第一篇：數控技術教案

第一章 緒論

本章重點：1.數控機床概念

2.數控機床采用的新穎機械結構 3.數控機床按檢測系統的分類 一般了解：數控機床的組成、數控機床的優缺點、數控機床的發展趨勢

一、數字控制：用數字化信號對機床的運動及其加工過程進行控制的一種控制方法。

數控機床：國際信息處理聯盟（IFIP）第五技術委員會，對數控機床作了如下定義：一種裝了程序控制系統的機床。該系統能邏輯的處理具有使用號碼或其他符號編碼指令規定的程序。

二、數控機床的產生與發展：

（一）產生：

1、傳統的生產方法已滿足不了生產需求

1)單件小批量生產——占70%，一般用試切法，技術水平要求高，勞動強度大，精度不高，無法實現自動化。如：普通車、銑、1 刨、磨床等

2)工藝流水作業——調整法加工，生產率提高，精度提高，成本低，品種多，采用組合機床，多機床配合，環節出現問題，生產停滯。3)自動機床：用凸輪控制，適于生產簡單工件，且改型困難

2、社會的需求 1)品種多樣化

2)零件精度和形狀復雜程度不斷提高 3)生產品種的頻繁換型

3、技術上的可行性

1)電子計算機的發明 2)電子技術的發展

a、現代控制理論的發展 b、各種功能優越件的產生 2 c、大規模集成電路的出現 3)新穎機械結構的出現

a、滾珠絲杠—代替普通絲杠，動作更靈活，間隙更小，精度提高 b、滾動導軌—代替滑動導軌，移動靈活，克服爬行和前沖現象 4)機床動態特性的研究成果

使機床的剛度更好，主軸轉速更高，抗振性提高

由于生產的發展要求出現新的生產工具，而在技術上又已具備了條件，于是在1948年，美國帕森斯公司提出應用計算機控制機床加工的設想，并與麻省理工學院合作進行研制工作。1952年試制成功第一臺三坐標立式數控銑床。1958年我國開始研制數控機床。(二)發展：

1952——1959年，電子管制成數控機床控制系統 1959——1965年，晶體管制成數控機床控制系統 3 1965——1970年，小規模集成電路 1970——1974年，大規模集成電路

1974——，微型計算機

三、數控機床的組成： 數字 控制 計算機

伺服系統 PC控制部分 液壓、氣動系統 機械部分 數字控制計算機：處理加工程序，輸出各種信號，控制機床完成各種運動。PC控制部分：介于控制計算機和機械、液壓部件之間的控 制系統，接受計算機輸出的指令信號，經過編譯、邏輯判斷、功率放大后，直接驅動相應的電器、液壓、氣動和機械部件，完成相應的動作。

以上兩部分加上輸入輸出設備、驅動裝置等可以和 稱為——計算機數控系統（Computerized Numerical Control System）也可簡稱為CNC系統。目前通常所 說的數控系統，一般均指計算機數控系統。4 液壓、氣動系統：輔助裝置，用來實現潤滑、冷卻、夾 緊、轉位、排屑等功能。

機械部分：包括主運動部件（主軸）、進給運動執行部分（工作臺、拖板、床身等）

伺服系統：根據CNC發來的速度和位移指令，控制執行 部件的進給速度、方向、位移。

四、數控機床的加工運動：

主運動（控制主運動可以得到合理的切削速度）一般指主 軸轉速。

數控機床需要無級變速，一般采用變頻器控制變頻

電機來實現無級變速。如：XKA714采用日本安川變頻器，河北變頻電機。

進給運動（控制進給運動可以得到不同的加工表面）用伺 服電機或步進電機來控制絲杠的轉動，從而帶動工作臺或刀具在二維、三維空間內進行移動，加工出各種曲面。

五、數控機床的優缺點： 優點：1.精度高，質量穩定 5 液壓、氣動系統：輔助裝置，用來實現潤滑、冷卻、夾 緊、轉位、排屑等功能。

機械部分：包括主運動部件（主軸）、進給運動執行部分（工作臺、拖板、床身等）

伺服系統：根據CNC發來的速度和位移指令，控制執行 部件的進給速度、方向、位移。

四、數控機床的加工運動：

主運動（控制主運動可以得到合理的切削速度）一般指主 軸轉速。

數控機床需要無級變速，一般采用變頻器控制變頻

電機來實現無級變速。如：XKA714采用日本安川變頻器，河北變頻電機。

進給運動（控制進給運動可以得到不同的加工表面）用伺

服電機或步進電機來控制絲杠的轉動，從而帶動工作臺或刀具在二維、三維空間內進行移動，加工出各種曲面。

五、數控機床的優缺點： 優點：1.精度高，質量穩定 5 傳動精度高（滾珠絲杠），摩擦阻力小（滾動導軌），設有檢測元件（矯正誤差）程序自動加工，避免認為誤差。2..生產率高，采用高硬度的硬質合金刀具，因而切

削速度提高，可實現自動換刀，空行程速度快：15m/min~240m/min，因而縮短了輔助時間。

3.功能多，一次裝夾可完成多種加工，消除因重復 定位而帶來的誤差。如：數空鏜銑床、縱切機床。4.適應不同零件的自動加工，要換零件品種，只需 改變程序。

5.能完成復雜形面的加工，如：螺旋槳面 6.減低勞動強度，有較高經濟效益。缺點：1.價格昂貴，一次性投資大 2.維修和操作較復雜 數控機床的結構特點： 1.增加機床的剛度 2.注重散熱和排屑

