《机床数控技术》课程教案

《机床数控技术》课程教案

授课时间：学年学期教案编写时间：_____________

课程编号

课程名称机床数控技术

学分总学时学时

必修课（d）选修课（）讲课：学时

课程性质

理论课（）实验课（）实验：学时

实习：周

任课教师职称

授课对象机制专业年级-班

主要内容：

本课程包括数控技术概论、数控机床加工编程技术、计算机数字控制系

课程内容

统与装置、伺服系统和常用驱动元件、数控机床的机械结构、数控机床的位

简介和

置检测装置等。

主要参考

资料主要参考书：

1、

教学目的：

通过本课程教学，培养学生既懂得数控机床的工作原理、又熟悉数控机

教学目的床的编程操作，促进我国高技能人才的培养，满足用人单位的需求。

和教学要求：

教学要求本课程主要偏重于讲述数控原理和数控编程的基本规定与方法，同时兼

（课程的顾数控机床的结构、位置检测装置、柔性制造技术等方面的知识，力求兼顾

总体目标）学科技术的基础性、系统性、实践性与先进性。

教学重点

参见各章节授课教案。

和

教学难点

《机床数控技术》课程教案

学时：2

授课题目第一章数控机床概论（一）

1.掌握数字控制和数控机床等基本概念。

教学目的

2.掌握数控机床的组成及分类，了解数字控制原理及数控机床的加工特

和

点，了解数控技术的产生背景、发展现状及发展趋势。

教学要求

说明：第一章的重点为教材第三节内容，对于一些概念及细节问题可通过

（章、节）

以后章节的学习进一步加深理解。

介绍基本概念，讲授数字控制原理，分析数控机床的组成，根据以上

教学方式讲述内容再归纳数控机床的加工特点，借助简图和表格等形式配合内容讲

解。结合数控技术的发展将课程前沿问题介绍给学生。

1.1数控机床简介

1.2数控机床的概念及组成

1.3机床数控系统的种类及应用

教学内容与

教学设计

重点：计算机数控的概念；

数控机床的分类；

难点：数控机床的分类

1.名词解释：数字控制、数控机床、二轴半联动、点位控制系统、轮廓

控制系统、FMS、CIMS

作业2.分别从控制功能、联动轴数及伺服系统的类型三方面简述数控系统的分

类。

（教师完成本教学单元后对教学设计、教学重难点把握、教学方法应用、教

学效果等课堂教学过程情况的总结与分析，为以后教学提供经验和素材。）

课后小结

备注

《机床数控技术》课程教案

学时：2

授课题目第一章数控机床概论（二）

1.掌握数字控制和数控机床等基本概念。

教学目的

2.掌握数控机床的组成及分类，了解数字控制原理及数控机床的加工

和

特点，了解数控技术的产生背景、发展现状及发展趋势。

教学要求

说明：第一章的重点为教材第三节内容，对于一些概念及细节问题可通过

（章、节）

以后章节的学习进一步加深理解。

介绍基本概念，讲授数字控制原理，分析数控机床的组成，根据以上

教学方式讲述内容再归纳数控机床的加工特点，借助简图和表格等形式配合内容讲

解。结合数控技术的发展将课程前沿问题介绍给学生。

1.4数控机床加工的特点及应用

1.5数控技术的发展趋势

教学内容与

教学设计重点：计算机数控的概念；

数控机床的分类；

难点：数控机床的分类

3.NC机床由哪几部分组成，试用框图表示各部分之间的关系，并简述各

部分的基本功能。

作业

4.试从控制精度、系统稳定性及经济性三方面，比较开环、闭环、半闭环

系统的优劣？

（教师完成本教学单元后对教学设计、教学重难点把握、教学方法应用、教

学效果等课堂教学过程情况的总结与分析，为以后教学提供经验和素材。）

课后小结

