数控加工工艺与编程教案

数控技术应用专业《数控加工工艺与编程实训》教案前言一、引言如今，随着科技的不断发展，数控技术已经在各个行业得到广泛应用，成为现代化制造业的重要组成部分。

数控技术的出现，极大地提高了生产效率、降低了生产成本，并且具有更高的精度、更高的质量和更强的适应性。

因此，掌握数控技术已经成为现代制造业从业人员的必备技能之一《数控加工工艺与编程实训》课程作为数控技术应用专业的核心课程之一，旨在培养学生对数控机床的操作、编程和实用工艺的掌握。

在这门课程中，学生将通过理论学习和实际操作相结合的方式，掌握数控机床的基本原理、编程方法和工艺要求，培养其具备独立进行数控加工工艺设计和编程的能力。

二、课程目标本课程的主要教学目标包括以下几个方面：1.掌握数控机床的基本原理和结构，了解数控技术的发展和应用。

2.理解数控编程的基本原理和编程方式，能够根据工艺要求进行数控编程。

3.学习数控刀具的选择和切削力的计算方法，能够设计合理的刀具路径和刀具切削参数。

4.熟悉数控编程语言的使用，能够编写标准的数控程序。

5.掌握数控加工工艺的设计方法和实施过程，能够独立进行数控加工工艺设计和实施。

三、教学内容《数控加工工艺与编程实训》课程的教学内容主要包括以下几个方面：1.数控机床的基本原理和结构：介绍数控机床的基本组成部分和工作原理，包括坐标系、机床轴向、伺服系统等。

2.数控编程的基本原理和方式：介绍数控编程的基本要素和编程方式，包括指令系统、数值控制和手动编程等。

3.数控刀具的选择和计算：介绍数控刀具的种类和选择原则，以及切削力的计算方法。

4.数控编程语言的使用：介绍G代码和M代码的基本语法和应用，以及常用的数控指令和功能。

5.数控加工工艺的设计和实施：介绍数控加工工艺的设计方法和实施过程，包括工艺路线、刀具路径和切削参数的确定。

四、教学方法本课程将采用理论教学与实际操作相结合的教学方法，注重培养学生的实践能力和应用能力。

在教学过程中，将通过实验操作、案例分析和课堂讨论等方式，激发学生的学习兴趣和动力，提高他们的学习效果和能力。

《数控加工编程与操作》教学教案第一章：数控加工概述1.1 数控加工的定义和发展历程1.2 数控系统的组成及工作原理1.3 数控加工的应用范围及优势1.4 数控加工的基本术语和概念第二章：数控编程基础2.1 数控编程的基本方法2.2 数控编程的指令系统2.3 数控编程的格式与规则2.4 数控编程的工艺分析与规划第三章：数控机床与刀具选择3.1 数控机床的分类与结构3.2 数控机床的选择原则3.3 刀具的选择与补偿3.4 数控机床的坐标系与运动控制第四章：数控车削编程与操作4.1 数控车削编程的基本方法4.2 数控车削编程的实例解析4.3 数控车削操作步骤与注意事项4.4 数控车削加工实训第五章：数控铣削编程与操作5.1 数控铣削编程的基本方法5.2 数控铣削编程的实例解析5.3 数控铣削操作步骤与注意事项5.4 数控铣削加工实训第六章：数控加工工艺与编程6.1 数控加工工艺的概念与重要性6.2 数控加工工艺参数的选择6.3 数控编程中的工艺处理6.4 典型零件的数控加工工艺分析第七章：数控编程高级应用7.1 复合刀具路径的编程7.2 高速数控加工编程7.3 数控加工中的仿真与模拟7.4 自动化编程与数控加工第八章：数控机床的维护与故障诊断8.1 数控机床的日常维护与保养8.2 数控机床故障的常见类型8.3 数控机床故障诊断与排除方法8.4 数控机床安全操作与事故预防第九章：数控加工质量控制9.1 数控加工质量的定义与指标9.2 数控加工误差分析与控制9.3 数控加工表面质量的控制9.4 数控加工过程的质量检测与评价第十章：数控加工编程与操作实践案例10.1 数控车削加工案例分析10.2 数控铣削加工案例分析10.3 多轴数控加工案例分析10.4 数控加工综合实训与评价第十一章：CAM软件与应用11.1 CAM软件的功能与作用11.2 常见CAM软件的使用方法11.3 CAM软件与数控编程的结合11.4 利用CAM软件进行数控编程实例第十二章：数控加工项目管理12.1 数控加工项目的定义与特点12.2 数控加工项目管理的流程与方法12.3 数控加工项目中的团队协作与沟通12.4 数控加工项目的风险管理第十三章：数控加工技术的发展趋势13.1 数控加工技术的历史与发展13.2 现代数控加工技术的新进展13.3 数控加工技术在未来的发展趋势13.4 我国数控加工技术的现状与展望第十四章：数控加工安全与环保14.1 数控加工安全的重要性14.2 数控加工安全操作规程14.3 数控加工中的环境保护14.4 数控加工事故的预防与处理第十五章：综合练习与课程设计15.1 数控加工编程与操作的练习题15.2 数控加工编程与操作的课程设计任务书15.3 数控加工编程与操作的课程设计指导15.4 数控加工编程与操作的课程设计评价重点和难点解析本文档详细编写了《数控加工编程与操作》教学教案，共包含十五个章节。

