《數控加工基礎（第五版）》 教案全套 勞動 第1-5章 數控機床基礎知識 -數控仿真加工

學科數控加工基礎課題§1-1數控機床概述課次1授課時間年月日（星期）2教具數控機床、課件、視頻教學目標1．掌握數控技術、數控機床的概念2．掌握數控機床的組成及各部分的作用3．掌握數控機床的工作過程4．了解數控機床的特點審批教學重點1．數控技術基本概念。2．數控機床的組成及各部分的作用。3．數控機床的工作過程。4．數控機床的特點。教學難點1．數控機床的組成。2．數控機床的工作過程。教學后記教學內容教學方法【組織教學】1．檢查學生出勤情況。2．強調學習過程中應注意安全事項?！拘抡n導入】閱讀教材圖1-1所示零件，引導學生分析零件的形狀、特點，回答問題：1．能否應用普通車床和銑床加工該類零件？2．加工這類零件的難點在哪里？3．有更先進的設備加工這類零件嗎？由上述問題，引入新課?！粳F場參觀】安排學生參觀數控車間或觀看數控加工視頻錄像。通過參觀回答下列問題：1．數控車床與普通車床在結構上有何不同？2．數控銑床與普通銑床在結構上有何不同？3．數控機床是如何工作的？通過問題，引導學生認真觀察數控機床的結構和數控機床的工作過程。【講授新課】§1-1數控機床概述簡要介紹數控機床的產生歷史與發(fā)展情況，讓學生了解數控機床發(fā)展歷程，激發(fā)學生的學習興趣。一、數控技術的基本概念（重點）1．數字控制是一種借助數字、字符或其他符號對某一工作過程（如加工、測量、裝配等）進行可編程控制的自動化方法。2．數控技術是指用數字量和字符發(fā)出指令并實現自動控制的技術。3．數控系統是指采用數字控制技術的控制系統。補充：數控系統的兩個發(fā)展階段和六代的歷程。六代是指電子管、晶體管、集成電路、小型計算機、微處理器和基于工控PC機的通用CNC系統。其中前三代為第一階段稱作硬件聯接數控，簡稱NC系統，后三代為第二階段稱作計算機軟件數控，也稱CNC系統。4．計算機數控系統是指以計算機為核心的數控系統。5．數控機床（較難理解）是按加工要求預先編制的程序，由控制系統發(fā)出數字信息指令對工件進行加工的機床。二、數控機床的組成（重點、難點）板書數控機床的組成框圖：1．控制介質是指將零件加工信息傳送到數控裝置中的程序載體。常用的有閃存卡、移動硬盤、U盤。隨著數控技術的發(fā)展，也可通過通信將計算機中的程序傳送到數控裝置。2．數控裝置組成：輸入裝置（如鍵盤）、控制運算器和輸出裝置（如顯示器）等構成。作用：接收控制介質中的數字化信息或輸入裝置輸入的數字化信息，經過控制軟件或邏輯電路進行編譯、運算和邏輯處理后，輸出各種信號和指令，控制機床的移動部件，使其進行規(guī)定、有序的運動。數控機床功能的強弱是由數控裝置的功能確定的。3．伺服系統組成：驅動裝置和執(zhí)行部件（如伺服電動機）。分類：進給伺服系統和主軸伺服系統。作用：把來自CNC的指令信號轉換為機床移動部件的運動，使工作臺（或滑板）精確定位或按規(guī)定的軌跡做嚴格的相對運動，最后加工出符合圖樣要求的零件。數控機床的精度和速度是由伺服系統控制的。4．測量反饋裝置作用：通過測量元件將機床移動的實際位置、速度參數檢測出來，轉換成電信號，并反饋到CNC裝置中，使CNC能隨時判斷機床的實際位置、速度是否與指令一致，并發(fā)出相應指令，糾正所產生的誤差。安裝部位：工作臺或絲杠上。5．機床主體包括床身、主軸、進給機構等機械部件，還有冷卻、潤滑、換刀、夾緊等輔助裝置。三、數控機床的工作過程（重點、難點）引導學生識讀教材圖1-7，總結數控機床的工作過程：工件圖樣→制定工藝→編寫程序→數控裝置→伺服系統和輔助裝置有序的動作與操作→刀具與工件的相對運動→工件。四、數控機床的特點1．加工零件適應性強，靈活性好2．加工精度高，產品質量穩(wěn)定3．綜合功能強，生產效率高4．自動化程度高，減輕工人勞動強度5．生產成本降低，經濟效益好6．數字化生產，管理水平提高 【學習評價】1．什么是數控機床？2．數控機床主要由哪幾部分組成？3．數控裝置有何作用？4．簡述數控機床的加工過程。5．與普通機床相比，數控機床有何特點？【知識總結與提升】根據學生學習情況，教師再對本次課的教學內容進行歸納總結，并強調重點與難點。1．數控技術的基本概念。(重點)2．數控機床的組成(控制介質、數控裝置、伺服系統、機床主體、檢測反饋裝置)及各部分的作用。(重點，難點)3．數控機床的加工過程。（重點，難點）4．數控機床的特點（適應性強、加工精度高、生產效率高、勞動強度低、經濟效益好、管理水平高）。5．數控機床有一般機床所不具備的許多優(yōu)點，應用范圍正在不斷擴大，但它并不能完全代替普通機床，也還不能以最經濟的方式解決機械加工中所有問題?！菊n后作業(yè)】1．名詞解釋（1）數控答：數字控制（NumericalControl）簡稱數控（NC），是一種借助數字、字符或其他符號對某一工作過程（如加工、測量、裝配等）進行可編程控制的自動化方法。（2）數控技術答：數控技術（NumericalControlTechnology）是指用數字量和字符發(fā)出指令并實現自動控制的技術，它已經成為制造業(yè)實現自動化、柔性化、集成化生產的基礎技術。（3）數控系統答：數控系統（NumericalControlSystem）是指采用數字控制技術的控制系統。（4）數控機床答：數控機床（Numerically-ControlledMachineTools）是按加工要求預先編制的程序，由控制系統發(fā)出數字信息指令對工件進行加工的機床。2．數控機床一般由哪幾部分組成？各部分具有何作用？答：數控機床一般由控制介質、數控裝置、伺服系統、測量反饋裝置和機床本體組成。（1）控制介質是指將零件加工信息傳送到數控裝置中的程序載體。（2）數控裝置接收控制介質中的數字化信息或輸入裝置輸入的數字化信息，經過控制軟件或邏輯電路進行編譯、運算和邏輯處理后，輸出各種信號和指令，控制機床的移動部件，使其進行規(guī)定、有序的運動。（3）伺服系統的作用是把來自CNC的指令信號轉換為機床移動部件的運動，使工作臺（或滑板）精確定位或按規(guī)定的軌跡做嚴格的相對運動，最后加工出符合圖樣要求的零件。（4）測量反饋裝置的作用是通過測量元件將機床移動的實際位置、速度參數檢測出來，轉換成電信號，并反饋到CNC裝置中，使CNC能隨時判斷機床的實際位置、速度是否與指令一致，并發(fā)出相應指令，糾正所產生的誤差。（5）機床本體構成機床的主體，主要承擔承載和支承等作用。3．簡述數控機床的工作過程。答：數控機床加工零件時，根據零件圖樣要求及加工工藝，將所用刀具、刀具運動軌跡與速度、主軸轉速與旋轉方向、冷卻等輔助操作以及相互間的先后順序，以規(guī)定的數控代碼形式編制成程序，并將其輸入數控裝置，在數控裝置內部控制軟件的支持下，經過處理、計算后，向機床伺服系統及輔助裝置發(fā)出指令，驅動機床各運動部件及輔助裝置進行有序的動作與操作，實現刀具與工件的相對運動，加工出所要求的零件。如圖1-7所示為數控車床的工作過程。4．與普通機床相比，數控機床有何特點？答：與普通機床相比，數控機床具有以下特點：（1）加工零件適應性強，靈活性好。（2）加工精度高，產品質量穩(wěn)定。（3）綜合功能強，生產率高。（4）自動化程度高，減輕工人勞動強度。（5）生產成本降低，經濟效益好。（6）數字化生產，管理水平提高?！狙a充資料】1．數控機床產生的背景隨著科學技術的不斷進步和社會生產的不斷發(fā)展，人們對機械產品的質量和生產效率提出了越來越高的要求，而機械加工過程的自動化是實現上述要求的有效途徑。從工業(yè)化革命以來，人們實現機械加工自動化的主要手段有：自動機床、組合機床、專用自動生產線等。這些設備的使用大大提高了機械加工自動化的程度，提高了勞動生產效率，促進了制造業(yè)的發(fā)展。但它也存在固有的缺點，如初始投資大、準備周期長、柔性差等。因此，上述方法僅適用于批量較大的零件生產。然而，一方面，隨著市場競爭的日趨激烈，產品更新換代周期縮短，小批量產品的生產所占的比重越來越大，占總加工量的80%以上，在航空、航天、重型機床以及國防工業(yè)部門尤為突出。