的排列顺序没有严格的要求，不需要的代码字以及与上段相同的续效字可以不写。这种格式的特点是：程序简单，可读性强，易于检查。因此现代数控机床广泛采用这种格式。
四、NC程序的常用功能字
一般程序段由下列功能字组成：
N —— G —— X —— Y —— Z —— F —— S —— T —— M ——
程序号准备功能坐标值进给速度主轴速度刀具辅助功能
（一）准备功能
它用来规定刀具和工件的相对运动轨迹（即指令插补功能）、机床坐标系、坐标平面、刀具补偿、坐标偏置等多种加工操作。我国机械工业部根据ISO标准制定了JB3208-83标准，规定G代码由字母G及其后面的二位数字组成，从G00到G99共有100种代码，如表1-3所示。G代码分模态代码和非模态代码。
（二）坐标功能字
坐标功能字（又称尺寸字）用来设定机床各坐标的位移量。它一般使用X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R、A、B、C、D、E等地址符为首，在地址符后紧跟“＋”（正）或“－”（负）及一串数字。一个程序段中有多个尺寸字时，一般按上述地址符顺序排列。
（三）进给功能字
该功能字用来指定刀具相对工件运动的速度。其单位一般为mm/min。当进给速度与主轴转速有关时，如车螺纹、攻丝等，使用的单位为mm/r。进给功能字以地址符“F”为首，其后跟一串数字代码。
（四）主轴功能字
该功能字用来指定主轴速度，单位为r/min，它以地址符“S”为首，后跟一串数字。
（五）刀具功能字
当系统具有换刀功能时，刀具功能字用以选择替换的刀具。它以地址符“T”为首，其后一般跟二位数字，代表刀具的编号。以上F功能、T功能、S功能均为模态代码。
（六）辅助功能字
辅助功能字M代码主要用于数控机床的开关量控制，如主轴的正、反转，切削液开、关，工件的夹紧、松开，程序结束等。M代码从M00-M99共100种。我国标准JB3208-83的有关规定见表1-4所示。
（1）M00程序停止；（2）M01选择停止；（3）M02程序结束；（4）M30纸带结束。
教案授课计划
第四次课授课提纲
现场教学
1、现场讲解数控机床的工作原理、组成与特点、分类和有关功能；
2、现场演示数控车削加工、数控铣削加工的过程；
3、现场参观加工中心机床、数控特种加工机床；
4、现场讲解数控加工工艺和有关功能，为后续课内容的学习增加感性认识。
教案授课计划
第五次课授课提纲
第四节数控加工技术的发展趋势
随着科学技术的发展，机械产品的形状和结构不断改进，对零件加工质量的要求也越来越高。尤其是随着FMS和CIMS的兴起和不断成熟，对机床数控系统提出了更高的要求，现代数控加工正在向高速化、高精度化、高可靠性、高柔性化、高一体化、网络化和智能化等方向发展。
一、高速化
二、高精度化
三、高可靠性
四、高柔性化
五、高一体化
六、网络化
七、智能化
第一章小结
本章介绍了数控设备的产生与发展，数控设备的工作原理、组成与特点，数控设备的分类，数控机床的坐标系统，数控加工和程序编制基础，重点讨论了数控加工的工艺设计内容，要求了解数控加工技术的发展趋势。
通过本章的学习，我们应当明确以下几点：
（1）数控机床是为解决单件、小批量，特别是复杂型面零件加工的自动化并保证质量而产生的。随着数控系统经历六代产品发展过程的同时，数控机床从第一台三坐标立式数控铣床产生开始，相继出现了数控转塔式冲床、数控转塔钻床、加工中心、DNC、FMS、CIMS等机床或系统。在数控机床全面发展的同时，其它数控设备也得到了广泛的应用。现代数控加工技术正向高速化、高精度化、高可靠性、高柔性化、高一体化、网络化和智能化方向发展。
（2）数控设备一般由输入输出装置、计算机数控装置、伺服系统和受控设备等组成。数控设备工作的核心问题是如何通过数控程序输入到数控设备的数控装置中，控制该设备执行机构的各种动作或运动轨迹。数控设备可以按多种方式进行分类。若按工艺用途，可分为金属切削类（含普通数控机床、数控加工中心），金属成形类（如数控弯管机、数控压力机、数控冲剪机、数控折弯机、数控旋压机等），特种加工类（如数控电火花线切割机、数控电火花成形机、数控激光与火焰切割机等），测量、绘图类（如数控绘图机、数控坐标测量机、数控对刀仪）等四类；若按控制运动的方式分类，则可以分为点位控制、点位直线控制和轮廓控制的数控机床；若按伺服系统的控制方式，可分为开环、半闭环和闭环数控机床；还可以按所用数控系统的档次，分为低、中和高档数控机床。
（3）数控加工包括八个方面的内容，其关键是进行数控加工工艺设计。数控加工的工艺设计主要包括：选择并确定零件的数控加工内容，对零件图纸进行数控加工工艺性分析，数控加工的工艺路线设计，数控加工的工序设计，数控加工专用技术文件的编写。通过数控加工的工艺设计，最终把数控工艺和参数具体地设置在数控加工程序中，是数控加工的核心问题。
（4）数控加工程序的编制方法有手工编程和自动编程两类。为使用户方便和统一，国际标准化组织ISO对数控程序编制的代码制定了统一的标准。现在广泛使用的ISO代码列出了G、M、F、S、T等功能字的规定，按照一定的程序段格式将这些功能字组成数控程序。
教案授课计划
第 六 次 课 授 课 提 纲
第二章 数控机床各组成部分的结构及其控制原理
第一节 计算机数控系统
一、CNC 系统的组成与特点
计算机数控系统（简称CNC 系统）是在硬件数控（NC ）系统的基础上发展起来的，它用一台计算机完成数控装置的所有功能。CNC 系统由硬件和软件组成，其组成框图如图2-1所示。
图2-1 CNC 系统的组成框图
根据上述组成框图，CNC 系统有如下特点： （1）灵活性 （2）通用性 （3）可靠性
（4）数控功能多样化 （5）使用维护方便
二、CNC 系统的硬件结构
数控系统的硬件由数控装置、输入/输出装置、驱动装置和机床电器逻辑控制装置等组成，这四部分之间通过I/O 接口互连。
数控装置是数控系统的核心，其软件和硬件来控制各种数控功能的实现。
数控装置的硬件结构按CNC 装置中的印制电路板的插接方式可以分为大板结构和功能模块（小板）结构；按CNC 装置硬件的制造方式，可以分为专用型结构和个人计算机式结构；按CNC 装置中微处理器的个数可以分为单微处理器结构和多微处理器结构。
