数控机床编程与操作教案.docx
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数控机床编程与操作教案
姓名：
[陈琳]
年月日
课题
第一章概述
课型
新授
授课日期
授课时数
2（总第）
教学目标
了解数控机床的特点。
教学重点
数控机床的特点
教学难点
数控机床的特点
板书设计
第一章概述
数控机床的特点
一、适应性强
二、加工质量稳定
三、生产效率高
四、加工精度高
五、工序集中，一机多用
教学程序
教学内容
教学方法
新课引入
新课讲授
1-1数控机床的特点
与普通机床相比，数控机床具有以下特点。
一、适应性强
由于数控机床能实现多个坐标的联动，所以数控机床能完成复杂型面的加工，特别是对于可用数学方程式和坐标点表示的形状复杂的零件，加工非常方便。
当改变加工零件时，数控机床只需更换零件加工的NC程序，不必用凸轮、靠模、样板或其它模具等专用工艺装备，且可采用成组技术的成套夹具。
因此，生产准备周期短，有利于机械产品的迅速更新换代。
所以，数控机床的适应性非常强。
二、加工质量稳定
对于同一批零件，由于使用同一机床和刀具及同一加工程序，刀具的运动轨迹完全相同，且数控机床是根据数控程序自动进行加工，可以避免人为的误差，这就保证了零件加工的一致性好且质量稳定。
三、生产效率高
数控机床上可以采用较大的切削用量，有效地节省了机动工时。
还有自动换速、自动换刀和其他辅助操作自动化等功能，使辅助时间大为缩短，而且无需工序间的检验与测量，所以，比普通机床的生产率高3～4倍甚至更高。
数控机床的主轴转速及进给范围都比普通机床大。
目前数控机床的最高进给速度可达到100m/min以上，最小分辨率达0.01μm。
一般来说，数控机床的生产能力约为普通机床的三倍，甚至更高。
数控机床的时间利用率高达90%，而普通机床仅为30%～50%。
讨论、分析
教学程序
教学内容
教学方法
四、加工精度高
数控机床有较高的加工精度，一般在0.005～0.1mm之间。
数控机床的加工精度不受零件复杂程度的影响，机床传动链的反向齿轮间隙和丝杠的螺距误差等都可以通过数控装置自动进行补偿，其定位精度比较高，同时还可以利用数控软件进行精度校正和补偿。
五、工序集中，一机多用
数控机床特别是带自动换刀的数控加工中心，在一次装夹的情况下，几乎可以完成零件的全部加工工序，一台数控机床可以代替数台普通机床。
这样可以减少装夹误差，节约工序之间的运输、测量和装夹等辅助时间，还可以节省车间的占地面积，带来较高的经济效益。
加工中心的工艺方案更与普通机床的常规工艺方案不同，常规工艺以“工序分散”为特点，而加工中心则以工序集中为原则，着眼于减少工件的装夹次数，提高重复定位精度。
六、减轻劳动强度
在输入程序并启动后，数控机床就自动地连续加工，直至零件加工完毕。
这样就简化了工人的操作，使劳动强度大大降低。
数控机床是一种高技术的设备，尽管机床价格较高，而且要求具有较高技术水平的人员来操作和维修，但是数控机床的优点很多，它有利于自动化生产和生产管理，使用数控机床的经济效益还是很高的。
教后记
本次课主要是让学生了解数控机床与普通机床相比，数控机床具有的特点，采取多媒体教学方式，进行边演示边讲解的教学方式。
年月日
课题
数控加工的工艺设计
课型
新授
授课日期
授课时数
1（总第）
教学目标
1、掌握数控加工工艺分析和设计的基本方法。
2、了解数控工艺文件的编写。
教学重点
数控加工工艺内容的选择
数控加工工艺性分析
数控加工工艺路线的设计
数控加工工序的设计
技术文件的编写
教学难点
数控加工工艺性分析和设计的设计的基本方法；
数控工艺文件的编写。
板书设计
1-2数控加工的工艺设计
一、数控加工工艺内容的选择
二、数控加工工艺性分析
三、数控加工工艺路线的设计
四、数控加工工序的设计
五、技术文件的编写
教学程序
教学内容
教学方法
课前复习
新课讲授
1-2数控加工的工艺设计
一、数控加工工艺内容的选择
1、优先选择2、不宜选择
二、数控加工工艺性分析
1、尺寸的标注
2、几何要素的条件
3、定位基准可靠
三、数控加工工艺路线的设计
1、工序的划分
