數控技術課程教案

1、 數控技術課程教案 河北工程學院 數控技術教案 課程編碼： 課程名稱：數控技術 學時：學時學分：學分 46 3 開課學期：第七學期 課程類別：必修 課程性質：專業(yè)基礎課 先修課程：電工電子技術，微機原理及應用， 機械工程控制基礎等 教材：機床數字控制（第一版） 廖效果編 著 機械工業(yè)出版社 授課對象：機電學院機械制造及自動化本科 工業(yè)設計、材料成型與控制本科 授課教師： 機械制造系 魏效玲，薛會民，劉洵， ，吳炳勝 柴保明 第一章概論第一節(jié)教學內容 一、教學目的 掌握數字控制和數控機床等基本概念、組成及分類，了解數字控制原理及 數控機床的加工特點，了解數控技術的產生背景、發(fā)展現狀及發(fā)展趨勢。

2、二、教學時間:2課時 三、 內容 數控與數控機床的基本概念、加工過程、 特點、主要技術指標、組成與 分類，加工的適應性、數控技術的發(fā)展、十五目標及數控技術的發(fā)展趨勢 四、教學方法 介紹基本概念，講授數字控制原理，分析數控機床的組成，根據以上講述 內容再歸納數控機床的加工特點，借助簡圖和表格等形式配合內容講解。結合 數控技術的發(fā)展將課程前沿問題介紹給學生。對編程基本知識先提出問題，啟 發(fā)學生思維，然后再講解。 四、 作業(yè) 1、數控機床、數控技術的基本概念 2、數控機床的特點、組成、各部分作用、分類 3、數控機床的加工原理、使用范圍 4、數控技術的發(fā)展趨勢 5、什么是點位控制、直線控制、輪廓控制數

3、控機床？ 6、按伺服系統(tǒng)的控制原理數控機床分哪幾類？ 7、數控機床的發(fā)展趨勢主要有哪些？ 8、如何提高數控機床的精度、速度和可靠性 9、.CNC 裝置的主要技術指標有哪些？ 第二節(jié)內容第二章數控加工程序的編制 一、教學目的 1學習數控加工工藝的基礎知識。 介紹程序編制的代碼及格式2 二、教學時間:課時 2 三、內容與進度 利用多媒體直觀的教學形式，介紹程序編制的基本概念、手工編程的內容 和步驟，數控加工的工藝分析和數控加工方法，程序編制的代碼及程序格式。 四、教學方法 根據已加工好的零件，在具體加工過程中如何根據其加工圖紙來編寫其加工 程序，數控機床如何根據加工程序加工來說明手工程序編制的內容

4、和方法。同 時，在編寫零件的加工程序前要進行工藝分析，分析時要注意哪些問題，循序 漸進完成課堂內容，介紹兩種典型的程序編制代碼。 五、作業(yè) 、程序編制的概念、手工程序編制的內容和步驟？1 、對刀點、刀位點、對刀概念2 、選擇對刀點的原則？3 、加工路線，確定加工路線的原則？4 代碼的區(qū)別？現在廣泛使用哪種代碼？ EIA、5ISO 和 第三節(jié)內容第二章數控加工程序的編制 一、教學目的 1掌握機床常用的編程指令 G、M、S、T、F。 2讓學生掌握程序編制前應首先了解機床坐標的規(guī)定，和程序原點的確定。 二、教學時間:課時 2 三、內容與進度 介紹數控機床的坐標系規(guī)定及坐標軸方向的命名，工件坐標系和機

5、床坐 標系的關系，絕對坐標和相對坐標的概念，程序編制中的數值計算方法，常 用的 G 指令和 M 指令功能 四、教學方法 通過多媒體圖片讓學生看清車床和銑床的坐標軸是如何規(guī)定的，直角坐 標系在機床中是如何應用的，常用的 G、M 指令功能及類型，基點和節(jié)點在 數值的區(qū)別。 五、作業(yè) 功能？模態(tài)和非模態(tài)區(qū)別？ 、M04、M05、G02、G03、M02、M03、1、G00G01 軸如何規(guī)定？YX、 、Z 軸如何規(guī)定？銑床的 Z、2、車床的 X 、機床坐標系和工件坐標系，機床原點和工件原點，基點和節(jié)點概念3 、絕對坐標和相對坐標的概念及關系。4 第二章數控加工程序的編制第四節(jié)內容 一、教學目的 1、掌握

