数控技术课程教案.pdf

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1、可编辑修改 欢迎下载，希望对您有帮助！数控技术课程教案 河北工程学院 可编辑修改 欢迎下载，希望对您有帮助！数控技术教 案 课程编码：课程名称：数控技术 学 时：46 学时 学分：3 学分 开课学期：第七学期 课程类别：必修 课程性质：专业基础课 先修课程：电工电子技术，微机原理及应用，机械工程控制基础等 教 材：机床数字控制（第一版）廖效果编 著 机械工业出版社 授课对象：机电学院 机械制造及自动化本科 工业设计、材料成型与控制本科 授课教师：机械制造系 魏效玲，薛会民，刘洵，柴保明，吴炳胜 可编辑修改 欢迎下载，希望对您有帮助！第一节教学内容 第一章 概论 一、教学目的 掌握数字控制和数控

2、机床等基本概念、组成及分类，了解数字控制原理及数控机床的加工特点，了解数控技术的产生背景、发展现状及发展趋势。二、教学时间:2 课时 三、内容 数控与数控机床的基本概念、加工过程、特点、主要技术指标、组成与分类，加工的适应性、数控技术的发展、十五目标及数控技术的发展趋势 四、教学方法 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。对编程基本知识先提出问题，启发学生思维，然后再讲解。四、作业 1、数控机床、数控技术的基本概念 2、数控机床的特点、组成、各部分作用、分类 3

3、、数控机床的加工原理、使用范围 4、数控技术的发展趋势 5、什么是点位控制、直线控制、轮廓控制数控机床？6、按伺服系统的控制原理数控机床分哪几类？7、数控机床的发展趋势主要有哪些？8、如何提高数控机床的精度、速度和可靠性 9、.CNC 装置的主要技术指标有哪些？第二节内容 第二章数控加工程序的编制 一、教学目的 1学习数控加工工艺的基础知识。2介绍程序编制的代码及格式可编辑修改 欢迎下载，希望对您有帮助！二、教学时间:2 课时 三、内容与进度 利用多媒体直观的教学形式，介绍程序编制的基本概念、手工编程的内容和步骤，数控加工的工艺分析和数控加工方法，程序编制的代码及程序格式。四、教学方法 根据已

4、加工好的零件，在具体加工过程中如何根据其加工图纸来编写其加工程序，数控机床如何根据加工程序加工来说明手工程序编制的内容和方法。同时，在编写零件的加工程序前要进行工艺分析，分析时要注意哪些问题，循序渐进完成课堂内容，介绍两种典型的程序编制代码。五、作业 1、程序编制的概念、手工程序编制的内容和步骤？2、对刀点、刀位点、对刀概念 3、选择对刀点的原则？4、加工路线，确定加工路线的原则？5、ISO 和 EIA 代码的区别？现在广泛使用哪种代码？第三节内容 第二章数控加工程序的编制 一、教学目的 1掌握机床常用的编程指令 G、M、S、T、F。2让学生掌握程序编制前应首先了解机床坐标的规定，和程序原点的

5、确定。二、教学时间:2 课时 三、内容与进度 介绍数控机床的坐标系规定及坐标轴方向的命名，工件坐标系和机床坐标系的关系，绝对坐标和相对坐标的概念，程序编制中的数值计算方法，常用的G 指令和 M 指令功能 四、教学方法 通过多媒体图片让学生看清车床和铣床的坐标轴是如何规定的，直角坐标系在机床中是如何应用的，常用的 G、M 指令功能及类型，基点和节点在数值的区别。五、作业可编辑修改 欢迎下载，希望对您有帮助！1、G00、G01、G02、G03、M02、M03、M04、M05 功能？模态和非模态区别？2、车床的 X、Z 轴如何规定？铣床的 Z、X、Y 轴如何规定？3、机床坐标系和工件坐标系，机床原点