2、顺序的安排
3、数控加工工序与普通加工工序的衔接
四、数控加工工序的设计
1、走刀路线、工步顺序
2、定位基准
3、夹具选择
4、刀具选择
5、确定刀具与工件的相对位置
6、加工用量
五、技术文件的编写
提示+讨论的教学方式
教后记
本次课主要是让学生了解数控加工工艺的特点，并让学生对目前一些最先进的数控加工工艺技术有所了解。
本次课内容采取多媒体教学方式。
年月日
课题
第二章编程
2-1编程概要
（1）
课型
新授
授课日期
授课时数
4（总第）
教学目标
1、理解数控轴定义
2、理解机床原点和机床坐标系
3、理解工件坐标系和工件原点
4、了解编程坐标
教学重点
1、轴定义
2、机床零点和机床坐标系
3、工件坐标系和工件原点
4、初态，模态
教学难点
1、轴定义
2、机床原点和机床坐标系
3、工件坐标系和工件原点
板书设计
第二章编程
2-1编程概要2-1-5初态，模态
2-1-1轴定义2-1-6加工程序的开头
2-1-2机床零点和机床坐标系 2-1-7加工程序的结束
2-1-3编程坐标2-1-8工件坐标系
2-1-4坐标的单位及范围2-1-9参考点
教学程序
教学内容
教学方法
课前复习
新课讲授
第二章编程
2-1编程概要
2-1-1轴定义
1、本系统使用X轴，Z轴组成的直角坐标系进行定位和插补运动。
X轴为水平面的前后方向，Z轴为水平面的左右方向。
2、向工件靠近的方向为负方向，离开工件的方向为正方向。
如图示，前后刀座的坐标系，X方向正好相反，而Z方向是相同的。
2-1-2机床零点
机床上的一个用作为加工基准的特定点称为机床零点，机床制造厂对每台机床设置机床零点。
通常机床零点安装在X轴和Z轴的正方向的最大行程处。
用机床零点作为原点设置的坐标系称为机床坐标系。
在通电之后执行手动返回参考点设置机床坐标系。
机床坐标系一旦设定就保持不变直到电源关掉为止。
提问
板书
教学程序
教学内容
教学方法
2-1-3编程坐标
本系统可用绝对坐标（X，Z字段），相对坐标（U，W字段），或混合坐标（X/Z，U/W字段，绝对和相对坐标同时使用）进行编程。
相对坐标是相对于当前的坐标，对于X轴，还可使用直径编程或半径编程。
2-1-4坐标的单位及范围
本系统的最小单位为0.001mm，编程的最大移动范围是±9999.999
X轴：
最小设定单位0.001mm
最小移动单位0.0005mm（直径编程）
Z轴：
最小设定单位0.001mm
最小移动单位0.001mm。
2-1-5初态，模态
初态是指运行加工程序之前的系统编程状态。
模态是指相应字段的值一经设置，以后一直有效，直至某程序段又对该字段重新设置。
模态的另一意义的设置之后，以后的程序段中若使用相同的功能，可以不必再输入该字段。
2-1-6加工程序的开头
开始执行加工程序时，系统（刀尖的位置）应处于加工程序的起点位置（即加工原点，或机械零点）。
刀具为程序要使用的第一把刀，并且刀偏为0（即无刀偏状态）。
一般情况下，程序的第一把刀的刀具偏值应为（0，0）即无刀偏。
2-1-7加工程序的结束
程序的最后一段以M30来结束加工程序的运行。
执行这些结束程序功能之前必须使系统回到加工原点，取消刀具偏置。
2-1-8工件坐标系
工件加工时使用的坐标系称作工件坐标系。
工件坐标系由CNC预先设置（设置工件坐标系）。
一个加工程序设置一个工件坐标系。
选择一个工件坐标系设置的工件坐标系可以用移动它的原点来改变改变工件坐标系。
2-1-9参考点
一台数控机床设定一个特定位置，通常在这个位置进行换刀和设定编程的绝对零点，这个位置称为参考位置（点）。
把刀具移动到参考点有以下两种方法：
1手动回参考点
操作手动按扭完成返回参考点。
2自动返回参考点
通常接通电源后，首先执行手动返回参考点，然后用自动返回参考点功能移动刀具到参考点进行换刀。
教后记
此次课通过理论与试验相结合方式，提高学生学习的积极性，效果良好。
年月日
课题
第二章编程
2-1编程概要
（2）
课型
新授
授课日期
授课时数
2（总第）
教学目标
1、理解准备功能（G）、辅助功能（M）和其他（N、F、S、T）的一些指令
2、了解程序的构成
教学重点