（一）大板结构和功能模板结构 1．大板结构
大板结构CNC 系统的CNC 装置由主电路板、位置控制板、PC 板、图形控制板、附加I/O 板和电源单元等组成。主电路板是大印制电路版，其它电路板是小板，插在大印制电路板上的插槽内。这种结构类似于微型计算机的结构。
2．功能模块结构
（二）单微处理器结构和多微处理器结构
江苏省职业学校实习课程教师教案本 （2010 —2011学年第二学期） 专业名称 课程名称 授课教师 学校
《数控车床加工工艺与编程操作》 教案设计说明 实训篇六——轴类零件的加工 本节教学内容属于数控加工基础实训篇课题6的教学内容；根据本专业人才培养方案及教材要求将本节教学内容设计成适合理实一体化教学的四
课题名称实训篇六——轴类零件加工课题序号课题1——轴外圆加工授课日期第12周 2011年5月11日至2011年5月13日 授课时数 4 授课班级10数控授课班级人数30 教学目的与要求1、能根据零件图要求，合理选择进刀路线及切削用量； 2、能根据零件图正确编制外圆、圆弧加工程序，并学会必要的尺寸计算； 3、掌握车削外圆对刀、进刀方法； 4、能正确的装夹毛坯、刀具。 重点与难点1、合理的选择进刀路线； 2、正确的装夹毛坯； 3、刀具的选择； 4、能对加工质量进行分析和处理。 示范内容1、多媒体软件仿真示范； 2、车床上的实际操作示范。 巡回重点及注意事项1、教师巡视；（巡视学生操作的规范性、正确性） 2、对于不正确的学生，教师进行个别指导。 实习课题图或操作工序安排
实习课日安排（分课题操作教学安排）
课题名称实训篇六——轴类零件加工课题序号课题4——阶段性综合 训练 授课日期第14周 2011年5月25 日至2011年5月27日授课时数 4 授课班级10数控授课班级人数30 教学目的与要求1、能根据零件图连贯的编出整个零件程序。 2、能根据零件图要求，合理选择进刀路线及切削用量。 3、合理采用加工技巧保证零件加工精度。 4、培养学生的综合应用能力。 重点与难点1、轴类综合零件工艺分析及程序编制的能力。 2、能根据零件图要求，合理选择进刀路线及切削用量。 3、合理采用加工技巧保证零件加工精度。 示范内容1、多媒体软件仿真示范； 2、车床上的实际操作示范。 巡回重点及注意事项1、教师巡视；（巡视学生操作的规范性、正确性） 2、对于不正确的学生，教师进行个别指导。 实习课题图或操作工序安排
江苏省技工院校 教案首页 授课 2.15 2.17 日期 班级10数/10机10数/10机 课题：第四章第一节数控加工用刀具的种类与特点 教学目的要求： 1. 刀具的种类。2. 刀具的特点。3. 对刀具的要求。教学重点、难点： 1. 刀具的种类。2. 刀具的特点。3. 对刀具的要求。授课方法：示范 授课执行情况及分析：基本掌握，作业情况良好 板书设计或授课提纲 一、复习前课（5’） 二、导入新课（10’） 三、讲解新课（45’） 四、课堂小结（15’） 五、布置作业（5’）
教学活动及板书设计 第四章数控加工用刀具与夹具系统 第一节数控加工用刀具的种类与特点一、复习前课 二、导入新课 数控加工用刀具可分为常规刀具和模块化刀具。 三、讲解新课 （一）刀具的种类 1. 车削刀具 2. 钻削刀具 3. 铣削刀具 4. 镗削刀具 5. 特殊型刀具 （二）刀具的特点 （三）对刀具的要求 1. 强度高 2. 精度高
3. 切削速度和进给速度高 4. 可靠性好 5. 使用寿命长 6. 断屑及排屑性能好 四、课堂小结 五、作业布置
江苏省技工院校 教案首页 授课 2.22 2.24 日期 班级10数/10机10数/10机 课题：第四章第二节数控车削用刀具 教学目的要求：1. 机夹可转位片刀具及代码。2. 数控车削刀具系统的形式。3. 数控车削用刀具的选用。 教学重点、难点： 授课方法：示范 授课执行情况及分析：基本掌握，作业情况良好 板书设计或授课提纲 一、复习前课（5’） 二、导入新课（10’） 三、讲解新课（45’） 四、课堂小结（15’） 五、布置作业（5’）
课题1数控车床基本程序指令及应用 学时2 一、教学目的和要求 1、了解数控车床的安全操作规程 2、掌握数控车床基本程序指令 3、掌握数控车床简单轴类零件程序的编制 二、重点难点 1、数控车床的安全操作规范 2、数控车床基本指令的基本应用 3、数控车床简单轴类零件精加工程序的编制 三、授课内容 （一）数控车床安全操作规程 1.开机前应对数控车床进行全面细致的检查，包括操作面板、导轨面、卡爪、 尾座、刀架、刀具等，确认无误后方可操作。 2.数控车床通电后，检查各开关、按钮和按键是否正常、灵活、机床有无异 常现象。 3.程序输入后，应仔细核对代码、地址、数值、正负号、小数点及语法是否 正确。 4.正确测量和计算工件坐标系，并对所得结果进行检查。 5.输入工件坐标系，并对坐标、坐标值、正负号、小数点进行认真核对。 6.未装工件前，空运行一次程序，看程序能否顺利进行，刀具和夹具安装是 否合理，有无超程现象。 7.试切时快速倍率开关必须打到较低挡位。 8.试切进刀时，在刀具运行至工件30~50㎜处，必须在进给保持下，验证Z 轴和X轴坐标剩余值与加工程序是否一致。 9.试切和加工中，刃磨刀具和更换刀具后，要重新测量刀具位置并修改刀补 值和刀补号。 10.程序修改后，要对修改部分仔细核对。 11.必须在确认工件夹紧后才能启动机床，严禁工件转动时测量、触摸工件。 12.操作中出现工件跳动、打抖、异常声音、夹具松动等异常情况时必须停车 处理。 13紧急停车后，应重新进行机床“回零”操作，才能再次运行程序。 （二）数控车床坐标系 数控机床的加工是由程序控制完成的，所以坐标系的确定与使用非常重要。根据ISO841标准，数控机床坐标系用右手笛卡儿坐标系作为标准确定。数控车床平行于主轴方向即纵向为Z轴，垂直于主轴方向即横向为X轴，刀具远离工件方向为正向。如图1-1所示 数控车床有三个坐标系即机械坐标系、编程坐标系和工件坐标系。机械坐标系的原点是生产厂家在制造机床时的固定坐标系原点，也称机械零点。它是在
数控加工工艺与编程课 程标准
《数控加工工艺与编程》课程标准 开课院部：机电工程学院 课程编号：020810019 课程负责人： 编制日期：2014年5月26日
