《数控技术及应用》教案.docx
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《数控技术及应用》教案
《数控技术及应用》教案
课程编码：
1112101
课程名称：
数控技术
学时：
40学时学分：
2.5学分
开课学期：
第六学期
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，
控制工程基础等
教材：
《机床数控技术》（第一版）胡占齐杨莉编著机械工业出版社
授课对象：
机械工程类本科生
授课教师：
机械工程学院机制系杨莉
20XX年2月
数控技术教案第一节内容（第一章概述）
一、教学目的
1．掌握数字控制和数控机床等基本概念。
2．掌握数控机床的组成及分类，了解数字控制原理及数控机床的加工特点，一般了解数控技术的产生背景、发展现状及发展趋势。
说明：
第一章重点为教材第一、第二节内容，对于一些概念及细节问题可通过以后章节的学习进一步加深理解。
二、教学时间:
2课时
三、内容与进度
课次
教学内容
时间（分）
1
第1章概述
1．与数字控制有关的基本概念
2．数字控制原理及数控机床的加工特点
3．数控机床的组成及分类
4．数控机床性能参数
4．数控技术的发展
20
20
25
15
10
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。
五、作业
1．何谓数字控制，数控机床？
2．数控机床由哪几部分组成，简述其工作原理。
3．数控机床如何分类？
4．如何选择数控机床。
数控技术教案第二节内容（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．数控机床坐标系
教学时间:
2课时
四、内容与进度
课次
教学内容
时间（分）
2
第2章数控加工程序的编制
1．数控编程的过程及方法
2．数控机床坐标系
3．数学处理
4．对刀点
4．进给路线
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25
15
10
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五、教学方法
根据学生已掌握的工艺知识，对编程基本知识先提出问题，启发学生思考，然后再系统讲解。
主要介绍数控加工的工艺知识。
六、作业
1．简要说明数控编程的内容与步骤。
2．如何确定确定车床、铣床坐标系？
3．选择进给路线考虑哪些因素？
数控技术教案第三节内容（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．掌握手工编程用G代码，M代码及其他代码。
说明：
要求学生熟练掌握常用G、M代码功能。
二、教学时间:
2课时
三、内容与进度
课次
教学内容
时间（分）
3
第2章数控加工程序的编制
1．数控加工工艺基础
2．常用的G代码
3．常用的M代码及其它代码
4．常用的固定循环指令
5
70
10
15
四、教学方法
本节课内容主要讲授手工编程所用代码，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。
五、作业
1．了解程序编制的标准规定和代码
2．常用刀具补偿指令有哪些?
3．编写图示由A点到B点加工程序。
A（0，15）
O（0，0）
B（15，0）
3题图4题图
4．用绝对坐标和增量坐标编写圆弧AB，圆弧BA的加工程序。
数控技术教案第四节内容（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．通过孔加工程序、车削加工程序等，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
课次
教学内容
时间（分）
4
第2章数控加工程序的编制
1．孔加工实例（一般指令编程与固定循环指令）
2．车削加工程序
70
30
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，要与生产实际紧密结合，并安排学生做编程实验，使学生真正会使用数控机床。
五、作业
1．如图所示，要求加工的零件轮廓ABCD，起刀点选在O点，采用刀具半径补偿（G42）处理后，绘出刀具中心轨迹。
y
DC
AB
Ox
数控技术教案第五节内容（第二章数控加工程序的编制）
一、教学目的
1．通过习题进一步掌握编程。
2．选择实际生产加工中零件，练习编程的全过程。
说明：
学生会操作数控机床，必须会编制加工程序，手工编程是基础，要求学生必须掌握。
二、教学时间:
2课时
三、内容与进度
课次
教学内容
时间（分）
5
第2章数控加工程序的编制
1．车削加工实例
2．轮廓铣削加工实例
2．习题
3．数控编程总结
30
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40
10
四、教学方法
在第二章学习阶段，通过答疑、批改作业，发现的问题在一小节习题课中解决。
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。
图1
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φ100表面不加工。
选用具有直线、圆弧插补功能的数控车床加工该零件。
图2
数控技术教案第六节内容（第二章数控加工程序的编制）
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。
4．了解图形编程的基本概念、数控加工仿真的概念、意义。
二、教学时间:
2课时
三、内容与进度
课次
教学内容
时间（分）
6
第2章数控加工程序的编制
1.自动编程系统的软件程序的构成
2．介绍APT自动编程系统
3．讲解例题
4．了解图形编程的基本概念、数控加工仿真的概念、意义。
15
15
60
10