因此，迫切需要一種精度高、柔性好的加工設備來滿足上述需求，這是機床數控技術產生和發(fā)展的內在動力。另一方面，電子技術和計算機技術的飛速發(fā)展則為數控機床的發(fā)展提供了堅實的技術基礎。數控技術正是在這種背景下誕生和發(fā)展起來的，它極其有效地滿足了上述要求，為小批量、精密復雜的零件生產提供了自動化加工手段。2．數控裝置發(fā)展的6個階段1948年，美國帕森斯公司接受美國空軍委托，研制直升機螺旋槳葉片輪廓檢驗用樣板的加工設備。由于樣板形狀復雜多樣，精度要求高，一般加工設備難以適應，于是提出采用數字脈沖控制機床的設想。1949年，該公司與美國麻省理工學院(MIT)開始共同研究，并于1952年試制成功第一臺三坐標數控銑床。從1952年第一臺數控機床問世后，數控裝置已先后經歷了兩個階段和六代的發(fā)展，其六代是指電子管、晶體管、集成電路、小型計算機、微處理器和基于工控PC機的通用CNC系統。其中前三代為第一階段，稱作硬件連接數控，簡稱NC系統；后三代為第二階段，稱作計算機軟件數控，也稱CNC系統。第一代：1952年試制成功三坐標數控銑床，其數控裝置采用電子管元件。第二代：1959年，數控裝置采用了晶體管元件和印制電路板，出現帶自動換刀裝置的加工中心(MC，MachiningCenter)。第三代：1965年出現了第三代的集成電路數控裝置。第四代：20世紀60年代末，出現了小型計算機控制的計算機數控系統(簡稱CNC)，使數控裝置進入了以小型計算機化為特征的第四代。第五代：1974年，研制成功使用微處理器和半導體存儲器的微型計算機數控裝置(簡稱MNC)。第六代：20世紀90年代后期，出現了PC+CNC智能數控系統，即以PC機為控制系統的硬件部分，在PC機上安裝NC軟件系統，此種方式系統維護方便，易于實現網絡化制造。3．數控技術發(fā)展趨勢（1）高速化隨著汽車、國防、航空、航天等工業(yè)的高速發(fā)展以及鋁合金等新材料的應用，對數控機床加工的高速化要求越來越高。（2）高精度化現在數控機床精度的要求已經不局限于靜態(tài)的幾何精度，機床的運動精度、熱變形以及對振動的監(jiān)測和補償越來越獲得重視。（3）高可靠性數控機床與傳統機床相比，增加了數控系統和相應的監(jiān)控裝置等，應用了大量的電氣、液壓和機電裝置，導致失效的概率增大。工業(yè)電網電壓的波動和干擾對數控機床的可靠性極為不利，而數控機床加工的零件型面較為復雜，加工周期長，要求平均無故障時間在2萬h以上。為了保證數控機床有高的可靠性，就要精心設計系統、嚴格制造和明確可靠性目標以及通過維修分析故障模式并找出薄弱環(huán)節(jié)。國外數控系統平均無故障時間為7萬~10萬h，國產數控系統平均無故障時間僅為10000h左右，國外整機平均無故障工作時間在800h以上，而國內最高只有300h。（4）功能復合化復合機床是指在一臺機床上實現或盡可能完成從毛坯至成品的多種要素加工。根據其結構特點可分為工藝復合型和工序復合型兩類。工藝復合型機床，如鏜銑鉆復合一加工中心、車銑復合一車削中心、銑鏜鉆車復合-復合加工中心等；工序復合型機床，如多面多軸聯動加工的復合機床和雙主軸車削中心等。采用復合機床進行加工，減少了工件裝卸、更換和調整刀具的輔助時間以及中間過程中產生的誤差，提高了零件加工精度，縮短了產品制造周期，提高了生產效率和制造商的市場反應能力，相對于傳統的工序分散的生產方法具有明顯的優(yōu)勢。（5）控制智能化隨著人工智能技術的發(fā)展，為了滿足制造業(yè)生產柔性化、制造自動化的發(fā)展需求，數控機床的智能化程度在不斷提高。點名，查看學生出勤情況，并強調安全注意事項問題啟發(fā)法參觀教學法，參觀數控實訓車間或播放數控實訓車間簡介視頻，讓學生初步了解數控機床，并通過問題，讓學生明確觀察的要點講授法講授法，詳細講授數控技術的基本概念，強調數控是一種用數字化信號進行控制的自動控制技術補充數控系統發(fā)展的兩個階段和六代歷程播放數控機床加工視頻，講解數控機床的概念根據學生參觀的內容，教師采用啟發(fā)式教學，講解數控機床的組成及各部分的作用問題啟發(fā)：加工程序是通過什么裝置輸入到數控裝置呢?問題啟發(fā)：數控機床的加工動作是由數控機床的哪個部分控制的？詳細講解數控裝置的作用，讓學生明確數控裝置的核心地位。相當于人的大腦。問題啟發(fā)：數控機床的加工動作是由數控機床的哪個部分完成的？讓學生明確伺服系統是數控系統的執(zhí)行機構，它相當于人的四肢。詳細講解測量反饋裝置的作用。讓學生明確它相當于人的眼睛。問題啟發(fā)：數控機床的機械部件有哪些？繪制出數控機床加工零件的一般過程圖，幫助學生理解數控機床的工作過程教師根據學生參觀（或觀看）感受及平時所見所聞，對比普通機床講解數控機床的特點，并作提煉概括教師提出問題，讓學生回答，檢查學生學習情況根據學生學習情況，教師再對本次課的教學內容進行歸納總結，并強調重點與難點。布置課后作業(yè)，講解作業(yè)要求補充資料學科數控加工基礎課題§1-2數控機床的分類及常見數控機床簡介課次2授課時間年月日（星期）2教具數控機床、課件、視頻教學目標1．了解數控機床的分類方式。2．掌握點位、直線、輪廓數控機床的特點及區(qū)別。3．掌握開環(huán)、閉環(huán)、半閉環(huán)數控機床的特點及區(qū)別。4．熟悉常見數控機床的用途。審批教學重點1．點位、直線、輪廓數控機床的特點及區(qū)別。2．開環(huán)、閉環(huán)、半閉環(huán)數控機床的特點及區(qū)別。3．常見數控機床簡介。教學難點1．點位、直線、輪廓數控機床的特點及區(qū)別。2．開環(huán)、閉環(huán)、半閉環(huán)數控機床的特點及區(qū)別。教學后記教學內容教學方法【組織教學】1．檢查學生出勤情況。2．強調學習過程中應注意安全事項?！緩土曁釂枴?．什么是數控？2．什么是數控機床？3．數控機床主要有哪幾部分組成？4．哪一部分是數控機床的核心？5．哪一部分是數控機床的執(zhí)行環(huán)節(jié)？6．數控機床是如何加工零件的？7．數控機床與普通機床相比具有哪些優(yōu)點？【新課導入】普通機床按加工性質和所用刀具可分為哪些種類？數控機床的分類方法與普通機床分類方法是否相同？【講授新課】§1-2數控機床的分類及常見數控機床簡介一、數控機床的分類（重點）1．按加工路線分類（1）點位控制數控機床刀具相對于工件移動過程中不進行切削加工，它對運動軌跡沒有嚴格要求，只控制刀具實現從一點坐標到另一點坐標位置的準確移動，而不考慮兩坐標點之間的運動路徑和方向。（2）直線控制方式刀具與工件相對運動時，除控制刀具從起點到終點的準確定位外，還要保證平行于坐標軸方向的直線切削運動。（3）輪廓控制方式刀具與工作相對運動時，能對兩個或兩個以上坐標軸的運動同時進行控制。它不僅能夠控制機床移動部件的起點和終點坐標，而且能按需要嚴格控制刀具移動軌跡，以加工出任意斜率的直線、圓弧、拋物線及其他函數關系的曲線和曲面。2．按控制方式分類（1）開環(huán)控制沒有反饋裝置，伺服系統主要使用步進電動機，結構簡單，調試方便，容易維修，成本較低。（2）閉環(huán)控制有反饋裝置，反饋裝置安裝在工作臺上，伺服系統采用直流伺服電動機或交流伺服電動機，閉環(huán)控制的特點是加工精度高，移動速度快。（3）半閉環(huán)控制也有反饋裝置，但反饋裝置安裝在電動機軸或絲杠上，采用轉角位移檢測元件，測出伺服電動機或絲杠的轉角，推算出工作臺的實際位移量，因此，其控制精度低于閉環(huán)控制。3．按加工方式分類（1）金屬切削類數控機床（2）金屬成形類數控機床（3）數控特種加工機床（4）其他類型的數控機床二、常見數控機床簡介1．數控車床車削加工，主要用于旋轉體工件的加工。2．數控銑床銑削加工或鏜削加工的數控機床。3．加工中心帶有刀庫，具有自動換刀功能，工件一次裝夾后可進行多工序加工。4．數控磨床利用磨具對工件表面進行磨削加工。5．數控鉆床用于鉆孔、擴孔、鉸孔、攻螺紋等加工6．數控電火花成形機床利用兩個不同極性的電極在絕緣液體中產生的放電現象去除材料。7．數控線切割機床工作原理與數控電火花成形機床一樣，其電極是電極絲，加工液一般采用去離子水【學習評價】1．