数控加工技术教案.docx
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数控加工技术教案
理论课教案（首页）
（编号：
JL/JW—（ZY）08—01）
教师：
朱承科授课班级：
14-38
课程
数控加工技术基础
授课时间
2013.
审批签字
内容名称
2.数控机床坐标系的建立及数学处理
授课方法
讲授
课次
2
教具、挂图
PPT课件
教学目的
1.了解数控机床坐标系的规定
2.掌握数控车床的类型、结构及特点
3.了解数控编程中的数学处理
重点和
难点
重点：
数控机床坐标系难点：
参考点的理解
解决方法
举例讲解
复习提问
1.数控机床的组成、特点及应用范围
课本P58-60
课后体会
教学过程
教学内容
时间
课题引入（4分钟）
1•数控机床的组成有哪些？
2.简述数控机床的分类、特点和应用
新课讲授
（80分钟）
2.数控机床坐标系的建立及数学处理
一、数控机床的坐标系
（一）坐标系的规定
1.标准坐标系
数控机床上的坐标系是米用右手直角笛卡尔坐标系。
匕汽坐樁XvL堪转坐标ABC附加坐标UVI
图2-5右手定则
2.刀具相对工件运动的原则
3.运动方向的规定刀具远离工件的方向为正方向。
（二）数控机床的坐标轴确定机床坐标系的坐标轴顺序为：
Z—X—Y
1Z轴：
Z坐标轴与传递切削力的主轴方向一致；以增大工件和刀具之间距离的方向为运动的正方向
*对于车床、磨床等主轴带动工件旋转；Z轴平行与主轴。
*如果机床没有主轴（如牛头刨床），Z轴垂直于工件装卡面。
*钻镗加工中，钻入和镗入工件的方向为Z坐标的负方向，而退出为
正方向。
2X轴：
X坐标轴一般是水平的，平行于工件的装卡面。
这是在刀具或工件定位平面内运动的主要坐标。
*对于工件旋转的机床（如车床、磨床等），X坐标的方向是在工件的
径向上，且平行于横滑座。
刀具离开工件旋转中心的方向为X轴正方向。
a、如Z轴是垂直的，当从刀具主轴向立柱看时，X的正方向指向右。
b、女口Z轴（主轴）水平，当从主轴向工件方向看时，X的正方向指向右方。
3Y轴：
Y坐标轴垂直于X、Z坐标轴。
Y运动的正方向根据X和Z坐标的正方向，按照右手直角笛卡儿坐标系来判断。
■I'JT
图2-6典型机床的坐标系
4旋转坐标系：
A、B和C相应地表示其轴线平行于X、Y和Z坐标的旋转运动。
AB和C的正方向，相应地表示在X、Y和Z坐标正方向上按照右旋螺纹前进的方向。
5附加坐标：
如果在X、Y、Z主要坐标以外，还有平行于它们的坐
标，可分别指定为U、V、W。
如还有第三组运动，则分别指定为P、Q和
R。
举例说明：
卧式加工中心、卧铳、后置刀架车床等。
6对于工件运动时的坐标轴方向
对于工件运动而不是刀具运动的机床，必须将前述为刀具运动所作的规定，作相反的安排。
用带""的字母，如+X'，表示工件相对于刀具正向运动指令。
而不带""的字母，如+X，则表示刀具相对于工件的正向运动指令。
二者表示的运动方向正好相反。
对于编程人员、工艺人员只考虑不带“”的运动方向。
7主轴旋转运动的方向
主轴的顺时针旋转运动方向（正转），是按照右旋螺纹旋入工件的方向。
二、机床坐标系与工件坐标系
1•机床坐标系
机床坐标系是机床上固有坐标系，往往采用那些能够作为基准的点、
线、面来作为机床的换刀点、坐标轴的轴心线和坐标平面。
图2-7所示为数
控车床坐标系。
图2-7典型车床坐标系
机械原点----机床上设定的一个特定位置，又称机床零位。
*机械原点的定位精度很高，是机床调试和加工时十分重要的基准点。
*机床上各种坐标系的建立都是以机械原点为参考点而确定的。
图中O'是机械原点。
*机床每次开机、断电、故障、图形模拟后，甚至必要时当进行坐标设定及对刀前都要对机床进行一次手动回零操作。
所谓回零操作就是使运动部件回到机床的机械原点。
2•工件坐标系（编程坐标系）
工件坐标系在编程时使用，由编程人员在工件上建立的工件坐标系。
工件原点：
零件在设计中有设计基准。
在加工过程中有工艺基准，同时要尽量将工艺基准与设计基准统一，该基准点通常称为工件原点。
3•机床坐标系与工件坐标系的关系
工件坐标系与机床坐标系的坐标轴平行。
可通过机床坐标系偏置得到。
4•刀位点和换刀点
课堂小结（3分钟）
课后作业（3分钟）
三、数控编程中的数学处理
1•数值换算
2•基点与节点
3•基点坐标值的计算
四、数控车床的结构、分类
1结构
数控车床的整体结构组成基本与普通车床相冋，但多了数控柜、操作面板和显示器等。
（图片展示）
2.分类
（1）按数控系统的功能分
经济型数控车床、全功能型数控车床、车削中心、FMC车床
（2）按主轴的配置形式分（图片展示）
卧式、立式数控车床
（3）按刀架情况分（图片展示）
前置刀架和后置刀架数控车床
1.数控机床坐标系
2.机床坐标系与工件坐标系
3.数控车床的类型、结构及特点
4.相关数值计算
课本P58-60测试题
理论课教案（首页）
（编号：
JL/JW—（ZY）08—01）
教师：
朱承科授课班级：
14-38
课程数控加工技术基础授课时间
2013.3.