准备功能（G功能）、辅助功能（M功能）和N、F、S、T的介绍
程序的构成
刀具补偿功能
教学难点
指令功能介绍
程序的构成
板书设计
2-1编程概要
2-1-9准备功能（G功能）2-1-13各种加工时选用的刀具—刀具功能
2-1-10各种功能操作指令—辅助功能2-1-14程序的构成
2-1-11进给功能2-1-15刀具补偿功能
2-1-12切削速度—主轴功能
教学程序
教学内容
教学方法
课前复习
新课讲授
第二章编程
2-1编程概要
2-1-9准备功能（G功能）
如：
GOO、GO1、G02、G03、G32
2-1-10各种功能操作指令—辅助功能
实际上，刀具开始加工工件时，要使主轴回转，供给冷却液，为此必须控制机床主轴电机和冷却油泵的开/关。
这些指令机床开/关动作的功能称为辅助功能，用M代码指令。
例如：
若指令M03，主轴就以指令的回转速度顺时针回转。
2-1-11进给功能
为了切削零件，用指定的速度使刀具运动称为进给，进给速度用数值指令。
例如，让刀具以150毫米/分进给时，程序指令为：
F150.0。
决定进给速度的功能称为进给功能。
2-1-12切削速度—主轴功能
把切削工件时刀具相对工件的速度称为切削速度。
CNC可以用主轴转速RPM来指令这个切削速度。
提问
多媒体教学
教学程序
教学内容
教学方法
例如：
刀具直径为100毫米，切削速度用80米/分加工时，根据主轴转速N=1000V/лD的关系，主轴转速约为250RPM，指令为：
S250
把有关主轴转速的指令称为主轴功能。
此外，当选择了恒线速度控制功能时，指定切削速度V（米/分），即使在工件直径不断变化的锥面切削中，使主轴速度不断改变，从而保持切削速度不变。
2-1-13各种加工时选用的刀具—刀具功能
加工时需要选择粗加工，半精加工，精加工，切螺纹，切沟槽等各种刀具。
各种刀具都带刀号，当程序中指定这个刀具号时，就自动选择对应的刀具。
例如某粗车用刀具号为01号，要在刀库01号的位置上选择刀具，此时指令为：
T0101；
就可以选出这把刀。
把这个功能称为刀具功能。
2-1-14程序的构成
（1）程序段
一个程序段开头是表示CNC运动顺序的顺序号，末尾是表示这个程序段结束的CR代码（；）。
（2）程序
通常在程序的开头是程序号，在程序的最后是M30，表示程序结束。
刀具运动顺序
2-1-15刀具补偿功能
通常加工一个工件时，要使用几把刀具。
各刀具有不同的形状，按照这些刀具来改变程序，非常麻烦。
为此，事先测量出各刀具的长度，然后把它们与标准刀具长度的差设定给CNC。
这样，即使换刀，程序也不需要变更就可以加工了。
这个功能称为刀具长度补偿功能。
教后记
年月日
课题
2-2控制轴
2-3G功能
课型
新授
授课日期
授课时数
2（总第）
教学目标
1、了解本系统控制轴数和设定单位
2、初步了解本系统G功能指令
3、
教学重点
控制轴数
设定单位
G功能指令
教学难点
控制轴数
设定单位
板书设计
2-2控制轴2-3G功能
（表格）
2-2-1控制轴数
2-2-2设定单位
教学程序
教学内容
教学方法
课前复习
新课讲授
2-2控制轴
2-2-1控制轴数
控制轴数
2轴（X，Z）
同时控制轴数
2轴（X，Z）
2-2-2设定单位
输入/输出制
最小设定单位
最小移动单位
公制输入公制输出
X：
0.001毫米（直径）
Z：
0.001毫米
X：
0.0005毫米
Z：
0.001毫米
X：
0.001毫米（半径）
Z：
0.001毫米
X：
0.001毫米
Z：
0.001毫米
半径指定时，选择参数为X轴半径编程。
2-3G功能
G功能由G代码及后接2位数表示，规定其所在的程序段的意义。
G代码有以下两种类型。
教学程序
教学内容
教学方法
种类
意义
一次性代码
只在被指令的程序段有效
模态G代码
在同组其它G代码指令前一直有效
（例）G01和G02是同组的模态G代码
G01X_
Z_；G01有效
G00Z_；G00有效
G代码表
G代码
组别
功能
G00
*G01
G02
G03
01
定位（快速移动）
直线插补（切削进给）
圆弧插补CW（顺时针）
圆弧插补CCW（逆时针）
G04
G28
00
00