6、機床常用的編程指令。 2通過對常用指令的編程格式講解，使學生進一步掌握程序編制方法，能 獨立編寫簡單的加工程序。 二、教學時間:課時 2 三、 內容與進度 與坐標系相關的指令 G92 ，平面坐標系選定指令 G17,G18,G19（模態(tài)， G17 模態(tài)，初態(tài)），以及與控制方式有關的指令編程格式，如 G00，G01，G02,G03，其絕對編程和相對編程形式。 四、教學方法 要正確編制加工程序，僅僅學會編程代碼是不夠的。本節(jié)通過編程實例講 解編程方法，重點把工藝方面知識多介紹一些，要與生產實際緊密結合，通過 布置作業(yè)和編程實驗加深理解和掌握。 五、作業(yè) 1、自己給出零件直線、圓弧加工尺寸，編寫其絕對

7、和相對加工程序， 第五節(jié)內容第二章數控加工程序的編制 一、教學目的 本節(jié)課內容還是主要講授手工編程所用其它代碼，每個代碼應配以實例講 解，同組代碼重點講解一種，其他可通過課堂和課后作業(yè)掌握，手工編程必須 經過大量練習才能熟練編制。 二、教學時間:課時 2 三、內容與進度 ，刀具半補償G43、G44、49通過實例分別介紹刀具長度補償指令 G40（） 螺固定循環(huán)指令，G33 G41 G42，回程序起點指令G26,G27,G28,G29,指令 G40 ，紋加工指令 四、教學方法 對以上講解的各種指令在車、銑床的編程格式及應用要逐個的介紹，每個 指令通過實例給學生直觀的講解編程方法。 五、作業(yè) 、給出

8、被加工零件的幾何尺寸，利用刀具補償指令編寫其加工程序，1 、進行綜合實例練習，編寫完程序上機加工，練習機床的操作能力，并檢驗程2 序的正確與否，在操作中解決問題。 第二章數控加工程序的編制第六節(jié)內容 一、教學目的 本節(jié)課內容還是主要講授手工編程所用其它代碼，每個代碼應配以實例講 解，同組代碼重點講解一種，其他可通過課堂和課后作業(yè)掌握，手工編程必須 經過大量練習才能熟練編制。 二、教學時間:課時 2 三、內容與進度 G75 車槽固定循環(huán)指令，G81 鉆孔循環(huán)，G84 鋼性攻絲循環(huán)，G24 錐面固定 循環(huán)指令，G77 柱面固定循環(huán)指令以及其它相關指令如：延時指令、鏡像指令 等 四、教學方法 通過一

9、個個實例把各指令的編程格式講清楚并讓學生會用。 五、作業(yè) 1、對已給孔進行加工，要求編寫鉆孔和攻絲加工程序并在程序中體現延時指令 功能。 2、對已給的棒料進行加工，要求寫出其粗、精加工程序，注意使用講過的循環(huán) 指令。 3、 第七節(jié)內容第二章數控加工程序的編制 一、教學目的 本節(jié)課綜合講解編程知識，同時對前面答疑和作業(yè)中存在的問題加以講解。 二、教學時間:課時 2 三、內容與進度 針對實訓基地的數控機床編程要求，綜合講解和練習實際零件的程序編制 四、教學方法 選擇實際生產加工中零件，練習編程的全過程，通過答疑、批改作業(yè)，發(fā) 現的問題在習題課中解決。根據生產加工零件，對各種加工方法進行工藝分析，