點位、直線、輪廓數控機床各有何特點？2．開環(huán)、閉環(huán)、半閉環(huán)數控機床各有何特點及區(qū)別？3．列舉常見的數控機床?！局R總結與提升】板書：1．數控機床的分類（重點、難點）2．常見的數控機床【課后作業(yè)】1．點位、直線、輪廓數控機床各有何特點？答：（1）點位控制方式就是刀具相對于工件移動過程中不進行切削加工，它對運動軌跡沒有嚴格要求，只要實現從一點坐標到另一點坐標位置的準確移動，而不考慮兩點之間的運動路徑和方向。（2）直線控制方式就是刀具與工件相對運動時，除控制從起點到終點的準確定位外，還要保證平行于坐標軸方向的直線切削運動。由于只做平行于坐標軸方向的直線進給運動，因此一般只能加工矩形、臺階形零件。（3）輪廓控制方式就是刀具與工件相對運動時，能對兩個或兩個以上坐標軸的運動同時進行控制。它不僅能夠控制機床移動部件的起點和終點坐標，而且能按需要嚴格控制刀具移動軌跡，以加工出任意斜率的直線、圓弧、拋物線及其他函數關系的曲線和曲面。2．開環(huán)、閉環(huán)、半閉環(huán)數控機床各有何特點及區(qū)別？答：（1）開環(huán)控制系統中沒有檢測反饋裝置。數控裝置將工件加工程序處理后，輸出數字指令信號給伺服驅動系統，驅動機床運動，但不檢測運動的實際位置，即沒有位置反饋信號。開環(huán)控制的伺服系統主要使用步進電動機，受步進電動機步距精度和工作頻率以及傳動機構傳動精度的影響，開環(huán)控制系統的速度和精度都相對較低。但由于開環(huán)控制結構簡單，調試方便，容易維修，成本較低。（2）全閉環(huán)控制系統的檢測元件安裝在工作臺上，將工作臺實際位移量反饋到計算機中，與所要求的位置指令進行比較，用比較的差值進行控制，直到差值消除為止?？梢?，全閉環(huán)控制系統可以消除機械傳動部件的各種誤差和工件加工過程中產生的干擾的影響，從而使加工精度大大提高。其特點是加工精度高，移動速度快。（3）半閉環(huán)控制系統不是直接檢測工作臺的位移量，而是采用角度檢測裝置（如光電編碼器）測出伺服電動機或絲杠的轉角，推算出工作臺的實際位移量，反饋到計算機中進行位置比較，用比較的差值進行控制。由于反饋環(huán)內沒有包含工作臺，故稱半閉環(huán)控制。半閉環(huán)控制精度比全閉環(huán)控制低，但穩(wěn)定性好，成本較低，調試、維修也較容易，兼顧了開環(huán)控制和全閉環(huán)控制兩者的優(yōu)點，因此應用比較普遍。點名，查看學生出勤情況，并強調安全注意事項教師引導學生復習上一節(jié)課所學知識。提問檢查學生掌握情況，進一步鞏固所學知識問題啟發(fā)，引入新課教師可通過多媒體錄像或視頻，讓學生觀察數控鉆床、車床、銑床加工過程，引領學生歸納總結點位控制、直線控制、輪廓控制數控機床的各自特點。教師展示開環(huán)、閉環(huán)、半閉環(huán)數控機床控制框圖，根據信息流向和有無檢測反饋裝置進行講解，讓學生掌握開環(huán)控制、半閉環(huán)控制、閉環(huán)控制數控機床各自特點對比普通機床進行講授，讓學生了解常見的金屬切削類、金屬成型類床、特種加工、其他類型的數控機床等。通過多媒體課件或錄像展示常見數控機床的圖片進行講解，讓學生了解常見數控機床的特點及用途教師提出問題，讓學生回答，檢查學生學習情況根據學生學習情況，教師再對本次課的教學內容進行歸納總結，并強調重點與難點。布置課后作業(yè)，講解作業(yè)要求學科數控加工基礎課題§1-3數控機床坐標系課次3授課時間年月日（星期）2教具數控機床、課件、視頻教學目標1.理解數控機床坐標系確定原則。2.掌握數控車床、數控銑床各坐標軸的確定方法。3.理解工件坐標系的概念及用途。4.掌握數控機床上有關點的定義。審批教學重點1.數控機床坐標系確定原則。2.數控車床、數控銑床各坐標軸的確定方法。3.工件坐標系的概念及用途。教學難點1．數控機床坐標系確定原則。2．數控銑床坐標軸的確定。教學后記教學內容教學方法【組織教學】1．檢查學生出勤情況。2．強調學習過程中應注意安全事項?！緩土曁釂枴?．點位、直線、輪廓數控機床各有何特點？2．開環(huán)、閉環(huán)、半閉環(huán)數控機床各有何特點及區(qū)別？3．列舉常見的數控機床?！拘抡n導入】在普通車床上加工工件，需要哪幾種進給運動？在數控機床上，應該如何描述機床的運動呢？【講授新課】§1-3數控機床坐標系一、坐標系確定原則（重點、難點）1．刀具相對于靜止工件而運動的原則（難點）這一原則使編程人員能在不知道是刀具移近工件還是工件移近刀具的情況下，就可根據零件圖樣確定零件的加工過程。2．標準坐標（機床坐標）系的規(guī)定機床坐標系是以機床原點O為坐標系原點并遵循右手笛卡爾直角坐標系建立的由X、Y、Z軸組成的直角坐標系。機床坐標系是用來確定工件坐標系的基本坐標系。是機床上固有的坐標系，并設有固定的坐標原點。右手笛卡兒直角坐標系伸出右手的大拇指、食指和中指，并互為90°，大拇指代表X坐標軸，食指代表Y坐標軸，中指代表Z坐標軸。大拇指的指向為X坐標軸的正方向，食指的指向為Y坐標軸的正方向，中指的指向為Z坐標軸的正方向。圍繞X、Y、Z坐標軸的旋轉坐標軸分別用A、B、C表示，根據右手螺旋定則，拇指的指向為X、Y、Z坐標軸中任意軸的正向，則其余四指的旋轉方向即為旋轉坐標軸A、B、C的正向。3．運動方向的規(guī)定對于各坐標軸的運動方向，均將增大刀具與工件距離的方向確定為各坐標軸的正方向。二、坐標軸的確定（重點）1．數控車床坐標系的確定（1）Z坐標軸Z坐標軸的運動由主要傳遞切削動力的主軸所決定。刀具遠離工件的方向為該軸的正方向。（2）X坐標軸X坐標軸一般為水平方向并垂直于Z坐標軸。對于數控車床而言，X坐標軸方向規(guī)定為工件的徑向且平行于車床的橫導軌。同時也規(guī)定其刀具遠離工件的方向為X坐標軸的正方向。（3）Y坐標軸Y坐標軸垂直于X、Z坐標軸，依據右手笛卡兒直角坐標系確定。手工繪圖：后置刀架前置刀架2．數控銑床坐標系的確定（1）Z坐標軸Z坐標軸的運動由傳遞切削力的主軸所決定，在有主軸的機床中與主軸軸線平行的坐標軸即為Z坐標軸。根據坐標系正方向的確定原則，在鉆削、鏜削、銑削加工中，鉆入或鏜入工件的方向為Z坐標軸的負方向。（2）X坐標軸（難點）對于立式銑床，Z坐標軸方向是垂直的，站在工作臺前，從刀具主軸向立柱看，水平向右方向為X坐標軸的正方向；對于臥式銑床，Z坐標軸方向是水平的，從主軸向工件看（即從機床背面向工件看），向右方向為X坐標軸的正方向。（3）Y坐標軸Y坐標軸垂直于X、Z坐標軸，根據右手笛卡兒直角坐標系進行判別。手工繪制數控銑床坐標系：立式銑床臥式銑床歸納：不管是數控車床還是數控銑床，確定坐標系各坐標軸時，總是先根據主軸來確定Z坐標軸，再確定X坐標軸，最后確定Y坐標軸。三、工件坐標系機床坐標系不方便編程，為了使編程人員能夠直接根據圖樣進行編程，引入工件坐標系。機床坐標系是由機床廠家確定的，用戶不可以改變。工件坐標系是編程人員根據零件圖樣確定的，工件坐標系各坐標軸一般情況是平行于機床坐標系各坐標軸。二者是通過對刀操作，建立相互位置關系。四、數控機床上的有關點問題討論：一個完整的坐標系有哪些部分組成？前面所學內容是確定機床的坐標軸及其方向，但沒有確定機床坐標系原點。機床坐標系原點在何位置？1．機床原點機床原點是機床坐標系的基準點，它是機床制造廠家設置在機床上的一個基準位置。數控車床的機床原點一般為主軸回轉中心與卡盤后端面的交點。數控銑床的機床原點一般設在X、Y、Z坐標軸的正方向極限位置上。2．機床參考點機床參考點是用于對機床運動進行檢測和控制的固定位置點。機床參考點的位置是由機床制造廠家在每個進給軸上用限位開關精確調整好的，坐標值已輸入數控系統中。對于大多數數控機床，開機第一步總是先使機床返回參考點?；貐⒖键c的目的是什么？開機回參考點的目的就是建立機床坐標系，只有機床參考點被確認后，刀具（或工作臺）移動才有基準。3．工件原點工件原點是由編程人員設置在工件坐標系上的一個基準位置。通常選擇工件上的某一點作為工件坐標系原點，原點一般都與零件圖樣的尺寸相一致。