审批签字
内容名称
数控机床的编程规则
授课方法
讲授
课次
3
教具、挂图
PPT课件
教学目的
1.了解数控编程的步骤和方法
2.掌握编程规则和程序的格式
3.掌握常用编程指令的功能
重点和
难点
重点：
1.程序格式
2.常用指令的功能
及应用
难点：
指令的应用
解决方法
举例讲解
复习提问
数控机床坐标系
课夕卜作业
课本P58-60测试题
课后体会
教学过程
教学内容时间
1.
课题引入
（4分钟）
新课讲授
（83分钟）
2个坐标系，4个“点”
2.数控机床的工作原理
3.数控机床的编程规则
一、数控编程的步骤和方法
数控编程：
从分析零件图纸开始到获得正确的数控加工程序载体为止的全过程。
（一）数控编程的步骤
1.分析零件图
工件的材料、形状、尺寸、精度及毛坯的形状
2•确定加工工艺
分析零件图，决定加工方案，确定加工顺序，设计夹具，选择刀具，确定走刀路线，切削用量等工艺参数。
3.数学处理
建立工件坐标系，确定加工路线，计算出各几何元素的起点、终点、圆心坐标值。
（复杂零件或不规则零件坐标点不好找，可以借助CAD画图求出）
4.编写程序
根据所使用的数控系统指定的代码及格式编写程序。
5.程序输入
以前用穿孔带作为介质，通过纸带阅读机送入数控系统。
现在可以直接用键盘输入，或在计算机中编好后通过相应的软件及接口传入程序。
6.程序校验与首件试切
程序必须经过检查校验试切后才可使用。
可以通过空运行程序检查轨迹是否正确，还可以用图形模拟功能。
首件试切时，一般单段运行，监视加工状况，随时调整参数，出现问题，立刻停车。
（二）编程方法
1.手工编程
由人工完成零件图纸分析、工艺处理、数值计算、编写程序清单，直到程序输入、校验，称为“手工编程”。
此种方法适用于点位或几何形状不太复杂的零件。
2.自动编程
所谓“自动编程”，就是使用计算机或编程机，完成零件编程的过程，使用规定的语言手工编写一个描述零件加工要求的程序，输入计算机中，计算机自动进行计算并生成程序。
PowerMill、Mastercam、CAXA等可先画出零件的三维实体图，设置好加工
参数、路径，可以自动生成加工程序。
此方法适用于复杂曲面的零件或几何元素不复杂，但程序量很大的零件。
二、数控机床的编程规则
1.绝对值编程和增量值编程。
2.直径编程和半径编程。
3.小数点编程。
三、程序格式
一个完整的零件加工程序，由程序号、程序内容和程序结束三部分组成。
一个程序段，序号、若干代码字和结束符号组成；
每个代码字，由字母和数字组成。
例：
（程序段）
N0010GOOX10Z10M3S650；
」程序段结束符
辅助功能代码
坐标值
准备功能代码
程序段号
02001（程序名，一个完整程序存放在内存中的首地址表识符。
西门子
用％',FANU用0”）
N0010
M03S650
主轴正转，转速650
N0015
G00X100Y80；
快速定位A点
N0020
Z-33.00；
刀具下降33mm距工件
2mm
26mr穿透工件
N0030
G01Z-26.00F100；
直线插补，刀具向下工进
N0040
G00Z26.00；
快速返回
N0050
X50.00Y30.00；
快速定位到B点
N0060
G01Z-17.00；
刀具冋卜丄进17mm进入到丄件内15mm
N0070
G04F2；
暂停2秒
N0080
G00Z50.00；
刀具快速上移50mm
N0090
X-150.00Y-110.00;返回起始点
N0100
四、
M30;
常用编程代码
程序结束
1•辅助功能字
辅助功能也叫M功能或M代码。
它是控制机床或系统的开关功能的一种命令。
如开、停冷却泵；主轴正、反转；程序结束等。
（1）M00----程序停止。
程序中执行该指令后，停止自动运转，即主轴停转、切削液关闭、进给停止，处于程序停止状态，把全部信息保存起来。
以便进行手动换刀、手动变速等手动操作。
要继续执行加工程序时，按动
控制面板上的起动按钮才能再次自动运转。
