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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案河南科技学院中等职业学校专业骨干老师国家级培训教案专业：数控技术应用 姓名：王奋战课 题: 1-1 数控机床的产生和进展 1-2 数控机床的工作原理及组成【教学目标】1、明白数控机床的产生及进展过程 2、把握数控机床的组成及各部分功能 3、懂得数控机床的工作原理 4、熟识数控机床的特点及适用场合【重点、难点】1、数控、数控机床的概念 2、数控装置、伺服系统、位置检测反馈装置的作用 3、数控机床的工作原理及组成【教学方法】 讲授法、演示法【教具、参考书】 实物、挂图数控机床加工工艺与编程【教学手段】 多媒体课件、运算机、上海宇龙
2、仿真软件【教学时数】 1 学时【时间安排】1、数控机床的产生和进展（25 分钟）2、数控机床的工作原理及组成（10 分钟）2、特点及适用场合（ 10 分钟）3、小结、布置作业（ 5 分钟）【教学过程】组织教学（ 2-3 ）分钟 导入新课（ 3-5 ）分钟 讲授新课（ 35）分钟 出示课件：第一章 数控机床概述 1-1 数控机床的产生和进展 一、概念 1、数控（NC）机床：采纳数字化信号对机床的运动及加工过程进行掌握的机床,称为数控机床；2、运算机数控（ CNC）：采纳储备程序的专用运算机来实现部分或全部基本数控 功能,就称为运算机数控；二、数控机床的产生和进展 1、产生 机械产品的自身要求单件
3、、多品种小批量零件约占 80%以上 2、进展 1952 年 美国 Parsons 公司和 MIT 三坐标数控立铣床 1955年 数控机床进入有用化阶段- 复杂曲面加工 数控系统采纳电子管元件 - 电子管时代名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1959 年 1965 年名师精编优秀教案采纳晶体管和印制板电路- 其次代数控系统显现小规模集成电路 - 第三代数控系统1970 年 显现小型运算机代替专用硬接线装置第四代数控系统（ CNC系统）1974 年 以微处理为核心的数控系统第五代数控系统（ MNC系统）3、我国1958
4、 年起步 研制出一些晶体管式数控系统20 世纪 60岁月末 70 岁月初20 世纪 80 岁月初1985 年进入有用阶段这些内容是学习19861990 年数控机床大进展时期1991年300 多种【课堂小结】 本次课主要对数控机床的产生和进展进行了学习,好数控编程这门课的基础； 1-2 数控机床的工作原理及组成 出示挂图：一、数控机床的工作原理 数控机床零件加工的步骤：1、分析零件图,确定加工方案,用规定代码编程 2、输入数控装置 3、数控装置对程序进行译码、运算,向机床各伺服机构和帮助掌握装置发信号驱动执引加工零件 二、数控机床的组成 1、程序载体 程序包括加工零件所需的全部信息和刀具相对工件
5、的位移信息；载体穿孔纸带、磁带、磁盘（软盘、硬盘、内存 2、输入装置RAM）作用：将程序载体内有关加工的信息读入CNC装置穿孔纸带光电阅读机 磁带录放机 磁盘驱动器和驱动卡MDI手动输入 3、CNC装置 作用：接收输入装置输入的加工信息,完成数值运算、规律判定、输入输出掌握 等功能；4、伺服系统 作用：将数控装置发来的各种动作指令,转化成机床移动部件的运动；5、位置反馈系统 6、机床本体名师归纳总结 主运动系统进给运动系统帮助部分（液压、气动、冷却、润滑）第 2 页,共 13 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案三、数控机床的特点和适
6、用场合1、数控机床的特点1 适合加工复杂零件由于数控装置具有精湛的运算才能2 适应性和敏捷性强3 加工精度高、加工质量稳固闭环掌握可提高精度,自动加工可防止人为误差4 生产效率高零件加工时间 =机动时间 +帮助时间5自动化程度高这些内容是自动换刀、检测、装卸工件6经济效益好7价格较贵8调试和修理较复杂【课堂小结】 本次课主要对数控机床的工作原理及组成进行了学习,学习好数控编程这门课的基础；【作业】 P22 1 、3、5 课题: 1-3 数控机床分类 1-4 数控技术进展趋势【教学目标】1、把握按运动方式、掌握方式分类的情形2、把握数控技术的进展趋势3、明白数控机床按工艺用途、数控系统功能水平及
