数控加工编程与操作 第1章 概述
数控加工技术概述(PPT 46页)
第1章 数控加工技术概述
计算机数控系统
操作面板 PLC
机床 I/O 电路和装置 主轴伺服单元 主轴驱动装置
输入输出 设备
计算机 数控 装置
进给伺服单元 测量装置
进给驱动装置
机床
主进辅
运给助
动
传 动
控 制
机机机
构构构
数控机床组成:(数控程序\操作面板)、输入/输出设备、数控系 统、伺服系统、测量与反馈系统、机床本体
1.数控机床类型与加工范围 图片链接
2.数控加工视频
车削加工 铣削加工1
车铣加工
铣削加工2
箱体加工 自动换刀
第1章 数控加工技术概述
1.1.1数控机床的产生与发展
科学技术的不断发展对机械产品的品种、结构、精度、加 工效率的要求越来越高，单件、中小批量机械产品的比例越来 越大（70%-80%），传统的通用、专用机床和工艺设备已不能 适应高质量、高效率、多样化加工的要求，一种新型的数字控 制机床由此诞生。
此外，数控机床还包括：特殊装置（刀具自动交 换系统 、工件自动交换系统）和辅助装置（如排屑装 置\冷却装置\润滑装置等）
1.1.3数控技术的应用
数控技术不仅应用于机床的控制,还应用于科学技术 的各个领域,如:数控绘图机、数控测量仪、机器人、航天 航空领域等。
第1章 数控加工技术概述
1.2数控加工的特点及数控机床的分类
第1章 数控加工技术概述
第一章 数控加工技术概述
1.1数控机床概述 1.2数控机床的分类与数控加工的特点 1.3数控加工技术的发展方向
第1章 数控加工技术概述
1.1数控机床概述
本节主要讲解数控机床的概念、产生与发展历程、构成、工 作原理，数控技术在数控机床中的应用等。
数控机床的编程及操作
网络资源共享； 数控机床的远程（网络）控制； 数控机床故障的远程（网络）诊断； 数控机床的远程（网络）培训与教学（网络数控）。
湖北江山重工有限责任公司
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数控机床的编程及操作
三、数控机床的结构和工作原理 数控机床主要由控制介质、数控装置、 伺服驱动装置、机床本体和其它装置组成。 1. 控制介质 它是用于记录各种加工指令信息（加工程序），以控制机床的运动，以实现 零件的加工。常用的控制介质有标准的穿孔纸带、磁带、磁盘等，随着微机技术 的不断发展，新的控制介质不断的出现，如CF存储卡等，为了满足大容量的加工 程序，控制介质的存储容量也越来越大，甚至可以外接硬盘 。 控制介质上的加工信息要经过输入装置传送到数控装置。常用的输入装置有 光电纸带输入机、磁带录音机、磁盘驱动器等。现今数控机床大多属于微机控制 的，随着微机技术的不断发展，新的输入装置不断的出现，更方便了加工信息的 输入。另外加工程序也可以通过操作面板或外接键盘直接输入，由于是人工进行 加工信息的输入，因此只能对简单的加工程序进行输入。对于大容量的加工程 序，必须通过磁盘或外部电脑进行输入。当数控装置的存储容量太小时，也可通 过DNC连线方式进行在线加工。
湖北江山重工有限责任公司
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数控机床的编程及操作
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控制智能化：随着人工智能技术的不断发展，并为满足制造业生产柔性化、
制造自动化发展需求，数控技术智能化程度不断提高，具体体现在以下几个方面：
�加工过程自适应控制技术：通过监测加工过程中的切削力、主轴和进给电机
的功率、电流、电压等信息，利用传统的或现代的算法进行识别，以辩识出 刀具的受力、磨损以及破损状态，机床加工的稳定性状态；并根据这些状态 实时修调加工参数（主轴转速，进给速度）和加工指令，使设备处于最佳运 行状态，以提高加工精度、降低工件表面粗糙度以及设备运行的安全性。
《数控机床编程与操作(第四版 数控铣床 加工中心分册)》-A02-3569 1-2
加工中心除常用于加工具有以上特征的零件外，还 较适宜加工周期性投产的零件、加工精度要求较高的中 小批量零件和新产品试制的零件等。
第一章 数控铣床/加工中心及其编程基础 三、数控编程
1．数控编程的定义
为了使数控机床能根据零件加工的要求进行动作， 必须将这些要求以机床数控系统能识别的指令形式告知 数控系统，这种数控系统可以识别的指令称为程序，制 作程序的过程称为数控编程。
结构形状复杂的零件是指其主要表面由复杂曲线、曲 面组成的零件。
结构形状复杂零件 a）凸轮类零件 b）整体叶轮类零件 c）模具类零件
第一章 数控铣床/加工中心及其编架、拨叉类外形不规则的零件，大 多采用点、线、面多工位混合加工。