6、和工件原点，基点和节点概念 4、绝对坐标和相对坐标的概念及关系。第四节内容 第二章数控加工程序的编制 一、教学目的 1、掌握机床常用的编程指令。2通过对常用指令的编程格式讲解，使学生进一步掌握程序编制方法，能独立编写简单的加工程序。二、教学时间:2 课时 三、内容与进度 与坐标系相关的指令 G92，平面坐标系选定指令 G17,G18,G19（模态，G17 模态，初态），以及与控制方式有关的指令编程格式，如 G00，G01，G02,G03，其绝对编程和相对编程形式。四、教学方法 要正确编制加工程序，仅仅学会编程代码是不够的。本节通过编程实例讲解编程方法，重点把工艺方面知识多介绍一些，要与生产实际

7、紧密结合，通过布置作业和编程实验加深理解和掌握。五、作业 1、自己给出零件直线、圆弧加工尺寸，编写其绝对和相对加工程序，第五节内容 第二章数控加工程序的编制 一、教学目的 本节课内容还是主要讲授手工编程所用其它代码，每个代码应配以实例讲解，同组代码重点讲解一种，其他可通过课堂和课后作业掌握，手工编程必须经过大量练习才能熟练编制。可编辑修改 欢迎下载，希望对您有帮助！二、教学时间:2 课时 三、内容与进度 通过实例分别介绍刀具长度补偿指令 G40（49）、G44、G43，刀具半补偿指令 G40 G41 G42，回程序起点指令 G26,G27,G28,G29,固定循环指令，G33 螺纹加工指令，四

8、、教学方法 对以上讲解的各种指令在车、铣床的编程格式及应用要逐个的介绍，每个指令通过实例给学生直观的讲解编程方法。五、作业 1、给出被加工零件的几何尺寸，利用刀具补偿指令编写其加工程序，2、进行综合实例练习，编写完程序上机加工，练习机床的操作能力，并检验程序的正确与否，在操作中解决问题。第六节内容 第二章数控加工程序的编制 一、教学目的 本节课内容还是主要讲授手工编程所用其它代码，每个代码应配以实例讲解，同组代码重点讲解一种，其他可通过课堂和课后作业掌握，手工编程必须经过大量练习才能熟练编制。二、教学时间:2 课时 三、内容与进度 G75 车槽固定循环指令，G81 钻孔循环，G84 钢性攻丝循

9、环，G24 锥面固定循环指令，G77 柱面固定循环指令以及其它相关指令如：延时指令、镜像指令等 四、教学方法 通过一个个实例把各指令的编程格式讲清楚并让学生会用。五、作业 1、对已给孔进行加工，要求编写钻孔和攻丝加工程序并在程序中体现延时指令功能。2、对已给的棒料进行加工，要求写出其粗、精加工程序，注意使用讲过的循环指令。3、第七节内容 第二章数控加工程序的编制 可编辑修改 欢迎下载，希望对您有帮助！一、教学目的 本节课综合讲解编程知识，同时对前面答疑和作业中存在的问题加以讲解。二、教学时间:2 课时 三、内容与进度 针对实训基地的数控机床编程要求，综合讲解和练习实际零件的程序编制 四、教学方

10、法 选择实际生产加工中零件，练习编程的全过程，通过答疑、批改作业，发现的问题在习题课中解决。根据生产加工零件，对各种加工方法进行工艺分析，确定合理加工方案，编写加工程序 五、作业 1如图 1 所示，原点为起刀点，试用绝对坐标或增量坐标编写孔加工程序。50 15 20 3-10 100 150 150 z x x y o o 300 300 可编辑修改 欢迎下载，希望对您有帮助！20 20 30 40 140 80 100 R60 200 z x 60 160 A 图1 图 2 2手工编写图 2 所示零件的车削加工程序。该零件需要精加工，图中100 表面不加工。选用具有直线、圆弧插补功能的数控车

11、床加工该零件。第八节内容 第二章数控加工程序的编制 一、教学目的 1掌握自动编程系统的软件程序的构成。2了解 APT 自动编程系统。3能读懂用 APT 语言编写的零件源程序。二、教学时间:2 课时 三、内容与进度 1.自动编程系统的软件程序的构成，利用 CAM 系统讲解自动编程的基本步骤，2介绍 APT 自动编程系统 3讲解例题 四、教学方法 先讲自动编程系统的组成、特点及发展，再通过例题讲述 APT 语言源程 序的编制，把在编程过程中涉及到的控制面、APT 语句和后置处理程序语句等内容介绍。可编辑修改 欢迎下载，希望对您有帮助！五、作业 1如图所示，原点为起刀点，圆弧半径均为 R10，用 A