教学设计课堂实录1-1机械加工工艺基础的基本概念一、机械产品的生产过程和工艺过程1、生产过程概念机械产品制造时，由原材料到该机械产品出厂的全部劳动过程称为机械产品的生产过程。

2、生产过程包括（1）产品设计产品设计是企业产品开发的核心，产品设计必须保证技术上的先进性与经济上的合理性等。

产品的设计一般有三种形式，即：创新设计、改进设计和变形设计。

创新设计（开发性设计）是按用户的使用要求进行的全新设计：改进设计（适应性设计）是根据用户的使用要求，对企业原有产品进行改进或改型的设计，即只对部分结构或零件进行重新设计：变形设计（参数设计）仅改进产品的部分结构尺寸，以形成系列产品的设计。

产品设计的基本内容包括：编制设计任务书、方案设计、技术设计和图样设计。

（2）工艺设计工艺设计的基本任务是保证生产的产品能符合设计的要求，制泄优质、高产、低耗的产品制造工艺规程，制订岀产品的试制和正式生产所需要的全部工艺文件。

包括：对产品图纸的工艺分析和审核、拟左加工方案、编制工艺规程、以及工艺装备的设计和制造等。

（3）零件加工零件的加工包括坯料的生产、以及对坯料进行各种机械加工、特种加工和热处理等，使其成为合格零件的过程。

极少数零件加工采用精密铸造或精密锻造等无屑加工方法。

通常毛坯的生产有铸造、锻造、焊接等；常用的机械加工方法有：钳工加工、车削加工、钻削加工、刨削加工、铳削加工、锂削加工、磨削加工、数控机床加工、拉削加工、研磨加工、術磨加工等：常用的热处理方法有：正火、退火、回火、时效、调质、淬火等；特种加工有：电火花成型加工、电火花线切割加工、电解加工、激光加工、超声波加工等。

只有根据零件的材料、结构、形状、尺寸、使用性能等，选用适当的加工方法，才能保证产品的质量，生产岀合格零件。

（4）检验检验是采用测量器具对毛坏、零件、成品、原材料等进行尺寸精度、形状精度、位苣精度的检测，以及通过目视检验、无损探伤、机械性能试验及金相检验等方法对产品质量进行的鉴定。