車削類零件X向編程原點均取在Z軸軸線上，Z向編程原點一般取在工件左端面或右端面中心處。銑削類零件的編程原點一般選在作為設計基準或工藝基準的端面或孔軸線上。對稱件通常將原點選在對稱面或對稱中心上。歸納總結：（1）工件坐標系原點與機床坐標系原點不一致。（2）對刀操作是建立工件坐標系的方法。（3）對刀的目的就是確定工件坐標系原點在機床坐標系中的位置。4．刀具相關點（1）刀位點所謂刀位點，是指刀具的定位基準點。對圓柱銑刀、端銑刀類刀具，刀位點為它們的底面中心；對鉆頭，刀位點為鉆尖；對球頭銑刀，刀位點為其球心；對車刀、鏜刀類刀具，刀位點為其刀尖。（2）對刀點對刀點是數控加工中刀具相對于工件運動的起點，也可以叫作程序起點或起刀點。通過對刀點，可以確定機床坐標系和工件坐標系之間的相互位置關系。所謂對刀，是指使“刀位點”與“對刀點”重合的操作。（3）換刀點中途換刀?！緦W習評價】1．數控機床坐標系確定的原則有哪些？2．如何確定數控車床的坐標軸？3．如何確定數控銑床的坐標軸？4．機床原點與工件原點有何區(qū)別？5．機床回零操作的目的是什么？【知識總結與提升】1．數控機床坐標系確定原則（重點、難點）（1）刀具相對于靜止工件而運動的原則。（2）標準的機床坐標系是一個右手笛卡兒直角坐標系。（3）將增大刀具與工件距離的方向確定為各坐標軸的正方向。2．坐標軸的確定（重點、難點）無論數控車床還是數控銑床，都是先根據傳遞切削力的主軸確定Z坐標軸及其正方向。其次，具體機床情況，確定X軸及其正方向。最后根據右手定則確定Y軸。3．工件坐標系編程時應用的坐標系是工件坐標系，而不是機床坐標系。4．數控機床上的相關點（1）機床原點（2）機床參考點（3）工件原點（4）刀具相關點1）刀位點。2）對刀點。3）換刀點?！菊n后作業(yè)】1．數控機床坐標系確定的原則有哪些？答：（1）刀具相對于靜止工件而運動的原則。這一原則使編程人員能在不知道是刀具移近工件還是工件移近刀具的情況下，就可根據零件圖樣確定零件的加工過程。（2）標準坐標（機床坐標）系的規(guī)定。標準的機床坐標系是一個右手笛卡兒直角坐標系。伸出右手的拇指、食指和中指，并互呈90°，拇指代表X坐標軸，食指代表Y坐標軸，中指代表Z坐標軸。拇指的指向為X坐標軸的正方向，食指的指向為Y坐標軸的正方向，中指的指向為Z坐標軸的正方向。圍繞X、Y、Z坐標軸的旋轉坐標軸分別用A、B、C表示，根據右手螺旋定則，拇指的指向為X、Y、Z坐標軸中任意軸的正向，則其余四指的旋轉方向即為旋轉坐標軸A、B、C的正向。（3）運動方向的規(guī)定。對于數控機床各坐標軸的運動方向，均將增大刀具與工件距離的方向確定為各坐標軸的正方向。2．繪制出數控車床的坐標軸。答：參見教材圖1-17。3．繪制數控銑床的坐標軸。答：參加教材圖1-18。4．機床原點與工件原點有何區(qū)別？答：機床原點是機床制造廠家設置在機床上的一個基準位置，它不僅是在機床上建立機床坐標系的基準點，而且是機床調試和加工時的基準點。工件原點就是工件坐標系的原點，是由編程人員設置在工件坐標系上的一個基準位置。選擇工件原點時，最好把工件原點放在零件圖樣上的尺寸能夠方便地轉換成坐標值的地方。5．機床回零操作的目的是什么？答：對于大多數數控機床，開機第一步總是先使機床返回參考點（即機床回零）。開機回參考點的目的就是建立機床坐標系，只有機床參考點被確認后，刀具（或工作臺）移動才有基準。6．名詞解釋（1）機床原點答：機床原點是機床制造廠家設置在機床上的一個基準位置，它不僅是在機床上建立機床坐標系的基準點，而且是機床調試和加工時的基準點。（2）機床參考點答：機床參考點是用于對機床運動進行檢測和控制的固定位置點。機床參考點的位置是由機床制造廠家在每個進給軸上用限位開關精確調整好的，坐標值已輸入數控系統中。（3）工件原點答：工件原點就是工件坐標系的原點，是由編程人員設置在工件坐標系上的一個基準位置。（4）刀位點答：所謂刀位點，是指刀具的定位基準點。不同的刀具刀位點不同。圓柱銑刀、端銑刀類刀具，刀位點為其底面中心；鉆頭刀位點為鉆尖；球頭銑刀刀位點為其球心；車刀、鏜刀類刀具，刀位點為其刀尖。（5）對刀點答：對刀點是數控加工中刀具相對于工件運動的起點，也可以叫作程序起點或起刀點。通過對刀點，可以確定機床坐標系和工件坐標系之間的相互位置關系。點名，查看學生出勤情況，并強調安全注意事項引導學生復習上節(jié)課所學知識。提問檢查學生掌握情況，進一步鞏固所學知識問題啟發(fā)法，引入新課教師播放數控車床和數控銑床加工視頻，讓學生觀察車刀與銑刀的運動情況，講解確定原則示范法+講授法教師通過復習數學中的所用坐標系引入數控機床用笛卡爾直角坐標系教師要在黑板上繪制出標準的機床坐標系，用字母和箭頭標注出坐標軸及其正方向教師用右手示范，讓學生跟著老師的手勢進行模仿，讓學生明確各個手指代表的坐標軸及正方向的確定教師用右手示范旋轉坐標軸的確定方法以數控車床或數控銑床為例，講解坐標軸的正方向確定方法教師通過視頻或課件，讓學生觀察加工運動，使其明確主軸為主要傳遞切削動力的軸教師通過視頻或課件，引導學生判別X坐標軸引導學生通過右手定則判別Y坐標軸教授手工繪制前置刀架和后置刀架數控車床的坐標系，并讓學生模仿教師通過視頻或課件，讓學生觀察加工運動，使其明確主軸為主要傳遞切削動力的軸教師通過視頻或課件展示數控銑床模型，講解X坐標軸的規(guī)定教師通過右手定則示范Y坐標軸的確定方法教師手工繪制立式和臥式銑床坐標系，讓學生明確各個坐標軸及其正方向，通過繪制機床坐標系能歸納總結各類數控機床的坐標系的確定方法教師講解建立工件坐標系的意義，方便編程講解機床坐標系與工件坐標系的區(qū)別與聯系問題討論，引出機床原點講解機床原點的概念，并指出數控車床和數控銑床機床原點的位置，讓學生牢記教師引導學生討論數控機床是如何建立機床坐標系的？引出機床參考點的概念。與學生討論回參考點的目的講解工件原點的概念及其確定。舉例說明車削與銑削編程原點的確定位置對機床原點、工件原點以及參考點進行歸納總結，讓學生明確三者的區(qū)別以及對刀的目的講解刀位點的概念，指明不同刀具的刀位點位置講解刀位點的概念，指出對刀的目的。講解對刀點的概念與用途教師提出問題，讓學生回答，檢查學生學習情況根據學生學習情況，教師再對本次課的教學內容進行歸納總結，并強調重點與難點。布置課后作業(yè)，講解作業(yè)要求學科數控加工基礎課題§2-1數控加工工藝的制定課次4授課時間年月日（星期）2教具課件、視頻教學目標1．掌握零件工藝分析步驟及內容。2．掌握刀具與夾具的選擇。3．掌握加工路線的確定。4．掌握切削用量的確定。5．熟悉常用數控加工工藝文件填寫及作用。審批教學重點1．零件的工藝分析。2．選擇刀具、夾具。3．確定加工路線。4．確定切削用量。教學難點1．零件的工藝分析。2．確定加工路線。教學后記教學內容教學方法【組織教學】1．檢查學生出勤情況。2．強調學習過程中應注意安全事項?！緩土曁釂枴?．數控機床是如何工作的？2．數控機床坐標系確定的原則有哪些？3．機床原點和機床參考點有何區(qū)別和聯系？4．在普通機床上，加工零件的首要任務是什么？【新課導入】采用普通車床加工圖2-1所示零件，應如何制定其加工工藝？若采取數控車床加工呢？【講授新課】§2-1數控加工工藝的制定一、零件的工藝分析（重點）1．選擇并決定進行數控加工的內容適合數控加工的內容：（1）普通機床無法加工的內容（2）普通機床難加工、質量也難保證的內容（3）普通機床加工效率低、手工操作勞動強度大的內容不適合數控加工的內容：（1）需要通過較長時間占機調整的加工內容。（2）裝夾困難或完全靠找正定位來保證加工精度的零件。（3）按某些特定的制造依據加工的型面輪廓。（4）不能在一次裝夾中加工完成的其他零星部位，采用數控加工很繁雜，效果不明顯，可安排用普通機床加工。2．數控加工零件工藝性分析（1）零件圖樣分析第一，要熟悉零件在產品中的作用、位置、裝配關系和工作條件，搞清各項技術要求對零件裝配質量和使用性能的影響，找出主要的和關鍵加工工藝基準。第二，分析了解零件的外形、結構，零件上需加工的部位及其形狀、尺寸精度和表面粗糙度；了解各加工部位之間的相對位置和尺寸精度；了解工件材料、坯料尺寸、相關技術要求及工件的加工數量。