10、確定合理加工方案，編寫加工程序 五、作業(yè) 所示，原點為起刀點，1 1如圖 z試用絕對坐標或增量坐標編寫孔 加工程序。 50 80 15 20R60 o x10060 z y 160103- 40203020 100 140 003030 A200 x 150 150 x o 圖 1 圖 2 2手工編寫圖 2 所示零件的車削加工程序。該零件需要精加工，圖中 100 表 面不加工。選用具有直線、圓弧插補功能的數控車床加工該零件。 第八節(jié)內容第二章數控加工程序的編制 一、教學目的 1掌握自動編程系統(tǒng)的軟件程序的構成。 2了解 APT 自動編程系統(tǒng)。 3能讀懂用 APT 語言編寫的零件源程序。 二、教

11、學時間:課時 2 三、內容與進度 1.自動編程系統(tǒng)的軟件程序的構成，利用 CAM 系統(tǒng)講解自動編程的基本步 驟， 2介紹 APT 自動編程系統(tǒng) 3講解例題 四、教學方法 先講自動編程系統(tǒng)的組成、特點及發(fā)展，再通過例題講述 APT 語言源程 序的編制，把在編程過程中涉及到的控制面、APT 語句和后置處理程序語句 等內容介紹。 五、作業(yè) 1如圖所示，原點為起刀點，圓弧半徑均為 R10，用 APT 語言編制輪廓 銑削加工程序。 Y D 30 E 20C 10 X 0 B A 1020 4030 第九節(jié)內容第三章位置檢測裝置 一、教學目的 、了解位置檢測裝置作用，位置檢測裝置的分類，數控機床對位置檢測

12、裝置的1 要求。 、掌握感應同步器結構與工作原理，應用。2 二、教學時間:課時 2 三、內容與進度 置檢測裝置作用，分類及數控機床對位置檢測裝的要求1 感應同步器結構與工作原理，應用2 感應同步器的特點及使用注意事項3、 四、教學方法 結合多媒體圖例，介紹檢測裝置分類，講具體裝置時要與各種分類相聯(lián)系。要 把鑒相型和鑒幅型感應同步器的結構圖利用課件講清楚。 五、作業(yè) 、簡述感應同步器結構與工作原理。1 第十節(jié)內容第三章位置檢測裝置 一、教學目的 1、了解現代位置測量裝置的先進技術，重點了解各種檢測裝置的性能、特點及 應用范圍，能夠正確選用各種檢測裝置。 二、教學時間:課時 2 三、內容與進度 1

13、、掌握旋轉變壓器、感應同步器結構與工作原理，應用。 2、磁尺位置檢測裝置組成、原理 四、教學方法 通過簡圖介紹旋轉變壓器的工作原理、轉子和定子繞組的布置及感應電壓 的變化與感應同步器的區(qū)別，同時讓學生明白轉子繞組為什么由兩個互相垂直 的繞組構成。以上三種位置檢測裝置的共同特點和工作方式要掌握。 五、作業(yè) 1、簡述旋轉變壓器、磁尺位置檢測裝置的結構與工作原理、應用 第三章 位置檢測裝置第十一節(jié)內容 一、教學目的 1掌握脈沖編碼器的工作原理、應用。 2掌握光柵的工作原理、應用。 3了解光柵位移-數字轉換系統(tǒng) 二、教學時間:課時 2 三、內容與進度 1、光柵的工作原理、應用 2、光柵位移-數字轉換系

14、統(tǒng) 3、脈沖編碼器（絕對式與增量式） 4、介紹當前的測量技術 四、教學方法 這節(jié)介紹數字檢測裝置，比較模擬與數字檢測裝置的特點，分析絕對和 增量測量裝置的工作原理，研究間接、直接測量的精度影響。了解現代測量技 術。 講清楚光柵位置檢測裝置用倍頻提高精度的原理。 五、作業(yè) 1簡述絕對式與增量式脈沖編碼器的工作原理。 2簡述光柵的工作原理，寫出 W 和 P 與 的關系。掌握莫爾條紋的特點及 變化規(guī)律。 3、光柵位置檢測裝置用倍頻提高精度的原理 第十二節(jié)內容第四章 數控裝置 一、教學目的 1了解數控裝置的作用、特點、硬件結構。 2會合理選擇數控機床 二、教學時間: 2 課時 三、內容與進度 裝置的功