《数控加工工艺与编程》课程标准课程名称：数控加工工艺与编程 适用专业：数控技术、机械制造与自动化、机电一体化技术 1.前言 1.1课程性质 本课程是数控技术专业中核心职业技能课，培养具有较高职业道德和素养，了解数控加工过程中有关工艺分析、数值计算、基本编程功能指令，掌握数控车床、数控铣床、加工中心程序编制方法的高素质技能型人才。 本课程是数控技术专业的一门职业技术课程。课程主要讲授数控加工过程中有关工艺分析、数值计算、基本编程功能指令，掌握数控车床、数控铣床、加工中心的程序编制方法。 前导课程：《机械制造技术基础》、《计算机绘图》、《工程材料与成型工艺》、《公差配合与技术测量》等。 后续课程：顶岗实习 1.2课程设计理念 根据行业经济和山东、济南地区经济发展需要，立足于“以服务为宗旨，以就业为导向，以学生为中心”的办学定位，通过对机械加工行业的调研，明确学生的主要就业岗位及其岗位工作标准，分析与之相适应的职业能力，采用“任务驱动、项目导向”的教学方式，有针对性的选择若干个典型机械零件，确定学习领域课程及其学习情境，构建新的学习领域课程内容体系。 1.3课程设计思路 （1）采用“工学结合”的教学模式 在教学过程中，采用“工学结合”的教学模式，通过与我院实践教学实习基地：济南四机数控机床、威海华东数控股份有限公司（国内主流机械加工设备供应商）、中国重汽集团等建立起密切合作关系，将实验实训放到工程训练中心或实践教学基地进行，使学生能够深入生产第一线，参观和参与生产过程，为学生提供良好的工程实践环境。 （2）采用“项目导向、任务驱动”的教学方式 以数控加工岗位工作任务为驱动，以来自企业真实产品的典型零件加工过程规划教学内容，以实际工作过程为主线，将数控加工工艺与编程的理论知识，融于机械零件的实际加工过程中，在实际工作需要时引入相关
序号 1 日期班级 课题数控程序编制的概念 重点与难点数控编程的内容与步骤 教研室主任年月日教师年月日 教学手段：多媒体教学 引入：由普通机床难加工零件及东芝事件引出数控机床应用（5分钟）正课：第一章数控加工技术概况（85分钟） 1.1 数控程序编制的概念 在编制数控加工程序前，应首先了解：数控程序编制的主要工作内容，程序编制的工作步骤，每一步应遵循的工作原则等，最终才能获得满足要求的数控程序。 1.1.1 数控程序编制的定义 编制数控加工程序是使用数控机床的一项重要技术工作，理想的数控程序不仅应该保证加工出符合零件图样要求的合格零件，还应该使数控机床的功能得到合理的应用与充分的发挥，使数控机床能安全、可靠、高效的工作。 1、数控程序编制的内容及步骤 数控编程是指从零件图纸到获得数控加工程序的全部工作过程。 （1）分析零件图样和制定工艺方案 这项工作的内容包括：对零件图样进行分析，明确加工的内容和要求；确定加工方案；选择适合的数控机床；选择或设计刀具和夹具；确定合理的走刀路线
及选择合理的切削用量等。这一工作要求编程人员能够对零件图样的技术特性、几何形状、尺寸及工艺要求进行分析，并结合数控机床使用的基础知识，如数控机床的规格、性能、数控系统的功能等，确定加工方法和加工路线。 （2）数学处理 在确定了工艺方案后，就需要根据零件的几何尺寸、加工路线等，计算刀具中心运动轨迹，以获得刀位数据。数控系统一般均具有直线插补与圆弧插补功能，对于加工由圆弧和直线组成的较简单的平面零件，只需要计算出零件轮廓上相邻几何元素交点或切点的坐标值，得出各几何元素的起点、终点、圆弧的圆心坐标值等，就能满足编程要求。当零件的几何形状与控制系统的插补功能不一致时，就需要进行较复杂的数值计算，一般需要使用计算机辅助计算，否则难以完成。 （3）编写零件加工程序 在完成上述工艺处理及数值计算工作后，即可编写零件加工程序。程序编制人员使用数控系统的程序指令，按照规定的程序格式，逐段编写加工程序。程序编制人员应对数控机床的功能、程序指令及代码十分熟悉，才能编写出正确的加工程序。 （4）程序检验 将编写好的加工程序输入数控系统，就可控制数控机床的加工工作。一般在正式加工之前，要对程序进行检验。通常可采用机床空运转的方式，来检查 机床动作和运动轨迹的正确性，以检验程序。在具有图形模拟显示功能的数控机床上，可通过显示走刀轨迹或模拟刀具对工件的切削过程，对程序进行检查。对于形状复杂和要求高的零件，也可采用铝件、塑料或石蜡等易切材料进 行试切来检验程序。通过检查试件，不仅可确认程序是否正确，还可知道加工精度是否符合要求。若能采用与被加工零件材料相同的材料进行试切，则更能反映实际加工效果，当发现加工的零件不符合加工技术要求时，可修改程序或采取尺寸补偿等措施。 总结与提问：数控机床的应用及数控机床编程步骤（10分钟）
第六章华中世纪星21M数控铣床 6.1数控系统面板介绍 图6-1 华中世纪星数控系统面板 6.1.1 MDI键盘说明 名称功能说明 地址和数字键按下这些键可以输入字母，数字或者其它字符。
切换键 输入键 替换键 删除键 翻页键 光标移动键有四种不同的光标移动键。 ：用于将光标向右或者向前移动。 ：用于将光标向左或者往回移动。 ：用于将光标向下或者向前移动。 ：用于将光标向上或者往回移动。 6.1.2 菜单命令条说明 数控系统屏幕的下方就是菜单命令条。 图6-2 菜单命令条 由于每个功能包括不同的操作，在主菜单条上选择一个功能项后，菜单条会显示该功能下的子菜单。例如，按下主菜单条中的“自动加工”后，就进入自动加工下面的子菜单条，如图6-3所示。 图6-3 自动加工子菜单 每个子菜单条的最后一项都是“返回”项，按该键就能返回上一级菜单。 6.1.3 快捷键说明
图6-4 快捷键 这些是快捷键，这些键的作用和菜单命令条是一样的。 在菜单命令条及弹出菜单中，每一个功能项的按键上都标注了F1、F2等字样，表明要执行该项操作也可以通过按下相应的快捷键来执行。 6.1.4 机床操作键说明 表6-2 机床操作键说明 名称功能说明 急停键用于锁住机床。按下急停键时，机床立即停止运动。 急停键抬起后，该键下方有阴影，见下图a；急停键按下时， 该键下方没有阴影，见下图b。 （a）（b） 循环启动/保持在自动和MDI运行方式下，用来启动和暂停程序。 方式选择键用来选择系统的运行方式。 ：按下该键，进入自动运行方式。 ：按下该键，进入单段运行方式。 ：按下该键，进入手动连续进给运行方式。 ：按下该键，进入增量运行方式。 ：按下该键，进入返回机床参考点运行方式。 方式选择键互锁，当按下其中一个时（该键左上方的指示灯 亮），其余各键失效（指示灯灭）。 进给轴和方向选择开关在手动连续进给、增量进给和返回机床参考点运行方式下， 用来选择机床欲移动的轴和方向。 其中的为快进开关。当按下该健后，该键左上方的指