第三，分析零件精度與各項技術要求是否齊全、合理；分析工序中的數控加工精度能否達到圖樣要求；找出零件圖中有較高位置精度的表面，決定這些表面能否在一次裝夾下完成；對零件表面粗糙度要求較高的表面，確定是否使用恒線速功能進行加工。（2）零件圖形的數學處理和編程尺寸的計算第一，編程原點的選擇。要盡量滿足編程簡單、尺寸換算少、引起的加工誤差小等條件。一般情況下選擇在尺寸基準或定位基準上。第二，編程尺寸的確定。在很多情況下，零件圖樣上的尺寸基準與編程所需要的尺寸基準不一致，所以應將零件圖樣上的各個基準尺寸換算為編程坐標系中的尺寸，然后再進行下一步數學處理工作。二、選擇刀具、夾具（重點）1．刀具的選擇優(yōu)先選用標準刀具，不用或少用特殊的非標準刀具，必要時也可以采用各種高生產效率的復合刀具及一些專用刀具。2．夾具的選擇兩個基本要求：一是保證夾具的坐標方向與機床的坐標方向相對固定；二是要能確定工件與機床坐標系的尺寸。除此之外，重點考慮以下幾點：（1）單件、小批量生產時，應優(yōu)先使用通用夾具、組合夾具或可調夾具。（2）成批生產時，可采用專用夾具，但力求結構簡單。（3）裝卸工件要方便、可靠，以縮短輔助時間，有條件且生產批量較大時，可采用液動、電動、氣動或多工位夾具，以提高加工效率。（4）夾具上的各零部件應不妨礙機床對工件各表面的加工。三、確定加工路線（重點、難點）所謂加工路線，是指數控機床在加工過程中刀具刀位點相對于工件的運動軌跡。1．對點位加工的數控機床，如鉆床、鏜床等，要考慮盡可能縮短加工路線，以減少空程時間，提高加工效率。2．為保證工件輪廓加工后表面粗糙度的要求，最終完工輪廓應由最后一刀連續(xù)加工而成。3．刀具的進、退刀路線須認真考慮，要盡量避免在輪廓處接刀，對刀具的切入和切出要仔細設計。4．銑削輪廓的加工路線要合理選擇。5．合理制定粗加工時的加工路線。四、確定切削用量1．影響切削用量的因素（1）工件材料（2）刀具材料（3）刀具幾何角度（4）機床及夾具剛度2．切削用量的選擇（1）背吃刀量的確定背吃刀量可根據數控機床、工件、刀具系統的剛度來確定。（2）主軸轉速的確定（3）進給速度的確定通常根據零件加工精度和表面質量要求選取進給速度。五、填寫數控加工工藝文件數控加工文件是編制生產計劃、組織生產、安排物資供應、指導工人加工操作及技術檢驗等的重要依據。1．數控加工工序卡數控加工工序卡表達了加工工序內容，同時還要反映使用的輔具、刃具及切削參數等，它是操作人員配合數控程序進行數控加工的主要指導性工藝資料。2．數控加工刀具卡數控加工刀具卡是調刀人員調整刀具、操作人員進行刀具數據輸入的主要依據?！緦W習評價】1．適合數控加工的內容有哪些？哪些內容不適合選擇數控加工？2．零件圖樣分析的內容有哪些？3．數控加工對夾具提出哪兩個要求？4．確定加工路線時，要考慮哪些問題？5．影響切削用量的因素有哪些？6．數控加工工序卡有何作用？7．簡述數控加工工藝制定的步驟?！局R總結與提升】1．零件的工藝分析（重點、難點）（1）選擇并決定進行數控加工的內容（2）數控加工零件工藝性分析2．選擇刀具、夾具（重點）（1）刀具的選擇一般優(yōu)先選用標準刀具，不用或少用特殊的非標準刀具，必要時也可以采用各種高生產率的復合刀具及一些專用刀具。（2）夾具的選擇3．確定加工路線（重點、難點）確定加工路線就是確定刀具運動的軌跡和方向，也就是程序編制的軌跡和運動方向。強調加工路線應保證被加工工件的精度和表面粗糙度。4．確定切削用量（重點）確定原則與普通機床相似，具體數值應根據數控機床說明書，參考切削用量手冊，并結合實踐經驗加以確定。5．填寫數控加工工藝文件（重點）【課后作業(yè)】1．適合數控加工的內容有哪些？哪些內容不適合選擇數控加工？答：（1）選擇數控加工的內容一般可按下列順序考慮：1）普通機床無法加工的內容應作為優(yōu)先選擇內容。2）普通機床難加工、質量也難保證的內容應作為重點選擇內容。3）普通機床加工效率低、手工操作勞動強度大的內容，可在數控機床尚存富余能力的基礎上進行選擇。（2）下列一些加工內容則不宜選擇數控加工：1）需要通過較長時間占機調整的加工內容，如零件的粗加工，特別是鑄、鍛毛坯的基準平面、定位面等部位的加工等。2）裝夾困難或完全靠找正定位來保證加工精度的零件。3）按某些特定的制造依據（如樣板、樣件、模胎等）加工的型面輪廓。主要原因是獲取數據難，易與檢驗依據發(fā)生矛盾，增加編程難度。4）不能在一次裝夾中加工完成的其他零星部位，采用數控加工很繁雜，效果不明顯，可安排用普通機床加工。2．零件圖樣分析的內容有哪些？答：首先，要熟悉零件在產品中的作用、位置、裝配關系和工作條件，搞清各項技術要求對零件裝配質量和使用性能的影響，找出主要和關鍵的加工工藝基準。其次，分析及了解零件的外形、結構，零件上需加工的部位及其形狀、尺寸精度和表面粗糙度要求；了解各加工部位之間的相對位置和尺寸精度；了解工件材料、毛坯尺寸、相關技術要求及工件的加工數量。最后，分析零件精度與各項技術要求是否齊全、合理；分析工序中的數控加工精度能否達到圖樣要求；找出零件圖中有較高位置精度的表面，決定這些表面能否在一次裝夾下完成；對零件表面質量要求較高的表面，確定是否使用恒線速功能進行加工。3．數控加工對夾具提出哪兩個要求？答：數控加工的特點對夾具提出了兩個基本要求：一是保證夾具的坐標方向與機床的坐標方向相對固定；二是要能確定工件與機床坐標系的尺寸。4．確定加工路線時，要考慮哪些問題？答：（1）對點位加工的數控機床，如鉆床、鏜床等，要考慮盡可能縮短加工路線，以減少空程時間，提高加工效率。（2）為保證工件輪廓加工后表面粗糙度的要求，最終完工輪廓應由最后一刀連續(xù)加工而成。（3）刀具的進、退刀路線須認真考慮，要盡量避免在輪廓處接刀，對刀具的切入和切出要仔細設計。（4）銑削輪廓的加工路線要合理選擇。（5）旋轉體類零件的加工一般采用數控車床或數控磨床加工。5．影響切削用量的因素有哪些？答：影響切削用量的主要因素如下：（1）工件材料；（2）刀具材料；（3）刀具幾何角度；（4）機床及夾具剛度。6．數控加工工序卡有何作用？答：數控加工工序卡與普通加工工序卡相似，除表達加工工序內容外，還要反映使用的輔具、刃具及切削用量等，它是操作人員配合數控程序進行數控加工的主要指導性工藝資料。點名，查看學生出勤情況，并強調安全注意事項教師引導學生復習上節(jié)課所學知識。提問檢查學生掌握情況，進一步鞏固所學知識問題啟發(fā)，引入新課講授法。讓學生掌握哪些內容適合在數控機床上加工，哪些內容不適合數控機床上加工。明確告訴學生杜絕把數控機床當做普通機床來使用講授法，詳細講授零件圖樣分析的內容。讓學生明確零件圖樣分析的結果直接影響零件加工程序的編制及加工圖樣分析內容較多，讓學生按步驟分析，避免漏落詳細講授編程原點的選擇原則和編程尺寸的確定原則對比普通機床加工講解數控加工對刀具的選擇原則詳細講解數控加工對夾具的基本要求以及夾具選擇的原則講解加工路線的概念結合多媒體課件或動畫進行詳細講解，讓學生明白處理這些問題的原因及處理方法，真正掌握數控加工路線的確定引導同學復習普通加工中切削用量的確定，再根據同學掌握的情況進行講授。教師講授時從以下兩個方面進行：首先讓學生掌握影響切削用量的因素，其次再讓學生掌握背吃刀量、主軸轉速和進給速度的確定，使三者能相互適應，以形成最佳切削參數教師講授時，要明確數控加工工序卡和數控加工刀具卡的作用及內容，讓學生掌握數控加工工序卡和數控加工刀具卡識讀及填寫教師提出問題，讓學生回答，檢查學生學習情況根據學生學習情況，教師再對本次課的教學內容進行歸納總結，并強調重點與難點。布置課后作業(yè)，講解作業(yè)要求學科數控加工基礎課題§2-2數控加工程序及編制過程課次5授課時間年月日（星期）2教具課件教學目標1．掌握數控加工程序的概念。2．掌握數控編程、手工編程、自動編程的的概念，了解手工編程的意義。3．掌握數控編程的步驟。審批教學重點1．數控加工程序的概念。2．數控編程、手工編程、自動編程的概念。3．數控編程的步驟。教學難點數控編程的步驟。教學后記教學內容教學方法【組織教學】1．檢查學生出勤情況。2．強調學習過程中應注意安全事項?！緩土曁釂枴?．零件圖樣分析的內容有哪些？2．簡述數控加工工藝制定的步驟?！