数控机床及应用技术电子教案(54学时)

数控机床及应用技术电子教案（54学时）主讲教师:李柏华广州大学市政技术学院教案教师姓名李柏华授课形式讲授授课时数2授课日期授课班级10数控授课项目及单元名称第一章绪论1.1认识数控机床1.2数控机床的组成和特点教学目标使学生了解本门课程的性质、任务与作用，明确课程学习的目标、要求，激发学生学习本课程的兴趣。使学生了解数控系统的基本概念、数控系统的组成及主要工作过程，融职业素质教育于课堂教学中。教学重点教学难点（带*为难点）本课程的性质、任务、作用，学习的方法。数控系统组成及各部分功能。数控概念的建立。*4.数控系统的主要工作过程。教学方法教学手段讲述数控相关的基本概念、数控系统组成及各部分功能，以及数控系统的主要工作过程。借助于多媒体课件，数控系统综合讲授台，提高学生学习的兴趣，加深对所学内容的理解。学时安排1．本课程的性质、任务、作用，学习方法约10分钟；2．数控相关的基本概念、数控系统组成及各部分功能约60分钟；3．数控系统的主要工作过程约20分钟。教学条件多媒体课件、数控系统综合讲授台课外作业查阅、收集数控系统资料检查方法随堂提问，按效果计平时成绩。备注

授课主要内容第一章绪论一、课程性质、任务、作用，学习方法二、数控系统的基本概念

1.数控：数字控制的简称。2.数控系统：用数字控制技术实现的自动控制系统。3.数控机床：数控系统与机床本体的结合体。三、数控系统的组成1.数控系统一般由输入/输出装置、数控装置、驱动装置、机床电器逻辑控制装置四部组成，机床本体为被控对象。2.计算机数控系统的组成1）采用计算机数控装置的数控系统称为CNC。2）现代数控系统的开关量控制采用PLC。3)Fanuc0i-C数控系统的主要部件:数控装置（显示器、数控键盘）、操作面板、伺服放大器、伺服电机、I/O单元等。3.Fanuc0i-C数控系统的部件连接：经FANUC串行伺服总线FSSB，用一条光缆与多个进给伺服放大器（αi系列）相连。进给伺服电动机使用αis系列。最多可接4个进给轴电机。伺服电动机上装有脉冲编码器，标配为1,000,000脉冲/转。编码器既用做速度反馈，又用作位置反馈。系统支持半闭环控制和使用直线尺的全闭环控制。检测器的接口有并行口（A/B相脉冲）和串行口两种。位置检测器可用增量式或绝对式。四、数控系统的主要工作过程程序输入→加工信息预处理（译码、刀补计算、坐标变换等）→轨迹插补、位置控制、开关量控制以及机床的状态监控。

教案教师姓名李柏华授课形式讲授授课时数2授课日期授课班级授课项目及单元名称第一章绪论1.1认识数控机床1.2数控系统的分类、发展趋势教学目标使学生了解数控系统三种不同分类方法。使学生熟悉轮廓控制数控系统的特点与分类（按联动坐标轴数）。使学生理解开环、闭环及半闭环伺服系统的区别。使学生了解不同功能水平数控系统的特点及应用。教学重点教学难点（带*为难点）轮廓控制数控系统的特点与分类。*2.开环、闭环及半闭环伺服系统的区别。3．全功能数控系统的特点及应用。教学方法教学手段根据数控系统不同的分类方法，讲述数控系统的特点及应用。根据开环、闭环及半闭环伺服系统的异同，进行对比教学。4．借助于多媒体课件，数控系统综合讲授台，提高学生学习的兴趣，加深对所学内容的理解。学时安排1．按被控机床的运动轨迹分类约30分钟；2．按伺服系统分类约40分钟；3．按数控系统功能水平分类约20分钟。教学条件多媒体课件、数控机床课外作业作业一：简述开环、半闭环、闭环数控系统的区别。检查方法随堂提问，按效果计平时成绩。备注