12、PT 语言编制轮廓铣削加工程序。第九节内容 第三章位置检测装置 一、教学目的 1、了解位置检测装置作用，位置检测装置的分类，数控机床对位置检测装置的要求。2、掌握感应同步器结构与工作原理，应用。二、教学时间:2 课时 三、内容与进度 1置检测装置作用，分类及数控机床对位置检测装的要求 2感应同步器结构与工作原理，应用 3、感应同步器的特点及使用注意事项 四、教学方法 结合多媒体图例，介绍检测装置分类，讲具体装置时要与各种分类相联系。要把鉴相型和鉴幅型感应同步器的结构图利用课件讲清楚。五、作业 1、简述感应同步器结构与工作原理。30 40 B A 30 Y X 10 20 10 20 0 C D

13、 E 可编辑修改 欢迎下载，希望对您有帮助！第十节内容 第三章位置检测装置 一、教学目的 1、了解现代位置测量装置的先进技术，重点了解各种检测装置的性能、特点及应用范围，能够正确选用各种检测装置。二、教学时间:2 课时 三、内容与进度 1、掌握旋转变压器、感应同步器结构与工作原理，应用。2、磁尺位置检测装置组成、原理 四、教学方法 通过简图介绍旋转变压器的工作原理、转子和定子绕组的布置及感应电压的变化与感应同步器的区别，同时让学生明白转子绕组为什么由两个互相垂直的绕组构成。以上三种位置检测装置的共同特点和工作方式要掌握。五、作业 1、简述旋转变压器、磁尺位置检测装置的结构与工作原理、应用 第十

14、一节内容 第三章 位置检测装置 一、教学目的 1掌握脉冲编码器的工作原理、应用。2掌握光栅的工作原理、应用。3了解光栅位移-数字转换系统 二、教学时间:2 课时 三、内容与进度 1、光栅的工作原理、应用 2、光栅位移-数字转换系统 3、脉冲编码器（绝对式与增量式）4、介绍当前的测量技术 四、教学方法 这节介绍数字检测装置，比较模拟与数字检测装置的特点，分析绝对和增量测量装置的工作原理，研究间接、直接测量的精度影响。了解现代测量技术。可编辑修改 欢迎下载，希望对您有帮助！讲清楚光栅位置检测装置用倍频提高精度的原理。五、作业 1简述绝对式与增量式脉冲编码器的工作原理。2简述光栅的工作原理，写出 W

15、 和 P 与 的关系。掌握莫尔条纹的特点及变化规律。3、光栅位置检测装置用倍频提高精度的原理 第十二节内容 第四章 数控装置 一、教学目的 1了解数控装置的作用、特点、硬件结构。2会合理选择数控机床 二、教学时间:2 课时 三、内容与进度 1数控装置的组成、优点、CNC 装置的功能，2数控装置的硬件结构、分类，各结构形式的硬件功能 3、CNC 装置软件和硬件的功能界面划分 4、数控软件的数据转换流程 四、教学方法 计算机数控装置可借助图片和实验室的数控机床讲解，了解数控装置作用、功能、特点，绘出数控软件的数据转换流程，并分析各部分的作用。五、作业 1简述数控装置的作用。2两种 CNC 装置的硬

16、件结构形式比较优缺点 3、绘出数控软件的数据转换流程 第十三节内容 第四章数控装置 一、教学目的 1、掌握数控软件的特点、基本结构形式。2、了解输入/输出接口的任务。可编辑修改 欢迎下载，希望对您有帮助！二、教学时间:2 课时 三、内容与进度 1、数控软件的特点、基本结构形式。2、输入/输出接口的任务 3、CNC 系统进给速度控制 4、CNC 输入数据处理及故障诊断 四、教学方法 分析数控装置软件的特点、结构形式，由微机原理中学到的接口技术，对数控装置的数控软件的特点讲述。五、作业 1、数控软件的特点，3 种软件比较优缺点。2输入/输出接口的任务。第十四节内容 第五章 数控插补原理 一、教学目