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在这节课介绍。
五、作业
1．如图所示，原点为起刀点，圆弧半径均为R10，用APT语言编制轮廓铣削加工程序。
Y
D
30
E
20
C
10
A
B
0
20
10
X
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数控技术教案第七节内容（第三章数控系统的加工控制原理）
一、教学目的
1．掌握数控装置的工作过程。
2．掌握插补的基本概念，了解插补方法的分类。
3．掌握逐点比较法的插补原理。
二、教学时间:
2课时
三、内容与进度
课次
教学内容
时间（分）
7
第3章数控系统的加工控制原理
1．数控装置的工作过程。
2．插补的基本概念
3．插补方法的分类
4．掌握逐点比较法的插补原理。
35
20
15
20
四、教学方法
第三章讲插补原理前，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。
五、作业
1．何谓插补？
2．叙述数控装置的工作过程。
3．常用插补方法分哪两类？
数控技术教案
第八节内容（第三章数控系统的加工控制原理）
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．了解逐点比较法的合成进给速度
4．说明：
要求通过例题与习题熟练掌握逐点比较法插补全过程。
二、教学时间:
2课时
三、内容与进度
课次
教学内容
时间（分）
8
第3章数控系统的加工控制原理
1．逐点比较法直线插补
2．逐点比较法圆弧插补
3．逐点比较法象限处理
4．逐点比较法的合成进给速度
40
30
15
15
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补，其它象限插补公式找出规律，要求学生自己推导，并能验证插补轨迹的对错。
五、作业
1．直线OA的起点在坐标原点，终点坐标为（4，7），用逐点比较法对它进行插补。
2．用逐点比较法加工第一象限逆圆，起点坐标为A（4,0），终点坐标为B（0，4），写出插补过程，并画出插补轨迹。
数控技术教案
第九节内容（第三章数控系统的加工控制原理）
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．掌握数字积分法稳速控制和提高插补精度措施。
说明：
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
课次
教学内容
时间（分）
9
第3章数控系统的加工控制原理
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
4．数字积分法的合成进给速度与稳速控制
5．数字积分法提高插补精度措施
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15
5
四、教学方法
从积分求面积开始，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，借助教材中的例题，学习插补全过程。
推导速度与加工长度或圆弧半径的关系，提出解决问题的办法。
五、作业
1．写出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（5，4），并画出插补轨迹。
2．第一象限逆圆，起点为（5，0），终点为（0，5），用数字积分法，选用3位寄存器对此圆弧进行插补。
数控技术教案
第十节内容（第三章数控系统的加工控制原理）
一、教学目的
1．掌握数据采样插补原理。
2．掌握数据采样直线函数法插补。
3．了解扩展DDA数据采样直线、圆弧插补原理。
4．掌握刀具补偿原理，了解进给速度控制。
说明：
数据采样插补应用愈来愈广泛，要求学生掌握插补原理和方法。
二、教学时间:
2课时
三、内容与进度
课次
教学内容
时间（分）
10
第3章数控系统的加工控制原理
1．数据采样插补原理
2．直线函数法直线插补
3．直线函数法圆弧插补
4．扩展DDA数据采样直线插补原理。
5．扩展DDA数据采样圆弧插补原理。
6．掌握刀具补偿原理，了解进给速度控制
20
10
20
15
15
10
四、教学方法
数据采样插补与基准脉冲插补的特点及用场合先做交代，然后学习插补原理，插补方法。
公式推导要认真找出替代关系，近似取代要说明理由。
采样插补几种方法的特点简单阐明。
五、作业
1．数据采样插补原理？
2．说明插补精度与插补周期、速度的关系。
3．为什么直线函数法圆弧插补可采用近似算法？
4．扩展DDA数据采样圆弧插补原理？
5．在切削过程中，刀具半径补偿的执行过程分为哪三个步骤？
数控技术教案
第十一节内容（第四章数控装置）
一、教学目的
1、．了解数控装置的作用、硬件结构。
2．．基本掌握数控软件的数据转换流程、特点。
二、教学时间:
2课时
三、内容与进度
课次
教学内容
时间（分）
11
第4章数控装置
1．数控装置的作用，软件和硬件功能界面
2．数控装置的硬件结构
3．数控软件的数据转换流程
4．数控软件的特点
30
5
35
30
四、教学方法
利用多媒体用课件讲述计算机数控装置，了解数控装置软、硬件结构，数控装置的工作过程，会合理选择数控机床。
五、作业
1．简述数控装置的作用。
2．在切削过程中，刀具半径补偿的执行过程分为哪三个步骤？
3．如图所示，要求加工的零件轮廓ABCD，起刀点选在O点，采用C功能刀具半径补偿（G42）处理后，绘出刀具中心轨迹。
y
DC
AB
Ox
数控技术教案
第十二节内容（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。
2．了解输入/输出接口的任务。
说明：
学习第四章，初步建立起CNC数控装置的整体概念。
二、教学时间:
2课时
三、内容与进度
课次
教学内容
时间（分）
12
第4章数控装置
1．数控软件的数据转换流程