授课主要内容第一章绪论单元二数控系统的分类、发展趋势一、按被控机床的运动轨迹分类1.点位控制数控系统:控制工具相对工件从某一加工点移到另一个加工点之间的精确坐标位置,这一类系统的设备有数控钻床、数控坐标镗床和数控冲床等。2.直线控制数控系统：不仅要控制点与点的精确位置，还要控制两点之间的工具移动轨迹是一条直线，此类控制方式的设备主要有简易数控车床、数控镗铣床等。3.轮廓控制数控系统：这类系统能够对两个或两个以上坐标方向进行严格控制，采用此类控制方式的设备有数控车床、铣床、加工中心、电加工机床和特种加工机床等。二、按伺服系统分类1.开环控制数控系统：这类数控系统不带检测装置，也无反馈电路，以步进电动机为驱动元件，被广泛应用于经济型数控系统中。2.半闭环控制数控系统：位置检测元件被安装在电动机轴端或丝杠轴端，调试方便，可以获得比较稳定的控制特性。参见下图：3.全闭环控制数控系统：位置检测装置安装在机床工作台上，调试时，其系统稳定状态很难达到。三、按数控系统功能水平分类1.经济型数控系统：又称简易数控系统，通常仅能满足一般精度要求的加工，能加工形状较简单的直线、斜线、圆弧及带螺纹类的零件，采用的微机系统为单板机或单片机系统，如：经济型数控线切割机床，数控钻床，数控车床，数控铣床及数控磨床等。2.普及型数控系统：通常称之为全功能数控系统，这类数控系统功能较多，但不追求过多，以实用为准。3.高档型数控系统：指加工复杂形状工件的多轴控制数控系统，且其工序集中、自动化程度高、功能强、具有高度柔性。用于具有5轴以上的数控铣床，大、中型数控机床、五面加工中心，车削中心和柔性加工单元等。

教案教师姓名李柏华授课形式讲授授课时数2授课日期授课班级授课项目及单元名称第二章计算机数控系统2.1认识计算机数控系统工作过程2.2计算机数控系统的基本组成及其功能教学目标1、认识计算机系统的工作过程：了解CNC系统的组成、CNC装置的组成；2、计算机数控系统的基本组成及其功能：掌握CNC装置的功能；教学重点教学难点（带*为难点）CNC装置的组成。2.掌握CNC装置的功能教学方法教学手段1．根据数控系统的一般工作过程引入到数控CNC系统的组成、CNC装置的组成。4．借助于多媒体课件，数控机床，提高学生学习的兴趣，加深对所学内容的理解。学时安排1．数控系统工作过程约15分钟；2．CNC装置功能约50分钟；3．CNC系统组成约20分钟。用5分钟作归纳与总结。教学条件多媒体课件、数控机床课外作业上网查阅数控加工信息预处理的相关知识。检查方法随堂提问，按效果计平时成绩。备注

授课主要内容第二章计算机数控系统2.3CNC系统的硬件结构2.4CNC系统的软件结构一、单处理器结构指在CNC装置中只有一个微处理器，工作方式是集中控制，分时处理数控系统的各项任务。二、多微处理器多微处理器结构多微处理器结构的CNC装置中有2个或2个以上微处理器。多微处理器CNC装置一般采用2种结构形式，即紧耦合结构和松耦合结构。在前一种结构中，由各微处理器构成处理部件，处理部件之间采取紧耦合方式，有集中的操作系统，共享资源。在后一种结构中，由各微处理器构成功能模块，功能模块之间采取松耦合方式，有多重操作系统，可以有效地实行并行处理。（1）多微处理器CNC装置的功能模块①CNC管理模块。②CNC插补模块。③PLC模块。④位置控制模块。⑤存储器模块。⑥操作面板监控和显示模块。2．多微处理器结构（2）多微处理器CNC装置的2种典型结构①共享总线结构。以系统总线为中心的多微处理器CNC装置，把组成CNC装置的各个功能部件划分为带有CPU或DMA器件的主模块和不带CPU或DMA器件的从模块（如各种RAM、ROM模块，I/O等）两大类。

教案教师姓名李柏华授课形式讲授授课时数2授课日期年月日周授课班级授课项目及单元名称第二章计算机数控系统2.5轮廓插补原理教学目标使学生了解数控系统插补技术的功能与分类。使学生了解不同插补技术的应用。使学生掌握直线与圆弧逐点比较插补算法。教学重点教学难点（带*为难点）插补技术的含义。2.插补技术的分类与应用。*3.第一象限逐点比较插补算法的实现过程。教学方法教学手段1．根据数控系统的一般工作过程及数控系统的核心技术引入到插补技术。2．通过讲授插补技术的概念、分类及应用,说明两类插补技术的不同。3.重点讲解逐点比较插补算法,并给出具体的实例,进行案例式教学。4．借助于多媒体课件，插补算法软件，提高学生学习的兴趣，加深对所学内容的理解。学时安排1．插补技术的含义约10分钟；2．插补技术的分类与应用约10分钟；3．第一象限直线逐点比较插补算法的实现过程（含举例）约35分钟。4.第一象限圆弧逐点比较插补算法的实现过程（含举例）约35分钟。教学条件多媒体课件、插补算法软件课外作业作业二：逆时针加工第Ⅰ象限圆弧OA，起点坐标为O（6，0），终点坐标为A（0，6），试进行逐点比较插补计算并画出运动轨迹图。检查方法随堂练习，按效果计平时成绩。备注