15、能， 1數控裝置的組成、優(yōu)點、CNC 數控裝置的硬件結構、分類，各結構形式的硬件功能2 裝置軟件和硬件的功能界面劃分 3、CNC 、數控軟件的數據轉換流程4 四、教學方法 計算機數控裝置可借助圖片和實驗室的數控機床講解，了解數控裝置作用、 功能、特點，繪出數控軟件的數據轉換流程，并分析各部分的作用。 五、作業(yè) 簡述數控裝置的作用。1 裝置的硬件結構形式比較優(yōu)缺點 CNC 2兩種 、繪出數控軟件的數據轉換流程3 第四章數控裝置第十三節(jié)內容 一、教學目的 1、掌握數控軟件的特點、基本結構形式。 2、了解輸入/輸出接口的任務。 二、教學時間:課時 2 三、內容與進度 1、數控軟件的特點、基本結構形式

16、。 2、輸入/輸出接口的任務 3、CNC 系統(tǒng)進給速度控制 4、CNC 輸入數據處理及故障診斷 四、教學方法 分析數控裝置軟件的特點、結構形式，由微機原理中學到的接口技術，對 數控裝置的數控軟件的特點講述。 五、作業(yè) 1、數控軟件的特點，3 種軟件比較優(yōu)缺點。 2輸入/輸出接口的任務。 第十四節(jié)內容數控插補原理 第五章 一、教學目的 、掌握數控裝置的工作過程1。 、掌握插補的基本概念，了解插補方法和分類。2 二、教學時間:課時 2 三、內容與進度 數控裝置的工作過程。1 插補的基本概念、插補方法的分類2 、逐點比較法插補的原理、介紹逐點比較法直線插補的算法、象限處理。3 四、教學方法 在講插補

17、原理前，講述數控裝置的工作過程，使學生有一個總體認識，便 于以后學習。最后介紹基本概念，通過多媒體手段把直線插補的偏差判別式推 導出來，便于學生認識和掌握。 五、作業(yè) 、什么叫插補？目前應用較多的插補算法有哪些？1 、試述逐點比較法插補的四個節(jié)拍，并推導第象限直線插補公式。2 ，8）E（6，為，00），終點坐標 、設欲加工第一象限直線3 OE、起點坐標為O（ ，試用逐點比較法插補之并畫出插補軌跡。1脈沖當量 第十五節(jié)內容第五章 數控插補原理 一、教學目的 1掌握逐點比較法的插補原理。 2熟練掌握逐點比較法基本算法、象限處理。 3逐點比較法圓弧插補，比較直線和圓弧插補的異同之處 4要求通過例題與

18、習題熟練掌握逐點比較法插補全過程，弄明白逐點比較 法插補的實質。 二、教學時間: 2 課時 三、內容與進度 1逐點比較法圓弧插補 2逐點比較法象限處理 逐點比較法的合成進給速度3 四、教學方法 逐點比較法是最簡單的插補方法，按插補的四個步驟講解，學生容易理解 和掌握。重點講解第一象限插補，其它象限插補公式找出規(guī)律，要求學生自己 掌握，并能驗證插補軌跡的對錯。有一點需要說明的是：逐點比較法直線插補 各象限的插補公式一樣，只是各象限的進給方向不同而已，終點坐標均為絕對 值。圓弧插補偏差計算式中的坐標值是動態(tài)變化的，而且不同象限，順逆不同， 插補計算式不同，坐標進給方向不同。 五、作業(yè) 為坐標，終點

19、（用逐點比較法加工第一象限順圓，起點坐標為 A0,4）、 1，寫出插補過程，并畫出插補軌跡。0）（4，B 量當脈沖0，6），EAAB，起點 （6，0），終點 （ 2、設欲加工第二象限逆圓 ，試用逐點比較法插補之并畫出插補軌跡。1 、比較直線和圓弧插補的異同之處3 第十六節(jié)內容第五章 數控插補原理 一、教學目的 1熟練掌握數字積分法直線、圓弧插補原理、各象限處理方法。 2要求通過例題與習題熟練掌握數字積分法插補全過程。 二、教學時間: 2 課時 三、內容與進度 1數字積分法直線插補 2數字積分法圓弧插補 3、數字積分法插補的象限處理 四、教學方法 從積分求面積開始，理解數字積分法的實質就是把積分