拘抡n導入】數控機床加工零件是依靠加工程序，沒有加工程序數控機床不能進行零件加工。1．什么是數控加工程序？2．數控加工程序應該包括哪些內容？【講授新課】§2-2數控加工程序及編制過程一、數控加工程序的概念（重點）定義：按規(guī)定格式描述零件幾何形狀和加工工藝的數控指令集。概念要點：（1）規(guī)定格式（2）描述零件幾何形狀和加工工藝二、數控編程的方法數控編程是指根據被加工零件的圖樣和技術要求、工藝要求，將零件加工的工藝順序、工序內的工步安排、刀具相對于工件運動的軌跡與方向、工藝參數及輔助動作等，用數控系統所規(guī)定的規(guī)則、代碼和格式編制成文件，并將程序單的信息輸入數控系統的整個過程。1．手工編程手工編程是指編程的各階段均由人工完成。手工編程的意義。2．自動編程自動編程是利用計算機專用軟件來編制數控加工程序。按計算機專用軟件的不同，自動編程可分為數控語言自動編程、圖形交互自動編程和語音提示自動編程等。目前應用較廣泛的是圖形交互自動編程，常用的軟件有UG、Pro/E、Cimatron、Mastercam、CAXA等。三、數控編程的步驟1．分析零件圖樣首先應準確地識讀零件圖樣表述的各種信息，主要包括零件的材料、形狀、尺寸、精度、批量、毛坯形狀和熱處理要求等。2．確定工藝過程在分析圖樣的基礎上，進行工藝分析，選定機床、刀具和夾具，確定零件加工的工藝路線、工步順序以及切削用量等工藝參數。3．計算加工軌跡尺寸根據零件圖樣、加工路線和零件加工允許的誤差，計算出零件輪廓的坐標值。（4）編寫程序單根據所用數控系統規(guī)定的功能指令代碼及編程格式進行編程，完畢后，要校核程序的正誤，是否能滿足加工要求。（5）程序輸入將編制的加工程序輸入到數控系統。輸入程序時，一定要細心，避免輸入錯誤或漏掉負號、小數點等符號。（6）程序校驗與首件試切教師要強調編制好的加工程序必須經過校驗和試切才能正式使用。未經校驗和試切的加工程序，不一定能滿足加工要求?！窘虒W評價】1．什么是數控加工程序？2．什么是數控編程？數控編程常用的方法有哪些？3．什么是手工編程？手工編程有何意義？4．什么是自動編程？常用的自動編程方法有哪些？5．簡述數控編程的步驟。6．什么是基點？什么是節(jié)點？【知識總結與提升】1．數控加工程序的概念（重點）按規(guī)定格式描述零件幾何形狀和加工工藝的數控指令集。2．數控編程的方法（重點）數控編程是指根據被加工零件的圖樣和技術、工藝要求，將零件加工的工藝順序、工序內的工步安排、刀具相對于工件運動的軌跡與方向、工藝參數及輔助動作等，用數控系統所規(guī)定的規(guī)則、代碼和格式編制成文件，并將程序單的信息輸入數控系統的整個過程。數控編程通常分為手工編程和自動編程兩大類。3．數控編程的步驟（重點、難點）（1）分析零件圖樣。（2）確定工藝過程。（3）計算加工軌跡尺寸。（4）編寫程序單。（5）程序輸入。（6）程序校驗與首件試切?！菊n后作業(yè)】1．名詞解釋（1）數控加工程序答：按規(guī)定格式描述零件幾何形狀和加工工藝的數控指令集，稱為數控加工程序。（2）數控編程答：數控編程是指根據被加工零件的圖樣和技術要求、工藝要求，將零件加工的工藝順序、工序內的工步安排、刀具相對于工件運動的軌跡與方向、工藝參數及輔助動作等，用數控系統所規(guī)定的規(guī)則、代碼和格式編制成文件，并將程序單的信息輸入數控系統的整個過程。（3）手工編程答：手工編程是指編程的各階段均由人工完成。（4）自動編程答：自動編程是利用計算機專用軟件來編制數控加工程序。2．簡述手工編程的意義。答：手工編程的意義在于加工形狀簡單的零件（如直線與直線或直線與圓弧組成的輪廓）時，編程快捷、簡便，不需要具備特別的條件（如價格較高的自動編程機及相應的硬件和軟件等），使機床操作人員或程序員不受特殊條件的制約，還具有較大的靈活性和編程費用少等優(yōu)點。3．數控編程的步驟有哪些？答：數控編程的步驟有：分析零件圖樣、確定工藝過程、計算加工軌跡尺寸、編寫程序、程序輸入、程序校驗與首件試切?！狙a充材料】面向車間的編程面向車間的編程（WorkshopOrientedProgramming，WOP）是20世紀90年代興起的一種數控機床編程方法。其基本思想是：用圖形符號代替數控語言，按照系統菜單提示選擇相應的圖形符號，輸入必要的工藝參數，然后由系統自動完成編程作業(yè)。按照WOP編程方法，編程員僅需根據自身的專業(yè)知識和經驗，選擇合適的圖形符號和工藝參數，用以對被加工零件和加工工藝的描述，而具體數控程序則由WOP編程系統自動產生，較為直觀、實用，易于被現場生產人員所接受。點名，查看學生出勤情況，并強調安全注意事項教師引導學生復習上一節(jié)課所學知識。提問檢查學生掌握情況，進一步鞏固所學知識問題啟發(fā)，引入新課講授法。教師引導學生回顧數控機床工作的過程，引出數控加工程序的概念。再詳細講解概念中的要點。講授法。詳細講解數控編程的概念及編程的方法。重點講解手工編程的意義教師可簡要介紹幾種常用的自動編程軟件，或通過課件演示自動編程軟件的應用過程，激發(fā)學生的學習興趣。教師手工繪制或通過PPT展示數控編程的步驟，讓學生了解數控編程的步驟。然后再逐一講解每個步驟的具體內容。教師講授分析零件圖樣的意義和具體內容工藝過程包含：工藝分析，選定機床、刀具和夾具，確定工藝路線、工步順序，以及切削用量等工藝參數。計算加工軌跡要依據零件圖樣、加工路線和零件加工允許的誤差。強調：編程時一定要根據所用數控系統，系統不同程序有可能不同教師強調輸入程序要細心，避免出錯教師詳細講授校驗程序加工軌跡的常用的兩種方法：用空運行或圖形模擬教師提出問題，讓學生回答，檢查學生學習情況根據學生學習情況，教師再對本次課的教學內容進行歸納總結，并強調重點與難點。布置課后作業(yè)，講解作業(yè)要求學科數控加工基礎課題§2-3數控加工代碼及程序格式課次6授課時間年月日（星期）2教具課件教學目標1．掌握數控加工程序中字符的作用及種類。2．掌握數控加工程序中常用的地址符。3．掌握數控加工程序段格式。4．掌握數控加工程序的組成與格式。審批教學重點1．字符的作用及種類。2．數控加工程序常用地址符、功能字。3．數控加工程序段格式。4．數控加工程序的組成與結構。教學難點1．數控加工程序中常見的程序字的功能及用法。2．數控加工程序的結構。教學后記教學內容教學方法【組織教學】1．檢查學生出勤情況。2．強調學習過程中應注意安全事項?！緩土曁釂枴?．什么是數控加工程序？2．簡述數控編程的步驟。【新課導入】通過多媒體課件展示一個簡單的數控加工程序。讓學生明確字符、地址、程序字、程序段、數控加工程序的組成與結構等知識點關系?！局v授新課】§2-3數控加工代碼及程序格式一、字符字符是用來組織、控制或表示數據的各種符號，如字母、數字、標點符號和數學運算符號等。第一類是字母，它由26個大寫英文字母組成；第二類是數字和小數點；第三類是符號，它由正號（＋）和負號（－）組成；第四類是功能字符，它由程序開始/結束符（如“%”）、程序段結束符（如“；”）、跳過任選程序段符（/）和空格符等組成。二、地址地址又稱地址符，在數控加工程序中，它是指位于程序字頭的字符或字符組，用以識別其后的數據；在傳遞信息時，它表示其出處或目的地。常用的地址有N、G、X、Z、U、W、I、K、R、F、S、T、M等字符。三、程序字程序字是一套有規(guī)定次序的字符，可以作為一個信息單元（即信息處理的單位）存儲、傳遞和操作。1．程序段號程序段號也稱順序號字，一般位于程序段開頭，可用于檢索，便于檢查交流或指定跳轉目標等，它由地址符N和隨后的1～4位數字組成。2．準備功能字準備功能字的地址符是G，它是設立機床工作方式或控制系統工作方式的一種命令。在程序段中，G指令一般位于尺寸字的前面。G指令由字母G及其后面的兩位數字組成，從G00到G99共100種代碼。G指令分為模態(tài)指令和非模態(tài)指令兩類。3．坐標尺寸字尺寸字由規(guī)定的地址符及后續(xù)的帶正、負號或者帶正、負號又有小數點的多位十進制數組成。第一組是X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R，主要用來指定到達點坐標值或距離；第二組是A、B、C、D、E，主要用來指定到達點角度坐標；第三組是I、J、K，主要用來指定零件圓弧輪廓圓心點的坐標尺寸。