第三节数控机床的分类及应用 一、按工艺用途分类 1．一般数控机床 最普通的数控机床有钻床、车床、铣床、镗床、磨床和齿轮加工机床。 2．数控加工中心 加工中心是在一般数控机床上加装一个刀库和自动换刀装置，构成一种带自动换刀装置的数控机床。 二、按加工路线分类 1．点位控制机床 刀具与工件相对移动时，只控制从一点运动到另一点的准确性，而不考虑两点之间的路径和方向。 2．直线控制机床 刀具与工件相对移动时，除控制从起点刀终点的准确定位外，还要保证平行于坐标轴的直线切削运动。 3．轮廓控制机床 刀具与工件相对运动时，能对两个或两个以上坐标轴的运动同时进行控制。 三、按可控制联动的坐标轴数分类 数控机床可控制联动的坐标轴数是指数控装置控制几个伺服电动机同时驱
动机床移动部件运动的坐标轴数目。 1．两坐标联动 数控机床能同时控制两个坐标轴联动，即数控装置同时控制X和Z方向运动，可用于加工各种曲线轮廓的回转体类零件。 2．三坐标联动 数控机床能同时控制三个坐标轴联动，此时，铣床称为三坐标数控铣床，可用于加工曲面零件。 3．两轴半坐标联动 数控机床本身有三个坐标能作三个方向的运动，但控制装置只能同时控制两个坐标联动，而第三个坐标只能作等距周期移动。 4．多坐标联动 能同时控制四个以上坐标轴联动的数控机床，多坐标数控机床的结构复杂、精度要求高、程序编制复杂，主要应用于加工形状复杂的零件。 四、按控制方式分类 1．开环控制数控机床 开环控制数控机床系统中没有检测反馈装置，不检测运动的实际位置，没有位置反馈信号。指令信息在控制系统中单方向传送，不反馈。 2．全闭环控制数控机床 安装在工作台上的检测元件将工作台实际位移量反馈到计算机中，与所要
张家口职业技术学院教案 （2007 ～2008 学年度第一学期）: 系别机械工程系 班级2005级数控1—2班 任教课程数控加工编程及操作 （数控加工仿真技术） 教师姓名杨世成 \ 二00七年九月五日
教师课时授课教案
授课主要内容 . Ⅰ实习导入 [学生复习] 加工坐标系确定的方法和步骤。 确定加工坐标系的用途。 Ⅱ实习教学 项目1 数控车床仿真操作 任务1 数控车床仿真系统的面板操作 [教师] ' 在黑板上板书步骤 在教师机上逐步演示操作步骤。 [学生] 做好笔记。观察操作步骤和运行效果。 （1）数控加工仿真软件的安装 （2）数控仿真界面的进入 （3）选择机床 打开菜单“机床/选择机床···”，选择“FANUC PowerMate 0”数控车床。 （4）机床准备 · 包括激活机床和机床回零。 （5）定义毛坯 打开菜单“零件/定义毛坯”，然后输入相关参数来确定毛坯的材料和尺寸。 （6）放置零件 打开菜单“零件/放置零件”，在列表中点击所需要的零件，按下确定按钮，系统自动关闭对话框，弹出“调整零件位置”对话框，根据箭头方向调整零件位置或调头。 （7）安装刀具 打开菜单“机床/选择刀具”，弹出“车刀选择”对话框。 选择刀位—选择加工方式—选择刀片—选择刀柄—修改刀具参数—确认选刀。 （8）机床手动操作 机床回零后，装好毛坯，将操作面板中MODE SELECT旋钮切换到JOG上。点击MDI键盘的按钮，此时CRT界面上显示坐标值，利用操作面板上的按钮、和、，将机床移动到毛坯位置附近。 点击按钮，使主轴转动；点击按钮，用所选刀具切削工件外圆； 点击按钮，将刀具退至需要切削的位置；点击按钮，切削工件端面。
《数控加工技术》（单元教学）教学大纲 一、课程教学目的 本课程是一门以实训教学为主的课程。其教学目的是： 1. 熟悉了解数控车床、数控铣床、数控加工中心的结构组成及工作原理。 2. 熟练掌握待加工零件的装夹、定位、加工路线设置及加工参数调校等实际操作工艺。 3. 熟练掌握阶梯轴、成型面、螺纹等车削零件和平面轮廓、槽形、钻、镗孔等类型铣削零件的手工编程技术以及曲面零件的自动编程技术。能分析判断并解决加工程序中所出现的错误。 4. 熟练操作数控车、数控铣床、并能加工出中等复杂程度的零件。 5. 能初步使用加工中心机床，了解刀库及其设置，了解加工中心的加工过程与特点。 6. 具有对零件加工质量的初步控制和分析、处理能力。 二、课程教学要求 要求学生能在 5周内完成数控车床、数控铣床、数控加工中心的基本编程训练以及典型零件的实际加工训练；掌握自动编程的方法，能熟练操作数控车床、数控铣床；完成指定的实训内容、填写实训报告、加工工艺卡片等工艺文件。三、课程教学适用的专业与年级 适用的专业：高职数控、模具等机械类各专业 适用的年级：二 ~三年级 四、课程的总学时和总学分 课程总学时 140（5周），其中理论讲授34学时，本课程所修学分占 5 学分，其具体安排可参见下表：
五、本课程与其他课程的联系与分工 本课程学习时要求学生已进行过机加工基本实训、制图与 CAD等课程的学习，在具备一定的CAD绘图基础、切削加工的基础后才能进行本课程的学习。本课程以实训教学为主, 但必要的理论讲授是不可缺少的。 六、实训场地、材料及仪器设备的准备工作 本课程实训在现代制造技术中心和CADCAM计算机机房进行。 实训设备： CJK6032数控车床、CK616I数控车床、长城数控车、T6数控车床等 ZJK7532A-1数控铣床、XD-40 数控铣床等 XH713A立式加工中心、TH6350 卧式加工中心 LV-800、V-60立式加工中心、CH6145A车削中心等 计算机（自动编程训练用） 实训材料： 120X100X20 板料、φ40X200圆形棒料若干 实训前必须保证机床状况良好，并检查冷却与润滑液面状况，保证实训能顺利进行 七、课程实训教学的主要内容及方式 教学内容简介 1.实训动员，安技教育，制定计划 1）实训动员：明确实训目的与任务要求，端正实训态度，宣布实训纪律、制度、计划。