备注

《机床数控技术》课程教案

学时：2

授课题目第二章数控加工编程技术（一）

教学目的

和1.掌握数控编程的基本概念；了解程序编制的内容、步骤和方法。

教学要求2.熟练掌握数控机床坐标系。

（章、节）

根据学生已掌握的工艺知识，对编程基本知识先提出问题，启发学生

教学方式思考，然后再系统讲解。主要介绍手工程序编制的内容和步骤、数控加工的

工艺知识。

1.数控编程的内容和步骤

2.数控程序编制方法

3.数控机床坐标系

4.对刀点

教学内容与

重点：程序编制的内容和步骤

教学设计

数控机床坐标系

程序校验和首件试切作用

难点：数控机床坐标系

1.简要说明数控编程的内容与步骤。

2.如何确定确定车床、铳床坐标系？

作业

3.选择进给路线考虑哪些因素？

（教师完成本教学单元后对教学设计、教学重难点把握、教学方法应用、教学效果等课

堂教学过程情况的总结与分析，为以后教学提供经验和素材。）

课后小结

备注

《机床数控技术》课程教案

学时：4

授课题目第2章数控加工编程技术（二）

教学目的

和1.了解数控程序的结构、编码规则，数控程序段的格式、特点。

教学要求2.掌握G代码、M代码的含义及F、S、T代码的用法。

（章、节）

本节课内容主要讲授手工编程所用数控程序段的格式、特点，借助简图

教学方式

和表格等形式讲解各字地址符的含义及F、S、T指令的用法。

1.数控程序的代码结构

2.数控程序段的格式、特点

3.各字地址符的含义

4.子程序及其调用

教学内容与

重点：数控程序段的格式、特点

教学设计

F、S、T指令的用法

子程序及其调用

难点：F、S、T指令的用法

1.了解程1字编制的标准规定和代码

2.编写图:示由A点到B点加工程序。

,P（6。，90）1A（0,15）

作业/°0°B（15,0）

A（10,20）r|

2题图3题图

3.用绝对坐标和增量坐标编写圆弧AB,圆弧BA的加工程序。

（教师完成本教学单元后对教学设计、教学重难点把握、教学方法应用、教学效果等课

堂教学过程情况的总结与分析，为以后教学提供经验和素材。）

课后小结

备注

《机床数控技术》课程教案

学时：4

授课题目第2章数控加工编程技术(三)

教学目的

和1.能够熟练掌握常用G代码的编程方法。

教学要求2.掌握常用M代码的编程方法。

(章、节)

本节课内容主要讲授手工编程常用代码，每个代码应配以实例讲解。刀

具半径补偿的实质是把零件的轮廓轨迹变成刀具的中心轨迹.利用刀具长度

教学方式

和半径补偿可以简化编程，在编程时除了会用其代码，还要懂其原理。可借

助图片重点讲解工件坐标系的设定、刀补的作用、步骤、左右偏刀补的概念。

1.与坐标系有关的指令

2.与刀具运动有关的指令

3.与刀具补偿有关的指令

教学内容与4.常用M代码的编程方法

教学设计重点：常用G代码的编程方法

难点：工件坐标系设定

刀具半径补偿

刀具长度补偿

如图所示零件轮廓，零件毛坯为铸件，周丫，50

边铳削余量1mm。试编写其加工程序。

已知与要求：

U1

(1)在给定坐标系内采用绝对尺寸编写加工

△Df

程序；

G30

\R20/

作业(2)刀具初始位置位于坐标原点，也为程序c

15>

的起点和终点；10

Aii

(3)加工路径按箭头所示；

(4)进给速度150mm/min，主轴转速。15X

800r/min；

(5)采用刀具半径补偿功能。

(教师完成本教学单元后对教学设计、教学重难点把握、教学方法应用、教学效果等课

堂教学过程情况的总结与分析，为以后教学提供经验和素材。)

