数控加工技术教案.doc
《数控加工技术教案.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数控加工技术教案.doc（58页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
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
课程
数控加工技术基础
授课时间
2013.3.18
审批签字
内容名称
学习领域2数控机床编程与操作基础
1.认识数控机床
授课方法
讲授
课次
1
教具、挂图
PPT课件
教学目的
1.了解数控机床的产生与发展
2.掌握数控机床的基本组成、分类
3.了解数控机床加工的特点、应用及操作规程
重点
和
难点
重点：
数控机床的基本组成分类
难点：
开环、闭环和半闭环控制系统的分析比较。
解决
方法
结合PPT讲解
复习
提问
无
课外
作业
课后测试题
课后
体会
教学过程
教学内容
时间
课题引入
（3分钟）
新课讲授
（82分钟）
课堂小结
（5分钟）
1、常用的机械加工设备有哪些？
2、它们有什么样的加工特点？
第一节相关基础知准备
一、数控机床的产生与发展
1．数控机床的产生
1952年，美国帕森斯公司和麻省理工学院研制成功了
世界上第一台数控机床。
半个世纪以来，数控技术得到了
迅猛的发展，加工精度和生产效率不断提高。
数控机床的
发展至今已经历了两个阶段和六代。
1952年的第一代——电子管数控机床
1959年的第二代——晶体管数控机床
1965年的第三代——集成电路数控机床
1970年的第四代——小型计算机数控机床
1974年的第五代——微型计算机数控系统
1990年的第六代——基于PC的数控机床。
2．数控机床的发展趋势
（1）高速度高精度化。
分辨率可达0.01微米，进给速度可达400-800mm/min
（2）多功能化、智能化、小型化
（3）高可靠性
（4）网络化
二、数控机床的概念及组成
1．数控机床的基本概念
（1）数控（NumericalControl，简称NC）
是采用数字化信息对机床的运动及其加工过程进行控制的方法。
（2）数控机床（NumericallyControlledMachinetool）
是指装备了计算机数控系统的机床，简称CNC机床。
2．数控机床的组成
计算机数控机床由输入输出装置、计算机数控装置、伺服系统和机床本体等部分组成，其组成框图如图1.1所示，
数控机床的组成
各组成部分的功能：
1．输入输出装置
提供程序编制、输入、修改、显示、存储、打印的硬件操作平台。
主要设备有：
显示器、键盘、数据通讯口等。
2．数控装置
是用带有存储器的专用计算机来实现部分或全部自控功能的装置，数控装置是数控机床的核心。
其作用类似于计算机机的主机，见图所示。
数控装置的作用
主要功能如下：
①多坐标控制（多轴联动）
②插补功能（如直线、圆弧和其它曲线插补）
③程序输入、编辑和修改功能（人机对话、手动数据输入、上位机通信输入）
④故障自诊断功能
⑤补偿功能：
（包括刀具半径补偿、刀具长度补偿、传动间隙补偿螺距误差补偿等）
⑥信息转换功能
⑦多种加工方式选择功能（包括实现多种加工方式循环、重复加工、凹凸模加工和镜像加工等）
⑧辅助功能（M功能）：
即用来规定主轴的起停和转向，冷却液的接通和断开，刀具的更换等
⑨显示功能：
即使用CRT或液晶屏显示程序、参数、各种补偿量、坐标位置、故障源以及图形等。
⑩通信和联网功能。
3．伺服系统
伺服系统是接受数控装置指令、驱动机床执行机构运动的驱动部件。
要求能快速响应准确响应指令。
包括伺服控制电路、功率放大电路和伺服电机等。
常见的伺服电机有：
步进电机、电液马达、直流伺服电机和交流伺服电机等。
4．测量反馈装置
由测量部件和响应的测量电路组成。
用以实时各执行部件的速度和位置，反馈到数控装置中形成闭环控制。
若系统无测量反馈装置则为开环系统。
常用的测量部件有脉冲编码器、旋转变压器、感应同步器、光栅和磁尺等。
5．机床的机械部件
除了主运动系统以及辅助部分（如液压、气动、冷却和润滑部分）以外，尚有一些特殊部件，如储备刀具的刀库、自动换刀装置（ATC）和自动托盘交换装置等。
三、数控机床的分类
1．按工艺用途分类
数控车床、数控铣床，加工中心等
2．按机床运动的控制轨迹分类
（1）点位控制数控机床
（2）直线控制数控机床
（3）轮廓控制数控机床
3．按伺服控制的方式分类
（1）开环控制系统
（2）半闭环控制系统
（3）闭环控制系统
4.按数控系统的功能水平分
（1）经济型数控机床
（2）中档数控机床
（3）高档数控机床
四、数控机床的特点及应用范围（观看视频）
1.特点
（1）对零件的适应性强
（2）加工精度高，质量稳定
（3）生产率高
（4）改善劳动条件
（5）有利于生产管理现代化
2.应用范围
（1）多品种、单件小批量生产的零件或新产品试制中的零件；
（2）几何形状复杂的零件；
（3）精度及表面粗糙度要求高的零件；
（4）加工过程中需要进行多工序加工的零件；
（5）价格昂贵，不允许报废的零件。
五、操作规程（略）
1.数控机床的产生与发展
2.数控机床的组成及各部分的功用
3.数控机床的分类
4.数控机床的特点及应用
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
课程
数控加工技术基础
授课时间
2013.