异形零件
第一章 数控铣床/加工中心及其编程基础
第一章 数控铣床/加工中心及其编程基础
2．数控编程的分类
（1）手工编程 概念：手工编程是指所有编制加工程序的全过程都
是由手工来完成。 优点：编程快速及时。 缺点：不能进行复杂曲面的编程。
（2）自动编程 概念：自动编程是指通过计算机自动编制数控加工程 序的过程。 优点：效率高，程序正确性好。 缺点：必须具备自动编程系统或编程软件。
第一章 数控铣床/加工中心及其编程基础
3．手工编程的步骤
第一章 数控铣床/加工中心及其编程基础
4．数控铣床/加工中心编程特点
（1）广泛采用刀具半径补偿。 （2）对于常见的镗孔、钻孔切削加工动作，可以通过采 用数控系统本身具备的固定循环功能来实现，以简化编程。 （3）具备镜像加工、比例缩放等特殊编程指令以及极坐 标编程指令，以提高编程效率，简化程序。 （4）根据加工批量的大小，决定加工中心采用自动换刀 还是手动换刀。 （5）广泛采用子程序编程的方法。
《数控机床编程与操作(第四版 数控铣床 加工中心分册)》-A02-3569 1-4
第一章 数控铣床/加工中心及其编程基础
（2）刀具功能
刀具功能是指系统进行选刀或换刀的功能指令，也 称为T功能。刀具功能用地址T及后缀的数字来表示。
1）T4位数法
例 T0101；表示选用1号刀具及选用1号刀具补
偿存储器中的补偿值； T0102；表示选用1号刀具及选用2号刀具补
偿存储器中的补偿值。
2）T2位数法
第一章 数控铣床/加工中心及其编程基础
3．其他功能
（1）坐标功能 用途：用来设定机床各坐标的位移量。 方式：它一般使用X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R （用于指定直线坐标）和A、B、C、D、E（用于指定角度 坐标）及I、J、K（用于指定圆心坐标）等地址字，在地 址符后紧跟“+”或“－”号及一串数字。 举例：X100.0、A+30.0、I-10.0等。
1）转速
例 G97 S1000； 表示主轴转速为1 000r/min。
2）线速度
例 G96 S100； 表示主轴线速度为100m/min。
3）主轴的启停
例 G97 M03 S300；表示主轴正转，转速为300r/min。
第一章 数控铣床/加工中心及其编程基础
二、常用功能指令的属性
1．指令分组
所谓指令分组，就是将系统中不能同时执行的指令分 为一组，并以编程号区别。
刀具终点的绝对坐标。 （2）增量坐标（G91） 程序中坐标功能字后面的坐标是以刀具起点作为基准
表示刀具终点相对于刀具起点坐标值的增量。
第一章 数控铣床/加工中心及其编程基础
例 如图所示，用G90编程的程序段分别为：
AB： G90 G01 X10.0 Y10.0 F100； CD： G02 X0 Y20.0 R2．平面选择指令（G17/G18/G19）
CH01 数控加工自动编程技术概述
第1章 数控加工自动编程技术概述教学提示：● CAD/CAM将产品的设计与制造作为一个整体进行规划和开发，实现了信息处理的高度一体化，具有高智力、知识密集、综合性强和效益高等特点。
● CAD/CAM系统需要对产品设计、制造全过程的信息进行处理，包括设计、制造过程中的数值计算、设计分析、绘图、工程数据库、工艺设计及加工仿真等各个方面。
●数控编程一般可分为手工编程和自动编程。
在产品的设计和制造中，有关几何形状的描述、结构分析、工艺过程设计和数控加工等方面的技术都与几何形状有关，几何形状的定义和描述即建立系统的数据模型是其中的核心部分，它为设计、分析计算和制造提供了统一的数据和有关信息。
教学要求：通过学习，了解CAD/CAM技术发展的历史与未来、CAD/CAM的软件和硬件及系统结构组成、常用CAD/CAM软件的功能和特点，了解CAD/CAM一般的作业流程，从而对先进制造技术的框架内容有一个比较完整、清晰的了解，为后续学习奠定基础。
1.1 CAD/CAM基础知识1.1.1 基本概念CAD/CAM就是计算机辅助设计与计算机辅助制造(Computer Aided Design and Computer Aided Manufacturing)，是一项利用计算机作为主要技术手段，通过生成和运用各种数字信息与图形信息，帮助人们完成产品设计与制造的技术。
CAD主要指使用计算机和信息技术来辅助完成产品的全部设计过程(指从接受产品的功能定义到设计完成产品的材料信息、结构形状和技术要求等，并最终以图形信息的形式表达出来的过程)。
CAM一般有广义和狭义两种理解，广义的CAM包括利用计算机进行生产的规划、管理和控制产品制造的全过程；狭义的CAM仅包括计算机辅助编制数控加工的程序。
本书所说的CAM一般是指狭义的CAM。