4．進給功能字進給功能字的地址符為F，又稱F功能或F指令，它的功能是指定切削的進給速度。5．主軸轉速功能字主軸功能字的地址符為S，又稱S功能或S指令，它主要用來指定主軸轉速或速度，單位為r/min或m/min。中檔以上的數控車床，其主軸驅動采用主軸伺服控制單元，主軸轉速采用直接指定方式，例如，S1500表示轉速為1500r/min。6．刀具功能字刀具功能字用地址符T及隨后的數字代碼表示，又稱T功能或T指令，它主要用來指定加工中所用的刀具號及自動補償編組號。7．輔助功能字輔助功能字又稱M功能或M指令，它用以指定數控機床中輔助裝置的開關動作或狀態(tài)，如主軸啟、停，切削液通、斷，更換刀具等。與G指令一樣，M指令由地址符M和其后的兩位數字組成，從M00~M99共100種。四、程序段格式所謂程序段，就是為了完成某一動作要求所需的程序字的組合。每一個程序字是一個控制機床的具體指令。程序段格式是指程序字在程序段中的順序及書寫方式的規(guī)定。程序段格式有多種，如固定程序段格式、使用分隔符的程序段格式、使用地址符的程序段格式等，現在最常用的是使用地址符的程序段格式。五、數控加工程序的格式與組成1．加工程序的組成一個完整數控加工程序由程序名、程序內容和程序結束三部分。（1）程序名程序名位于程序主體之前，是程序的開始部分，一般獨占一行。程序名一般由規(guī)定的字母“O”“P”或符號“％”開頭，后面緊跟若干位數字組成，常用的有兩位數和四位數兩種，前面的零可以省略。（2）程序內容程序內容部分是整個程序的核心部分，由若干程序段組成。一個程序段表示零件的一段加工信息，若干個程序段的集合則完整地描述一個零件加工的所有信息。（3）程序結束程序結束是以程序結束指令M02或M30來結束整個程序。M02和M30允許與其他程序字合用一個程序段，但最好還是將其單列一段。2．加工程序的結構（1）主程序主程序由指定加工順序、刀具運動軌跡和各種輔助動作的程序段組成，它是加工程序的主體結構。在一般情況下，數控機床是按其主程序的指令執(zhí)行加工的。（2）子程序在編制加工程序時會遇到一組程序段在一個程序中多次出現或在幾個程序中都要用到，那么就可把這一組加工程序段編制成固定程序，并單獨予以命名，這組程序段即稱為子程序。M98P××××L××××；①地址P后的四位數字為子程序名②地址L后的四位數字為重復調用次數，取值范圍1～9999M98P××××××××；地址P后的前四位數字為重復調用次數，后四位數字為子程序名【學習評價】1．什么是字符？數控加工程序中常用的字符有哪幾類？2．地址有什么作用？數控加工程序中常用的地址有哪些？3．什么是程序字？數控加工程序中常用的程序字有哪些？4．使用程序段號時，應注意哪些事項？5．準備功能字有何作用？不同的數控系統，準備功能字是否相同？6．模態(tài)G代碼與非模態(tài)G代碼有何區(qū)別？7．常用的坐標尺寸字有哪些？8．進給功能字用哪個字符表示？F100和F0.2分別表示什么含義？9．S表示什么功能字？S1500表示什么含義？G96S200表示什么含義？10．T表示什么功能字？T0101表示什么含義？11．什么是輔助功能字？12．M00與M01有何區(qū)別？13．M02與M30有何區(qū)別？14．敘述字地址程序段格式各功能字的順序。15．一個完整的數控加工程序有哪幾部分組成？16．什么是子程序？什么是主程序？二者有何區(qū)別？【知識總結與提升】數控加工程序是由主程序和子程序組成的，主程序和子程序都有程序名、程序內容、程序結束三部分組成。程序內容是由若干個程序段組成，程序段是由若干個程序字組成的，程序字又是由地址和字符組成的。1．字符的概念及其種類。（重點、難點）2．地址的概念及常用地址符。（重點）3．程序字的概念及常用程序字（重點、難點），如程序段號、準備功能字、坐標尺寸字、進給功能字、主軸功能字、刀具功能字、輔助功能字。4．程序段格式。（重點）5．數控加工程序的組成及結構。（重點、難點）【課后作業(yè)】1．名詞解釋（1）字符答：字符是用來組織、控制或表示數據的各種符號，如字母、數字、標點符號和數學運算符號等。字符是計算機進行存儲或傳送的信號，也是加工程序的最小組成單元。（2）地址答：地址又稱地址符，在數控加工程序中，它是指位于程序字頭的字符或字符組，用以識別其后的數據；在傳遞信息時，它表示其出處或目的地。（3）程序字答：程序字是一套有規(guī)定次序的字符，可以作為一個信息單元（即信息處理的單位）存儲、傳遞和操作。（4）準備功能答：準備功能是設立機床工作方式或控制系統工作方式的一種命令。2．常用的功能字有哪些？各有何作用？答：加工程序中常見的功能字有以下幾種：（1）程序段號。程序段號也稱順序號字，一般位于程序段開頭，可用于檢索，便于檢查交流或指定跳轉目標等。（2）準備功能字。準備功能字的地址符是G，又稱G功能或G指令，它是設立機床工作方式或控制系統工作方式的一種命令。（3）坐標尺寸字。坐標尺寸字在程序段中主要用來指定機床的刀具運動到達的坐標位置。（4）進給功能字。進給功能字的地址符為F，又稱F功能或F指令，它的功能是指定切削的進給速度。（5）主軸轉速功能字。主軸功能字的地址符為S，又稱S功能或S指令，它主要用來指定主軸轉速或速度，單位為r/min或m/min。（6）刀具功能字。刀具功能字用地址符T及隨后的數字代碼表示，又稱T功能或T指令，它主要用來指定加工中所用的刀具號及自動補償編組號。（7）輔助功能字。輔助功能字又稱M功能或M指令，它用以指定數控機床中輔助裝置的開關動作或狀態(tài)，如主軸啟、停，切削液通、斷，更換刀具等。3．一個完整的程序段包含哪些內容？答：一個完整數控加工程序由程序名、程序內容和程序結束三部分組成。4．主程序與子程序有何區(qū)別？答：（1）主程序由指定加工順序、刀具運動軌跡和各種輔助動作的程序段組成，它是加工程序的主體結構。在一般情況下，數控機床是按其主程序的指令執(zhí)行加工的。（2）在編制加工程序時會遇到一組程序段在一個程序中多次出現或在幾個程序中都要用到，那么就可把這一組加工程序段編制成固定程序，并單獨予以命名，這組程序段即稱為子程序。子程序可以在存儲器方式下調出使用，即主程序可以調用子程序，一個子程序也可以調用下一級子程序。5．解釋下列字符的含義。（1）G00答：快速點定位指令。（2）M03答：主軸正轉。（3）G97S800答：主軸恒轉速，每分鐘為800r/min。（4）T0101答：選擇01號刀具，執(zhí)行01號刀補。（5）M98P4001L2答：調用子程序O4001兩次。（6）M98P40015答：調用子程序O15四次。（7）F200答：每分鐘進給速度為200mm。（8）M30答：程序結束。6．FANUC數控系統中的“G96S200”與“G97S200”有何區(qū)別？答：FANUC數控系統用G96或G97指令配合S指令來指定主軸的速度。G96為恒線速控制指令，“G96S200”表示主軸的速度為200m/min?！癎97S200”表示取代G96，即主軸不是恒線速功能，其轉速為200r/min。7．FANUC數控系統，G98和G99指令有何區(qū)別？答：FANUC數控系統，進給量單位用G98和G99指定，系統開機默認G99。G98表示進給速度與主軸速度無關的每分鐘進給量，單位為mm/min或in/min；G99表示與主軸速度有關的主軸每轉進給量，單位為mm/r或in/r。8．模態(tài)指令和非模態(tài)指令有何區(qū)別？答：模態(tài)指令是一組可相互注銷的功能指令，這些功能指令一旦被執(zhí)行，則一直有效，直到被同組的其他指令注銷為止。非模態(tài)指令只在所規(guī)定的程序段中有效，程序段結束時被注銷，也稱一次性代碼。9．M00與M01有何區(qū)別？答：（1）M00為程序暫停，程序停在本段狀態(tài)，不執(zhí)行下段，相當于按下操作面板上的循環(huán)暫停按鈕，按下操作面板上的循環(huán)啟動按鈕可取消M00狀態(tài)，使程序繼續(xù)向下執(zhí)行。（2）M01為選擇停止，功能與M00相似。