高职数控技术专业《数控加工工艺与编程》教案设计一、教学目标1.知识目标：o学生能够理解数控加工的基本概念、原理及主要加工方法。

o掌握数控加工工艺的制定流程，包括工艺分析、刀具选择、切削参数设定等。

o学会使用常见的数控编程语言（如G代码）进行简单零件的编程。

2.能力目标：o能够根据零件图纸独立制定数控加工工艺方案。

o熟练运用数控编程软件，编写并调试数控加工程序。

o通过实际操作，提高解决数控加工中实际问题的能力。

3.情感态度价值观目标：o培养学生的细心、严谨的工作态度，强调安全第一的原则。

o激发学生对数控技术的兴趣，鼓励创新思维和持续学习的习惯。

o强调团队合作的重要性，培养良好的沟通能力和协作精神。

二、教学内容-重点：数控加工工艺的制定、刀具选择与切削参数设置、G代码编程基础。

-难点：复杂零件的数控加工工艺分析、G代码的高效编写与调试。

教学内容安排：1.数控加工基础概述2.数控加工工艺制定3.刀具选择与切削参数4.G代码编程基础5.实例分析与编程练习三、教学方法-讲授法：用于理论知识的讲解，如数控加工原理、G代码指令等。

-讨论法：小组讨论数控加工工艺方案，促进思维碰撞。

-案例分析法：分析典型零件的加工案例，加深理解。

-实验法：在数控机床上进行实际操作，验证编程效果。

-多媒体教学：利用、视频等多媒体资源，直观展示教学内容。

-网络教学：提供在线学习资源，如数控编程软件教程，方便学生自主学习。

四、教学资源-教材：《数控加工工艺与编程》专业教材。

-教具：数控机床模型、刀具展示板。

-实验器材：数控机床、测量工具、编程软件（如MasterCAM、SolidWorks CAM）。

-多媒体资源：课件、教学视频、在线编程平台。

五、教学过程六、课堂管理-小组讨论：每组分配明确任务，确保每位成员参与讨论，定期轮换小组长，提升组织协调能力。

-课堂纪律：制定课堂规则，如手机静音、按时到课，采用积分制管理，激励学生遵守纪律。

-激励措施：设立优秀小组奖、编程能手奖等，通过表扬和奖励激发学生的积极性和创造力。

江门职业技术学院 2010 —— 2011 学年第 1 学期教案学科：数控加工工艺与编程系部：机电技术系教研室：机械教研室授课班级：09数控1、2、3班任课教师：张伟雄江门职业技术学院教案1授课时间09数控1，10年月日第周星期第节09数控2，10年月日第周星期第节09数控3，10年月日第周星期第节授课地点电脑10 室课程类型实践课授课题目项目一数控铣床的坐标系教学目的与教学要求了解数控机床的基本概念掌握工件坐标系与机床坐标系的关系主要内容1、数控机床的组成2、数控机床的分类3、数控机床的特点和应用范围4、数控机床床坐标系的确定5、数控铣床仿真软件操作重点与难点重点：数控机床床坐标系的确定难点：数控机床的组成及原理教学方法手段（教具）多媒体演练教学法参考资料教材：《数控编程与加工操作》课后作业与思考题练习：手动操作数控铣床仿真软件作业：无教学后记教学过程时间分配一、数控机床的组成二、数控机床的分类1、数控机床的分类：A切削机床类。

如数控车床、铣床、镗床、钻床和加工中心等。

B成型机床类。

如数控冲压机、弯管机、折弯机等。

C特种加工机床类。

如数控电火花、线切割、激光加工机床等。

D其它机床类。

如数控等离子切割、火焰切割、点焊机、三坐标测量机等。

2、按控制系统功能分类：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、按伺服控制方式分类：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三、数控机床床坐标系的确定：1.坐标和运动方向的命名原则（1）永远假定刀具相对于静止的工件坐标而运动（2）数控机床的坐标系按国际标准化组织规定为右手直角笛卡尔坐标系数控机床坐标系一般遵循两个原则，即右手笛卡儿坐标的原则和零件固定、刀具运动的原则。

