《数控加工编程与操作》教案.docx

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《数控加工编程与操作》教案

GUANGDONGINNOVATIVETECHNOLOGYCOLLEGE

教案

课程名称：

数控编程与操作

教师姓名：

　　魏香林

系别：

机电工程系

二○一三年至二○一四年第二学期

课程概况

课程名称:

机械设计基础

总学时：

64

周学时：

4

教学起始周：

第1周－第17周

授课班级及时间：

班级：

13数控1班

时间：

周一5、6节实训405周三1、2节　实训405

教材概况（主编、出版社、版次等）：

主编：

韩加好

出版社：

冶金工业出版社

版次：

20XX年6月第1版第1次印刷

教辅概况：

通过本门课程的讲述，达到培养学生知识目标、能力目标、素质目标。

为今

后的专业课和实训课打好基础；使学生能对各类零件进行编程，完成各类零

件的加工制造，并掌握分析问题和解决问题的方法，培养学生的动手能力和创造能

力，为今后从事各种机械制造的工作打下良好的基础。

课时授课计划

一、授课具体时间：

02月24日第一周周一5、6节

二、授课课题：

项目一　数控加工系统

任务一认识数控机床

三、教学目的要求：

（1）掌握数控技术的基本概念。

（2）掌握数控机床的分类，了解数控机床的特点及使用范围。

（3）掌握数控机床的工作原理

（4）了解数控车床结构布局

四、教学重点难点：

（1）数控技术的概念（重点）

（2）数控机床的分类和结构布局（重点）

（3）数控机床的三种伺服系统（重点）

（4）数控机床三种伺服系统的区分和优缺点（难点）

（5）数控机床的工作原理（难点）

五、教学方法、用具：

教学方法：

多媒体教课、案例法。

教学用具：

三角板、有代表性的机械零件。

六、教学过程（包括教学内容、辅助手段、板书设计、课堂练习、教学进程时

间分配、课外作业等）：

教学内容

１认识数控机床

２NC技术和NC机床的产生和发展过程

３数控机床的分类和结构布局

４数控机床与普通机床

辅助手段

1、多媒体；

2、PPT课件；

３、有代表性优秀零件作品　　

板书设计

项目一　数控技术的基本概念

１、NC技术和NC机床的产生和发展过程

２、按工艺用途分：

金属切削（普通数控机床，加工中心，多坐标机床）

特种加工数控机床（电火花，线切割，激光）测量仪，对刀仪

按运动方式分：

a点位控制b直线控制c轮廓控制（图）

３、按联动轴数分：

2轴，2.5轴，3轴，4轴，5轴

４、按运动方式分：

a点位控制b直线控制c轮廓控制（图）

５、按伺服系统分：

a开环伺服系统b闭环伺服系统c半闭环伺服系统

数控机床的工作原理：

1.数控车床的用途：

数控车床和普通车床一样，用于加工轴类或盘类回转体零件。

2.数控车床的组成及特点：

数控车床在结构上与普通车床很相似，仍然由床身、主轴箱、进给传动系统、刀架以及液压、冷却、润滑系统等部分组成，只是数控车床的进给系统与普通车床有着本质上的差别。

布置作业：

１、数控铣床与加工中心的区别是什么？

２、什么是闭环伺服系统？