17、的 1、掌握数控装置的工作过程。2、掌握插补的基本概念，了解插补方法和分类。二、教学时间:2 课时 三、内容与进度 1数控装置的工作过程。2插补的基本概念、插补方法的分类 3、逐点比较法插补的原理、介绍逐点比较法直线插补的算法、象限处理。四、教学方法 在讲插补原理前，讲述数控装置的工作过程，使学生有一个总体认识，便于以后学习。最后介绍基本概念，通过多媒体手段把直线插补的偏差判别式推导出来，便于学生认识和掌握。五、作业 1、什么叫插补？目前应用较多的插补算法有哪些？2、试述逐点比较法插补的四个节拍，并推导第象限直线插补公式。3、设欲加工第一象限直线 OE、起点坐标为 O（0，0），终点坐标为 E

18、（6，8），可编辑修改 欢迎下载，希望对您有帮助！脉冲当量可编辑修改 欢迎下载，希望对您有帮助！1，试用逐点比较法插补之并画出插补轨迹。第十五节内容 第五章 数控插补原理 一、教学目的 1掌握逐点比较法的插补原理。2熟练掌握逐点比较法基本算法、象限处理。3逐点比较法圆弧插补，比较直线和圆弧插补的异同之处 4要求通过例题与习题熟练掌握逐点比较法插补全过程，弄明白逐点比较法插补的实质。二、教学时间:2 课时 三、内容与进度 1逐点比较法圆弧插补 2逐点比较法象限处理 3逐点比较法的合成进给速度 四、教学方法 逐点比较法是最简单的插补方法，按插补的四个步骤讲解，学生容易理解和掌握。重点讲解第一象限插

19、补，其它象限插补公式找出规律，要求学生自己掌握，并能验证插补轨迹的对错。有一点需要说明的是：逐点比较法直线插补各象限的插补公式一样，只是各象限的进给方向不同而已，终点坐标均为绝对值。圆弧插补偏差计算式中的坐标值是动态变化的，而且不同象限，顺逆不同，插补计算式不同，坐标进给方向不同。五、作业 1、用逐点比较法加工第一象限顺圆，起点坐标为 A（0,4），终点坐标为 B（4，0），写出插补过程，并画出插补轨迹。2、设欲加工第二象限逆圆 AB，起点 A（6，0），终点 E（0，6），脉冲当量 1，试用逐点比较法插补之并画出插补轨迹。3、比较直线和圆弧插补的异同之处 可编辑修改 欢迎下载，希望对您有帮助

20、！第十六节内容 第五章 数控插补原理 一、教学目的 1熟练掌握数字积分法直线、圆弧插补原理、各象限处理方法。2要求通过例题与习题熟练掌握数字积分法插补全过程。二、教学时间:2 课时 三、内容与进度 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 四、教学方法 从积分求面积开始，理解数字积分法的实质就是把积分运算变成求和运算。利用两个积分器对要插补的直线和圆弧分别在 X 和 Y 方向累加求和，最后得到直线或圆弧的终点坐标值。再利用十进制数进行长度分割、累加，将积分原理讲透，然后讲直线、圆弧插补，通过直线和圆弧插补例题，学习插补全过程。注意教材对直线和圆弧插补的总结 五、

21、作业 1、用数字积分法加工第一象限直线 OB 的插补过程，其中 O(0，0)，B（6，7），并画出插补轨迹。2、第一象限逆圆，起点为（6，0），终点为（0，6），用数字积分法，选用 3 位寄存器对此圆弧进行插补并划出插补轨迹图。4、比较直线和圆弧插补的异同之处，便于理解和掌握数字积分法的原理和实质。5、掌握圆弧和圆弧、直线和直线插补中不同象限之间的区别。第十七节内容 第五章 数控插补原理 一、教学目的 1掌握数据采样插补原理。2了解扩展 DDA 数据采样直线、圆弧插补原理。3、掌握刀具补偿原理 二、教学时间:2 课时可编辑修改 欢迎下载，希望对您有帮助！三、内容与进度 1、掌握数据采样插补原理