CAD/CAM技术的发展和应用水平已成为衡量一个国家科技现代化和工业现代化水平的重要标志之一。
CAD/CAM技术应用的实际效果是：提高了产品设计的质量，缩短了产品设计制造周期，由此产生了显著的社会经济效益。
数控车床编程与操作
切削用量各要素的选择方法
1.背吃刀量的选择 根据工件的加工余量确定。 2.进给量和进给速度的选择 主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以 及刀具和工件材料来选择。 3.切削速度的选择 主要考虑刀具和工件的材料以及切削加工的经济性。必 须保证刀具的经济使用寿命。同时切削负荷不能超过机床的额定功率。
X向每次吃刀量，mm
开始和结束段号。 X向和Z向精车余量,mm。
U△u1 W△w1 F f
进给速度 。
第三章 数控车床编程
第十节 外径粗车循环 G71
★ ★ ★ ★ G71循环程序段的第一句只能写X值，不能写Z或X、Z同时写入。 该循环的起始点位于毛坯外径处。 该指令只能切削前小后大的工件，不能切削凹进形的轮廓。 用G98（即用mm/min）编程时，螺纹切削后用割断刀的进给速度F 一定要写，否则进给速度的单位将变成mm/r并用螺纹切削的进给 速度，引起撞刀。 ★ 使用该指令头部倒角，由于实际加工是最后加工，描述路径时无 需按照延长线描述。 ★ 由G71每一次循环都可以车削得到工件，避免了G73出现的走空刀 的情况。因此，当加工程序既可用G71编制，也可用G73编制时， 尽量选取G71编程。由于G71循环按照直线车削，加工速度高于 G73，有利于提高工作效率。
第三章 数控车床编程
第五节 圆弧G02/03
中间带有凹陷部分的工件
头部有倒角的工件
头部为球形的工件
第三章 数控车床编程
第六节 复合形状粗车循环G73
功能：车削时按照轮廓加工的最终路径形状，进行反复循环加工。
格式： G00 X Z G73 G73
循环起点
X向的总吃刀量，半径值，mm。 Z向的每次吃刀量，mm。 循环次数。 开始和结束段号。
数控车床编程操作【全】
#§1-1 数控入门知识随着科学技术和社会生产和迅速发展，机械产品日趋复杂，对机械产品和质量和生产率的要求越来越高.在航天、造船、军工和计算机等工业中，零件精度高、形状复杂、批量小、经常改动、加工困难，生产效率低、劳动强度大,质量难以保证。
机械加工工艺过程自动化是适应上述发展特点的最重要手段.为了解决上述问题，一种灵活、通用、高精度、高效率的“柔性”自动化生产设备-—-——-数控机床在这种情况下应运而生。
目前数控技术已做逐步普及，数控机床在工业生产中得到了广泛应用，已成为机床自动化的一个重要发展方向.1—1—1数控定义数控即数字控制（Numerical Control)，是数字程序控制的简称。
数控车床由数字程序控制车床简称；CNC表示计算机数控车床。
数控机床加工原理是把刀具与工件的运动坐标分成最小的单位量即最小位移量，由数控系统根据工件的要求，向各坐标轴发出指令脉冲，使各坐标移动若干个最小位移量，从而实现刀具与工件的相对运动,以完成零件的加工.数控的实质是通过特定处理方式下的数字信息（不连续变化的数字量）去自动控制机械装置进行动作，它与通过连续变化的模拟量进行的程序控制（即顺序控制），有着截然不同性质.由于数控中的控制信息是数字化信息，而处理这些信息离不开计算机，因此将通过计算机进行控制的技术通称为数控技术，简称数控。
这里所讲的数控，特指用于机床加工的数控（即机床数控)。
1—1-2 机床数控与数控机床机床数控是指通过加工程序编制工作，将其控制指令以数字信号的方式记录在信息介质上，经输入计算机处理后，对机床各种动作的顺序、位移量和速度实现自动控制的一门技术。
数控机床则是一种通过数字信息控制按给定的运动规律,进行自动加工的机电一体化新型加工装备。
§1—2 数控机床的用途分类1—2—1 数控车床的用途数控车床与卧式车床一样，也是用来加工轴类或盘类的回转体零件。
但是由于数控车床是自动完成内外圆柱面、圆锥面、圆弧面、端面、螺纹等工序的切削加工，所以数控车床特别适合加工形状复杂的轴类或盘类零件。
数控编程与操作第1章 概述
2．机床坐标轴的确定方法 确定机床坐标轴时，一般先确定Z轴，再确定X轴和Y轴。
（1）确定Z轴。一般是选取产生切削力的轴线作为Z轴。 对于工件旋转的机床，如车床等，工件转动的轴为Z轴； 对于刀具旋转的机床，如镗床、铣床等，刀具转动的轴为Z轴。
Z坐标的正方向为刀具远离
工件的方向。
（2）确定X轴。
X轴一般平行于工件装夹面且与Z轴垂直。
【教学目标】
1．了解数控的概念，认识数控机床的产生过程，掌握数控机床与 普通机床之间的区别和联系。 2．了解数控加工程序的编制方法，熟悉数控机床坐标系的有关规 定，掌握数控机床的坐标轴名称及正向判别方法。