授课主要内容第二章计算机数控系统2.5轮廓插补原理一、插补技术

机床数控系统的核心技术之一是插补技术，在已知运动轨迹的起点与终点坐标、轨迹的曲线方程，由数控系统实时地计算出各个中间点坐标的过程，称为插补。二、插补方法分类1.脉冲增量插补法在计算过程中不断向各个坐标轴发出相互协调的进给脉冲，驱动坐标轴电机运动。常用的有：逐点比较法与数字积分法，用于以步进电动机为驱动装置的开环数控系统。第I象限直线插补轨迹第I象限逆圆插补轨迹2.数据采样插补法采用小段直线逼近给定轨迹，插补输出的是下一个插补周期内各轴要运动的距离，故可达到很高的速度，其中计算机通常包含在伺服控制环内。用于以交直流伺服电机为驱动装置的闭环/半闭环数控系统。三、逐点比较插补法1.插补计算步骤第一拍：偏差判别第二拍：坐标进给第三拍：偏差计算第四拍：终点判别2.插补计算实例（逐点比较法）1）欲加工第一象限直线，起点坐标为O(0,0),终点坐标为A(6,4)。脉冲当量为1，写出其逐点比较法插补计算的过程。2）欲加工第一象限逆时针圆弧，起点坐标为A(6,0),终点坐标为B(0,6)。脉冲当量为1，写出其逐点比较法插补计算的过程。

教案教师姓名李柏华授课形式讲授授课时数2授课日期授课班级授课项目及单元名称第二章计算机数控系统2.6辅助功能与PLC教学目标1．使学生了解PLC在数控机床中的应用；2．使学生掌握M、S、T功能的实现；教学重点教学难点（带*为难点）1．刀具补偿与轨迹插补软件的使用。*2.验证刀具长度补偿与刀具半径补偿。3.验证直线与圆弧逐点比较插补计算的过程。教学方法教学手段1.给定M、S、T的任务（题目），要求学生在规定的时间内完成。2．借助于多媒体课件、录像与插补算法软件，提高学生学习的兴趣，加深对所学内容的理解。学时安排1．讲解PLC在数控机床中的应；M、S、T功能使用方法约30分钟；2．要求学生验证第一象限直线与圆弧逐点比较插补算法的实现过程约30分钟。教学条件多媒体课件课外作业讲授指导书：讲授一检查方法随堂练习，按效果计平时成绩。备注

授课主要内容第二章计算机数控系统2.6M、S、T功能的实现1．内装型PLC专为数控机床顺序控制而设计制造。内装型PLC从属于数控装置，PLC与NC之间的信号传送在CNC内部即可实现。PLC与机床之间通过CNC输入/输出接口电路实现信号传送。特别适用于单机数控设备。2．独立型PLC输入/输出信号接口规范，输入/输出点数、程序存储容量以及运算和控制功能均能满足数控机床控制要求。独立型PLC又称通用型PLC，其PLC独立于CNC装置，具有完备的硬件和软件功能，能够独立完成规定的控制任务。2.6.2M、S、可编程控制器在数控机床上主要完成M、S、T功能，即除了主运动以外的辅助功能。1．主轴S功能2．刀具T功能对于刀套编码的T功能处理过程是：CNC装置送出T代码指令给PLC，PLC经过译码，在数据表内检索，找到T代码指定的新刀号所在的数据表的表地址，并与现行刀号进行判别比较，如不符合，则将刀库回转指令发送给刀库控制系统，直到刀库定位到新刀号位置时，刀库停止回转，并准备换刀。3．辅助M功能可控制主轴的正反转及停止，主轴齿轮箱的变速，冷却液的开、关，卡盘的夹紧和松开，以及自动换刀装置机械手取刀、归刀等运动。