课后小结

备注

《机床数控技术》课程教案

学时：2

授课题目第2章数控加工程序的编制（四）

教学目的1.掌握数控车床常用的编程指令。

和2.通过车削加工编程实例，使学生进一步掌握程序编制方法，能独立编

教学要求写简单的加工程序。

（章、节）

教学方式结合图表讲解数控车削的编程特点。并通过一简单实例讲解编程方法。

1.数控车床工艺分析

2.数控车床编程特点

教学内容与3.数控车削编程实例

教学设计重点：数控车床编程特点

数控车床常用编程指令的用法

难点：数控车床常用编程指令的用法

作业：

作业

（教师完成本教学单元后对教学设计、教学重难点把握、教学方法应用、教学效果等课

堂教学过程情况的总结与分析，为以后教学提供经验和素材。）

课后小结

备注

《机床数控技术》课程教案

学时：4

授课题目第2章数控加工程序的编制（五）

教学目的

和1.掌握车削循环指令的用法

教学要求2.通过车削加工编程实例，使学生进一步掌握程序编制的全过程。

（章、节）

通过车削加工编程综合实例，学习数控车削编程的全过程，并安排学生做

教学方式

编程实验。

1.单一车削循环指令用法

2.复合车削循环指令的用法

3.数控编程实例

教学内容与

重点:G90、G92、G94的用法

教学设计

G71、G70、G72、G73的用法

难点：G92循环指令的应用

G71、G70循环指令的应用

作业

精车如图零件的外表面、切槽、加工螺纹，①60不加工。

所用刀具：1号刀为外圆车刀，刀尖圆弧半径为0.5mm；2号刀为宽度

4mm的外圆切槽刀；3号刀为螺纹车刀，螺纹分4次切削。

转速及进给要求：精车外表面：S500F0.2切槽S260F0.12：车螺纹:S150

（教师完成本教学单元后对教学设计、教学重难点把握、教学方法应用、教学效果等课

课后小结堂教学过程情况的总结与分析，为以后教学提供经验和素材。）

备注

《机床数控技术》课程教案

学时：6

授课题目第2章数控加工程序的编制（六）

教学目的1.通过编制简单零件的精铳外轮廓程序，掌握铳削编程过程。

和2.掌握加工中心的固定循环指令的用法。

教学要求3.了解程序编制过程中的数学处理方法。

（章、节）

本节课内容主要通过实例讲解数控铳床程序编制的过程，利用简图讲解加

教学方式

工中心的固定循环指令的编程格式。简单介绍程序编制中的数学处理。

1.数控铳床的程序编制

2.加工中心的程序编制

3.程序编制中的数学处理

教学内容与

重点：精铳外轮廓程序编制

教学设计

加工中心的固定循环指令的用法

难点：固定循环指令的用法

编制精铳外轮廓程序：YI।

1）刀具选择①10mm的立铳刀。（⑹:方

4/_又十一1口|/_3Z,^2Vllllllo

/R40\

作业/1t

3)J/Xid.7Jo(

w(T

"AT/\—T1—/|生|尸直尸匚5向d珀1IZO«lleLlell，7--八U信|乂不J丁_1—/土||卜圭而|H.|o1

40

5)进给速度F120,主轴转速S1000。

（教师完成本教学单元后对教学设计、教学重难点把握、教学方法应用、教学效果等课

堂教学过程情况的总结与分析，为以后教学提供经验和素材。）

课后小结

备注

《机床数控技术》课程教案

学时：4

授课题目第3章计算机数控系统（一）

教学目的

1.掌握计算机数控系统的组成，了解计算机数控装置的硬件和软件结构。

和

2.掌握插补的基本概念，了解插补方法的分类。

教学要求

3.掌握逐点比较法的插补原理，熟练逐点比较法插补直线和圆弧的计算过程。

（章、节）

第三章讲插补原理前，讲述数控装置的组成、硬件和软件结构，使学生

教学方式有一个总体认识；然后介绍插补概念、插补方法、逐点比较法的插补原理；

最后通过例子讲解逐点比较法插补直线和圆弧的计算过程。

1.计算机数控装置的硬件和软件结构

2.插补的基本概念

3.插补方法的分类

4.掌握逐点比较法的插补原理。

教学内容与

重点：插补概念、插补方法

教学设计

逐点比较法的插补原理

逐点比较法的计算过程

各象限处理方法

难点：逐点比较法插补圆弧的计算过程及各象限处理方法

1.直线0A的起点在坐标原点，终点坐标为（4,7）,用逐点比较法对它进

行插补。

2.设I象限顺时针圆弧AB,A（5,5）,B（7,1）,圆心为（0,0）。采

用逐点比较法进行插补。要求：

作业

（1）给出偏差函数计算式；

（2）写出插补计算步骤；

（3）绘出插补轨迹。