《数控加工技术》课程授课电子教案 课程编号： 课程名称：数控加工技术/Numerical Control Machining Technology 课程总学时/学分：64/4 （其中理论58学时，实验4学时，习题课2学时） 适用专业：机械设计制造及其自动化、模具设计与制造、冶金机械及控制技术、机电一体化一、课程地位 本课程是本课程是三年制高职机械类专业非数控专业的一门岗位群专业基础课。计划学分4学分，计划课时64学时。通过本课程的理论教学和实践教学，使学生理解数控加工的基本概念，熟悉数控机床各组成部分的结构及其控制原理，掌握常见数控加工方法的加工工艺、编程与数控机床操作，具备应用数控加工技术的基本技能。 本课程的前续课程为：工程制图、电工电子技术、机械制造基础、机械设计、微机技术与应用、液压与气压传动等；其后续课程为：机电一体化控制与系统、先进制造技术，专业方向课程等。二、教材及主要参考资料 教材：明兴祖等主编·数控加工技术（第二版）·北京：化学工业出版社，2008.6，普通高等教育“十一五”国家级规划教材。 主要参考资料： 1、宋本基主编．《数控机床》（第1版），哈尔滨工程大学出版社，1999.3； 2、逯晓勤，李海梅，申长雨编著．《数控机床编程技术》，机械工业出版社，2006.1； 3．明兴祖等编著·数控加工综合实践教程·北京：清华大学出版社，2008.2； 三、课时分配 四、教学方法及手段 教学方法：理论教学可选择案例式、讲练结合式、讨论启发式、归纳式、现场教学式等方法；实验（实践）教学可采用模块教学式、仿真式（模拟软件）、顶岗式等多种教学方法；课外教学可
采用数控技术讲座、竞赛等形式。 教学手段：课堂教学可探索采用CAI课件、电视录像片、模拟软件演示等手段；实验（实践）教学可采用仿真（数控编程模拟）、浓缩、多媒体软件与环链等手段；课外采用在网上公布的电子教案、网络课件和教学录像等手段，把图像、二维和三维动画、音频、视频等表现形式集为一体，形成立体化的教学环境。 五、考核方式与成绩核定办法 1. 考核方式：考试 2. 本课程一学期完成，考核以目标控制为主，同时严格过程控制。课程考试成绩由两部分组成，第一部分包括课内实验、平时作业等，占30%；第二部分为期末闭卷考试成绩，占70%。数控加工实习单独给出实习成绩，采用实训考核形式。学完本课程后，推荐学生直接参加国家数控机床操作工职业资格证考试，考核方式按笔试（应知部分）和现场考核（应会部分）方式进行，考核按“数控机床操作工职业资格证技能鉴定”标准进行。 六、授课方案（以下以课次为单位编写）
第1节数控车削主要加工对象 【教学目标】通过本节的教学：掌握数控车削加工的特点，数控车床的分类与结构，数控车削主要加工对象，数控车床坐标系，数控车刀及数控车床夹具等。 【教学重点】数控车削加工的特点、数控车削主要加工对象、数控车刀及夹具。 【教学难点】数控车削主要加工对象。 【难点点化】结合教学视频和现场参观充分理解数控车削的主要加工对象，了解数控车削的方式特点。 【教学时数】 1学时 【课程类型】理实一体化课程 【教学方法】数字化课程教学、课堂提问、理论联系实际 【教学内容】 概述 4.1.1 数控车削加工的对象 数控车床是目前使用比较广泛的数控机床，主要用于轴类和盘类回转体工件的加工，能自动完全内外圆面、柱面、锥面、圆弧、螺纹等工序的切削加工，并能进行切槽、钻、扩、铰孔等加工，适合复杂形状工件的加工。与常规车床相比，数控车床还适合加工如下工件。 1、轮廓形状特别复杂或难于控制尺寸的回转体零件 2、精度要求高的零件 3、特殊的螺旋零件如特大螺距（或导程）、变螺距、等螺距与变螺距或圆柱与圆锥螺旋面之间作平滑过渡的螺旋零件，以及高精度的模数螺旋零件和端面螺旋零件。
4、淬硬工件的加工在大型模具加工中，有不少尺寸大而形状复杂的零件。这些零件热处理后的变形量较大，磨削加工困难，可以用陶瓷车刀在数控机床上对淬硬后的零件进行车削加工，以车代磨，提高加工效率。 4.1.2数控车床编程要点 数控车床的编程具有如下特点： 1、在一个程序段中，根据图样上标注的尺寸可以采用绝对值编程或增量值编程，也可以采用混合编程。 2、被加工零件的径向尺寸在图样上和测量时，一般用直径值表示，所以采用直径尺寸编程更为方便。 3、由于车削加工常用棒料作为毛坯，加工余量较大，为简化编程，常用采用不同形式的固定循环。 4、编程时，认为车刀刀尖是一个点，而实际上为了提高刀具寿命和工件表面质量，车刀刀尖常磨成一个半径不大的圆弧。为提高工件的加工精度，编制圆头刀程序时，需要对刀具半径进行补偿。使用刀具半径补偿后，编程时可直接按工件轮廓尺寸编程。 5、为了提高加工效率，车削加工的进刀与退刀都采用快速运动。进刀时，尽量接近工件切削开始点，切削开始点的确定以不碰撞工件为原则。 4.2 数控车床的刀具补偿 4.2.1 刀具位置补偿 在实际加工工件时，使用一把刀具一般不能满足工件的加工要求，通常要使用多把刀具进行加工。作为基准刀的1号刀刀尖点的进给轨迹如图4.1所示(图中各刀具无刀位偏差)。其它刀具的刀尖点相对于基准刀刀尖的偏移量（即刀位偏差）如图4.2所示(图中各刀具有刀位偏差)。在程序里使用M06指令使刀架转动，实现换刀，T指令则使非基准刀刀尖点从偏离位置移动到基准刀的刀尖点位置（A点）然后再按编程轨迹进给，如图4.2的实线所示。 刀具在加工过程中出现的磨损也要进行位置补偿。
理论课教案（首页） （编号：JL/JW—(ZY)08—01） 教师：朱承科授课班级：14-38