教案教师姓名李柏华授课形式讲授授课时数2授课日期授课班级授课项目及单元名称项目二进给伺服驱动系统单元一步进驱动系统教学目标使学生了解数控机床对进给伺服系统的要求、进给伺服系统的分类。使学生熟悉步进驱动系统的组成与控制原理。使学生了解脉冲分配控制方法。使学生了解步进电机的主要特性。使学生熟悉步进电机的选用方法。教学重点教学难点（带*为难点）数控机床对进给伺服系统的要求。进驱动系统的组成与*控制原理。*3.脉冲分配控制方法。4.数控机床中步进电动机的选用方法。教学方法教学手段1．通过讲授计算机数控系统的组成引入到进给伺服驱动系统，并介绍数控机床对进给伺服系统的要求、进给伺服系统的分类。2．通过讲授进给伺服系统的分类引入到步进驱动系统，并介绍步进驱动系统的组成与控制原理。3．结合经济型数控机床，介绍步进电机的主要特性、步进电机的选用方法等。借助于多媒体课件，数控系统综合讲授台，提高学生学习的兴趣，加深对所学内容的理解。学时安排1．数控机床对进给伺服系统的要求、进给伺服系统的分类约15分钟；2．步进驱动系统的组成与控制原理约25分钟；3．脉冲分配控制方法约20分钟。4.步进电机的主要特性、选用方法约30分钟；教学条件多媒体课件、数控系统综合讲授台课外作业查阅步进电机资料。检查方法随堂提问，按效果计平时成绩。备注

授课主要内容第三章数控机床的伺服系统3.1认识伺服系统的工作过程3.2伺服系统的组成及分类数控机床对进给伺服系统的要求1．精度高2．响应快、无超调3．调速范围宽二、进给伺服系统的分类1．步进驱动系统2．直流伺服驱动系统3．交流伺服驱动系统三、步进驱动系统的组成步进驱动系统没有位置反馈回路与速度反馈回路，一般用于对速度和精度要求不高的中、小型经济型数控机床上。步进驱动系统的控制1.工作台位移量的控制：进给脉冲的数量N→定子绕组通电状态变化次数N→步进电动机转子角位移ψ→机床工作台位移量L。2.工作台进给速度控制：进给脉冲频率f→定子绕组通电／断电状态的变化频率f→步进电动机转速ω→工作台的进给速度V。3.工作台运动方向控制：改变步进电动机输入脉冲信号的循环顺序方向，就可改变步进电动机定子绕组中电流的通断循环顺序，从而使步进电动机实现正转和反转，相应的工作台进给方向就被改变。五、步进电动机（1、2：简要说明，注意与《数控机床伺服控制》课程的衔接）结构工作原理3.主要特性步进电动机的驱动电源1．脉冲分配控制2.驱动放大电路七、步进电机的选用1.首先要确定步进电动机的类型。2.根据机床的加工精度要求，选择进给轴的脉冲当量3.根据所选步进电动机的步距角、丝杠的螺距以及所要求的脉冲当量，计算减速齿轮的降速比。4.电动机在最快移动速度时，由矩频特性决定的电动机输出转矩要大于负载转矩，并留有余量。5.步进电动机的启动频率与负载转矩和惯量有很大关系。教案教师姓名李柏华授课形式讲授授课时数2授课日期授课班级授课项目及单元名称数控机床的伺服系统3.3伺服电动机教学目标1．使学生熟悉伺服电动机的组成。2．使学生熟悉步进电动机及其控制系统。使学生熟悉伺服电动机及伺服驱动器与数控系统的连接。教学重点教学难点（带*为难点）1．交流伺服系统的组成。*2.闭环位置控制的实现。机床常用位置检测元件的应用。伺服电动机及伺服驱动器与数控系统的连接。教学方法教学手段1．通过讲授进给伺服系统的分类引入到交流伺服驱动系统，并介绍交流伺服系统的组成与闭环位置控制的实现过程。通过讲授交流伺服系统的组成，介绍交流伺服电机、位置检测装置的相关知识，以及闭环伺服系统的连接。通过比较模拟伺服系统与全数字伺服系统的区别，引入全数字伺服系统的构成与特点。4．借助于多媒体课件，数控系统综合讲授台，提高学生学习的兴趣，加深对所学内容的理解。学时安排1．交流伺服系统的组成与闭环位置控制的实现约30分钟；2．交流伺服电机与机床常用位置检测元件的应用约20分钟；3．伺服电动机及伺服驱动器与数控系统的连接约20分钟。4．全数字伺服系统的特点约20分钟。教学条件多媒体课件、数控系统综合讲授台课外作业作业三:简述闭环位置控制的概念与实现方法。检查方法随堂提问，按效果计平时成绩。备注