（教师完成本教学单元后对教学设计、教学重难点把握、教学方法应用、教学效果等课

堂教学过程情况的总结与分析，为以后教学提供经验和素材。）

课后小结

备注

《机床数控技术》课程教案

学时：2

授课题目第3章计算机数控系统（二）

教学目的

和1.掌握数字积分法直线、圆弧插补原理、各象限处理方法。

教学要求2.掌握数字积分法插补直线和圆弧的计算过程。

（章、节）

从积分求面积开始，再进行长度分割、累加，将积分原理讲透，然后讲直

教学方式

线、圆弧插补，借助教材中的例题，学习插补全过程。

1.数字积分法直线插补

2.数字积分法圆弧插补

3.数字积分法插补的象限处理

教学内容与重点：数字积分法的插补原理

教学设计数字积分法的计算过程

各象限处理方法

难点：数字积分法插补圆弧的计算过程及各象限处理方法

1.写出用数字积分法加工第一象限直线0B的插补过程，其中0（0,

0）,B（5,4）,并画出插补轨迹。

作业2.第一象限逆圆，起点为（5,0）,终点为（0,5）,用数字积分法，

选用3位寄存器对此圆弧进行插补。

（教师完成本教学单元后对教学设计、教学重难点把握、教学方法应用、教学效果等课

堂教学过程情况的总结与分析，为以后教学提供经验和素材。）

课后小结

备注

《机床数控技术》课程教案

学时：2

授课题目第3章计算机数控系统（三）

教学目的

1.掌握刀具半径补偿的工作过程。

和

2.了解程序段间的转接方式。

教学要求

3.通过刀具半径补偿实例的学习，进一步掌握程序段间的转接方式。

（章、节）

首先讲解刀具半径补偿的工作过程、补偿方法及各自特点。

然后根据两段编程轨迹的连接方式不同，讲解缩短型、伸长型、插入型

教学方式

三种转接方式，再通过实例讲解加深对刀具半径补偿及程序段间的转接方式

的学习。最后总结前三章内容。

1.刀具半径补偿的工作过程

2.刀具半径补偿的常用方法

3.程序段间的转接方式

4.刀具半径补偿实例

教学内容与5.总结前三章内容

重点：刀具半径补偿的功能、作用

教学设计

C刀补的补偿方法

程序段间的转接方式

难点：C刀补的补偿方法

程序段间的转接方式

作业

（教师完成本教学单元后对教学设计、教学重难点把握、教学方法应用、教学效果等课

堂教学过程情况的总结与分析，为以后教学提供经验和素材。）

课后小结

备注

《机床数控技术》课程教案

学时：4

授课题目第四章数控机床的伺服系统和常用驱动元件（一）

教学目的

1.掌握机床伺服系统的概念、对伺服系统的要求和进给伺服系统分类。

和

2.掌握步进电机的工作原理、性能指标。

教学要求

3.掌握步进电机的控制和驱动。

（章、节）

数控机床的伺服系统是一个自动控制系统，它与普通机床进给系统有着本质区别，

对伺服系统有明确认识。

教学方式按步进电机的结构，工作原理及性能指标顺序讲解，对计算问题举例说明。复习

JK触发器工作原理，讲硬件环行分配器的设计，工作过程，启发学生思考。软件环行

分配器主要介绍工作顺序。单电压与双电压驱动线路讲其各自特点，应用情况。

4.1数控机床的伺服系统

1.伺服系统的概念

2.对伺服系统的基本要求

3.进给伺服系统的分类

4.2数控机床的驱动电动机

教学内容与

1.步进电动机

教学设计

2.步进驱动装置

重点：进给伺服系统分类

步进电机的结构、工作原理

主要性能指标

难点：步进电机的结构、工作原理

1.简述伺服系统的作用与分类

2.简述步进电机的工作原理。

作业3.影响步进电机步距角有哪些？

4.步进电机驱动控制线路组成。

（教师完成本教学单元后对教学设计、教学重难点把握、教学方法应用、教学效果等课

堂教学过程情况的总结与分析，为以后教学提供经验和素材。）

课后小结

备注

《机床数控技术》课程教案

学时：4

授课题目第四章数控机床的伺服系统和常用驱动元件（二）

教学目的1.掌握数控机床用直流、交流电机的工作原理。

和2.了解直流电机的速度控制。

教学要求3.了解交流电机变频调速与控制。

（章、节）

配合图表讲解直流、交流伺服电机的工作原理及其调速系统。交流电机

在数控机床的应用愈来愈广泛，交流电机主要用来调速，介绍三种不同的调

教学方式速特性，讲述应用最多的变频调速，把模拟和数字控制两种方式分别阐述。

学会选择电机，在实际工作中能正确应用，尤其在毕业设计训练环节中

能独立计算动力部件。讲清学习的重要性，调动学生的主动性。

1.数控机床用直流伺服电机的工作原理

2.直流伺服电机的调速系统