课题引入 （4分钟） 新课讲授 （80分钟） 1．数控机床的组成有哪些? 2.简述数控机床的分类、特点和应用 2.数控机床坐标系的建立及数学处理 一、数控机床的坐标系 （一）坐标系的规定 1．标准坐标系 数控机床上的坐标系是采用右手直角笛卡尔坐标系。 图2-5 右手定则 2.刀具相对工件运动的原则 3.运动方向的规定刀具远离工件的方向为正方向。 （二）数控机床的坐标轴 确定机床坐标系的坐标轴顺序为：Z—X—Y ① Z轴： Z坐标轴与传递切削力的主轴方向一致；以增大工件和刀具 之间距离的方向为运动的正方向 ﹡对于车床、磨床等主轴带动工件旋转；Z轴平行与主轴。 ﹡如果机床没有主轴（如牛头刨床），Z轴垂直于工件装卡面。 ﹡钻镗加工中，钻入和镗入工件的方向为Z坐标的负方向，而退出为正方向。 ② X轴： X坐标轴一般是水平的，平行于工件的装卡面。这是在刀具 或工件定位平面内运动的主要坐标。 ﹡对于工件旋转的机床（如车床、磨床等），X坐标的方向是在工件的径向上，且平行于横滑座。刀具离开工件旋转中心的方向为X轴正方向。 a、如Z轴是垂直的，当从刀具主轴向立柱看时，X的正方向指向右。 b、如Z轴（主轴）水平，当从主轴向工件方向看时，X的正方向指向 右方。 ③ Y轴：Y坐标轴垂直于X、Z坐标轴。Y运动的正方向根据X和Z坐 标的正方向，按照右手直角笛卡儿坐标系来判断。 图2-6 典型机床的坐标系
④旋转坐标系： A、B和C相应地表示其轴线平行于X、Y和Z坐标的旋转运动。A、B和C的正方向，相应地表示在X、Y和Z坐标正方向上按照右旋螺纹前进的方向。 ⑤附加坐标：如果在X、Y、Z主要坐标以外，还有平行于它们的坐标，可分别指定为U、V、W 。如还有第三组运动，则分别指定为P 、Q和R。 举例说明：卧式加工中心、卧铣、后置刀架车床等。 ⑥对于工件运动时的坐标轴方向 对于工件运动而不是刀具运动的机床，必须将前述为刀具运动所作的规定，作相反的安排。用带“′”的字母，如＋X′，表示工件相对于刀具正向运动指令。而不带“′”的字母，如＋X，则表示刀具相对于工件的正向运动指令。二者表示的运动方向正好相反。对于编程人员、工艺人员只考虑不带“′”的运动方向。 ⑦主轴旋转运动的方向 主轴的顺时针旋转运动方向（正转），是按照右旋螺纹旋入工件的方向。 二、机床坐标系与工件坐标系 1.机床坐标系 机床坐标系是机床上固有坐标系，往往采用那些能够作为基准的点、线、面来作为机床的换刀点、坐标轴的轴心线和坐标平面。图2-7所示为数 控车床坐标系。 图2-7 典型车床坐标系 机械原点----机床上设定的一个特定位置，又称机床零位。 ﹡机械原点的定位精度很高，是机床调试和加工时十分重要的基准点。 ﹡机床上各种坐标系的建立都是以机械原点为参考点而确定的。图中O′是机械原点。 ﹡机床每次开机、断电、故障、图形模拟后，甚至必要时当进行坐标设定及对刀前都要对机床进行一次手动回零操作。所谓回零操作就是使运动部件回到机床的机械原点。 2.工件坐标系（编程坐标系） 工件坐标系在编程时使用，由编程人员在工件上建立的工件坐标系。 工件原点：零件在设计中有设计基准。在加工过程中有工艺基准，同时要尽量将工艺基准与设计基准统一，该基准点通常称为工件原点。 3.机床坐标系与工件坐标系的关系 工件坐标系与机床坐标系的坐标轴平行。可通过机床坐标系偏置得到。 4.刀位点和换刀点
数控技术课程教案 第一章绪论 本章重点：1.数控机床概念 2.数控机床采用的新颖机械结构 3.数控机床按检测系统的分类 一般了解：数控机床的组成、数控机床的优缺点、数控机床的发展趋势 一、数字控制：用数字化信号对机床的运动及其加工过程 进行控制的一种控制方法。 数控机床：国际信息处理联盟（IFIP）第五技术委员会，对数控机床作了如下定义：一种装了程序控制系统的机床。该系统能逻辑的处理具有使用号码或其他符号编码指令规定的程序。 二、数控机床的产生与发展： （一）产生： 1、传统的生产方法已满足不了生产需求 1)单件小批量生产——占70%，一般用试切 法，技术水平要求高，劳动强度大，精度
不高，无法实现自动化。如：普通车、铣、 刨、磨床等 2)工艺流水作业——调整法加工，生产率提 高，精度提高，成本低，品种多，采用组 合机床，多机床配合，环节出现问题，生 产停滞。 3)自动机床：用凸轮控制，适于生产简单工 件，且改型困难 2、社会的需求 1)品种多样化 2)零件精度和形状复杂程度不断提高 3)生产品种的频繁换型 3、技术上的可行性 1)电子计算机的发明 2)电子技术的发展 a、现代控制理论的发展
b、各种功能优越件的产生 c、大规模集成电路的出现 3)新颖机械结构的出现 a、滚珠丝杠—代替普通丝杠，动作更灵 活，间隙更小，精度提高 b、滚动导轨—代替滑动导轨，移动灵 活，克服爬行和前冲现象 4)机床动态特性的研究成果 使机床的刚度更好，主轴转速更高，抗振 性提高 由于生产的发展要求出现新的生产工具，而在技术上又已具备了条件，于是在1948年，美国帕森斯公司提出应用计算机控制机床加工的设想，并与麻省理工学院合作进行研制工作。1952年试制成功第一台三坐标立式数控铣床。1958年我国开始研制数控机床。 (二) 发展： 1952——1959年，电子管制成数控机床控制系统
数控机床加工工艺教案 数控机床加工工艺 第一章绪论 一、数控加工在机械制造业中的地位和作用 数控机床综合应用了电子计算机、自动控制、精密检测与新型机械结构等方面的技术成果，具有高柔性、高精度与高自动化的特点。 应用数控加工技术是机械制造业的一次技术革命，使机械制造业的发展进入了一个新的阶段，提高了机械制造业的制造水平，为社会提供了高质量、多品种及高可靠性的机械产品。 目前应用数控加工技术的领域已从当初的航空工业部门逐步扩大到汽车、造船、机床、建筑等民用机械制造业，并已取得了巨大的经济效益。 二、数控加工的发展 1.数控机床的发展 数控机床的发展经历了电子管（1952年）、晶体管(1959年)、小规模集成电路（1965年）、大规模集成电路及小型计算机（1970年）和微处理机或微型计算机(1974年)等五代数控系统。由于现代数控系统的控制功能大部分由软件技术来实现，因而使硬件进一步得到了简化，系统可靠性提高，功能更加灵活和完善。目前现代数控系统几乎完全取代了以往的普通数控系统。 2.自动编程系统的发展 在本世纪50年代后期，美国首先研制成功了APT(Automatically Progammed Tools)系统。到了本世纪60年代和70年代又先后发展了APTⅢ和APTⅣ系统。在西欧和日本，也在引进美国技术的基础上发展了各自的自动编程系统，如德国的EXAPT系统、法国的IFAPT 系统、英国的2CL系统等。我国的自动编程系统发展较晚，但进步很快，目前主要有用于航空零件加工的SKC系统以及ZCK、ZBC和用于线切割加工的SKG等系统。 3.自动化生产系统的发展 在本世纪60年代末期出现了直接数控系统DNC(Direct NC)，1976年出现了由多台数控机床联接成可调加工系统，这是最初的柔性制造系统FMS（Flexible Manufcturing Cell)。自动化生产系统的发展，使加工技术跨入了一个新的里程，建立了一种全新的生产模式。我国已开始在这方面进行探索与研制，并取得了可喜的成果，已有一些FMS和CIMS成功地用于生产。 三、数控加工的特点 （1）自动化程度高 （2）加工精度高，加工质量稳定 （3）对加工对象的适应性强 （4）生产效率高 （5）易于建立计算机通信网络 当然，数控加工在某些方面也有不足之处，这就是数控机床价格昂贵，加工成本高，技术复杂，对工艺和编程要求较高，加工中难以调整，维修困难。为了提高数控机床的利用率，取得良好的经济效益，需要确实解决好加工工艺与程序编制、刀具的供应、编程与操作人员的培训问题。