授课主要内容第三章数控机床的伺服系统3.4位置检测装置一、交流伺服驱动系统的组成一般闭环伺服系统的结构是一个三环结构系统，外环是位置环，中环是速度环，内环为电流环。二、闭环位置控制的实现插补程序输出ΔX，新的指令位置X+ΔX与计数器中的实际位置XF进行比较，其差值经增益放大，并由D/A转换为模拟电压，使工作台向误差减小的方向移动。三、交流伺服电动机（简单回顾，注意与《数控机床伺服控制》课程的衔接）1、结构(永磁同步电机)主要由：定子、转子和检测元件等几部分组成。2、工作原理3、主要特性参数四、位置检测元件（1、2简单回顾，注意与《数控机床伺服控制》课程的衔接）1、光栅尺通常由标尺光栅、指示光栅、光源、光电二极管等元件组成。2、光电编码器通常由光电码盘、光源、透镜、光栅板、光敏元件等元件组成。3.在数控机床中的应用五、进给伺服系统的连接

1、模拟式伺服系统连接SINUMERIC810数控系统、SIMODRIVE611A进给驱动模块、1FT5伺服电机之间的连接。2、伺服系统的参数1）速度环2）位置环3、全数字式伺服系统CNC系统与伺服驱动之间传递的信息包括：位置、速度、扭矩等，伺服驱动装置本身具有位置反馈与位置控制功能，可独立完成位置控制。

教案教师姓名李柏华授课形式讲授授课时数2授课日期授课班级授课项目及单元名称第4章数控机床的机械结构4.1认识数控机床的机械结构4.2数控机床结构的特点教学目标熟悉数控车床机械结构的组成、特点及工作性能，对操作或维护数控机床有直接的指导意义。教学重点教学难点（带*为难点）1．机械结构的组成。*2.数控机床机械结构的工作原理。教学方法教学手段1．讲授数控机床的机械的组成2．借助于多媒体课件，数控系统综合讲授台、录像，提高学生学习的兴趣，加深对所学内容的理解。学时安排1．数控机械结构约20分钟；2．示范并讲解伺服驱动装置、数控装置上的接口名称与功能，以及闭环伺服系统不同部件间的连接约25分钟；3．学生分组完成连接图的测绘、连接约45分钟。教学条件多媒体课件、数控系统综合讲授台课外作业讲授指导书：讲授二检查方法随堂提问，按效果计平时成绩。备注

授课主要内容第4章数控机床的机械结构4.1认识数控机床的机械结构4.2数控机床结构的特点

教案教师姓名李柏华授课形式讲授授课时数2授课日期授课班级授课项目及单元名称第4章数控机床的机械结构4.1数控机床的主传动系统4.2数控机床的传动系统教学目标1．使学生熟悉数控机床主传动系统的要求。2．使学生了解数控进给传动的特点。3．使学生熟悉传动齿轮间隙调整机构。教学重点教学难点（带*为难点）1．数控机床主传动的特点。2．主轴传动系统的变速方式。教学方法教学手段1．通过回顾进给伺服驱动系统引入到主轴驱动系统，并介绍数控机床对主轴控制的要求、主轴系统的分类。2．通过回顾进给伺服电机的结构与工作原理引入到主传动特点，主要介绍主传动的结构特点与工作特性。3．借助于多媒体课件，提高学生学习的兴趣，加深对所学内容的理解。学时安排1．数控机床主传动的特点约15分钟；2．滚珠丝杆螺母副约10分钟；3．传动齿轮间隙机构约20分钟。4.数控机床导轨约45分钟；教学条件多媒体课件、数控系统综合讲授台课外作业下载网络课件学习检查方法随堂提问，按效果计平时成绩。备注

授课主要内容第4章数控机床的机械结构4.1数控机床的主传动系统4.2数控机床的传动系统4.3.1数控机床主传动的特点①转速高、功率大。②具有较大的调速范围，并能实现无级调速。③具有较高的精度与刚度，传动平稳，噪声低。④良好的抗振性和热稳定性。⑤为实现刀具的快速及自动装卸。主轴上还必须设计有刀具自动装卸、主轴定向停止和主轴孔内的切屑清除装置。1．数控机床的主轴轴承配置形式（1）适应高刚度要求的轴承配置形式（2）适应高速度要求的轴承配置形式