2、机床原点又称为机械原点，它是机床坐标的原点。

该点是机床上的一个固定的点，其位置是由机床设计和制造单位确定的，通常不允许用户改变。

机床原点是工件坐标系、编程坐标系、机床参考的基准点。

学习情境六：用复合循环指令加工零件学习情境四：用复合循环指令加工零件的加工（详案）一、情境描述给学生发放零件图，并给出零件信息和加工要求。

图6.1 零件图图6.2 三维图图示零件为一阶梯轴。

该工件有外圆柱面、外圆锥面、和圆弧构成，要求使用轴向粗车复合循环指令编程，并完成零件的车削加工。

二、制订加工工艺（一）引入新知识切削用量的选择：数控车削加工中的切削用量包括背吃刀量、主轴转速或切削速度、进给速度或进给量。

a的确定（1）背吃刀量p背吃刀量应根据机床、夹具、刀具及工件所组成的工艺系统的刚度来确定。

在刚度允许的条件下，尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量。

为了保证加工精度和表面粗糙度，一般都留有一定的精加工余量，一般为0.1---0.5mm。

v的确定（2）进给速度f进给速度指在单位时间内刀具沿进给方向移动的距离（单位为 mm/min）。

有些数控车床规定可以选用进给量 f（单位 mm/r）表示进给速度，二者之间的关系为：v=nffv为进给速度（mm/min），n为主轴转速（r/min），f为进给量（mm/r）。

式中，f应在保证表面质量的前提下，选择较高的进给速度。

一般情况下，根据零件的表面粗糙度、刀具及工件材料等因素，查阅切削用量手册选取进给速度。

（3）主轴转速 n的确定轮廓车削时主轴转速应根据被加工部位的直径、工件和刀具材料，以及加工性质等条件所允许的切削速度来确定。

切削速度可通过计算、查表和实践经验获取，切削速度确定后，用式 ：n=dV c1000 计算主轴转速。

式中，n 是工件转速（r/min ）；vc 是切削速度（m/min ）；d 是切削刃选定点处所对应的工件回转直径（mm ）。

（4）切削用量参考表常见工件材料、刀具及相应的切削用量见下表。

表6-1 常见工件材料、所用刀具及相应的切削用量（二）零件具体加工工艺制定1．装夹与定位该零件为实心轴类零件，采用轴的左端面和外圆作为定位基准，采用三爪自定心卡盘夹紧工件左端，一次装夹完成粗精加工。

数控加工工艺与编程教案第一章：数控加工概述1.1 数控加工的定义与发展1.2 数控系统的组成与工作原理1.3 数控加工的特点与应用范围1.4 数控加工的分类与加工过程第二章：数控加工工艺2.1 数控加工工艺的概念与作用2.2 数控加工工艺的制定与分析2.3 数控加工工艺参数的选择2.4 数控加工工艺举例第三章：数控编程基础3.1 数控编程的基本概念与任务3.2 数控编程的指令系统与编程规则3.3 数控编程的常用功能指令3.4 数控编程的实例分析第四章：数控编程方法与技巧4.1 数控编程的方法与步骤4.2 数控编程的策略与优化4.3 数控编程的错误与故障处理4.4 数控编程的技巧与实践经验第五章：数控加工仿真与操作5.1 数控加工仿真的意义与作用5.2 数控加工仿真软件的使用与操作5.3 数控加工操作的基本步骤与注意事项5.4 数控加工操作的实践训练与评估第六章：数控机床与刀具选择6.1 数控机床的分类与结构特点6.2 数控机床的选择依据与使用维护6.3 数控刀具的类型与选择原则6.4 刀具补偿与切削参数优化第七章：复杂零件的数控加工策略7.1 复杂零件数控加工的特点与难点7.2 零件加工工艺路线的规划与设计7.3 曲面加工与多轴数控加工技术7.4 高速数控加工与精密加工技术第八章：数控编程中的高级应用8.1 用户宏程序的编写与运用8.2 参数编程与加工策略的应用8.3 加工中心的编程与操作8.4 数控编程在自动化生产线中的应用第九章：数控加工质量控制与优化9.1 数控加工质量的定义与指标9.2 加工误差的分析与补偿9.3 加工过程的监控与质量控制9.4 数控加工工艺的优化与改进第十章：数控加工案例分析与实战10.1 数控加工案例的选取与分析方法10.2 案例中的数控编程技巧与问题解决10.3 数控加工实战训练的组织与实施10.4 数控加工成果的评价与反馈重点和难点解析一、数控加工概述难点解析：理解数控加工与传统加工的区别，掌握数控系统的工作原理和组成。

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）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。