数控加工技术教案1数控加工技术基础

《数控加工技术》课程授课电子教案课程编号：课程名称：数控加工技术/Numerical Control Machining Technology课程总学时/学分：64/4 （其中理论58学时，实验4学时，习题课2学时）适用专业：机械设计制造及其自动化、模具设计与制造、冶金机械及控制技术、机电一体化一、课程地位本课程是本课程是三年制高职机械类专业非数控专业的一门岗位群专业基础课。

计划学分4学分，计划课时64学时。

通过本课程的理论教学和实践教学，使学生理解数控加工的基本概念，熟悉数控机床各组成部分的结构及其控制原理，掌握常见数控加工方法的加工工艺、编程与数控机床操作，具备应用数控加工技术的基本技能。

本课程的前续课程为：工程制图、电工电子技术、机械制造基础、机械设计、微机技术与应用、液压与气压传动等；其后续课程为：机电一体化控制与系统、先进制造技术，专业方向课程等。

二、教材及主要参考资料教材：明兴祖等主编·数控加工技术（第二版）·北京：化学工业出版社，2008.6，普通高等教育“十一五”国家级规划教材。

主要参考资料：1、宋本基主编．《数控机床》（第1版），哈尔滨工程大学出版社，1999.3；2、逯晓勤，李海梅，申长雨编著．《数控机床编程技术》，机械工业出版社，2006.1；3．明兴祖等编著·数控加工综合实践教程·北京：清华大学出版社，2008.2；三、课时分配四、教学方法及手段教学方法：理论教学可选择案例式、讲练结合式、讨论启发式、归纳式、现场教学式等方法；实验（实践）教学可采用模块教学式、仿真式（模拟软件）、顶岗式等多种教学方法；课外教学可采用数控技术讲座、竞赛等形式。

教学手段：课堂教学可探索采用CAI课件、电视录像片、模拟软件演示等手段；实验（实践）教学可采用仿真（数控编程模拟）、浓缩、多媒体软件与环链等手段；课外采用在网上公布的电子教案、网络课件和教学录像等手段，把图像、二维和三维动画、音频、视频等表现形式集为一体，形成立体化的教学环境。

五、考核方式与成绩核定办法1. 考核方式：考试2. 本课程一学期完成，考核以目标控制为主，同时严格过程控制。

课程考试成绩由两部分组成，第一部分包括课内实验、平时作业等，占30%；第二部分为期末闭卷考试成绩，占70%。

数控加工实习单独给出实习成绩，采用实训考核形式。

学完本课程后，推荐学生直接参加国家数控机床操作工职业资格证考试，考核方式按笔试（应知部分）和现场考核（应会部分）方式进行，考核按“数控机床操作工职业资格证技能鉴定”标准进行。

六、授课方案（以下以课次为单位编写）《数控加工技术》教案授课计划与授课提纲教案授课计划第一次课授课提纲第一章数控加工技术基础第一节数控设备简介一、数控设备的产生与发展1．数控设备的产生科学技术和社会生产的不断发展，对加工机械产品的生产设备提出了三高（高性能、高精度和高自动化）的要求。

为了解决上述问题，一种新型的数字程序控制机床应运而生，它极其有效地解决了上述一系列矛盾，为单件、小批量生产，特别是复杂型面零件提供了自动化加工手段。

2．数控设备的发展在第一台数控机床问世至今的50年中，先后经历了电子管（1952年）、晶体管和印刷电路板（1960年）、小规模集成电路（1965年）、小型计算机（1970年）、微处理器或微型计算机（1974年）和基于PC-NC的智能数控系统（90年代后）等六代数控系统。

前三代数控系统是属于采用专用控制计算机的硬逻辑（硬线）数控系统，简称NC（Numerical Control），目前已被淘汰。

第四代数控系统采用小型计算机取代专用控制计算机，数控的许多功能由软件来实现，故这种数控系统又称为软线数控，即计算机数控系统，简称CNC（Computer Numerical Control）。

1974年采用以微处理器为核心的数控系统，形成第五代微型机数控系统，简称MNC（Micro-computer Numerical Control）。

以上CNC与MNC统称为计算机数控。

CNC和MNC的控制原理基本上相同，目前趋向采用成本低、功能强的MNC。

现在发展了基于PC-NC的第六代数控系统，它充分利用现有PC机的软硬件资源，规范设计新一代数控。

在数控系统不断更新换代的同时，数控机床的品种得以不断地发展。

数控机床是数控设备的典型代表。

数控激光与火焰切割机等数控设备也得到了广泛的应用。

二、数控设备的工作原理、组成与特点1．数控设备的工作原理图1-1是数控设备的一般工作原理图。

图1-1 数控设备的工作原理2．数控设备的组成与功能数控设备的基本结构框图如图1-2所示。

主要由输入输出装置、计算机数控装置、伺服系统和受控设备等四部分组成。

图1-3 数控机床开环控制框图图1-2 数控设备基本结构框图3．数控设备的特点数控设备是一种高效能自动化加工设备。

与普通设备相比，数控设备具有如下特点。

（1）适应性强；（2）精度高，质量稳定；（3）生产率高；（4）能完成复杂型面的加工；（5）减轻劳动强度，改善劳动条件；（6）有利于生产管理。

三、数控设备的分类数控机床通常从以下不同角度进行分类。

1．按工艺用途分类目前，数控机床的品种规格已达500多种，按其工艺用途可以划分为以下四大类： （1）金属切削类 它又可分为两类： ①普通数控机床 ②数控加工中心（2）金属成形类 指采用挤、压、冲、拉等成形工艺的数控机床，常用的有数控弯管机、数控压力机、数控冲剪机、数控折弯机、数控旋压机等。