审批签字
内容名称
2.数控机床坐标系的建立及数学处理
授课方法
讲授
课次
2
教具、挂图
PPT课件
教学目的
1.了解数控机床坐标系的规定
2.掌握数控车床的类型、结构及特点
3.了解数控编程中的数学处理
重点
和
难点
重点：
数控机床坐标系
难点：
参考点的理解
解决
方法
举例讲解
复习
提问
1.数控机床的组成、特点及应用范围
课外
作业
课本P58-60
课后
体会
教学过程
教学内容
时间
课题引入
（4分钟）
新课讲授
（80分钟）
课堂小结
（3分钟）
课后作业
（3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
①Z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。
②X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。
③Y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
三、数控编程中的数学处理
1.数值换算
2.基点与节点
3.基点坐标值的计算
四、数控车床的结构、分类
1.结构
数控车床的整体结构组成基本与普通车床相同，但多了数控柜、操作面板和显示器等。
（图片展示）
2.分类
（1）按数控系统的功能分
经济型数控车床、全功能型数控车床、车削中心、FMC车床
（2）按主轴的配置形式分（图片展示）
卧式、立式数控车床
（3）按刀架情况分（图片展示）
前置刀架和后置刀架数控车床
1.数控机床坐标系
2.机床坐标系与工件坐标系
3.数控车床的类型、结构及特点
4.相关数值计算
课本P58-60测试题
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
课程
数控加工技术基础
授课时间
2013.3.
审批签字
内容名称
数控机床的编程规则
授课方法
讲授
课次
3
教具、挂图
PPT课件
教学目的
1.了解数控编程的步骤和方法
2.掌握编程规则和程序的格式
3.掌握常用编程指令的功能
重点
和
难点
重点：
1.程序格式
2.常用指令的功能及应用
难点：
指令的应用
解决
方法
举例讲解
复习
提问
数控机床坐标系
课外
作业
课本P58-60测试题
课后
体会
教学过程
教学内容
时间
课题引入
（4分钟）
新课讲授
（83分钟）
课堂小结
（3分钟）
课后作业
（3分钟）
1.2个坐标系，4个“点”
2.数控机床的工作原理
3.数控机床的编程规则
一、数控编程的步骤和方法
数控编程：
从分析零件图纸开始到获得正确的数控加工程序载体为止的全过程。
（一）数控编程的步骤
1.分析零件图
工件的材料、形状、尺寸、精度及毛坯的形状
2.确定加工工艺
分析零件图，决定加工方案，确定加工顺序，设计夹具，选择刀具，确定走刀路线，切削用量等工艺参数。
3.数学处理
建立工件坐标系，确定加工路线，计算出各几何元素的起点、终点、圆心坐标值。
（复杂零件或不规则零件坐标点不好找，可以借助CAD画图求出）
4.编写程序
根据所使用的数控系统指定的代码及格式编写程序。
5.程序输入
以前用穿孔带作为介质，通过纸带阅读机送入数控系统。
现在可以直接用键盘输入，或在计算机中编好后通过相应的软件及接口传入程序。
6.程序校验与首件试切
程序必须经过检查校验试切后才可使用。
可以通过空运行程序检查轨迹是否正确，还可以用图形模拟功能。
首件试切时，一般单段运行，监视加工状况，随时调整参数，出现问题，立刻停车。
（二）编程方法
1.手工编程
由人工完成零件图纸分析、工艺处理、数值计算、编写程序清单，直到程序输入、校验，称为“手工编程”。
此种方法适用于点位或几何形状不太复杂的零件。
2.自动编程
所谓“自动编程”，就是使用计算机或编程机，完成零件编程的过程，使用规定的语言手工编写一个描述零件加工要求的程序，输入计算机中，计算机自动进行计算并生成程序。
PowerMill、Mastercam、CAXA等可先画出零件的三维实体图，设置好加工参数、路径，可以自动生成加工程序。
此方法适用于复杂曲面的零件或几何元素不复杂，但程序量很大的零件。
二、数控机床的编程规则
1.绝对值编程和增量值编程。
2.直径编程和半径编程。
3.小数点编程。
三、程序格式
一个完整的零件加工程序，由程序号、程序内容和程序结束三部分组成。
一个程序段，序号、若干代码字和结束符号组成；
每个代码字，由字母和数字组成。
例：
（程序段）
N0010 G00X10Z10M3S650；
程序段结束符
辅助功能代码
坐标值
准备功能代码
程序段号
O2001（程序名，一个完整程序存放在内存中的首地址表识符。
西门子
用“%”，FANUC用“O”）
N0010 M03S650主轴正转，转速650
N0015G00 X100Y80；快速定位A点
N0020 Z-33.00；刀具下降33mm，距工件2mm
N0030 G01 Z-26.00 F100；直线插补，刀具向下工进26mm穿透工件