教案教师姓名李柏华授课形式讲授授课时数2授课日期授课班级授课项目及单元名称第4章数控机床的机械结构4.5自动换刀装置4.6数控机床的回转工作台教学目标使学生熟悉数控车床的回转刀架。使学生掌握加工中心自动换刀装置。使学生掌握数控回转工作台。使学生掌握分度工作台。教学重点教学难点（带*为难点）1．数控车床的回转刀架。2．加工中心自动换刀装置。*3.数控回转工作台。教学方法教学手段1．通过讲授主传动系统引入到自动换刀装置，并介绍主轴变频器(R-A500)的接线与控制方法。2．借助于多媒体课件，数控系统综合讲授台，提高学生学习的兴趣，加深对所学内容的理解。学时安排1．数控机床回转刀架约15分钟；2．加工中心自动换刀装置约15分钟；3．数控回转工作台约40分钟；4．归纳与总结约5分钟。教学条件多媒体课件、数控系统综合讲授台课外作业检查方法随堂提问，按效果计平时成绩。备注

授课主要内容第4章数控机床的机械结构4.5自动换刀装置4.6数控机床的回转工作台4.5.1数控车床的回转刀架1.刀库(1)盘式刀库A、径向取刀B、轴向取刀C、刀具径向安装D、刀具轴线与刀盘轴线成一定角度(2)链式刀库A、单链环布局B、多链环布局B、折叠链环布局(3)格子盒式刀库2.刀具的选择方式(1)顺序选刀(2)任意选刀A、刀具编码方式B、编码附件方式C、刀座编码方式D、计算机记忆方式

教案教师姓名李柏华授课形式讲授授课时数2授课日期年月日周授课班级授课项目及单元名称第5章数控加工编程基础5.1认识数控编程的工作过程5.2数控编程的基本知识教学目标使学生理解数控程序编制的概念。使学生了解程序的结构与格式。3．使学生了解数控机床的坐标系。教学重点教学难点（带*为难点）1.程序的结构与格式2.数控机床的坐标系教学方法教学手段1．讲授数控程序编制的概念。2．借助于多媒体课件、数控机床，提高学生学习的兴趣，加深对所学内容的理解。学时安排1．介绍数控程序编制的概念及应用约30分钟；2.介绍程序结构与格式约40分钟。3.总结与归纳约10分钟。教学条件多媒体课件、数控机床课外作业下载网络课件学习检查方法随堂提问，按效果计平时成绩。备注

授课主要内容第5章数控加工编程基础5.1认识数控编程的工作过程5.2数控编程的基本知识1．数控编程的内容及步骤从零件图样到程序校验前的全部过程称为数控加工的程序编制，简称数控编程。（1）分析零件图样（2）确定工艺过程（3）图形的数学处理（4）编写程序单及程序的输入（5）程序校验（6）首件试切（1）程序名由英文字母O和1～4位正整数组成（如FANUC系统），如O1234。一般要求单列一段。（2）程序内容程序内容是由若干个程序段组成的。每个程序段一般占一行。（3）程序结束程序结束指令可以用M02或M30。一般要求单列一段。2．程序段格式零件的加工程序是由程序段组成的。程序段格式是指一个程序段中的字、字符和数据的书写规则，通常有字—地址可变程序段格式、使用分隔符的程序段格式和固定程序段格式，最常用的为字—地址可变程序段格式。字—地址可变程序段格式由程序段号、程序字和程序段结束符组成。

教案教师姓名李柏华授课形式讲授授课时数6授课日期年月日周授课班级授课项目及单元名称第5章数控加工编程基础5.3数控加工工艺基础教学目标使学生了解数控加工内容的确定。使学生熟悉数控加工零件的工艺性分析。使学生熟悉数控加工工艺设计。使学生熟悉数控机床刀具及切削用量的选择。教学重点教学难点（带*为难点）数控加工零件的工艺性分析。数控加工工艺设计。数控机床刀具及切削用量的选择。教学方法教学手段1．通过数控编程引入到数控数控加工工艺基础。2．借助于多媒体课件、数控综合讲授台，提高学生学习的兴趣，加深对所学内容的理解。学时安排1．数控加工零件的工艺性约35分钟；2．数控加工工艺设计约10分钟；3．数控加工的切削量选择约45分钟。教学条件多媒体课件、数控系统综合讲授台课外作业检查方法随堂提问，按效果计平时成绩。备注