第9章华中世纪星数控系统加工仿真技术 9.1华中世纪星数控系统的面板与按键 9.1.1 华中世纪星数控系统的面板布局 华中世纪星数控车床系统的操作设备主要包括CRT单元、MDI键盘和操作软键等。上海宇龙数控仿真系统华中世纪星车床仿真面板布局如图9-1所示。铣床与加工中心的面板布局与此相同。 图9-1华中世纪行数控车床的面板布局 1—CRT显示器；2—菜单条；3—操作面板；4—MDI键盘； 5—-打开键盘按钮；6—打开手轮按钮；7—-紧急停止按钮。 9.1.2华中世纪星 MDI按键说明 点击操作面板上的“打开键盘”按钮，就会显示MDI键盘。再次点击“打开键盘”按钮后，就可隐藏MDI键盘。 华中世纪性数控系统机床MDI按键主要包括地址/数字键、光标移动键及各
类功能键，其中地址/数字键用于手动输入程序，系统各功能键用于实现对机床的各种操作，各MDI按键的功能如表9-1所示。 表9-1 MDI键盘说明 名称功能说明 地址和数字键 按下这些键可以输入字母，数字或者其它字符。 切换键：在键盘上的某些键具有两个功能。按下该键可以在这 两个功能之间进行切换。 确认键 替换键：用于程序中字段的替换。 删除键：用于删除光标所在位置的字段 ：该键用于将屏幕显示的页面往前翻页。 ：该键用于将屏幕显示的页面往后翻页。 光标移动键有四种不同的光标移动键。 ：用于将光标向右或者向前移动。 ：用于将光标向左或者往回移动。 ：用于将光标向下或者向前移动。 ：用于将光标向上或者往回移动。 说明一点，MDI键盘各按键的功能电脑键盘上一致，为了操作的方便，可以使用电脑键盘来代替。 9.1.3 华中数控星系统的菜单与软键 华中数控加工仿真系统的操作界面中最重要的一块是菜单命令条。系统功能的操作主要通过菜单命令（如图9-1中的2区所示）对应的软键F1～F10来完成。由于每个功能包括不同的操作，菜单采用层次结构，即在主菜单下选择一个菜单
数控加工技术概述 1. 数控技术的产生 为单件、小批量生产，特别是复杂型面零件的生产提供自动化加工手段。 数字控制技术（简称数控技术）产生于20世纪中期。该技术最早可以追溯到1952年。该技术的出现与美国空军、美国麻省理工学院和J密不可分。直到20世纪60年代早期，数控技术才应用在产品制造领域，数控技术真正的繁荣时代是在1972年前后随着CNC技术的产生而到来的。 2. 数控的定义 数字控制可以定义为通过机床控制系统用特定的编程代码对机床进行操作。 数控是数字控制的简称，英文为Numerical Control，简称NC，目前数控一般是采用通用或专用计算机来实现数字程序控制，因此数控也称为计算机数控（Computer Numerical Control）简称CNC。数控技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。 3.数控技术在国民经济中的地位 4.数控技术的发展趋势 随着科学技术的不断发展，数控技术的发展越来越快，数控机床朝着高性能、高精度、高速度、高柔性化和模块化方向发展。但最主要的发展趋势是智能化、开放化、网络化。 5.数控加工的特点： 和传统的机械加工手段相比数控加工技术具有以下特点： （1）加工效率高。 （2）加工精度高。 （3）劳动强度低。 （4）适应能力强。 （5）准备时间缩短 （6）适合复杂零件的加工 （7）易于建立计算机通信网络，有利于生产管理。 （8）设备初期投资大。 （9）由于系统本身的复杂性，增加了维修的技术难度和维修费用。 6. 数控机床的组成 数控设备的基本结构如图1-1所示。主要由输入/输出装置、计算机数控装置、伺服系统和机床本体等四部分组成。
绪论（1教时） A：课题：绪论 B：课型：新课 C：教学目的与要求 1、了解学习本课程的目的 2、了解本课程的基本内容及其发展史 3、了解金属材料在各行业中的应用 D：教学重点与难点：无 E：教学过程 一、学习本课程的目的 本课程是中等职业学校数控技术专业的一门综合性的基础学科。 二、本课程的基本内容 1、主要内容： 包括金属材料、常见热处理、机械传动装置、液压和气压传动装置等。 2、学习本课程的方法 理论联系实际、注意观察现实生活中所接触到的机械。 F：小结 项目一、常用金属材料（27教时） A：课题：金属的性能 B：课型：新课 C：教学目的与要求 1、掌握金属材料性能（工艺性能、使用性能）的概念、分类 2、掌握力学性能概念及其指标
3、掌握载荷的性质、名称、分类 4、掌握强度的概念及其种类、应力的概念及符号 D、教学重点与难点： 1、金属材料的性能是教学重点 2、金属材料的强度概念及种类是教学难点 课题一碳钢 A：任务一认识碳钢 B：课型：新课 C：教学目的与要求 1、掌握碳素钢的概念； 2、了解Si、Mn、S、P对钢的性能影响； 3、掌握碳素钢的分类方法； 4、掌握碳素钢结构钢的牌号及用途。 5、掌握优质碳素结构钢的牌号、分类、性能及用途； 6、掌握碳素工具钢、铸造钢的牌号、分类、性能及用途。D：教学重点与难点：