N0040 G00 Z26.00；快速返回
N0050 X50.00 Y30.00；快速定位到B点
N0060 G01 Z-17.00；刀具向下工进17mm，进入到工件内15mm
N0070 G04 F2；暂停2秒
N0080 G00 Z50.00；刀具快速上移50mm
N0090 X-150.00 Y-110.00；返回起始点
N0100 M30； 程序结束
四、常用编程代码
1.辅助功能字
辅助功能也叫M功能或M代码。
它是控制机床或系统的开关功能的一种命令。
如开、停冷却泵；主轴正、反转；程序结束等。
（1）M00----程序停止。
程序中执行该指令后，停止自动运转，即主轴停转、切削液关闭、进给停止，处于程序停止状态，把全部信息保存起来。
以便进行手动换刀、手动变速等手动操作。
要继续执行加工程序时，按动控制面板上的起动按钮才能再次自动运转。
（2）M01----计划停止。
该指令与M00相似。
但必须预先把面板上的“选择停止开关”旋转到计划停止处，M01指令才能被执行。
该指令主要用于加工过程中需要停机检查、测量零件或手工换刀和交接班等。
（3）M02----程序结束。
表示程序全部结束，停止自动运转，主轴进给及切削液供给全部停下，使数控装置和机床复位。
（4）M03、M04、M05----主轴旋转方向。
分别命令主轴正转（顺）、反转（逆）、和停止转动。
（5）M07、M08、M09----冷却液的启动与停止。
（6）M30----程序结束，并返回开始状态。
思考：
M00、M01、M02、M30的区别。
2.F（进给功能），S（主轴速度功能），T（刀具功能）
（1）进给功能F
表示进给速度，单位是mm/min。
当进给速度与主轴转速有关时（如车削螺纹），单位为mm/r。
进给速度在加工过程中的表示方法随数控装置的不同而不同。
通常跟两位数字F××表示，其数值有的代表具体进给数值，有的代表某种进给速度的编码号。
（2）主轴速度功能S
主要表示主轴转速或速度。
单位分别为r/min或m/min。
主轴功能是用字母S后跟两位或四位数字组成，其后面的数字有时表示具体转数，有时表示某种转数的代码。
主轴的实际转数常用机床操作面板上的主轴速度倍率开关调整。
倍率开关通常设有50％、60％、70％、80％、90％、100％、110％、120％、200％等档位，编程时总是假定倍率开关指在100％的位置。
（3）刀具功能T
刀具功能，也称T功能，是用来表示选择刀具或刀补号的。
一般具有自动换刀的数控机床上才有此功能。
刀具功能用字母T及后面的两位或四位数字表示。
T0101：
前01表示选择第1号刀，后01表示01刀补。
1.数控编程的步骤和方法
2.数控编程规则
3.程序格式
4.常用M、F、S、T指令代码的功能及应用
课本P58-60测试题
理论课教案（首页）
（编号：
JL/JW—（ZY）08—01）
教师：
朱承科授课班级：
14-39
课程
数控加工技术基础
授课时间
2013.3.
审批签字
内容名称
课题一FANUC系统数控车床的编程与操作
1.车削外圆和端面程序
授课方法
讲授
课次
4
教具、挂图
PPT课件
教学目的
1.掌握G01指令及其应用
2.掌握常用M、F、S、T、G代码在编程中的应用
重点
和
难点
重点：
硬质合金的牌号和应用
难点：
硬质合金的应用
解决
方法
举例讲解
复习
提问
常用M、F、S、T、G00代码的功能
课外
作业
自测题
课后
体会
教学过程
教学内容
时间
课题引入
（5分钟）
新课讲授
（73分钟）
课堂小结
（2分钟）
课后作业
（10分钟）
复习提问：
1.M00-M09，M30的含义
2.F、S、T代码的含义
3．G00代码的格式及功能
第一节相关基础知准备（G代码）
一、直线插补指令——G01
格式：
G01X（U）__Z（W）__F__
功能：
使刀具以F给定速度沿当前点按直线运动到XZ终点坐标。
说明：
（1）X、Z为目标点的绝对或增量坐标，U、W为目标点的绝对或增量坐标；
（2）F为沿插补方向的进给速度。
二、应用举例（PPT展示）
（1）车端面
O0001
N10M03S400
N20T0101
N30G00X52Z0
N40G01X0Z0F50
N50G00X100Z150
N60M05
N70M30
（2）车外圆
O0002
N10M03S400
N20T0101
N30G00X48Z2
N40G01X48Z-25F50
N50G01X52
N60G00X100Z150
N70M05
N80M30
三、编程练习
编写下图车端面和外圆程序
常用M、F、S、T、G代码在车端面和外圆程序中的应用
自测题
理论课教案（首页）
（编号：
JL/JW—（ZY）08—01）
教师：
朱承科授课班级：
14-39
课程
数控加工技术基础
授课时间
2013.3.13
审批签字
内容名称
课题一数控车削加工圆柱表面和端面
2.工件加工方案的实施
授课方法
讲授
课次
5
教具、挂图
PPT课件
教学目的
1.了解数控车削加工工艺过程
2.了解车削过程中工件的装夹
重点
和
难点
升级会员 