3．掌握数控程序的格式及编程中的常用术语。
1.1 数控加工技术概况
1.1.1 数控机床的产生
4．程序输入 加工程序可以保存在存储介质（如磁盘、U盘）上，作为控制数控 装置的输入信息。通常，若加工程序简单，可直接通过机床操作面板 上的键盘输入；对于大型复杂的程序（如CAD/CAM系统生成的程序）， 经过串行接口RS-232将加工程序传送给数控装置或计算机直接数控DNC 通信接口，边传送边加工。
1．坐标系的命名 在标准中规定了以右手直角笛卡儿坐标系作为标准坐标系，
在笛卡儿坐标系中，用X、Y、Z表示3个直线坐标轴，三者之间的相互 关系及正方向用右手定则判定，其正方向用+X、+Y、+Z表示； 围绕X、Y、Z各轴的回转坐标轴分别为A、B、C坐标轴，其正方向分别 为+A、+B、+C，用右手螺旋定则判断。
2．数控机床
数控技术是为了满足复杂型面零件加工的自动化需要而产生的。
采用数控技术的控制系统称为数控系统，装备了数控系统的机床称
为数控机床。
《数控加工工艺与编程》教案
《数控加工工艺与编程》教案全套第一章：数控加工概述1.1 课程目标了解数控加工的定义、特点和分类掌握数控系统的组成及工作原理理解数控加工的基本过程1.2 教学内容数控加工的定义和发展历程数控加工的特点和应用领域数控系统的组成和工作原理数控加工的基本过程和操作步骤1.3 教学方法讲授法：讲解数控加工的定义、特点和分类，数控系统的组成及工作原理演示法：展示数控加工过程和操作步骤实践法：学生动手操作数控机床1.4 教学资源数控机床：用于展示数控加工过程和操作步骤PPT课件：展示教学内容和实例1.5 教学评价课堂问答：检查学生对数控加工概念的理解操作演练：评估学生对数控机床操作的熟练程度第二章：数控加工工艺掌握数控加工工艺的基本概念和方法了解数控加工工艺参数的选择和优化理解数控加工刀具的选择和使用方法2.2 教学内容数控加工工艺的基本概念和方法数控加工工艺参数的选择和优化数控加工刀具的选择和使用方法数控加工工艺实例分析2.3 教学方法讲授法：讲解数控加工工艺的基本概念和方法，数控加工工艺参数的选择和优化，数控加工刀具的选择和使用方法案例分析法：分析数控加工工艺实例实践法：学生动手操作数控机床，实践数控加工工艺的应用2.4 教学资源数控机床：用于实践数控加工工艺的应用PPT课件：展示教学内容和实例数控加工工艺案例：用于案例分析2.5 教学评价课堂问答：检查学生对数控加工工艺概念和方法的理解操作演练：评估学生对数控加工工艺应用的熟练程度第三章：数控编程基础掌握数控编程的基本概念和方法了解数控编程的指令系统和编程规则掌握数控编程的基本语句和功能指令3.2 教学内容数控编程的基本概念和方法数控编程的指令系统和编程规则数控编程的基本语句和功能指令数控编程实例分析3.3 教学方法讲授法：讲解数控编程的基本概念和方法，数控编程的指令系统和编程规则，数控编程的基本语句和功能指令案例分析法：分析数控编程实例实践法：学生动手操作数控机床，实践数控编程的应用3.4 教学资源数控机床：用于实践数控编程的应用PPT课件：展示教学内容和实例数控编程案例：用于案例分析3.5 教学评价课堂问答：检查学生对数控编程概念和方法的理解操作演练：评估学生对数控编程应用的熟练程度第四章：数控编程实例分析掌握数控编程实例的基本方法和步骤了解数控编程实例的类型和特点掌握数控编程实例的分析和优化方法4.2 教学内容数控编程实例的基本方法和步骤数控编程实例的类型和特点数控编程实例的分析和优化方法数控编程实例分析实例4.3 教学方法讲授法：讲解数控编程实例的基本方法和步骤，数控编程实例的类型和特点，数控编程实例的分析和优化方法案例分析法：分析数控编程实例实践法：学生动手操作数控机床，实践数控编程实例的应用4.4 教学资源数控机床：用于实践数控编程实例的应用PPT课件：展示教学内容和实例数控编程实例案例：用于案例分析4.5 教学评价课堂问答：检查学生对数控编程实例的基本方法和步骤的理解操作演练：评估学生对数控编程实例应用的熟练程度第五章：数控加工仿真与操作掌握数控加工仿真的基本方法和步骤了解数控加工仿真的作用和意义掌握数控机床的操作方法和技巧5.2 教学内容数控加工仿真的基本方法和步骤数控加工仿真的作用和意义数控机床的操作方法和技巧数控加工仿真实例分析第六章：数控编程软件的使用6.1 课程目标掌握数控编程软件的基本功能和使用方法了解数控编程软件的类型和特点掌握数控编程软件的操作步骤和技巧6.2 教学内容数控编程软件的基本功能和使用方法数控编程软件的类型和特点数控编程软件的操作步骤和技巧数控编程软件实例操作6.3 