22、，扩展 DDA 数据采样直线、圆弧插补原理 2、刀具补偿原理、刀具半径补偿的概念、作用和实质，分类，两种半径补偿的优缺点，刀补原理的哪一点不同，在原理框图上如何体现。3、直线与直线过渡的转接情况分析 四、教学方法 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。重点讲解刀补的作用、步骤。左右偏刀补的概念，可借助图片和实验室的数控机床讲解，。五、作业 1何谓刀具长度补偿、刀具半径补偿？其执行过程如何？2.B 功能刀具半径补偿与 C 功能刀具半径补偿的区别在何处？3、在切削过程中，刀具半径补偿的执行过程分为哪三个步骤

23、？4、给出要求加工的零件轮廓，采用 C 功能刀具半径补偿（G42 或 G41）处理后，绘出刀具中心轨迹。5、画出直线过渡的不同转接过渡类型图 第十八节内容 第六章 数控机床的伺服系统 一、教学目的 1掌握机床伺服系统的组成、分类和对伺服系统的要求。2常见的数控进给伺服系统的类型（开、闭环）3、掌握步进电机的工作原理、性能指标。说明：重点掌握步进电机的结构、工作原理和主要性能指标。二、教学时间:2 课时 三、内容与进度 1伺服系统的组成 2对伺服系统的基本要求 3伺服系统的分类 4步进电机工作原理 5、主要性能指标可编辑修改 欢迎下载，希望对您有帮助！四、教学方法 数控机床的伺服系统是一个自动控

24、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。按步进电机的结构，工作原理及性能指标顺序讲解。工作原理结合多媒体课件图片介绍，重点介绍反应式步进电机。五、作业 1简述伺服系统的作用、组成与分类。2简述步进电机的工作原理。3影响步进电机步距角有哪些？4、数控机床对进给伺服系统的要求是什么 5、开、闭环伺服系统的主要区别？6、常用的步进电动机的性能指标有哪些？其含义是什么？7、简述反应式步进电动机的结构特点，第十九节内容 第六章 数控机床的伺服系统 一、教学目的 1宽调速直流伺服电机特点：2、常见的直流伺服电机的调速控制方法 3、数控机床用交流电机特点。4、交流电机变频调速与控制。二

25、、教学时间:2 课时 三、内容与进度 1、宽调速直流伺服电机特点：2、常见的直流伺服电机的调速控制方法 3、数控机床用交流电机 4、交流电机的速度控制 5、交流电机变频调速与控制 四、教学方法 直流伺服电机和交流伺服电机比较各自的优点。为什么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，介绍三种不同的调速特性，讲述应用最多的变频调速。五、作业可编辑修改 欢迎下载，希望对您有帮助！1什么是大惯量直流电动机？有什么特点？2、直流电动机调速方式有哪几种？3、交流电动机调速方式有哪几种？通常采用哪种调频调压的方法 4为什么变频的同时要改变电压？5变频器的作用？第二十节内容 第六章 数控机床

26、的伺服系统 一、教学目的 1步进电机开环进给系统的传动计算。2步进电机的驱动电路。3提高开环进给伺服系统精度的措施 4、半闭环进给系统位置检测装置的安装和传动计算 二、教学时间:2 课时 三、内容与进度 1、步进电机和伺服电机选择 2、步进电机的驱动电路，硬件环行分配器的设计，工作过程，软件环行分配器工作顺序。单电压与双电压驱动线路各自特点，应用情况。3提高开环进给伺服系统精度的措施 4、半闭环进给系统位置检测装置的安装和传动计算 四、教学方法 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，再按设计步骤讲述，最后以数控机床的工作过程为主线总结整个课程内容。五、作业 1如何选择步进电机，交流伺服电机？2跟随误差对加工精度的影响如何？3、实现步进电动机控制脉冲的环形分配器有哪些主要方法？4、简述高低切换驱动电源、恒流斩波型驱动电源、单电压驱动电源的工作原理，各有何优缺点？.