1、碳素钢的分类是教学重点； 2、碳素钢的常存元素对钢的性能影响是教学难点。 3、普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳素工具钢、铸钢的牌号及用途。 E：教学过程： 碳素钢的概念： 含碳量小于2.11%，且不含有特意加入合金元素的铁碳合金，称为碳素钢或碳钢。 第一节常存元素对钢的性能的影响 一、硅（有益元素） 1、来源：炼钢后期作脱氧剂带入； 2、对钢的性能影响：提高钢的强度、硬度； 二、锰（有益元素） 1、来源：炼钢脱氧剂。 2、对钢的性能影响：提高钢的强度与硬度。 三、硫（有害元素） 1、来源：生铁带入； 2、对钢的性能影响：对钢造成热脆性； 四、磷（有害元素）
数控加工技术项目教学设计案例好风光好风光恢复供货才《数控加工技术》项目教学设计案例中心胡元亮徐州市贾汪区职业教育 一(项目名称: 国际象棋棋子——兵的加工 实物图: 零件图: 二(设计思想 (一)指导思想
以《江苏省职业教育课程改革行动计划》为指导，在努力构建“以能力为本位，以职业实践为主线，以项目课程为主体的模块化专业课程体系。”基础上开展实践性研究，以学生为中心，积极探索以行动为导向的项目课程改革，提高《数控加工技术》的课堂教学效率。 (二)设计理念 采用项目教学——师生通过共同生产具体的、具有实际应用价值或具有典型意义的产品而进行的教学活动，教师成了学生学习过程中的引导者、指导者和监督者，学生是学习的主人。教学中立足企业岗位的实际需求，在教师的帮助下，小组合作交流中，学生自主建构知识和技能训练，突出职业素养与综合职业能力的培养，在“做中学”，在“学中做”，学生积极性、主动性得到极大提高。 (三)任务分析 1、能够读懂零件图;对加工零件进行加工工艺分析，填写数控加工工艺卡片; 2、会编写加工程序并使用数控仿真软件进行程序校验; 3、正确操作数控机床，按工艺要求进行测量和检验; 4、能降低加工成本提高加工效率，并具有技术创新的能力; 5、生产过程中，能够自觉地贯彻质量、安全及生产现场的5S标准要求等。 (四)学生分析 1、中职生形象思维优于逻辑思维，实践学习强于理论学习，动手能力强于动脑能力，但学习目的不明确，学习兴趣不浓、学习习惯较差。 2、学生进行该项目之前已经学习了数控编程的基础理论。三(教学目标: (一)知识目标: 1、了解轴类零件成形面的加工工艺，圆弧节点的计算方法; 2、了解数控标准刀具的种类及编号规则;能正确选择加工圆弧面所使用的刀具及切削用量的确定;
《数控加工工艺与编程》课程整体教学设计（教改方案） 一、课程设计的基本思路 1、课程的性质和作用 本课程属于数控技术专业的核心课程，为培养数控技术人才提供必备的理论知识和专业技能。 2、教学目标 （1）知识目标 通过本课程学习，要求学生具备零件数控加工工艺设计和工艺分析、数控编程与操作的能力，并掌握相应的数控编程知识。 （2）技能目标 本课程以数控车削零件加工为核心，以国家社会与劳动部颁发的中级数控车工考核要求为依据，并将要求贯穿到各个教学情境中，学生完成本课程学习达到数控加工中级工要求。 （3）职业素养 通过各情境的训练，培养学生相应的方法能力、社会能力、相互沟通和团队协作的能力。 3、课程设计理念 本课程是情境教学课程。学生通过情境资讯、分析和实施，理解和掌握数控车削相关理论知识，培养学生动手能力。
4、课程设计思路 为便于教学并让学生掌握最基本、最典型零件的加工，本课程选择了数控车常见典型零件，作为情境教学的载体，以实现情境教学的目标。教学环节包括以下五个方面： 1、情境分析。针对每个教学情境，分析情境所应用的实际环境、情境教学的目的、情境所涉及的知识和应掌握的能力。 2、课堂理论讲解。结合情境，利用情境（实物、情境或多媒体课件）具体讲解情境涉及的理论知识。理论知识的讲解要求理论结合实际，不求知识的系统性和完整性，重原理的实用性。 3、课堂模仿操作。每个情境应该有学生的模仿操作，让学生体验和掌握，使教、学、练有机结合。 4、学生课内实践。根据课堂所教内容和情境要求，设计类似情境，让学生练习。 5、综合情境实训。在每个教学情境模块完成后，设计一个运用本模块情境所涉及的知识和技能的综合情境，让学生独立完成情境要求。 二、课程内容和学习情境教学设计 1、课程内容设与学时分配
知识目标：1数控机床的组成 2数控机床的分类 3数控机床的加工特点 技能目标：1能说出数控机床的组成 2能说出数控机床的各种分类特点 3能说出数控机床优于普通机床的加工特点 任务下达:任务一、数控机床 任务分析 相关知识2 1数控机床的组成，输入/输出设备。数控装置，伺服系统，机床本体，检测反馈装置。 2数控机床的分类 （1）按加工方式分为 金属切削累，金属成型累，特种加工类，其他类 （2）按控制系统功能分类 点位控制数控机床 直线控制数控机床 轮廓控制机床 （3）按伺服控制分类 开环控制数控机床 闭环控制数控机床
半闭环控制数控机床 （4）按数控系统的功能分 高档数控机床 中档数控机床 抵挡数控机床 （5）按可联动的轴数分 两轴控制 两州半控制（两个轴式连续控制，第三轴式位位或直线控制） 多轴控制 3数控机床的加工特点 适应性强 适合加工复杂型面得零件 加工精度高加工质量稳定 加工生产率高 一机多用 减轻操作者的劳动强度 有利于生产管理的现代化 价格较费 调试于维修较复杂 任务实施：通过多媒体教学师生互动完成对数控机床组成，分类，加工特点的认知
任务评价：通过提问检查授课的效果
知识目标：1数控.数控机床的概念 2数控机床的发展趋势 技能目标: 1能说出普通机床与数控机床的根本区别 2能说出数控.数控机床的概念 3 能说出数控机床的发展趋势 任务下达: 任务二、认识数控机床 相关知识1 普通机床与数控机床在加工零件的根本区别:数控机床是按 事先编制好的加工程序自动的完成对零件的加工而普通机 床是由操作者按照工艺规程通过手动操作来完成零件的加 工. 1数控/数控机床 数控:数字控制CNC-Numberied.Control）的简称。是用数字 化信号对机床的运动及加工过程进行控制的自动控制技术 数控机床：采用数字控制的机床或装备了数控系统的机床 2数控机床的产生 (1)1949年美国密执安州特拉弗斯城帕森斯公司的帕森斯。为精 确的制作直升飞机叶片的样板.设想了用电子技术控制坐标的 镗床的方案 (2)1989年美国空军后勤司令部位了在短时间内造出经常变更设 计的火箭零件于帕森斯公司合作.并选择麻省理工学院伺服机 构研究所协作单位.于1952年研制成功