教学后记：

经讲解后，学生能了解数控加工系统的作用与应用。

课时授课计划

一、授课具体时间：

02月26日第一周周三1、2节

二、授课课题：

项目二　数控加工常用量具

三、教学目的要求：

1、了解测量的概念，熟悉量具的分类；

3、掌握使用量具进行测量的操作技能；

2、熟悉常用量具的刻线原理及读数方法；

四、教学重点难点：

数控加工常用量具的读数方法（重点）

常用量具的测量操作技能（重点）

千分尺的刻线原理和读数方法（难点）

五、教学方法、用具：

教学方法：

多媒体教课、案例法。

教学用具：

三角板、常用量具。

六、教学过程（包括教学内容、辅助手段、板书设计、课堂练习、教学进程时

间分配、课外作业等）：

教学内容

１、数控加工常用的量具有哪些？

２、万能量具

３、专用量具

４、游标卡尺和千分尺的用途、读数及其操作方法

辅助手段

1、多媒体；

2、PPT课件；

３、游标卡尺、千分尺。

板书设计

数控加工常用量具

1、常用量具有：

常用量具有：

游标卡尺、千分尺、百分表、直角尺、厚薄尺、万能角度尺等。

2、量具的种类很多，根据其用途和特点不同，可以分为：

（1）万能量具

（2）专用量具（3）标准量块

3、常用量具的用途

（1）游标卡尺用于测量工件的外形尺寸、内形尺寸和深度尺寸。

（2）外径千分尺：

主要用于测量工件的外尺寸,如外径、长度、厚度等。

4、游标卡尺的刻线原理

5、测量单位的转换

6、千分尺的刻线原理

7、千分尺的读书方法

布置作业：

１、根据给出数字调出量具的刻度

2、根据调出量具的刻度数出读数

教学后记：

经授课后发现，同学们对使用量具测量时，容易读错附尺上的刻度或

漏读。

课时授课计划

一、授课具体时间：

03月03日第二周周一5、6节

二、授课课题：

项目三　数控编程基础

任务一.　数控机床的坐标系统

三、教学目的要求：

（1）了解数控机床的坐标轴与运动方向的规定。

（2）掌握右手笛卡尔直角坐标系及机床坐标轴的确定方法。

（2）了解机床坐标系与工件坐标系。

四、教学重点难点：

（1）机床坐标系与工件坐标系（重点）

（2）工件坐标系与工件原点（重点）

（3）工件的节点及其计算（重点）

（4）绝对坐标系和增量（相对）坐标系（难点）

（5）程序的格式（重点）

五、教学方法、用具：

教学方法：

多媒体教课、案例法。

教学用具：

三角板。

六、教学过程（包括教学内容、辅助手段、板书设计、课堂练习、教学进程时

间分配、课外作业等）：

教学内容

１、数控机床的坐标轴与运动方向的规定

２、a.坐标系统

３、b.规定:

假定工件不动,刀具运动

４、右手笛卡尔直角坐标系

５、机床坐标轴的确定方法

辅助手段

1、多媒体；

2、PPT课件；

3、案例

板书设计

数控编程基础

1）直线进给和圆周进给运动坐标系

a.坐标系统

标准的数控机床坐标系是一个右手笛卡尔直角坐标系，其基本坐标轴为X、Y、Z直角坐标，相对于每个坐标轴的旋转运动坐标为A、B、C。

直线进给运动一用X,Y,Z表示

圆周进给运动一用A,B,C表示

b.规定:

假定工件不动,刀具运动

c.规定:

以增大工件与刀具之间距离的方向为坐标轴的正方向

aZ轴（坐标）

Z轴是传递切削力的主轴所规定的主轴轴向。

对于铣床、镗床、钻床等是带动刀具旋转的轴；对于车床、磨床等是带动工件旋转的轴。

其方向是平行于主轴轴线，远离工件方向为正方向。

bX轴（坐标）

规定X轴一般水平的，且垂直于Z轴平行于工件的装夹平面。

它平行于主要的切削方向，且以此方向为主方向。

CY轴（坐标）

Y轴垂直于X,Z轴,在已确定的X,Z轴的正方向后,根据右手定则来确定Y轴坐标的正方向

dABC轴（坐标）

分别为绕X,Y,Z轴的回转进给运动坐标，它们的正方向为右旋螺纹前进的方向。

3、c.机床坐标系与工件坐标系的关系

4、绝对坐标系

5、增量（相对）坐标系

6、轴类零件图节点及其计算

布置作业：

１、根据给出零件图找出节点坐标

2、根据给出零件图计算出节点坐标

教学后记：

授课后发现，学生对机床的进给运动掌握较好，但对坐标系的掌握

则需要加强学习。

课时授课计划

一、授课具体时间：

03月5日第二周周三1、2节

二、授课课题：

数控机床的程序结构

三、教学目的要求：

1、了解典型的数控系统

2、掌握数控程序的基本组成结构

3、掌握加工程序有以下三个部分组成

4、掌握程序段格式

5、了解程序段内各字的说明

四、教学重点难点：

数控程序的基本组成结构（重点）

加工程序有以下三个部分组成（重点）

程序段格式（难点）

程序段内各字的意义（难点）

五、教学方法、用具：

教学方法：

多媒体教课、案例法。

教学用具：

三角板

六、教学过程（包括教学内容、辅助手段、板书设计、课堂练习、教学进程时

间分配、课外作业等）：

教学内容

1、典型的数控系统

2、数控程序的基本组成结构

3、加工程序有以下三个部分组成

4、程序段格式及程序段内各字的说明

辅助手段

1、多媒体；

2、PPT课件；

3、案例

板书设计

典型的数控系统

1.国外的著名数控系统有：

FANUC（日本）、SIEMENS（德国）、FAGOR（西班牙）等。

2.国内的著名数控系统有：

华中数控、航天数控和广州数控等。

程序的结构：

举例：

O001

N01G92X40Y30；

N02G90G00X28T01S800M03；

N03G01X-8Y6F200；

N04X0Y0；

N05X28Y30；

N06G00X40；

N07M02；

N——G——X——Y——Z——F——S——T——M——LF

举例：

N001G01X70.0Z-40.0F140S300T0101M03LF

程序段内各字的说明：

（1）、语句号字（N）：

用以识别程序段的编号。

用地址码N和后面的若干位数字来表示。

（2）、准备功能字（G功能字）：

G功能是使数控机床做某种操作的指令，用地址符G和两位数字来表示，从G00~G99共100种。

布置作业：

给出程序段，要求写出程序段内各字的说明

１、根据给出零件图找出节点坐标

2、根据给出零件图计算出节点坐标

教学后记：

经讲解后，学生都能掌握数控程序的结构与应用。

课时授课计划

一、授课具体时间：

03月10日第三周周一5、6节

二、授课课题：

数控常用刀具、机床的MDI面板

三、教学目的要求：

1、了解数控加工中对数控刀具的要求

2、了解数控刀具的种类

3、掌握刀具的材料

4、机床MDI面板的应用

5、了解可转位数控车刀的选用

四、教学重点难点：

数控加工中对数控刀具的要求（重点）

数控刀具的种类（重点）

机床MDI面板的应用（难点）

数控刀具的选择（难点）

五、教学方法、用具：

教学方法：

多媒体教课、案例法。

教学用具：

三角板、数控刀具

六、教学过程（包括教学内容、辅助手段、板书设计、课堂练习、教学进程时

间分配、课外作业等）：

教学内容

1、数控加工中对数控刀具的要求

2、数控刀具的种类

3、掌握刀具的材料

4、数控刀具的选择

辅助手段

1、多媒体；

2、PPT课件；

3、案例

板书设计

对数控刀具的要求：

1、适应高速切削要求

2、高的精度和重复定位精度

3、高的可靠性和较高的耐用度

4、可靠的断屑及排屑措施

5、刀具的调整、更换方便、快速而且精确

6、符合标准化、模块化、通用化及复合化

数控刀具的种类：

一、按照刀具结构分：

1、整体式：

钻头、立铣刀等

2、镶嵌式：

刀片采用焊接或机夹式连接

3、特殊形式：

复合式、减振式等

二、按照切削工艺分：

1、车削刀具：

外圆、内孔、螺纹、成形车刀等

2、铣削刀具：

面铣刀、立铣刀、螺纹铣刀等

3、钻削刀具：

钻头、铰刀、丝锥等

4、镗削刀具：

粗镗刀、精镗刀等

高速钢车刀：

高速钢（HSS）刀具过去曾经是切削工具的主流，随着数控机床等现代制造设备的广泛应用，各种涂层和不涂层的高性能、高效率的高速钢刀具应运而生。