教学方法讲授法：讲解数控编程软件的基本功能和使用方法，数控编程软件的类型和特点，数控编程软件的操作步骤和技巧演示法：展示数控编程软件的操作步骤和实例实践法：学生动手操作数控编程软件6.4 教学资源数控编程软件：用于实践数控编程软件的操作PPT课件：展示教学内容和实例数控编程软件操作实例：用于实践操作6.5 教学评价课堂问答：检查学生对数控编程软件的基本功能和使用方法的理解操作演练：评估学生对数控编程软件操作的熟练程度第七章：数控加工质量控制7.1 课程目标掌握数控加工质量控制的基本概念和方法了解数控加工质量的影响因素掌握数控加工质量的检测和优化方法7.2 教学内容数控加工质量控制的基本概念和方法数控加工质量的影响因素数控加工质量的检测和优化方法数控加工质量控制实例分析7.3 教学方法讲授法：讲解数控加工质量控制的基本概念和方法，数控加工质量的影响因素，数控加工质量的检测和优化方法案例分析法：分析数控加工质量控制实例实践法：学生动手操作数控机床，实践数控加工质量控制的应用7.4 教学资源数控机床：用于实践数控加工质量控制的应用PPT课件：展示教学内容和实例数控加工质量控制案例：用于案例分析7.5 教学评价课堂问答：检查学生对数控加工质量控制的基本概念和方法的理解操作演练：评估学生对数控加工质量控制应用的熟练程度第八章：数控加工故障分析与维护8.1 课程目标掌握数控加工故障的基本概念和分类了解数控加工故障的原因和影响掌握数控加工故障的分析方法和维护技巧8.2 教学内容数控加工故障的基本概念和分类数控加工故障的原因和影响数控加工故障的分析方法和维护技巧数控加工故障实例分析8.3 教学方法讲授法：讲解数控加工故障的基本概念和分类，数控加工故障的原因和影响，数控加工故障的分析方法和维护技巧案例分析法：分析数控加工故障实例实践法：学生动手操作数控机床，实践数控加工故障分析与维护的应用8.4 教学资源数控机床：用于实践数控加工故障分析与维护的应用PPT课件：展示教学内容和实例数控加工故障分析与维护案例：用于案例分析8.5 教学评价课堂问答：检查学生对数控加工故障的基本概念和分类的理解操作演练：评估学生对数控加工故障分析与维护应用的熟练程度第九章：数控加工技术的发展趋势9.1 课程目标掌握数控加工技术的发展历程和现状了解数控加工技术的未来发展趋势掌握数控加工技术的发展对行业的影响9.2 教学内容数控加工技术的发展历程和现状数控加工技术的未来发展趋势数控加工技术的发展对行业的影响数控加工技术发展实例分析9.3 教学方法讲授法：讲解数控加工技术的发展历程和现状，数控加工技术的未来发展趋势，数控加工技术的发展对行业的影响案例分析法：分析数控加工技术发展实例实践法：学生动手操作数控机床，实践数控加工技术应用9.4 教学资源数控机床：用于实践数控加工技术应用PPT课件：展示教学内容和实例数控加工技术发展案例：用于案例分析9.5 教学评价课堂问答：检查学生对数控加工技术发展历程和现状的理解操作演练：评估学生对数控加工技术应用的熟练程度第十章：综合练习与实训10.1 课程目标综合运用所学知识进行数控加工工艺与编程的实践操作重点和难点解析：1. 第一章至第五章：数控加工的基本概念、工艺、编程和仿真操作是基础知识点，需要重点关注。
数控机床编程与操作课后答案
数控机床编程与操作课后答案第一章：数控机床概述1.什么是数控机床？简要说明其主要特点和优势。
数控机床是一种通过预先编写好的程序控制工件加工的机床。
其主要特点包括高精度、高效率、多功能性和灵活性等，其优势在于提高生产效率、降低生产成本、减少人为失误等。
2.数控机床有哪些常见的分类？简述各种分类的特点。
数控机床可以按控制系统分为数控机床和通用机床；按动力系统分为液压、气动和电动数控机床；按加工方式分为车、铣、钻、磨等数控机床；按动作坐标轴数分为二、三、四、五轴数控机床等。
不同分类的数控机床各有其适用领域和特点。
第二章：数控机床编程基础1.请简要说明G代码和M代码的作用及区别。
G代码用于定义刀具轨迹、加工速度和进给速度等；M代码用于控制辅助功能，如启动、停止、换刀、冷却等。
区别在于G代码主要控制运动轨迹，M代码主要控制机床辅助功能。
2.数控机床编程的基本步骤是什么？基本步骤包括确定加工工件及刀具类型、编写工艺卡、编制刀具路径、编写G代码等。
第三章：数控机床操作与维护1.数控机床日常操作中需要注意哪些问题？日常操作需注意严格按照操作规程操作机床、定期检查润滑、保持机床清洁、防止机床过负荷运行等。
2.数控机床维护保养的重要性是什么？维护保养可以延长机床使用寿命、保证机床精度稳定性、减少故障率、确保加工质量等，对于提高生产效率和降低成本至关重要。
结语本文简要介绍了数控机床的基本概念、编程基础、操作注意事项以及维护保养的重要性。
掌握数控机床的相关知识对于提高工件加工质量、提高生产效率具有重要意义。