授课主要内容第5章数控加工编程基础5.3数控加工工艺基础1、所谓数控加工工艺，就是使用数控机床加工零件的一种工艺方法。数控机床的加工工艺与通用机床的加工工艺有许多相同之处，但在数控机床上加工零件比在通用机床上加工零件的工艺规程要复杂得多。在数控加工前，要将机床的运动过程、零件的工艺过程、刀具的形状、切削用量和走刀路线等都编入程序中，这就要求程序设计人员具有多方面的知识基础。合格的程序员首先是一个合格的工艺人员，否则就无法做到全面周到地考虑零件加工的全过程，以及正确、合理地编制零件的加工程序。一般来说，零件的复杂程度高、精度要求高、多品种、小批量的生产，采用数控机床加工能够获得较高的经济效益。但是，并非全部加工工艺过程都适合在数控机床上完成，而往往只是其中的一部分工艺内容适合数控加工。这就需要对零件图样进行仔细的工艺分析，选择那些最适合、最需要进行数控加工的内容和工序进行加工。1．数控加工工艺的特点①数控加工工艺内容要求更加具体、详细。②数控加工工艺要求更严密、精确。③制定数控加工工艺要进行零件图形的数学处理和编程尺寸设定值的计算。④考虑进给速度对零件形状精度的影响。⑤强调刀具选择的重要性。⑥数控加工工艺的工序相对集中，工序内容比普通机床加工的工序内容复杂。⑦数控加工程序的编写、校验与修改是数控加工工艺的一项特殊内容。不适合于数控加工的内容一般来说，上述这些加工内容采用数控加工后，在产品质量、生产效率与综合效益等方面都会得到明显提高。相比之下，下列一些内容不宜选择数控加工。①占机调整时间长。如以毛坯的粗基准定位加工第1个精基准，需用专用工装协调的内容。②加工部位分散，需要多次安装、设置原点。这时，采用数控加工很麻烦，效果不明显，可安排通用机床来加工。③按某些特定的制造依据（如样板等）加工的型面轮廓。主要原因是获取数据困难，易于与检验依据发生矛盾，增加了程序编制的难度。此外，在选择和决定加工内容时，也要考虑生产批量、生产周期、工序间周转情况等。总之，要尽量做到合理，达到多、快、好、省的目的，要防止把数控机床降格为普通机床使用。

教案教师姓名李柏华授课形式讲授授课时数4授课日期年月日周授课班级授课项目及单元名称第5章数控加工编程基础5.4数控编程中的数学处理5.5数控加工技术文件教学目标使学生理解基点坐标的计算。使学生理解节点坐标的计算。教学重点教学难点（带*为难点）基点坐标的计算。节点坐标的计算。*3.数控加工技术文件。教学方法教学手段1．通过案例法，使学生掌握数控机床基点坐标的计算。2．借助于多媒体课件、录像、数控机床，提高学生学习的兴趣，加深对所学内容的理解。学时安排1．基点坐标的计算约15分钟；2．节点坐标的计算约30分钟；练习约40分钟。回顾与总结约5分钟。教学条件多媒体课件、数控机床课外作业检查方法随堂提问，按效果计平时成绩。备注

授课主要内容第5章数控加工编程基础5.4数控编程中的数学处理5.5数控加工技术文件1.基点坐标的计算一个零件的轮廓曲线常常由不同的几何元素组成，如直线、圆弧等。各几何元素间的连接点称为基点，如两直线的交点、直线与圆弧的交点或切点、圆弧与圆弧的交点或切点。2个相邻基点间只能有1个几何元素。平面零件轮廓大多由直线和圆弧组成，而数控机床的数控系统都具有直线插补和圆弧插补功能，所以平面零件轮廓曲线的基点计算比较简单。常用基点的计算方法有2种。1．根据已知条件人工求解一般基点的计算可根据图纸给定条件用几何法、解析几何法、三角函数求得。当用解析法求基点时，首先选定零件坐标系的原点，列出各直线和圆弧的数学方程，再联立相关方程求解。对于所有直线，均可化为一般形式Ax