（2）M01----计划停止。
该指令与M00相似。
但必须预先把面板上的选
择停止开关”旋转到计划停止处，M01指令才能被执行。
该指令主要用于加工过程中需要停机检查、测量零件或手工换刀和交接班等。
（3）M02----程序结束。
表示程序全部结束，停止自动运转，主轴进给及切削液供给全部停下，使数控装置和机床复位。
（4）M03、M04、M05----主轴旋转方向。
分别命令主轴正转（顺）、反转（逆）、和停止转动。
（5）M07、M08、M09----冷却液的启动与停止。
（6）M30----程序结束，并返回开始状态。
思考：
MO0M01M02M30的区别。
2.F（进给功能），S（主轴速度功能），T（刀具功能）
（1）进给功能F
表示进给速度，单位是mm/min。
当进给速度与主轴转速有关时（如车削螺纹），单位为mm/r。
进给速度在加工过程中的表示方法随数控装置的不冋而不冋。
通常跟两位数字FXX表示，其数值有的代表具体进给数值，有的代表某种进给速度的编码号。
（2）主轴速度功能S
主要表示主轴转速或速度。
单位分别为r/min或m/min。
主轴功能是用字母S后跟两位或四位数字组成，其后面的数字有时表示具体转数，有时表示某种转数的代码。
主轴的实际转数常用机床操作面板上的主轴速度倍率开关调整。
倍率开关通常设有50%、60%、70%、80%、90%、100%、
110%、120%、200%等档位，编程时总是假定倍率开关指在100%的位置。
（3）刀具功能T
刀具功能，也称T功能，是用来表示选择刀具或刀补号的。
一般具有自动换刀的数控机床上才有此功能。
刀具功能用字母T及后面的两位或四
位数字表示。
T0101:
前01表示选择第1号刀，后01表示01刀补。
课堂小结
（3分钟）
1.数控编程的步骤和方法
2.数控编程规则
3.程序格式
4.常用MF、ST指令代码的功能及应用
课后作业
（3分钟）
课本P58-60测试题
理论课教案（首页）
（编号：
JL/JW—（ZY）08—01）
教师：
朱承科授课班级：
14-39
课程数控加工技术基础授课时间
2013.3.
审批签字
内容名称
课题一FANUC系统数控车床的编程与操作
1.车削外圆和端面程序
授课方法
讲授
课次
4
教具、挂图
PPT课件
教学目的
1.掌握G01指令及其应用
2.掌握常用MF、ST、G代码在编程中的应用
重点和
难点
重点：
硬质合金的牌号和应用
难点：
硬质合金的应用
解决方法
举例讲解
复习提问
常用MF、S、T、G00代码
的功能
课夕卜作业
自测题
课后体会
教学过程
教学内容时间
1
crS
1
1i
LZ
1
1
0
e
1
r1
-20-
1
0
（
课堂小结
（2分钟）
课后作业
（10分钟）
常用MF、S、T、G代码在车端面和外圆程序中的应用自测题
理论课教案（首页）
（编号：
JL/JW—（ZY）08—01）
教师：
朱承科授课班级：
14-39
课程数控加工技术基础授课时间
2013.3.13
审批签字
内容名称
课题一数控车削加工圆柱表面和端面
2.工件加工方案的实施
授课方法
讲授
课次
5
教具、挂图
PPT课件
教学目的
1.了解数控车削加工工艺过程
2.了解车削过程中工件的装夹
重点和
难点
重点：
数控车削工艺过程难点：
加工程序
解决方法
举例讲解
复习提问
无
课夕卜作业
见教案
课后体会
教学过程
教学内容时间
课题引入（3分钟）
数控机床加工工件时是按事先编号的程序自动加工的，在加工过程中不需要人的参与，程序的正确与否至关重要，那么在编写加工程序时要做哪些工作，这是我们此节课要学习的内容。
第二节加工方案的实施
新课讲授
（78分钟）
L]oO
35+0.05
65
「、数控车削加工工艺过程的拟定
1.车削加工方案的确定
IT7-IT9，Ra为0.8-3.2，粗车-半精车-精车
IT5-IT7，Ra为0.2-0.63，粗车-半精车-精车-细车
高于IT5，Ra<0.63，粗车-半精车-精车-精密车