7、联动轴数的分类【重点、难点】重点： 1、点位、直线、轮廓掌握数控机床的特点 2、开环、闭环、半闭环掌握数控机床的特点 有无检测之件 检测之件安装位置 3、“ 柔性” 概念及 FMC、FMS、CIMS的含义【教学方法】 讲授法、演示法【教具、参考书】 实物、挂图数控机床加工工艺与编程【教学手段】 多媒体课件、运算机、上海宇龙仿真软件【教学时数】 : 2 学时【时间安排】 1、复习旧课要点（ 10 分钟） 2 3 4、数控机床分类（ 40 分钟）、进展趋势（ 40 分钟）、小结布置作业（ 10 分钟）【教学过程】组织教学（ 2-3）分钟导入新课（ 3-5）分钟 讲授新课（ 35）分钟 出示课件：名
8、师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案 1-3 数控机床分类数控机床可以依据不同的方法进行分类,常用的分类方法有按数控机床加工原理分类、按数控机床运动轨迹分类和按进给伺服系统掌握方式分类；一、按数控机床加工原理分类 按数控机床加工原理可把数控机床分为一般数控机床和特种加工数控机床；1）一般数控机床如数控车床、数控铣床、加工中心、车削中心等各种普通数控机床,其加工原理是用切削刀具对零件进行切削加工；2）特种加工数控机床如线切割数控机床,对硬度很高的工件进行切割加工；如电火花成型加工数控机床,采纳电火花原理
9、对工件的形腔进行加工；二、按数控机床运动轨迹分类数控机床运动轨迹主要有三种形式：点位掌握运动、直线掌握运动和连续控制运动；1）点位掌握运动点位掌握运动指刀具相对工件的点定位,一般对刀具运动轨迹无特别要求, 为提高生产效率和保证定位精度,机床设定快速进给, 接近终点时自动降速,从而削减运动部件因惯性而引起的定位误差；2）直线掌握运动 直线掌握运动指刀具或工作台以给定的速度按直线运动；3）连续掌握运动连续掌握运动也称为轮廓掌握运动,指刀具或工作台按工件的轮廓轨迹运动, 运动轨迹为任意方向的直线、圆弧、抛物线或其它函数关系的曲线； 这种数控系统有一个轨迹插补器,制各个伺服电机沿轨迹运动；三、按进给伺
10、服系统掌握方式分类依据运动轨迹和速度精确运算并控由数控装置发出脉冲或电压信号,通过伺服系统掌握机床各运动部件运动；数控机床按进给伺服系统掌握方式分类有三种形式：统和半闭环掌握系统；开环掌握系统、 闭环掌握系1）开环掌握系统 这种掌握系统采纳步进电机,无位置测量元件,输入数据经过数控系统运算, 输出指令脉冲掌握步进电机工作,如图 1-1 所示,这种控制方式对执行机构不检测, 无反馈掌握信号, 因此称之为开环掌握系统； 开环控 制系统的设备成本低,调试便利,操作简洁,但掌握精度低,工作速度受到步进 电机的限制；图 1-1 开环掌握系统2）闭环掌握系统这种掌握系统绝大多数采纳伺服电机,有位置测量元件
11、和位置比较电路； 如图 1-2 所示,测量元件安装在工作台上, 测出工作台的实际 位移值反馈给数控装置； 位置比较电路将测量元件反馈的工作台实际位移值与指令的位移值相比较, 用比较的误差值掌握伺服电机工作,直至到达实际位置, 误名师归纳总结 差值排除, 此称之为闭环掌握； 闭环掌握系统的掌握精度高,但要求机床的刚性第 4 页,共 13 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案好,对机床的加工、装配要求高,调试较复杂,而且设备的成本高；图 1-2 闭环掌握系统3）半闭环掌握系统 图 1-3 这种掌握系统的位置测量元件不是测量工作台的实际位置
12、, 而是测量伺服电机的转角, 经过推算得出工作台位移值, 反馈至位 置比较电路 , 与指令中的位移值相比较,用比较的误差值掌握伺服电机工作；这 种用推算方法间接测量工作台位移,不能补偿数控机床传动链零件的误差,因此称之为半闭环掌握系统； 半闭环掌握系统的掌握精度高于开环掌握系统,调试比 闭环掌握系统简洁,设备的成本介于开环与闭环掌握系统之间；图 1-3 半闭环掌握系统四、按所用数控装置类型分类 1）硬件式数控机床（ NC机床）组成：晶体管和集成电路 特点：通用性、敏捷性差,制造周期长、成本高 2）软件式数控机床（ CNC机床）组成：采纳小型或微型运算机,加上通用或专用大规模集成电路 特点：很高