暂停，准停
返回参考点
G32
01
螺纹切削
G50
00
坐标系设定
G70
G71
G72
G73
G74
G75
00
精加工循环
外圆粗车循环
端面粗车循环
封闭切削循环
端面深孔加工循环
外圆，内圆切槽循环
G90
G92
G94
01
外圆，内圆车削循环
螺纹切削循环
端面切削循环
*G98
G99
03
每分进给
每转进给
注1：
带有*记号的G代码，当电源接通时，系统处于这个G代码的状态。
注2：
00组的G代码是一次性G代码。
注3：
在同一个程序段中可以指令几个不同组的G代码，如果在同一个程序段中指令了两个以上的同组G代码时，后一个G代码有效。
教后记
年月日
课题
2-3G功能2-3-1快速定位（G00）
2-3-2直线插补（G01）
课型
新授
授课日期
授课时数
4（总第）
教学目标
1、掌握G00、G01指令的使用方法
2、理解G00、G01指令的使用区别
3、巩固N、F、T、S功能；
4、了解数控加工走刀路线的确定；
教学重点
G00、G01指令的使用方法
数控加工走刀路线的确定
教学难点
G00、G01指令的使用区别
数控加工走刀路线的确定
板书设计
2-3G功能
2-3-1快速定位（G00）2-3-2直线插补（G01）
（图：
）程序（图：
）程序
教学程序
教学内容
教学方法
课前复习
新课讲授
2-3-1快速定位（G00）
用G00定位，刀具以快速移动速度到指定的位置。
指令形式：
G00（U）_Z（W）_；
刀具以各轴独立的快速移动速度定位。
注：
G00时各轴单独的快速移动速度由机床厂家设定。
受快速备率开关控制（F0，25%，50%，100%），用F指定的进给速度无效。
2-3-2直线插补（G01）
指令形式：
G01X（U）_Z（W）_F_；
利用该指令可以进行直线插补。
根据指令的X，Z/U，W分别为绝对值或增量值，由F指定进给速度，F在没有新的指令以前，总是有效的，因此不需一一指定。
用F代码指令的进给速度是沿着直线轨迹测量的。
如果F代码不指令，进给速度被当作零。
教学程序
教学内容
教学方法
（程序实例）
（直径编程）
G01X40.0Z20.0F0.3；或
G01U20.0W-26.0F0.3；
编程练习一：
用G00、G01指令编程
1、图纸分析
2、参考程序：
%0005
N10G92X100Z10（设立坐标系，定义对刀点的位置）
N20G00X16Z2M03（移到倒角延长线，Z轴2mm处）
N30G01U10W-5F300（倒3×45°角）
N40Z-48（加工Φ26外圆）
N50U34W-10（切第一段锥）
N60U20Z-73（切第二段锥）
N70X90（退刀）
N80G00X100Z10（回对刀点）
N90M05（主轴停）
N100M30（主程序结束并复位）
教后记
年月日
课题
2-3-3圆弧插补（G02，G03）
课型
新授
授课日期
授课时数
4（总第）
教学目标
1、掌握圆弧插补（G02，G03）指令的使用方法
2、理解顺时针圆弧插补和逆时针圆弧插补方向的判别
教学重点
1、圆弧插补（G02，G03）指令的使用
2、顺时针圆弧插补和逆时针圆弧插补方向的判别
教学难点
顺时针圆弧插补和逆时针圆弧插补方向的判别
板书设计
2-3-3圆弧插补（G02，G03）
例图：
指令形式：
G02X_Z_R_F
G03X_Z_I_K_F
教学程序
教学内容
教学方法
课前复习
1、G00指令的使用方法；
2、G01指令的使用方法；
3、G00、G01指令的使用区别。
新课讲授
用下面指令，刀具可以沿着圆弧运动。
G02X_Z_R_F
G03X_Z_I_K_F
指定内容
命令
意义
回转方向
G02
顺时针转CW
G03
反时针转CCW
绝对值
X、Z
零件坐标系中的终点位置
相对值
U、W
从始点到终点的距离
I、K
从始点到圆心的距离
圆弧半径
R
圆弧半径（半径指定）
进给速度
F
沿圆弧的速度
所谓顺时针和反时针是指在右手直角坐标系中，对于ZX平面，从Y轴的正方向往负方向看而言，如下图例。
右手坐标系
教学程序
教学内容
教学方法
G02X..Z..I..K..F..G03X..Z..I..K..F..