希望读者通过学习和实践，能够熟练掌握数控机床编程与操作技能。
数控加工编程基础
1.1 数控加工概述
《 1.1.1 数控加工原理和特点
数 控
1．数控加工原理
上 一
编 程
页
采用数控机床加工零件时，只需要将零件图形和
与 工艺参数、加工步骤等以数字信息的形式，编成程序 下
操 作 代码输入到机床控制系统中，再由其进行运算处理后
一 页
》 胡
转成驱动伺服机构的指令信号，从而控制机床各部件
》 胡
1959年美国K&T公司开发成功了带刀库，能自动
结
毅 进行刀具交换，一次装夹中即能进行多种加工功能的 光 数控机床，这就是数控机床的新种类——加工中心。
束
第1章 数控加工编程基础
1968年英国首次推出柔性制造系统FMS。
《
1974年微处理器开始用于机床的数控系统中，从
数
上
控 此CNC快速发展。
《 数
脉冲，那么其进给速度应为：20 000×0.002/0.5=80
上
控 mm/min。
一
编
页
程
加工时的进给速度由程序代码中的F指令控制，但
与 实际进给速度还是可以根据需要作适当调整的，这就 操 作 是进给速度修调。修调是按倍率来进行计算的，如程
下 一 页
》 胡
序中指令为F80，修调倍率调在80%挡上，则实际进给
结
毅 数控机床已成为无人控制工厂的基本组成单元。 光
束
第1章 数控加工编程基础
我国在20世纪70年代初期，当时是采用分立元件，
性能不稳定，可靠性差。
《 数
1980年在引进、消化、吸收国外先进技术的基础
上
控 上，北京机床研究所又开发出BS03经济型数控和
《数控加工编程与操作》教学教案
《数控加工编程与操作》教学教案第一章：数控加工概述1.1 教学目标让学生了解数控加工的定义、特点和应用领域。
让学生掌握数控加工的基本原理和流程。
1.2 教学内容数控加工的定义和特点数控加工的应用领域数控加工的基本原理数控加工的流程1.3 教学方法讲授法：讲解数控加工的定义、特点和应用领域。
案例分析法：分析具体的数控加工应用案例。
1.4 教学评价学生参与度：观察学生在课堂上的积极参与情况。
学生理解度：通过提问和小组讨论评估学生对数控加工基本原理的理解。
第二章：数控编程基础2.1 教学目标让学生了解数控编程的基本概念和常用代码。
让学生掌握数控编程的基本步骤和注意事项。
2.2 教学内容数控编程的基本概念数控编程常用代码数控编程的基本步骤数控编程的注意事项2.3 教学方法讲授法：讲解数控编程的基本概念和常用代码。
实操演示法：演示数控编程的基本步骤和注意事项。
2.4 教学评价学生参与度：观察学生在课堂上的积极参与情况。
学生理解度：通过提问和小组讨论评估学生对数控编程基本概念的理解。
第三章：数控机床与刀具选择3.1 教学目标让学生了解数控机床的分类和结构。
让学生掌握刀具选择的原则和方法。
3.2 教学内容数控机床的分类和结构刀具选择的原则刀具选择的方法3.3 教学方法讲授法：讲解数控机床的分类和结构。
实操演示法：演示刀具选择的原则和方法。
3.4 教学评价学生参与度：观察学生在课堂上的积极参与情况。
学生理解度：通过提问和小组讨论评估学生对数控机床和刀具选择的理解。
第四章：数控加工工艺与参数设置4.1 教学目标让学生了解数控加工工艺的基本概念和步骤。
让学生掌握数控加工参数设置的原则和方法。
4.2 教学内容数控加工工艺的基本概念和步骤数控加工参数设置的原则数控加工参数设置的方法4.3 教学方法讲授法：讲解数控加工工艺的基本概念和步骤。
实操演示法：演示数控加工参数设置的原则和方法。
4.4 教学评价学生参与度：观察学生在课堂上的积极参与情况。
《数控加工编程与操作》教案
《数控加工编程与操作》教案第一章：数控加工概述1.1 数控加工的定义与发展1.2 数控系统的组成与工作原理1.3 数控加工的应用领域及优势1.4 数控加工的基本术语和概念第二章：数控编程基础2.1 数控编程的基本方法2.2 数控编程的指令系统2.3 数控编程的坐标系与刀具补偿2.4 数控编程的工艺参数选择第三章：常用数控机床及其编程3.1 数控车床及其编程3.2 数控铣床及其编程3.3 数控加工中心及其编程3.4 数控电火花线切割机床及其编程第四章：数控加工工艺与编程实例4.1 数控车削加工工艺与编程实例4.2 数控铣削加工工艺与编程实例4.3 数控加工中心加工工艺与编程实例4.4 数控电火花线切割加工工艺与编程实例第五章：数控编程软件及其应用5.1 数控编程软件的功能与特点5.2 常见数控编程软件介绍5.3 数控编程软件的应用实例5.4 数控编程软件的选用与维护第六章：数控编程高级应用6.1 复杂零件的数控编程6.2 数控编程中的仿真与模拟6.3 路径优化与切削参数选择6.4 