13、柔性五、按加工方式分类 1、金属切削类数控机床 1）数控车床（ NC Lathe）； 2 ）数控铣床（ NC Milling Machine）； 3 ）加工中心（ Machine Center ）； 4 ）数控钻床（ NC Drilling Machine）；）；）； 5 ）数控镗床（ NC Boring Machine ）； 6 ）数控齿轮加工机床（ NC Gear Holling Machine 7 ）数控平面磨床（ NC Surface Grinding Machine 2、金属成型类数控机床3、数控特种加工机床1 ） 数 控 电 火 花 加 工 机 床 （ NC Diesinking
14、Electric Discharge Machine）；2）数控线切割机床（ NC Wire Electric Discharge Machine）；3）数控激光加工机床（ NC Laser Beam Machine）；4、其它类型数控机床名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案六、按功能方式分类 高、中、低档三类 经济型数控： 在我国指由单板机、 单片机和步进电动机组成数控系统和其它功能 简洁、价格低的数控系统【课堂小结】 1-4 数控技术进展趋势 1、高牢靠性 提高元器件和系统的牢靠性 采纳抗干扰技
15、术,提高数控系统对环境的适应才能 使数控系统模块化、通用化和标准化 提高自诊断及爱护功能 2、高柔性化 柔性：指机床适应加工对象变化的才能 3、高精度化 利用数控系统的补偿功能 采纳高辨论率,高响应性的肯定位置传感技术 提高数控机床机械本体中基础大件的结构刚性和热稳固性 4、高速度化 机械方面：提高切削速度和削减帮助时间 数控系统： CPU 5、复合化 工序复合化 功能复合化 6、制造系统自动化【课堂小结】 本次课主要对数控机床的分类及进展趋势进行了学习,这些内容是 进一步学习好数控编程这门课的基础；【作业】P22 7 、8、11 【板书设计】：第一章 数控机床概述 1-1 数控机床的产生和进
16、展 一、概念 1、数控（ NC）机床 2、运算机数控（ CNC）二、数控机床的产生和进展 1、产生 2、进展一、 1-2 数控机床的工作原理及组成 数控机床的工作原理二、数控机床的组成 1、程序载体名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案2、输入装置 3、CNC装置 4、伺服系统 5、位置反馈系统 6、机床本体 三、数控机床的特点和适用场合 1、数控机床的特点2、 数控机床的适用场合 1-3 数控机床分类一、按数控机床加工原理分类1、一般数控机床2、特种加工数控机床二、按数控机床运动轨迹分类1、点位掌握
17、运动 2、直线掌握运动 3、连续掌握运动三、按进给伺服系统掌握方式分类1、开环掌握系统 2、闭环掌握系统 3、半闭环掌握系统四、按所用数控装置类型分类五、按加工方式分类六、按功能方式分类1、高牢靠性 2、高柔性化 3、高精度化 4、高速度化 5、复合化 6、制造系统自动化 1-4 数控技术进展趋势名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 课名师精编优秀教案划时计序专业及班级数控技术应用数控班8 第6 页授课类型号2 讲授年月日07 年 月 日新授课课 1.2.3 数控机床坐标系题 1.2.4 机床加工坐标系设定的实例教具1
18、、明白加工坐标系的概念及确定课时2、把握加工坐标系的设定方法教学3、懂得加工坐标系确定的原就目的4、熟识机床加工坐标系（FANUC 0M）设定的步骤重点1、加工坐标系的概念与2、加工坐标系的设定方法难点3、数控铣床（ FANUC 0M）加工坐标系的设定时内容及讲授方法间1组织教学： 检查出勤情形2复习提问 ： 1、什么是数控编程？2、程序编制的内容及步骤是什么？3引入新课 ：程序编制好后输入数控机床的电脑系统应当就能 执行,但是程序中所给定的字是有坐标系做参考的,所以在应用程序进行加工前,应当建立一系列坐标系；这节课我们 将学习数控机床的坐标系；35讲 新 课：第一章数控机床加工程序编制基础1