教学内容与3.数控机床用交流伺服电机的工作原理

教学设计4.交流电机变频调速与控制

重点：直流、交流伺服电机的工作原理

难点：直流、交流伺服电机的调速

1.比较直流伺服电机晶闸管调速和脉宽调制调速的异同点？

2.交流电机的速度控制哪三种不同的调速特性？

作业3.为什么变频的同时要改变电压？

4.变频器的作用？

（教师完成本教学单元后对教学设计、教学重难点把握、教学方法应用、教学效果等课

堂教学过程情况的总结与分析，为以后教学提供经验和素材。）

课后小结

备注

《机床数控技术》课程教案

学时：4

授课题目第五章数控机床的机械系统（一）

教学目的1.了解数控机床的结构特点、传动系统的特点。

和2.掌握数控机床主传动动方法及主轴部件。

教学要求3.掌握数控机床进给传动系统的要求。

（章、节）4.掌握滚珠丝杆螺母副的工作原理、预紧方法、支承方式

结合图片讲解机床的主轴部件及结构、及工作原理。重点讲解滚珠丝杆

教学方式

螺母副的工作原理、预紧方法及支承方式。

1.数控机床的结构特点

2.数控机床的主传动系统

3.数控机床进给传动系统的要求

4.滚珠丝杆螺母副的工作原理、预紧方法、支承方式

教学内容与重点：主轴部件的结构

教学设计进给传动系统的要求

滚珠丝杆螺母副工作原理

预紧方法、支承方式

难点：主轴部件的结构

滚珠丝杆螺母副预紧方法、支承方式

1.数控机床的调速方式有哪几种？如何实现主轴的分段无级调速功能？

2.加工中心机床的主轴为什么需要有准停装置？如何实现准停？

作业

3.滚珠丝杆为什么要预紧？预紧方法有哪几种，各用于什么场合？

（教师完成本教学单元后对教学设计、教学重难点把握、教学方法应用、教学效果等课

堂教学过程情况的总结与分析，为以后教学提供经验和素材。）

课后小结

备注

《机床数控技术》课程教案

学时：4

授课题目第五章数控机床的机械系统（二）

教学目的1.掌握齿轮传动装置间隙消除方法。

和2.掌握数控机床导轨的作用、类型，直线滚动导轨的结构及工作原理。

教学要求3.了解数控机床刀库的作用、类型、换刀过程。

（章、节）4.掌握数控机床常用的选刀方式。

结合图片讲解齿轮传动装置间隙消除方法，包括齿轮副、齿轮齿条、蜗

轮蜗杆及轴上零件的间隙消除方法。介绍数控机床导轨的作用、类型。

教学方式

利用加工中心换刀的视频文件配合讲解刀库的作用、类型、工作过程，

然后重点讲解PLC选刀方式。

1.齿轮传动装置间隙消除方法

2.数控机床导轨的作用、类型

3.刀库的作用、类型、工作过程

4.数控机床的选刀方式

教学内容与

重点：齿轮传动装置间隙消除方法

教学设计

直线滚动导轨的结构及工作原理

数控机床的选刀方式

难点：齿轮传动装置间隙消除方法

PLC选刀方式

1.数控机床消除齿侧间隙方法有哪几种？各用在什么场合？

2.数控机床常用的导轨有哪几种形式？各有什么特点？

作业

3.加工中心的选刀方式有哪几种？各有什么特点？

（教师完成本教学单元后对教学设计、教学重难点把握、教学方法应用、教学效果等课

堂教学过程情况的总结与分析，为以后教学提供经验和素材。）

课后小结

备注

《机床数控技术》课程教案

学时：2

授课题目第五章数控机床的机械系统（三）

教学目的

和1.掌握回转工作台的结构和工作原理。

教学要求2.了解自动排屑装置及对刀仪。

（章、节）

结合图片讲解回转工作台的结构和原理，简单介绍自动排屑装置及对刀

教学方式

仪的种类、工作原理。

1.回转工作台的结构和原理

2.自动排屑装置及对刀仪

教学内容与

重点：回转工作台的结构和原理

教学设计

难点：回转工作台的结构和原理

1.简述回转工作台的工作过程。

作业

（教师完成本教学单元后对教学设计、教学重难点把握、教学方法应用、教学效果等课

堂教学过程情况的总结与分析，为以后教学提供经验和素材。）

课后小结

备注

《机床数控技术》课程教案

学时：2

授课题目第六章位置检测装置（一）

教学目的

1.了解位置检测装置作用、分类。

和

2.掌握旋转变压器、感应同步器的结构、工作原理及应用。

教学要求

（章、节）

介绍数字检测装置，比较模拟与数字检测装置的特点，分析绝对和增

教学方式量测量装置的工作原理，研究间接、直接测量的精度影响。应重点了解旋转

变压器、感应同步器的性能、特点及应用范围，能够正确选用。

1.位置检测装置作用、分类

2.旋转变压器结构与工作原理、应用

3.感应同步器结构与工作原理、应用

教学内容与

重点：位置