2.加工工序的划分
（1）以一次安装所进行加工的内容为一道工序。
（2）以工件上用一把刀具加工的内容为一道工序。
（3）以粗、精加工划分工序
3.工序顺序的安排
（1）先加工定位面
（2）先加工平面后加工孔
（3）先粗加工后精加工。
（4）以相同定位、夹紧方式的工序，最好连续加工。
4.工件的装夹
（1）定位基准选择原则
基准重合原则；基准统一原则
便于装夹原则，便于对刀原则
（2）常用装夹方式
三爪装夹，两顶尖装夹，卡盘和顶尖装夹
5.走刀路线的确定
原则：
（1）保证零件的加工精度和表面粗糙度。
（2）缩短走刀路线。
（3）方便数值计算。
（4）尽量减少程序段数。
6.刀具和切削用量的确定，填写数控加工工序卡
数控加工工序卡
-rrH.口、工步号
工步内容
刀具
切削用量
切削深
（mm）
度
主轴转数
（r/min）
进给速度
（mm/min）
1
车端面
外圆车刀T01
一次走刀
400
80
2
粗车外圆
外圆车刀T01
一次走刀
400
80
3
精车外圆
外圆车刀T01
600
50
7.编制加工程序
（1）建立工件坐标系
（2）标刀具路径上的坐标点
（3）编写程序（略）
二、编程练习
课堂小结
（5分钟）
课后作业
（4分钟）
co寸0
数控车削加工工艺过程的内容
自测题
理论课教案（首页）
（编号：
JL/JW—（ZY）08—01）
教师：
朱承科授课班级：
14-39
课程数控加工技术基础授课时间
2013.3.14
审批签字
内容名称
课题一数控车削加工圆柱表面和端面
2.工件加工的实施（数控车床基本操作）
授课方法
现场讲授、演示、操作、练习
课次
6
教具、挂图
数控车床
教学目的
1.了解数控车床操作面板各部分的设置及功能
2.掌握数控车床的基本操作
重点和
难点
重点：
基本操作方法难点：
正确操作机床
解决方法
演示、指导、巡视
复习提问
课夕卜作业
自测题
课后体会
教学过程
教学内容时间
课题引入
（4分钟）
新课讲授
（80分钟）
课堂小结
（3分钟）作业（3分钟）
1.普通车床与数控车床的结构区别
2.普通车床的操作方法
数控车床的基本操作
一、数控车床面板介绍（分组讲解）
1.开机
2.系统启动
3.系统面板讲解
4.操作面板讲解
二、机床基本操作练习
1•程序的输入、修改及删除
操作要求：
（1）将下列加工程序输入数控系统
%10
N10
M03
S300
N20
T11
N30
G00
X50
Z100
N40
G01
X0
F80
N50
G00
X30
Z103
N60
G01
Z0
N70
G01
Z-30
F50
N80
X50
N90
G00
X80
Z100
N100
M05
N110
M30
（2）修改上述程序
将上述程序中的S300改为S400;
Z100改为Z0;
F80改为F50;
删除程序中的N60段
（3）删除系统中的％10程序。
2.手动方式操作车床
操作要求：
（1）快速移动车床的大、中滑板到适当位置。
（2）作慢速进给运动移动车床的大、中滑板到适当位置。
（3）主轴以300r/min的转速正转。
（4）主轴停止。
（5）转动刀架。
（6）将2号刀转到加工位置。
1.数控车床面板各键的功能
2.基本操作方法
自测题
理论课教案（首页）
（编号：
JL/JW—（ZY）08—01）
教师：
朱承科授课班级：
14-39
课程数控加工技术基础授课时间
3.18、20
审批签字
内容名称
课题一数控车削加工圆柱表面和端面
2.工件加工的实施（数控车床对刀操作和零件的加工）
授课方法
讲解、演示、巡视指导
课次
7、8
教具、挂图
数控车床
教学目的
1.掌握数控车床试切对刀方法
2.掌握数控车床的操作方法
3.会操作数控车床加工简单轴类零件
重点和
难点
重点：
1.试切对刀
2.车床的操作难点：
正确对刀
解决方法
讲解、演示
复习提问
车床的基本操作方法
课夕卜作业
完成自测题
课后体会
教学过程
教学内容时间
课题引入
（3分钟）