19、.2.3 加工坐标系 1、加工坐标系的确定 2、加工坐标系的设定（1）加工坐标系的挑选（2）设定加工坐标系指令 1.2.4 机床加工坐标系设定的实例 1、预备工作 2、装夹工件毛坯 3、对刀测量 4、运算设定值 5、设定加工坐标系 6、校对设定值 2归纳总结 ：本次课主要对书空机床坐标系、坐标系原点及坐 标系运动方向进行了学习,请同学们仔细懂得掌握；1布置作业 ：书后习题检查名师归纳总结 看法签字：第 8 页,共 13 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案课 题: 1.2.3 加工坐标系 1.2.4 机床加工坐标系设定的实例【教学目标
20、】1、明白加工坐标系的概念及确定 2、把握加工坐标系的设定方法 3、懂得加工坐标系确定的原就4、熟识机床加工坐标系（【重点、难点】1、加工坐标系的概念FANUC 0M）设定的步骤 2、加工坐标系的设定方法3、数控铣床（ FANUC 0M）加工坐标系的设定【教学方法】 讲授法、演示法【教具、参考书】 实物、挂图数控机床加工工艺与编程【教学手段】 多媒体课件、运算机、上海宇龙仿真软件【教学时数】 1 学时【时间安排】1、 加工坐标系的确定（3 分钟）2、加工坐标系的设定（15 分钟）3、机床加工坐标系设定的实例（20 分钟）4、小结、布置作业（ 3-5 分钟）【教学过程】组织教学（ 2-3 ）分钟
21、导入新课（ 3-5 ）分钟讲授新课（ 35）分钟出示课件：1.2.3 加工坐标系1、 加工坐标系的确定加工坐标系是指以确定的加工原点为基准所建立的坐标系；加工原点也称为程序原点, 是指零件被装夹好后, 相应的编程原点在机床坐标系中的位置；在加工过程中,数控机床是依据工件装夹好后所确定的加工原 点位置和程序要求进行加工的； 编程人员在编制程序时,只要依据零件图样就可以选定编程原点、建立编程坐标系、 运算坐标数值,而不必考虑工件毛坯装夹的实际位置；对于加工人员来说,就应在装夹工件、调试程序时,将编程原点转换为加工原点,并确定加工原点的位置,在数控系统中赐予设定（即给出原点设定值）,设定加工坐标系后
22、就可依据刀具当前位置,确定刀具起始点的坐标值；在加工时,工件各尺寸的坐标值都是相对于加工原点而言的 ,这样数控机床才能依据精确的加工坐标系位置开头加工；图1 . 12 中 O 3 为加工原点；2、加工坐标系的设定 方法一 ： 在机床坐标系中直接设定加工原点；例：以图 1 . 12 为例,在配置 FANUC-OM 系统的立式数控铣床上设置加工原点 0 3 ；（1）加工坐标系的挑选 编程原点设置在工件轴心线与工件底端面的交点上；设工作台工作面尺寸为800mm 320mm,如工件装夹在接近工作台中间处,就确名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 13 页精选学习资料 - - - -
23、- - - - - 名师精编 优秀教案定了加工坐标系的位置,其加工原点 0 3 就在距机床原点 O 1 为 X 3 、 Y 3 、Z 3 处；并且 X 3 =-345.700mm, Y 3 =-196.220mm, Z 3 =-53.165mm；（2）设定加工坐标系指令 1）G54G59为设定加工坐标系指令； G54对应一号工件坐标系,其余以此 类推；可在 MDI 方式的参数设置页面中,设定加工坐标系；如对已选定的加工 原点 O 3 ,将其坐标值 X3= -345.700mm Y3= -196.220mm Z3=-53.165mm 设在 G54中,就说明在数控系统中设定了1 号工件加工坐标；设
24、置页面如图1 . 14；图 1 . 14 加工坐标系设置 2）G54G59在加工程序中显现时,即挑选了相应的加工坐标系；方法二：通过刀具起始点来设定加工坐标系；1 加工坐标系的挑选 加工坐标系的原点可设定在相对于刀具起始点的某一符合加工要求的空间点上；应留意的是, 当机床开机回参考点之后, 无论刀具运动到哪一点, 数控系统对其位置都是已知的；也就是说,刀具起始点是一个已知点；2 设定加工坐标系指令图 1 . 15 设定加工坐标系G92 为设定加工坐标系指令；在程序中显现 前所在位置即刀具起始点来设定加工坐标系；G92 指令的编程格式： G92 X a Y b Z c G92 程序段时,即通过刀