（3）特种加工类 主要有数控电火花线切割机、数控电火花成形机、数控激光与火焰切割机等。

（4）测量、绘图类 主要有数控绘图机、数控坐标测量机、数控对刀仪等。

2．按控制运动的方式分类（1）点位控制数控机床（2）点位直线控制数控机床（3）轮廓控制数控机床3．按伺服系统的控制方式分类 （1）开环数控机床如图1-3所示。

开环控制的数控机床一般适用于中、小型经济型数控机床。

（2）半闭环控制数控机床，如图1-4所示。

这类控制可以获得比开环系统更高的精度，调试比较方便，因而得到广泛应用。

（3）闭环控制数控机床，其控制框图如图1-5所示。

图1-4 数控机床半闭环控制框图图1-5 数控机床闭环控制框图闭环控制数控机床一般适用于精度要求高的数控机床，如数控精密镗铣床。

4．按所用数控系统的档次分类按所用数控系统的档次通常把数控机床分为低、中、高档三类。

以上中、高档数控机床一般称为全功能数控或标准型数控。

四、数控机床的坐标系统（一）数控机床的坐标轴和运动方向按照等效于ISO841的我国标准JB3051─82规定：如图1-６所示。

数控机床各轴的标示乃是根据右手定则。

当右手拇指指向正X 轴方向，食指指向正Y 轴方向时，中指则指向正Z 轴方向。

图1-７所示为立式数控机床的坐标系，图1-８所示为卧式数控机床的坐标系。

（二）绝对坐标系统与相对坐标系统 １．绝对坐标系统 ２．相对坐标系统教案授课计划第二次课授课提纲第二节数控加工基础一、数控加工的定义及特点（一）数控加工的定义数控加工是指在数控机床上进行自动加工零件的一种工艺方法。

数控加工流程如图1-9所示。

一般来说，数控加工主要包括以下方面的内容：（1）选择并确定零件的数控加工内容；（2）对零件图进行数控加工的工艺分析；（3）设计数控加工的工艺；（4）编写数控加工程序单（数控编程时，需对零件图形进行数学处理；自动编程时，需进行零件CAD、刀具路径的产生和后置处理）；（5）按程序单制作程序介质；（6）数控程序的校验与修改；（7）首件试加工与现场问题处理；（8）数控加工工艺技术文件的定型与归档。

（二）数控加工的特点数控加工与普通机床加工相比较，数控加工形成了如下特点：（1）数控加工的工艺内容十分具体（2）数控加工的工艺工作相当严密（3）数控加工的工序相对集中（4）适宜于多品种小批量或中批量生产除了上面的特点外，数控加工具有前述数控设备的特点。

二、数控加工中常用术语（一）两坐标和多坐标加工图1-10（a）是一台数控车床，X和Z方向的运动采用了数字控制，所以是一台两坐标数控车床；图1-10（b）所示的铣床是X、Y、Z三个方向的运动都能进行数控，则它就是一台三坐标的数控铣床。

有些机床的运动部件较多，在同一坐标轴方向上会有两个或更多的运动是数控的，所以还有四坐标、五坐标数控机床等。

应当指出，机床的坐标数不要与“两坐标加工”、“三坐标加工”相混淆。

图1-10（b）是一台三坐标数控铣床，若控制机只能控制任意两坐标联动，则只能实现两坐标加工，如图1-11所示；两坐标联动的三坐标机床加工，也叫“2.5坐标加工”。

若控制机能控制三个坐标联动，则能实现三坐标加工，如图1-12所示。

（二）插补如图1-13所示的一段圆弧图1-14为直线插补和圆弧插补。

（三）刀具补偿所谓刀具半径补偿，就是具有这种功能的数控装置能使刀具中心自动从零件实际轮廓上偏离一个指定的刀具半径值（补偿量），并使刀具中心在这一被补偿的轨迹上运动，从而把工件加工成图纸上要求的轮廓形状，如图1-15所示。

三、数控加工的工艺设计工艺设计是对工件进行数控加工的前期工艺准备工作，它必须在程序编制工作以前完成。

（一）数控加工工艺设计的主要内容（二）选择并确定零件的数控加工内容当选择并决定对某个零件进行数控加工后，还必须选择零件数控加工的内容，以决定零件的哪些表面需要进行数控加工。

一般可按下列顺序考虑：（1）普通机床无法加工的内容应作为数控加工优先选择的内容；（2）普通机床难加工、质量也难以保证的内容应作为数控加工重点选择的内容；（3）普通机床加工效率低，工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚存在富余能力的基础上进行选择。

此外，还要防止把数控机床降为普通机床使用。

（三）对零件图纸进行数控加工工艺性分析数控加工的工艺分析须注意以下方面：（1）选择合适的对刀点和换刀点“对刀点”是数控加工时刀具相对零件运动的起点，又称“起刀点”，也就是程序运行的起点。

对刀点选定后，便确定了机床坐标系和零件坐标系之间的相互位置关系。

对刀点选择的原则，主要是考虑对刀点在机床上对刀方便、便于观察和检测，编程时便于数学处理和有利于简化编程。

对刀点可选在零件或夹具上。

为提高零件的加工精度，减少对刀误差，对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。

如以孔定位的零件，应将孔的中心作为对刀点。

换刀点应设在工件的外部。

（2）审查与分析工艺基准的可靠性（3）选择合适的零件安装方式（四）数控加工工艺路线设计与通用机床加工工艺路线设计相比，数控加工工艺路线设计仅是对几道数控加工工序工艺过程的概括，而不是指从毛坯到成品的整个工艺过程。

因此，数控加工工艺路线设计要与零件的整个工艺过程相协调，并注意以下问题。