或G02X..Z..R..F..或G03X..Z..R..F..
（绝对值指定）（绝对值指定）
（直径编程）（直径编程）
用地址X，Z或者U，W指定圆弧的终点，用绝对值或增量值表示。
增量值是从圆弧的始点到终点的距离值。
圆弧中心用地址I，K指定。
它们分别对应于X，Z轴。
但I，K后面的数值是从圆弧始点到圆心的矢量分量，是增量值。
如下图：
I、K根据方向带有符号。
圆弧中心除用I，K指定外，还可以用半径R来指定。
如下：
G02X_Z_R_F_；
G03X_Z_R_F_；
此时可画出下面两个圆弧，大于180°的圆弧和小于180°的圆弧。
对于大于180°的圆弧不能指定。
（程序的实例）
教学程序
教学内容
教学方法
把图上的轨迹分别用绝对值方式和增量方式编程：
G02X50.0Z30.0I25.0F30；或
G02U20.0W-20.0I25.0F30；或
G02X50.0Z30.0R25.0F30；或
G02U20.0W-20.0R25.0F30；
圆弧插补的进给速度用F指定，为刀具沿着圆弧切线方向的速度。
编程练习二：
用G02、G03指令编程
1、图纸分析：
2、参考程序：
%0008
N10G92X40Z5（设立坐标系，定义对刀点的位置）
N20M03S400（主轴以400r/min旋转）
N30G00X0（到达工件中心）
N40G01Z0F60（工进接触工件毛坯）
N50G03U24W-24R15（加工R15圆弧段）
N60G02X26Z-31R5（加工R5圆弧段）
N70G01Z-40（加工Φ26外圆）
N80X40Z5（回对刀点）
N90M30（主轴停、主程序结束并复位）
教后记
年月日
课题
2-3-4暂停（G04）及外沟槽的车削编程
课型
新授
授课日期
授课时数
4（总第）
教学目标
1、掌握暂停指令（G04）的使用方法
1、了解外沟槽的车削工艺，能独立编写外沟槽的车削程序
3、
教学重点
1、暂停指令（G04）的使用方法
2、外沟槽的车削编程
教学难点
外沟槽的车削编程
板书设计
2-3-4暂停（G04）及外沟槽的车削编程
2-3-4暂停（G04）外沟槽的车削
图：
指令格式：
G04P__；
G04X（U__）
教学程序
教学内容
教学方法
课前复习
1、G00、G01指令的使用方法：
2、
新课讲授
2-3-4暂停（G04）
利用暂停指令，可以推迟下一个程序段的执行，推迟时间为指令的时间，其格式如下：
G04X；或者G04U__；或者G04P__；
其中X（U）后面为带小数点的数，单位为秒（s）；P后面的数值为整数，单位为毫秒（ms）。
指令范围从0.001~99999.999秒。
X_:
指定时间（可用十进制小数点）
U_:
指定时间（可用十进制小数点）
P_:
指定时间（不能用十进制小数点）
说明：
G04指定暂停,按指定的时间延迟执行下个程序段。
另外在切削方式G64方式中，为进行准确停止检查，可以指定暂停。
当P或X都不指定时执行准确停止。
教学程序
教学内容
教学方法
e
外沟槽的车削编程
1、车刀
2、编程
教后记
年月日
课题
2-3-5切削螺纹（G32）
课型
新授
授课日期
授课时数
4（总第）
教学目标
1、了解螺纹及螺纹切削的相关知识
2、学会对螺纹及螺纹切削的有关计算
3、掌握切削螺纹（G32）指令使用方法
教学重点
1、螺纹及螺纹切削的相关知识
2、对螺纹及螺纹切削的有关计算
3、切削螺纹（G32）指令使用
教学难点
1、对螺纹及螺纹切削的有关计算
2、切削螺纹（G32）指令使用方法的掌握
板书设计
编程:
2-3-5切削螺纹（G32）
图纸：
1、螺纹及螺纹切削的相关知识
2、切削螺纹（G32）指令
教学程序
教学内容
教学方法
课前复习
一、螺纹及螺纹切削的相关知识
（1）三角形螺纹的用途和技术要求：
（2）三角形螺纹的基础知识及计算：
⑴标记及含义
粗牙“M”及公称直径—中径和顶径公差代号
如：
M12-5g6g
细牙“M”及公称直径x螺距—中径和顶径公差带代号（相同）
如：
M16x1.5-6g
⑵熟记M6—M24的螺距。
（标准螺纹）
M6—P
（1）、M8—P（1.25）、M10—P
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