25、具当名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案该程序段运行后,就依据刀具起始点设定了加工原点,如图 1 . 15 所示；从图 1 . 15 中可看出,用 G92 设置加工坐标系,也可看作是：在加工坐标系中,确定刀具起始点的坐标值,并将该坐标值写入G92 编程格式中；例题： 在图 1 . 16 中,当 a=50mm,b=50mm,c=10mm时,试用 G92 指令设定加工坐标系；设定程序为 G92 X50 Y50 Z10 图 1.16 设定加工坐标系应用1.2.4 机床加工坐标系设定的实例下面以数控铣床（
26、FANUC 0M ）加工坐标系的设定为例,说明工作步骤图 1 . 17 零件图样名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案图 1 . 18 X 、 Y 向对刀方法 在挑选了图 1 . 17 所示的被加工零件图样, 并确定了编程原点位置后, 可按 以下方法进行加工坐标系设定：1、预备工作 机床回参考点,确认机床坐标系；2、装夹工件毛坯 通过夹具使零件定位,并使工件定位基准面与机床运动方向一样；3、对刀测量 用简易对刀法测量 ,方法如下 : 用直径为 10的标准测量棒、塞尺对刀,得到测量值为 X = -43
27、7.726, Y = -298.160, 如图 1 . 18 所示； Z = -31.833,如图 1 . 19 所示；4、运算设定值 按图 1 . 18 所示 ,将前面已测得的各项数据,按设定要求运算；X 坐标设定值： X= -437.726+5+0.1+40= -392.626mm +0.1mm 为塞尺厚度；+40.0注： -437.726mm 为 X 坐标显示值；+5mm 为测量棒半径值；名师归纳总结 为编程原点到工件定位基准面在X 坐标方向的距离；图 1 . 19Z 向对刀方法Y 坐标设定第 12 页,共 13 页值： Y= -298.160+5+0.1+46.5= -246.46mm
28、 注：如图1 . 18 所示, -298.160mm 为坐标显示- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案值； +5mm 为测量棒半径值；面在 Y 坐标方向的距离；+0.1mm 为塞尺 厚度； +46.5 为编程原点到工件定位基准Z 坐标设定值：Z= -31.833-0.2=-32.033mm；: 注： -31.833为坐标显示值； -0.2 为塞尺厚度 ,如图 1 . 19 所示；通过运算结果为：X -392.626；Y -246.460；Z -32.033；5、设定加工坐标系将开关放在MDI 方式下,进入加工坐标系设定页面；输入数据为X=
29、 -392.626 Y= -246.460 Z= -32.033 表示加工原点设置在机床坐标系的置上；X= -392.626; Y= -246.460; Z= -32.033 的位6、校对设定值 对于初学者, 在进行了加工原点的设定后,应进一步校对设定值, 以保证参数的正确性；校对工作的详细过程如下：在设定了 床参考点操作,其显示值为：G54 加工坐标系后,再进行回机X +392.626,Y +246.460,Z +32.033；这说明在设定了 G54 加工坐标系后,机床原点在加工坐标系中的位置为：X +392.626,Y +246.460,Z +32.033 这反过来也说明 G54 的设定值是正确的；【小 结】：本次课主要对数控机床的坐标系、坐标系的原点及坐标系运动方向式进行了学习,这些内容是学习好数控编程这门课的基础；【课 外 作 业】： P28：2-2、2-3、【板书设计】：第一章 数控机床加工程序编制基础 1.2.3 加工坐标系 1、加工坐标系的确定 2、加工坐标系的设定（1）加工坐标系的挑选（2）设定加工坐标系指令 1.2.4 机床加工坐标系设定的实例 1、预备工作 2、装夹工件毛坯 3、对刀测量 4、运算设定值 5、设定加工坐标系 6、校对设定值名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 13 页