不同的是M01只有在機床操作面板上的“選擇停止”開關處于“ON”狀態(tài)時才有效。M01常用于關鍵尺寸的檢驗和臨時暫停。10．M02與M30有何區(qū)別？答：（1）M02為程序結束，該指令表示加工程序全部結束。它使主運動、進給運動、切削液供給等停止，機床復位。（2）M30為程序結束。程序結束并返回程序的第一條語句，準備下一個零件的加工。點名，查看學生出勤情況，并強調安全注意事項引導學生復習上節(jié)課所學知識。提問檢查學生掌握情況，進一步鞏固所學知識展示教學法。激發(fā)學生的學習興趣，明確學習思路，引入新課。通過問題，啟發(fā)學生閱讀教材，弄清問題答案（1）什么是字符？（2）數控加工程序用的字符具有哪幾類？教師再進行歸納總結。教師講解地址的概念，明確常用地址的含義教師講授程序字的概念，讓學生明白程序字的含義。教師詳細講授程序段號的作用及使用注意事項，讓同學正確掌握程序段號的應用。詳細講授G功能字的概念及其作用，帶領同學查閱FANUC0i數控車床和數控銑床常用G代碼，讓學生了解常用G代碼。詳細講授坐標尺寸字的功能及常用坐標尺寸字，并強調坐標尺寸字的單位及小數點的應用。詳細講解每轉進給和每分鐘進給的應用詳細講解恒線速控制與橫轉速控制的區(qū)別，并強調使用恒線速控制時，要限制主軸的最高轉速。重點講解數控車床和數控銑床刀具功能字的應用重點講解M00與M01的應用及其區(qū)別，M02與M30的應用及其區(qū)別，M98、M99的應用教師要讓學生明確每種數控系統所采用的程序段格式不一定相同，因此編程人員必須嚴格按照機床說明書的規(guī)定格式進行編程。重點強調，不同的數控系統程序名和程序結束符有可能不同，使用時要仔細查閱數控系統編程和操作說明書，避免生搬硬套。詳細講解子程序和主程序的概念及其區(qū)別，重點講解FANUC0i系統子程序調用格式。教師提出問題，讓學生回答，檢查學生學習情況歸納總結：根據學生學習情況，教師再對本次課的教學內容進行歸納總結，并強調重點與難點。布置課后作業(yè)，講解作業(yè)要求學科數控加工基礎課題§3-1數控車床的主要功能及加工對象課次7授課時間年月日（星期）1教具課件、視頻教學目標1．掌握數控車床的主要功能。2．熟悉數控車床的主要加工對象。審批教學重點1．數控車床的主要功能。2．數控車床的主要加工對象。教學難點1．插補功能。2．恒線速控制功能。教學后記教學內容教學方法【組織教學】1．檢查學生出勤情況。2．強調學習過程中應注意安全事項?！緩土曁釂枴?．普通車床加工具有哪些特點？2．普通車床能夠加工哪些典型表面？【新課導入】引導學生仔細觀察教材圖3-1所示普通車床加工的典型表面，布置問題：1．在普通車床上能加工的對象，能不能在數控車床上加工？2．數控車床還能加工哪些對象？【講授新課】§3-1數控車床的主要功能及加工對象一、數控車床的主要功能（重點）1．主軸功能詳細講解數控車床的主軸功能除對機床進行無級調速外，還具有同步進給控制、恒線速度控制及主軸最高轉速控制等功能。同步進給控制要讓學生明確同步進給控制是為了滿足加工螺紋的需要。在加工螺紋時，主軸的旋轉與進給運動必須保持一定的同步運行關系。如車削等螺距螺紋時，主軸每旋轉一周，其進給運動方向（Z或X）必須嚴格位移一個螺距或導程。其控制方法是通過檢測主軸轉數及角位移原點（起點）的元件（如主軸脈沖發(fā)生器）與數控裝置相互進行脈沖信號的傳遞而實現的。（2）恒線速度控制恒線速度控制是為了控制表面粗糙度一致而設置的。在車削表面粗糙度要求十分均勻的變徑表面，如端面、圓錐面及任意曲線構成的旋轉面時，車刀刀尖處的切削速度（線速度）必須隨著刀尖所處直徑的不同位置而相應自動調整變化。該功能由G96指令控制其主軸轉速按所規(guī)定的恒線速度值運行，如G96S200表示其恒線速度值為200m/min。當需要恢復恒定轉速時，可用G97指令對其注銷，如G97S1200r/min。（3）最高轉速控制當采用G96指令加工變徑表面時，由于刀尖所處直徑在不斷變化，當刀尖接近工件軸線（中心）位置時，因其直徑接近零，線速度又規(guī)定為恒定值，主軸轉速將會急劇升高。為預防因主軸轉速過高而發(fā)生事故，FANUC系統則規(guī)定可用G50指令限定其恒線速運動中的最高轉速，如G50S2000，表示主軸轉速最高不超過2000r/min。2．插補功能（難點）不同的數控系統，插補功能不能，一般數控車床具備的插補功能有：直線插補、圓弧插補、拋物線插補、極坐標插補、螺旋線插補、樣條曲線插補。3．螺紋車削功能數控車床所具有的螺紋車削功能，一般數控系統都可完成各種米制或英制等螺距、變螺距螺紋的加工，如圓柱（右、左旋）、圓錐及端面螺紋等。4．固定循環(huán)切削功能FANUC數控系統具有所具有的單一固定循環(huán)和多重復合循環(huán)，應用循環(huán)指令，可大大簡化程序編制。（1）單一固定循環(huán)單一固定循環(huán)包括車削外圓、端面、螺紋的矩形循環(huán)和車削圓錐面的固定循環(huán)。（2）多重復合循環(huán)多重復合循環(huán)的形式很多，如外圓粗車循環(huán)、端面粗車循環(huán)、固定形狀粗車循環(huán)、端面鉆孔復合循環(huán)、車槽復合循環(huán)、螺紋車削循環(huán)、精車循環(huán)等。5．補償功能刀具磨損、刀具半徑的補償量、絲杠的螺距誤差和反向間隙誤差的補償。這些補償功能的應用，能夠方便編程，并提高加工精度。6．自診斷功能自診斷功能是為了故障出現后可迅速查明故障類型及部位，減少因故障而造成的停機時間。7．通信功能CNC通常具有RS232C接口，有還備有DNC接口?，F在部分數控機床還具有網卡，可以接入互聯網。二、數控車床主要加工對象1．精度要求高的回轉體零件數控車床剛度高，制造和對刀精度高，能方便和精確地進行人工補償和自動補償，所以能加工尺寸精度要求較高的零件。2．表面質量要求高的回轉體零件數控車床基本上都具有恒線速度切削功能，能加工出表面粗糙度值小且均勻的零件。3．表面形狀復雜的回轉體零件由于數控車床具有直線和圓弧插補功能，因此，可以車削任意直線和曲線組成的形狀復雜的回轉體零件4．帶特殊螺紋的回轉體零件詳細講授數控車床的等螺距、變螺距螺紋插補功能，說明數控車床不僅能車削等導程螺紋，還能車削特殊絲杠、變（增/減）螺距、等螺距與變螺距作平滑過渡的螺旋零件以及高精度的模數螺旋零件（如圓柱、圓弧蝸桿）和端面螺紋。同時，數控車床車削螺紋時，主軸轉向不必像普通車床那樣交替變換，它可以一刀一刀不停頓地循環(huán)，直到完成，所以車削螺紋的效率很高?！緦W習評價】1．數控車床的主要功能有哪些？2．適合數控車削加工的主要對象有哪些？【知識總結與提升】板書：1．數控車床的主要功能（重點）主軸功能、插補功能（難點）、螺紋插補功能、固定循環(huán)切削功能、補償功能、自診斷功能、通信功能等。2．數控車床的主要加工對象（重點）精度要求高的回轉體零件、表面質量要求高的回轉體零件、表面形狀復雜的回轉體零件、帶特殊螺紋的回轉體零件。【課后作業(yè)】1．數控車床的主要功能有哪些？答：主軸功能、插補功能、螺紋插補功能、固定循環(huán)切削功能、補償功能、自診斷功能、通信功能等。2．適合數控車削加工的主要對象有哪些？答：精度要求高的回轉體零件、表面質量要求高的回轉體零件、表面形狀復雜的回轉體零件、帶特殊螺紋的回轉體零件。點名，查看學生出勤情況，并強調安全注意事項引導學生復習車工所學知識。了解學生掌握情況問題啟發(fā)，引入新課講解時，教師根據學生參觀（或觀看）感受及平時所見所聞等進行啟發(fā)，并作提煉概括，避免空洞乏味的說教教師引導學生分析螺紋加工特點，引出同步進給控制，并講解控制實現方法教師通過講解讓學生明確恒線速度控制命令講師講解設置最高轉速控制的原因及控制方法教師讓學生明確數控機床是通過插補功能來完成零件加工的。同時讓學生了解常用的插補功能通過講解讓學生明確數控車床能加工螺紋的種類教師要讓學生明確FANUC數控系統具有所具有的單一固定循環(huán)和多重復合循環(huán)，應用循環(huán)指令，可大大簡化程序編制讓學生了解數控車床所具備的補償功能教