+

By

+

C

=

0对于所有圆弧，均可化为圆弧的标准方程形式式中，A、B

—圆弧的圆心坐标；R

—圆弧半径。2．利用CAD软件直接查取对于复杂的零件，计算工作量很大，为提高编程效率，可应用CAD/CAM软件的功能，把某些点的坐标值直接标出。

教案教师姓名李柏华授课形式讲授授课时数8授课日期年月日周授课班级授课项目及单元名称第6章数控车床的编程6.1认识数控车床的编程与加工6.2数控车床编程基础6.3数控车床编程技术6.4数控车床其他系统简介教学目标使学生了解数控车床的编程与加工的过程；使学生了解数控编程的坐标系；使学生了解数控车床的编程特点；；使学生理解协议的概念、了解数控车床的功能。教学重点教学难点（带*为难点）数控车床的编程基础；数控车床常用基本指令；单一固定循环指令；螺纹车削加工指令；刀具补偿功能。教学方法教学手段1．通过对数控车床的介绍，引出数控车床编程的基础。2．分别就基本指令、固定循环指令、刀具补偿功能。3．借助于多媒体课件、数控综合讲授台，提高学生学习的兴趣，加深对所学内容的理解。学时安排1．常用基本指令约15分钟；2．分别就基本指令、固定循环指令、刀具补偿功能，并给出具体的应用实例约120分钟；3．前四个项目内容的简单回顾与总结约15分钟。教学条件多媒体课件、数控综合讲授台课外作业上网查阅数控系统接口技术资料，了解接口技术的发展概况。检查方法随堂提问，按效果计平时成绩。备注

授课主要内容第6章数控车床的编程6.1认识数控车床的编程与加工6.2数控车床编程基础6.3数控车床编程技术6.4数控车床其他系统简介1．快速点定位指令G00功能：刀具以点位控制方式从当前点快速移动到目标点。格式：G00X（U）Z（W）；2.直线插补指令G01功能：刀具从当前点出发，按指定的进给速度直线移动到目标点。格式：G01X（U）Z（W）Ｆ；4．暂停指令G04功能：该指令可使刀具作短时间停顿。应用于车削沟槽或钻孔时，为提高槽底或孔底的表面加工质量及有利于铁屑充分排出，在加工到孔底或槽底时，暂停适当时间。格式：G04P—5．圆弧插补指令G02、G03功能：G02、G03指令使刀具在指定平面内，按给定的F进给速度作圆弧插补运动。1．G90圆柱面、圆锥面切削循环格式：G90X（U）—Z（W）—F—； 圆柱面切削循环G90X（U）—Z（W）—R—F— 圆锥面切削循环2．端面切削循环格式：G94X（U）—Z（W）—F—端平面切削循环G94X（U）—Z（W）—R—F—圆锥端面切削循环1．内、外径粗车复合固定循环G71格式：G71U（Δd）R（e）G71P（ns）Q（nf）U（Δu）W（Δw）F—S—T—N（ns）…N（nf）

教案教师姓名李柏华授课形式讲授授课时数10授课日期年月日周授课班级授课项目及单元名称第7章数控铣床及加工中心7.1认识数控铣削的编程与加工7.2数控铣床编程基础7.3数控铣削编程技术7.4其他数控铣床系统简介教学目标1．使学生熟悉数控铣削的编程与加工。2．使学生了解数控编程基础。使学生了解数控编程技术。4．使学生熟悉刀具长度、半径补偿功能。教学重点教学难点（带*为难点）数控铣削的编程与加工。*2.刀具长度、半径补偿功能。3.加工心的数控编程。教学方法教学手段1．讲授数控铣削的编程与加工。2．数控编程技术。3．讲授刀具长度、半径补偿功能。4．借助于多媒体课件、数控系统综合讲授台，提高学生学习的兴趣，加深对所学内容的认识。学时安排1．数控铣削的编程与加工约50分钟；2．刀具长度、半径补偿功能约90分钟；3．加工心的数控编程约120分钟。教学条件多媒体课件、数控系统综合讲授台课外作业检查方法随堂提问，按效果计平时成绩。备注

授课主要内容第7章数控铣床及加工中心7.1认识数控铣削的编程与加工7.2数控铣床编程基础7.3数控铣削编程技术7.4其他数控铣床系统简介7.3.1常用基本指令1．工件坐标系的设置(又称零点偏制置)格式：G54～G592.绝对坐标编程指令G90格式：G903.增量坐标编程指令G91格式：G914．快速点定位指令G00格式：G00XYZ；5．直线插补指令G01格式：G01XYZＦ；6.暂停指令G04格式：G04P7.平面选择指令G17/G18/G19格式：G17/18/199．圆弧插补指令G02/G031．刀具半径补偿的作用刀具半径补偿就是在编程时应用刀具半径补偿指令，加工前在控制面板上手工输入刀具半径参数，数控装置运行数控程序便能自动地计算出刀具中心轨迹，并按刀具中心