20、運算變成求和運算。 利用兩個積分器對要插補的直線和圓弧分別在 X 和 Y 方向累加求和，最后得到 直線或圓弧的終點坐標值。再利用十進制數進行長度分割、累加，將積分原理 講透，然后講直線、圓弧插補，通過直線和圓弧插補例題，學習插補全過程。 注意教材對直線和圓弧插補的總結 五、作業(yè) ，），7，B（6O(01、用數字積分法加工第一象限直線 OB 的插補過程，其中 ，0) 并畫出插補軌跡。 位3 6），用數字積分法，選用 ），終點為（0，62、第一象限逆圓，起點為（，0 寄存器對此圓弧進行插補并劃出插補軌跡圖。 、比較直線和圓弧插補的異同之處，便于理解和掌握數字積分法的原理和實質。4 、掌握圓弧和圓弧

21、、直線和直線插補中不同象限之間的區(qū)別。5 第十七節(jié)內容第五章 數控插補原理 一、教學目的 1掌握數據采樣插補原理。 了解擴展 DDA 數據采樣直線、圓弧插補原理。 23、掌握刀具補償原理 二、教學時間: 2 課時 三、內容與進度 1、掌握數據采樣插補原理，擴展 DDA 數據采樣直線、圓弧插補原理 2、刀具補償原理、刀具半徑補償的概念、作用和實質，分類，兩種半徑補償 的優(yōu)缺點，刀補原理的哪一點不同，在原理框圖上如何體現。 3、直線與直線過渡的轉接情況分析 四、教學方法 刀具半徑補償的實質是把零件的輪廓軌跡變成刀具的中心軌跡。利用刀具 長度和半徑補償可以簡化編程，在編程時除了會用其代碼，還要懂其原

22、理。重 點講解刀補的作用、步驟。左右偏刀補的概念，可借助圖片和實驗室的數控機 床講解，。 五、作業(yè) 1何謂刀具長度補償、刀具半徑補償？其執(zhí)行過程如何？ 2.B 功能刀具半徑補償與 C 功能刀具半徑補償的區(qū)別在何處？ 3、在切削過程中，刀具半徑補償的執(zhí)行過程分為哪三個步驟？ 4、給出要求加工的零件輪廓，采用 C 功能刀具半徑補償（G42 或 G41）處理 后，繪出刀具中心軌跡。 、畫出直線過渡的不同轉接過渡類型圖5 第六章 第十八節(jié)內容數控機床的伺服系統(tǒng) 一、教學目的 1掌握機床伺服系統(tǒng)的組成、分類和對伺服系統(tǒng)的要求。 2常見的數控進給伺服系統(tǒng)的類型（開、閉環(huán)） 3、掌握步進電機的工作原理、性能

23、指標。 說明：重點掌握步進電機的結構、工作原理和主要性能指標。 二、教學時間:課時 2 三、內容與進度 1伺服系統(tǒng)的組成 2對伺服系統(tǒng)的基本要求 3伺服系統(tǒng)的分類 4步進電機工作原理 5、主要性能指標 四、教學方法 數控機床的伺服系統(tǒng)是一個自動控制系統(tǒng)它與普通機床進給系統(tǒng)有著本質 區(qū)別，對伺服系統(tǒng)有明確認識。按步進電機的結構，工作原理及性能指標順序 講解。工作原理結合多媒體課件圖片介紹，重點介紹反應式步進電機。 五、作業(yè) 1簡述伺服系統(tǒng)的作用、組成與分類。 2簡述步進電機的工作原理。 3影響步進電機步距角有哪些？ 4、數控機床對進給伺服系統(tǒng)的要求是什么 5、開、閉環(huán)伺服系統(tǒng)的主要區(qū)別？ 6、常用的步進電動機的性能指標有哪些？其含義是什么？ 7、簡述反應式步進電動機的結構特點， 第十九節(jié)內容第六章 數控機床的伺服系統(tǒng) 一、教學目的 寬調速直流伺服電機特點：1 、常見的直流伺服電機的調速