2．数控软件的特点、基本结构。
3．输入/输出接口接口标准化
4．输入/输出接口的任务
20
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20
20
四、教学方法
绘出数控软件的数据转换流程，并分析各部分的作用。
数控软件的特点，先归纳后分解，两个特点重点介绍。
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．绘出数控软件的数据转换流程。
2．数控软件的特点。
3．输入/输出接口的任务。
数控技术教案
第十三节内容（第四章数控装置）
一、教学目的
1．掌握PLC的基本概念。
2．学会PLC编程的基本方法。
二、教学时间:
2课时
三、内容与进度
课次
教学内容
时间（分）
13
第4章数控装置
1．PLC的基本概念
2．PLC编程的基本方法
3．PLC的工作过程
10
80
10
四、教学方法
通过实例讲解PLC的基本概念和编程方法，让学生绘制梯形图，写出语句表，增加学生的兴趣。
五、作业
1．PLC的作用。
2．PLC编程练习
数控技术教案
第十四节内容（第五章位置检测装置）
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
2．掌握旋转变压器、感应同步器结构与工作原理，应用。
3．掌握脉冲编码器的工作原理、应用
说明：
第五章内容，应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。
讲具体装置时要与各种分类相联系。
二、教学时间:
2课时
三、内容与进度
课次
教学内容
时间（分）
13
第五章位置检测装置
1．置检测装置作用，位置检测装置的分类
2．旋转变压器结构与工作原理，应用
3．感应同步器结构与工作原理，应用
4．脉冲编码器（绝对式与增量式）
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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。
五、作业
1．简述旋转变压器、感应同步器结构与工作原理。
2．简述绝对式与增量式脉冲编码器的工作原理。
数控技术教案第十五节内容（第五章位置检测装置第六章数控机床的伺服系统）
一、教学目的
1．掌握光栅的工作原理、应用。
2．了解光栅位移-数字转换系统
3．掌握机床伺服系统的组成、分类和对伺服系统的要求。
二、教学时间:
2课时
三、内容与进度
课次
教学内容
时间（分）
14
第五章位置检测装置
1．光栅的工作原理、应用
2．光栅位移-数字转换系统
第6章数控机床的伺服系统
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
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10
10
四、教学方法
数控机床的伺服系统是一个自动控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。
五、作业
1、简述光栅的工作原理，写出W和P与θ的关系。
2．．试述莫尔条纹特性。
3．简述伺服系统的作用与分类。
数控技术教案
第十六节内容（第六章数控机床的伺服系统）
一、教学目的
2．掌握步进电机的工作原理、性能指标。
3．掌握步进电机的控制和驱动。
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
课次
教学内容
时间（分）
15
第6章数控机床的伺服系统
1．步进电机工作原理
2．主要性能指标
3．步进电动机控制与驱动
40
30
30
四、教学方法
按步进电机的结构，工作原理及性能指标顺序讲解，对计算问题举例说明。
复习JK触发器工作原理，讲硬件环行分配器的设计，工作过程，启发学生思考。
软件环行分配器主要介绍工作顺序。
单电压与双电压驱动线路讲其各自特点，应用情况
五、作业
1．简述步进电机的工作原理。
2．影响步进电机步距角有哪些？
3．步进电机驱动控制线路组成。
数控技术教案
第十七节内容（第六章数控机床的伺服系统）
一、教学目的
1．掌握数控机床用交流电机。
2．掌握交流电机的速度控制。
3．了解交流电机变频调速与控制。
二、教学时间:
2课时
三、内容与进度
课次
教学内容
时间（分）
17
第6章数控机床的伺服系统
1．数控机床用交流电机
2．交流电机的速度控制
3．交流电机变频调速与控制
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四、教学方法
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，把模拟和数字控制两种方式分别阐述。
五、作业
1．交流电机的速度控制哪三种不同的调速特性？
2．为什么变频的同时要改变电压？
3．变频器的作用？
数控技术教案
第十八节内容（第六章数控机床的伺服系统）
一、教学目的
1．会选择步进电机和伺服电机。
2．会计算进给电机惯量与负载惯量的匹配。
3．了解跟随误差对加工精度的影响。
说明：
最后一次课对全部课程进行总结。
二、教学时间:
2课时
三、内容与进度
课次
教学内容
时间（分）
18
第6章数控机床的伺服系统
1．步进电机和伺服电机选择
2．进给电机惯量与负载惯量的匹配计算
3．跟随误差对加工精度的影响
4．课程内容总结
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20
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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？
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