新课讲授
（80分钟）
复习数控车床的基本操作
工件加工的实施
一、数控车床的试切对刀
（一）安装车刀应遵循的原则
1.车刀不能伸出刀架太长。
车刀伸出过长，刀杆刚性相对减弱，切削时在切削力的作用下，容易产生振动，使车出的工件表面不光洁。
一般伸出的长度不超过刀杆厚度的1.5倍。
2.车刀刀尖应对准工件中心。
3.装车刀用的垫片要平整，尽可能的减少片数。
如垫刀片的片数太多,车削时会引起振动。
4.紧固螺钉一般用2个。
（二）试切对刀步骤：
（1）对刀前准备工作。
（2）机床回零
（3）在操作面板上选择手动方式。
（4）选择合适的主轴转速，启动主轴，在工件上车出一个小台阶。
（5）沿Z正向（X向不动）移动刀具到安全位置，停止主轴。
（6）测量所切台阶的直径（0）。
（7）按“刀补”键，进入偏置界面，将光标移到该刀对应的偏置号上。
输入X0,按“输入”键。
（8）再次启动主轴，手动方式下车工件的端面。
（9）沿X正向（Z向不动）移动刀具到安全位置，停止主轴。
（10）选择一点（如卡爪端面或工件右端面）作为基准点，测量所切
端面到基准面在Z向的距离。
输入测量出的长度（如基准为卡爪端面，长度为工件伸出的长度；如基准是工件右端面，则长度为“0”）。
（11）按“刀补”键，进入偏置界面，将光标移到该刀对应的偏置号上。
输入Z0（Z长度），按“输入”键。
二、工件的加工
1=1
课堂小结（5分钟）
作业
（2分钟）
1.安装车刀。
2.安装工件。
3.对刀。
4.编辑程序并输入数控系统。
5.检查程序。
6.自动加工工件。
7.检查零件的尺寸。
三、机床保养
1•清扫机床。
2•机床日常保养。
1.机床操作过程中出现的问题
2.零件加工中出现的问题
完成自测题
理论课教案（首页）
（编号：
JL/JW—（ZY）08—01）
教师：
朱承科授课班级：
14-39
课程数控加工技术基础授课时间
审批签字
内容名称
第四章第七节T型槽铣刀和角度铣刀第八节其它铣刀
第九节铣刀几何参数的选择第十节铣削用量的选择
授课方法
讲授
课次
9
教具、挂图
PPT课件
教学目的
1.了解T型槽铣刀、角度铣刀及其它铣刀的用途
2.根据加工情况会选择铣刀和铣削用量
重点和
难点
重点：
选择铣刀和铣削用量
难点：
各种铣刀的用途
解决方法
讲解
复习提问
已学习过的铣刀的种类及用途
课夕卜作业
课后体会
教学过程
教学内容
时间
课题引入
（5分钟）
新课讲授
（68分钟）
1.提冋：
已学习过的铣刀有哪些，他们的作用是什么？
第七节T型槽铣刀和角度铣刀
一、T型槽铣刀
1.种类
硬质合金和高速钢。
2.特点
3.用途：
铣削T型槽
二、角度铣刀
1.分类单角铣刀和双角铣刀
2•用途：
加工带角度的沟槽、斜面
第八节其它铣刀
一、精铣花键用的硬质合金组合铣刀盘
二、切齿铣刀
1•成形法切齿刀具
（1）成形齿轮铣刀
（2）指形齿轮铣刀
2•展成法切齿刀具
滚齿刀、插齿刀、剃齿刀
三、可转位铣刀
1.可转位硬质合金螺旋齿玉米铣刀
（1）结构特点
（2）加工特点可增大进给速度。
2.组合式硬质合金铣刀
3.硬质合金可转位面铣刀
第九节铣刀几何参数的选择
在选择铣刀几何参数时，除考虑被加工零件的材质、性能，刀具的材质、性能，以及切削用量、加工工序外，还要考虑零件加工工艺系统刚度等方面。
一、铣刀直径和齿数的选择
1.铣刀直径选择
粗铣：
见表4-1
精铣：
直径较大的铣刀
2.铣刀齿数的选择
粗铣：
粗齿铣刀
精铣：
细齿铣刀
二、铣刀几何角度的选择
1.前角选择一见表4-2
2.后角选择一见表4-3
3.主偏角选择
（1）工艺系统刚性够，选较小主偏角
（2）精铣选较小主偏角
（3）铣削硬度大、强度高的材料选小的主偏角，铣削塑性材料选大主偏角。
4.副偏角的选择一见表4-4
5•刃倾角和螺旋角的选择
（1）粗铣，取负的刃倾角，精铣取正的刃倾角
（2）
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