高速钢因具有很高的抗弯强度和冲击韧性，以及良好的可加工性，在切削某些难加工材料以及在复杂刀具，特别是切齿刀具、拉刀和立铣刀造中仍有较大的比重。

但经过市场探索一些高端产品逐步已被硬质合金工具代替。

机床MDI面板的应用

1．数字/字母键

数字/字母键用于输进数据到输进域（如下图所示）；在输进过程中系统根据输进顺序自动判别取字母还是取数字。

键

的输进顺序是：

K→J→I→K…循环。

2．编辑键

替换键：

用输进域内的数据替换光标所在的数据。

删除键：

删除光标所在的数据；或者删除一个数控程序或者删除全部数控程序。

插进键：

把输进域之中的数据插进到当前光标之后的位置。

修改键：

消除输进域内的数据。

回车换行键：

结束一行程序的输进并且换行。

3．页面切换键

数控程序显示与编辑页面。

位置显示页面：

位置显示有三种方式，用PAGE按钮选择。

参数输进页面：

按第一次进进坐标系设置页面，按第二次进进刀具补偿参数页面。

进进不同的页面以后，用PAGE按钮切换。

4．光标移动键

向下或向上翻页。

向下或向上移动光标。

5．输进输出键

输进键：

把输进域内的数据输进参数页面或者输进一个外部的数控程序。

输出键：

把当前数控程序输出到计算机。

6．复位键

复位键：

中断加工，解除报警。

教学后记：

经授课后，学生能掌握数控加工刀具的应用，但对控制面板的掌握

还需要加强学习。

课时授课计划

一、授课具体时间：

03月12日第三周周三1、2节

二、授课课题：

G00、G01指令编程

三、教学目的要求：

1、掌握数控车床的总体指令

2、了解模态指令与非模态指令

4、掌握G00、G01指令运动轨迹

3、掌握G00、G01指令格式与意义

四、教学重点难点：

1、G00、G01指令格式与意义（重点）

2、模态指令与非模态指令（难点）

3、数控车床的总体指令（难点）

4、G00、G01指令运动轨迹（重点）

五、教学方法、用具：

教学方法：

多媒体教课、案例法。

教学用具：

三角板、圆规。

六、教学过程（包括教学内容、辅助手段、板书设计、课堂练习、教学进程时

间分配、课外作业等）：

教学内容

1、G00、G01指令格式与意义

2、模态指令与非模态指令

3、数控车床的总体指令

4、G00、G01指令运动轨迹

辅助手段

1、多媒体；

2、PPT课件；

3、案例教学

板书设计

1、程序指令总体介绍

•1G代码

•2M代码

•3F代码

•4T代码

•5S代码

2、G代码表：

3、M代码表：

4、注意模态和非模态代码的应用，并熟练掌握以下代码的使用

方法:

5、G、M代码有非模态代码和模态代码之分，非模态代码只

在规定的程序段中有效，模态代码一旦被执行，则一直

有效，直到同一组G代码出现或被取消为止。

6、G01（或G1）直线插补

1）格式:

G1X～Z～F～

其中,X～Z～指定终点坐标值

F～指定进给速度

表示刀具从当前点以直线方式和设定的进给速度移动到终点坐标

7、G01（或G1）直线插补运动轨迹

布置作业：

给出零件图，要求按图尺寸编写程序。

教学后记：

在编程过程中，部分学生容易将G0/G1的指令用错，导致部分学生

对指令的理解难度加大。

课时授课计划

一、授课具体时间：

03月17日第四周周一5、6节

二、授课课题：

G2,G3顺、逆时针园弧插补

三、教学目的要求：

1、掌握G2,G3顺、逆时针园弧插补指令方向的设定

2、了解G2,G3指令的作用

4、掌握G2,G3指令运动轨迹

3、掌握G2,G3指令格式与意义

四、教学重点难点：

1、G2,G3指令的作用（重点）

4、掌握G2,G3指令运动轨迹（重点）

2、G2,G3顺、逆时针园弧插补指令方向的设定（难点）

3、G2,G3指令格式与意义（难点）

五、教学方法、用具：

教学方法：

多媒体教课、案例法。

教学用具：

三角板、圆规。

六、教学过程（包括教学内容、辅助手段、板书设计、课堂练习、教学进程时

间分配、课外作业等）：

教学内容

1、G2,G3指令的作用

2、G2,G3顺、逆时针园弧插补指令方向的设定

3、G2,G3指令格式与意义

4、G2,G3指令运动轨迹

辅助手段

1、多媒体；

2、PPT课件；

3、案例

板书设计

1、格式1:

G02（G03）X～Z～R～F～

其中,X～Z～园弧终点坐标值；R～园弧半径

F～指定进给速度

表示刀具运动轨迹为园弧线，园弧起点为刀具当前点,终点坐标和半径由该程序段设定

2、格式2:

G02（G03）X～Z～I～K～F～

其中,X～Z～园弧终点坐标值；

I=X园心坐标－X园弧起点坐标

K=Z园心坐标－Z园弧起点坐标

3、顺逆园弧方向的设定：

4、编程实例（G03）:

5、4、编程实例（G02）:

布置作业：

给出零件图，要求按图尺寸编写程序。

教学后记：

学生能掌握指令的格式并进行很好的应用，但部分学生在编程过程

中对G2/G3的选择较难掌握。

课时授课计划

一、授课具体时间：

03月19日第四周周三1、2节

二、授课课题：

外圆，内圆单一固定车削循环G90

三、教学目的要求：

1、掌握G90指令的概念

2、了解G90指令的作用

4、掌握G90指令运动轨迹

3、掌握G90指令格式与意义

5、掌握用G90指令车锥度的方法

四、教学重点难点：

1、G90指令的概念（重点）

4、G90指令的作用（重点）

2、G90指令格式与意义（难点）

5、用G90指令车锥度的方法（难点）

3、G90指令运动轨迹（难点）

五、教学方法、用具：

教学方法：

多媒体教课、案例法。

教学用具：

三角板、圆规。

六、教学过程（包括教学内容、辅助手段、板书设计、课堂练习、教学进程时

间分配、课外作业等）：

教学内容

1、G90指令格式与意义

2、G90指令运动轨迹

3、内，外圆柱车削循环G90（单一循环）

4、内圆，外圆锥切削循环

辅助手段

1、多媒体；

2、PPT课件；

3、案例

板书设计

外圆，内圆单一固定车削循环G90

1、内，外圆柱车削循环G90（单一循环）

格式：

G90X~Z~F~

X~Z~切削终点坐标值

F~切削速度

2、动作分解：

1、X轴快进至与终点坐标同一X坐标的位置上；

2、Z轴以进给速度车削至终点位置；

3、X轴以进给速度退至与起点同一X坐标的位置；

4、Z轴快退回起点。

3、运动轨迹图：

4、编程实例（G90）:

5、编程实例（G90）:

内圆，外圆锥切削循环：

格式：

G90X~Z~R~F

•X~Z~：

圆锥终点（A点）R~：

圆锥起点相对于

圆锥终点在X轴上的位置差（半径表示）

R=（X圆锥起点-X圆锥终点）/2即：

R=（XB-XA）/2

6、编程实例（G90）:

7、编程实例（G90）:

布置作业：

给出零件图，要求按图尺寸编写程序。

教学后记：

经授课后的总结中发现，学生在用G90加工零件外圆时能够较好的

应用，但对加工圆锥时则较难理解。

课时授课计划

一、授课具体时间：

03月24日第五周周一5、6节

二、授课课题：

圆锥端面车削循环G94

三、教学目的要求：

1、掌握G94指令的概念

2、了解G94指令的作用

4、掌握G94指令运动轨迹

3、掌握G94指令格式与意义

5、掌握用G94指令车锥度的方法

四、教学重点难点：

1、G94指令的概念（重点）

4、G94指令的作用（重点）

2、G94指令格式与意义（难点）

5、用G94指令车锥度的方法（难点）

3、G94指令运动轨迹（难点）

五、教学方法、用具：

教学方法：

多媒体教课、案例法。

教学用具：

三角板。

六、教学过程（包括教学内容、辅助手段、板书设计、课堂练习、教学进程时

间分配、课外作业等）：

教学内容

1、G94指令格式与意义

2、G94指令运动轨迹

3、G94指令的作用

4、G94指令编程

辅助手段

1、多媒体；

2、PPT课件；

3、案例

板书设计

圆锥端面车削循环G94

3、运动轨迹图：

4、编程实例（G94）:

布置作业：

给出零件图，要求按图尺寸编写程序。

教学后记：

经授课讲解后，同学们都能将本次的知识理解。

课时授课计划

一、授课具体时间：

3月26日第五周周三1、2节

二、授课课题：

G32切削螺纹

三、教学目的要求：

1、掌握螺纹各参数的计算方法

2、了解螺纹的作用与螺纹的种类

4、掌握G32指令运动轨迹

3、掌握G32指令格式与意义

5、掌握运用G32指令进行螺纹车削

四、教学重点难点：

1、G32指令格式与意义（重点）

4、螺纹车刀的选用（重点）

2、螺纹各参数的计算方法（难点）

5、运用G32指令进行螺纹车削（难点）

3、G32指令运动轨迹（难点）

五、教学方法、用具：

教学方法：

多媒体教课、案例法。

教学用具：

三角板。

六、教学过程（包括教学内容、辅助手段、板书设计、课堂练习、教学进程时

间分配、课外作业等）：

教学内容

1、G32指令格式与意义

2、螺纹各参数的计算方法

3、G32指令运动轨迹

4、运用G32指令进行螺纹车削

辅助手段

1、多媒体；

2、PPT课件；

3、案例

板书设计

G32切削螺纹

螺纹的基础知识：

一、螺纹的种类

1、按牙型可分为三角形、梯形、矩形、锯齿形和圆弧螺纹

2、按螺纹旋向可分为左旋和右旋；

3、按螺旋线条数可分为单线和多线；

4、按螺纹母体形状分为圆柱和圆锥等

二、螺纹的要素：

（1）.牙型

（2）.公称直径

（3）.线数

（4）.螺距（或导程）

（5）.旋向

4、编程实例（G32）:

特征代号：

M（表示普通螺纹）

尺寸代号：

公称直径×螺距（多线螺纹的导程和螺距均要注出，单线牙普通螺纹螺距不标注）。

“M10”表示公称直径为10mm、螺距1.5mm的单线粗牙普通螺纹。

“M10×1”表示公称直径为10mm、螺距为