用户宏程序的编制与应用第七章：数控机床的维护与故障诊断7.1 数控机床的日常维护与保养7.2 数控机床故障的类型与诊断方法7.3 常见数控机床故障分析与处理7.4 数控机床的安全操作与事故预防第八章：数控加工质量控制8.1 数控加工质量的内涵与指标8.2 加工误差的分析与补偿8.3 数控加工过程的质量控制方法8.4 数控加工质量的检验与评估第九章：数控加工技术的发展趋势9.1 数控技术在制造业中的应用与发展9.2 智能制造与数控技术的融合9.3 数控加工技术在航空航天领域的应用9.4 数控加工技术在模具制造中的应用第十章：综合实训与案例分析10.1 数控加工编程与操作的实训项目10.2 实训过程中的安全操作与注意事项10.3 数控加工实训成果的评估与分析10.4 典型数控加工案例分析与讨论第十一章：数控加工编程与操作的安全性11.1 数控加工环境安全11.2 数控机床操作安全11.3 编程过程中的安全问题11.4 紧急情况处理与事故预防第十二章：数控加工编程与操作的环保性12.1 数控加工对环境的影响12.2 绿色数控加工技术12.3 数控加工中的节能减排措施12.4 环境友好型数控加工的未来发展第十三章：数控加工编程与操作的数字化与智能化13.1 数控加工的数字化技术13.2 数控加工的智能化技术13.3 数控加工中的大数据与云计算13.4 数控加工的物联网技术应用第十四章：数控加工编程与操作的国际标准14.1 国际数控加工标准概述14.2 ISO代码及其在数控编程中的应用14.3 常见国际数控加工标准的比较14.4 我国数控加工标准的制定与实施第十五章：数控加工编程与操作的未来展望15.1 新型数控加工技术的发展15.2 数控加工技术的创新与应用15.3 数控加工与的结合15.4 数控加工技术在未来的挑战与机遇重点和难点解析本文教案《数控加工编程与操作》共包含十五个章节，全面覆盖了数控加工的基本概念、编程基础、机床操作、工艺应用、编程软件使用、高级应用、质量控制、发展趋势、安全性、环保性、数字化与智能化、国际标准以及未来展望等方面。
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X向移动 X脉冲指令 伺服电机驱动器 伺服电动机
Y向移动 Y脉冲指令 程序输入装置 数控装置 伺服电机驱动器 伺服电动机
Z向移动 Z脉冲指令 伺服电机驱动器 伺服电动机
第1章 概 述
1.3 数控机床的分类
1.3.1 按加工方式分类 1、普通数控机床 2、加工中心 加工中心是带有刀库和自动换刀系统的数控机床 3、数控特种加工机床 4、其他类型的数控机床 1.3.2 按控制运动的方式分类 1、点位控制数控机床 2、 直线控制数控机床 3、轮廓控制数控机床
第1章 概 述
1.2.2 数控机床基本工作原理 数控机床加工是把刀具与工件的运动 运动坐标分解 分解成最小的单位量（即最小位移量 最小位移量）， 运动 分解 最小位移量 由数控系统根据工件程序的要求，向各坐标轴发出脉冲指令 脉冲指令，使各坐标移动若干 脉冲指令 个最小位移量，从而实现刀具与工件的相对运动，以完成零件的加工。
新的生产模式： 计算机直接数控系统DNC DNC（Direct Numerical Control） DNC 柔性制造单元FMC FMC(Flexible Manufacturing Cell） FMC 柔性制造系统FMS FMS（Flexible Manufactu Manufacturing System） FMS 计算机集成制造系统CIMS CIMS（Computer Integrated Manufacturing System） CIMS
第1章 概 述
1.5 CNC装置插补原理简介
常用的插补方法有：逐点比较插补法、数字积分插补法、时间分割插补法及样条插补法
1.5.1 逐点比较插补法的基本原理 每走一步都要和给定轨迹上的坐标值进行一次比较，视该点在给定轨迹的上方或下方， 或在给定轨迹的里面或外面，从而决定下一步的进给方向，使之趋近给定轨迹
第1章 概 述
1.1.3 我国数控机床的发展简介 20世纪80年代 北京机床研究所从日本FANUC公司引进FANUC5、7、3、6数控系统
第1章 概 述
1.2 数控机床的基本组成及工作原理
数控机床又称CNC（Computer Numerical Control）机床，是由电子计算机或专用 电子计算装置对数字化的信息进行处理而实现自动控制的机床。 数控机床是一个装有程序控制系统的机床，该系统能够逻辑地处理具有使用号 码或其他符号编码指令规定的程序。 把数字化了的刀具移动轨迹 刀具移动轨迹的信息输入数控装置，经过译码、运算，从而实现 刀具移动轨迹 控制刀具与工件的相对运动，加工出所需要零件的一种机床即为数控机床。 控制刀具与工件的相对运动 1.2.1 数控机床的组成 数控机床的组成
第1章 概 述
举例： 插补起点（Xo = 4，Y o = 1）至终点（Xe = 1，Y e = 4）的一段圆弧，插补轨迹如 图所示。
第1章 概 述
第1章 概 述
1.4.2 数控机床的应用 1、批量小而又多次生产的零件； 2、几何形状复杂的零件； 3、在加工过程中必须进行多种加工的零件； 4、切削余量大的零件； 5、必须严格控制公差的零件； 6.、工艺设计会变化的零件； 7、加工过程中如果发生错误将会造成严重浪费的贵重零件； 8、需全部检验的零件。
第1章 概 述
1.3.3 按同时控制轴数分类
1、二坐标机床 2、三坐标数控机床 3、2 1 坐标数控机床 2 4、多坐标数控机床
变速箱 工作台
1.3.4按伺服系统分类 按伺服系统分类 1、开环伺服数控机床
脉冲指令 步进电机驱动器 步进电动机
直线位移检测器
2、闭环伺服数控机床
进给脉冲
变速箱
工作台
比较环节
1.1.1 数控机床的诞生 数控机床的诞生 1952年3月 有信息存储和处理功能 采用脉冲乘法器原理的插补三坐标连续控制铣床 电子管元件 1.1.2 数控机床的发展过程 第一代电子管数控系统 第二代晶体管数控系统 第三代集成电路数控系统 第四代小型计算机数控系统 第五代微型机数控系统
硬件式数控系统，也称为NC数控系统 软件式数控系统，称之为计算机数字控制 或简称为CNC系统
伺服系统
程序输入装置
数控装置
强电控制装置
主机
检测装置
数控机床一般由程序输入装置、数控装置、伺服系统、强电控制装置、检测装置 输入装置、数控装置、伺服系统、强电控制装置、 输入装置 和主机六部分组成 和主机
第1章 概 述
1、程序输入装置 、 程序输入装置的作用是将程序载体（包括穿孔纸带、磁带、磁盘）上的数控代码信息 转换成相应的电脉冲信号传送至数控装置。 现在对于微机控制的数控机床可用操作面板上的键盘直接把加工程序输入数控装置。 2、数控装置（CNC装置） 数控装置（CNC装置） 装置 数控装置是数控机床的控制核心，其功能是接受程序输入装置输入的加工信息，经 译码、处理与计算，发出相应的脉冲送给伺服系统，通过伺服系统使机床按预定的轨迹运 动。 数控装置的基本工作过程 （1）译码 ） 将程序段中的各种信息，按一定语法规则翻译成数控装置能识别的语言，并以一定的格式 存放在指定的内存专用区间。 （2）刀具补偿 包括刀具长度补偿、刀具半径补偿 （3）进给速度处理 编程所给定的刀具移动速度是加工轨迹切线方向的速度，速度处理就是将其分解成各运动 坐标方向的分速度
Y ΔYi Δ Xi
L
Δ Li
ΔL 2 ΔL 1
Δ X1
Δ Y1
ΔX 2
ΔY2
X 0
第1章 概 述 进给系统工作原理
由数控系统发出的指令脉冲，经驱动电路控制和放大后，使伺服电动机转动，通过 齿轮副或同步带轮传动（或直接）经滚珠丝杠，最后驱动机床工作台运动，再与选 定的主轴转速相配合，便可加工出不同形状的工件
伺服放大器
伺服电动机
反馈脉冲
检测装置
第1章 概 述
3、半闭环伺服数控机床
变速箱 角位移检测器
工作台
进给脉冲
比较环节
伺服放大器
伺服电动机
反馈脉冲
检测装置Βιβλιοθήκη 第1章 概 述1.4 数控机床的加工特点及应用
1.4.1 数控机床加工的特点 1、具有高度柔性 2、加工精度高，尺寸一致性好 一般数控机床的定位精度为±0.01mm，重复定位精度为±0.005mm 3、生产效率高 4、减轻劳动强度，且可能实现一人多机操作 5、经济效益明显 6、利于生产管理现代化
第1章 概 述
数控机床编程与操作
主 编：王世辉 副主编：黄应勇 曾 林
第1章 概 述
第1章 概 述
1.1 数控技术发展的历史沿革 1.2 数控机床的基本组成及工作原理 1.3 数控机床的分类 1.4 数控机床的加工特点及应用 1.5 CNC装置插补原理简介
第1章 概 述
1.1 数控技术发展的历史沿革
第1章 概 述
（4）插补 一般数控装置能对直线、圆弧进行插补运算 （5）位置控制 在闭环CNC装置中，位置控制的作用是在每个采样周期内，把插补计算得到的理论位置与 实际反馈位置相比较，用其差值去控制进给电动机。 3、伺服系统 、 数控系统的执行部分，是以机床移动部件（工作台）的位置和速度作为控制量的自动控制系统 功能是接受数控装置输出的脉冲信号指令，使机床上的移动部件作相应的移动 每一个脉冲信号指令使机床移动部件产生的位移量称为脉冲当量 脉冲当量，常用的脉冲当量为0.01mm/ 脉冲当量 脉冲或0.001mm/脉冲。 数控机床的伺服系统按其控制方式，可分为开环伺服系统、半闭环伺服系统、闭环伺服系 统三大类。 4、强电控制装置 5、检测装置 6、主机