3.采用滾珠絲杠和滾動導軌，或塑料貼面導軌 6 4．采取了傳動消除間隙機構，提高了傳動精度

六、分類： 1.按工藝用途分 2.按加工路線分

點位控制系統：孔坐標位置精度要求高，如：鉆床、鏜 床、沖床等.輪廓加工控制系統：刀具軌跡運動精度要求高，如銑床 3.按有無檢測裝置分：

1）開環系統—無位置檢測裝置 2）閉環系統—檢測元件裝在床身和移動部件上 3）半閉環系統—檢測元件裝在電機尾部 4.按可聯動坐標數分： 二坐標聯動——數控車床

三坐標聯動——數控銑床

在工作臺上裝數控分度頭，即四坐標聯動，使工作臺 沿X軸可轉動，即軸聯動。

七、數控機床的發展趨勢：

1.先進的自檢能力：提高機床的綜合性能 7 2.向高速、高精度發展：分辨率可達0.01微米，進給 速度可達400~800mm/min 3.更高的生產率，利用率：自動換刀

4.單元模塊化：控制單元、伺服單元、機械部件已模塊

化生產，需要時組裝，如：XKA714機械部分北京一機床，CNC西門子生產

5.更強的通訊、圖象編程、顯示功能：計算機編程

八、單機 FML柔性制造生產線 FMS柔性制造系統 FMS FMS...機械手 單機 單機...FML FML...FA自動化工廠

九、數控機床加工特點 數控機床是新型的自動化機床，它具有廣泛通用性和很高的自動化程度。數控機床是實現自動化最重要的環節，是 8 發展柔性生產的基礎。數控機床在加工下面一些零件中更能顯示優越性：

1)批量小（200件以下）而又多次生產的零件 2)幾何形狀復雜的零件

3)在加工過程中必須進行多種加工的零件 4)切削余量大的零件 5)必須嚴格控制公差（即公差帶范圍小）的零件6)工藝設計經常變化的零件

7)加工過程中的錯誤會造成嚴重浪費的貴重零件8)需要全部檢驗的零件，等 9 發展柔性生產的基礎。數控機床在加工下面一些零件中更能顯示優越性：

1)批量小（200件以下）而又多次生產的零件 2)幾何形狀復雜的零件

3)在加工過程中必須進行多種加工的零件 4)切削余量大的零件 5)必須嚴格控制公差（即公差帶范圍小）的零件6)工藝設計經常變化的零件

7)加工過程中的錯誤會造成嚴重浪費的貴重零件8)需要全部檢驗的零件，等 9 第二章零件加工程序的編制 第一節 概述

本節重點：1.數控加工基本原理 2.數控機床編程方法

一、數控加工基本原理

零件圖紙 工藝分析 穿孔帶 數據計算 編程 控制機 伺服電機 機床部件 成品 伺服電機 伺服電機 機床部件 機床部件

二、數控機床程序編制的內容和步驟

主要內容：分析零件圖、確定加工工藝過程、進行數學處

理、編寫程序清單、制作控制介質、進行程序檢查、程序輸入、工件試切 步驟：

分析零件圖紙 工藝處理 數學處理 編寫程序清單 程序輸入 程序檢查 數控系統 數控機床試切 零件毛坯 成品零件 10 1.分析零件圖和工藝處理

分析零件圖，決定加工方案，確定加工順序，設計夾具，選擇刀具，確定走刀路線，切削用量等。正確選擇對刀點、切入方式。2.數學處理

建立工件坐標系，確定加工路線，計算出各幾何元素的

起點、終點、圓心坐標值。（復雜零件或不規則零件坐標點不好找，可以借助CAD畫圖求出）3.編寫程序

根據所使用的數控系統指定的代碼及格式編寫程序。4.程序輸入 以前用穿孔帶作為介質，通過紙帶閱讀機送入數控系統。

現在可以直接用鍵盤輸入，或在計算機中編好后通過相應的軟件及接口傳入程序。5.程序校驗與首件試切 程序必須經過檢查校驗試切后才可使用。可以通過空運行程序檢查軌跡是否正確，還可以用圖形 模擬功能。11 首件試切時，一般單段運行，監視加工狀況，隨時調整

參數，出現問題，立刻停車。

三、數控機床編程方法 1)手工編程 由人工完成零件圖紙分析、工藝處理、數值計算、編寫程序清單，直到程序輸入、校驗，稱為“手工編程”。此種方法適用于點位或幾何形狀不太復雜的零件。2）自動編程

所謂“自動編程”，就是使用計算機或編程機，完成零件編程的過程，使用規定的語言手工編寫一個描述零件加工要求的程序，輸入計算機中，計算機自動進行計算并生成程序。PowerMill、Mastercam、CAXA等可先畫出零件的三維實體圖，設置好加工參數、路徑，可以自動生成加工程序。

此方法適用于復雜曲面的零件或幾何元素不復雜，但程序量很大的零件。

手工編程時間：加工時間約為30：1且NC機床不能開動的原因中20%~30%是由于程序不能及時編出造成的，所以必須要求編程自動化。12 第二節、數控機床編程的基礎知識 本節重點：1.程序段格式 2.各功能字作用

國際上已形成了兩個通用標準：國際標準化組織（ISO）標準和美國電子工業學會（EIA）標準。我國根據ISO標準制定了JB3051-82《數字控制機床坐標和運動方向的命名》等國標。由于生產廠家使用標準不完全統一，使用代碼、指令含義也不完全相同，因此需參照機床編程手冊。

1、程序結構與格式

一個完整的零件加工程序，由若干程序段組成； 一個程序段，序號、若干代碼字和結束符號組成； 每個代碼字，由字母和數字組成。例：（程序段）

/ N3 G00 X10 Z10 M3 S650 ； 程序段結束符 輔助功能代碼 坐標值

準備功能代碼 程序段序列號 選擇程序段跳過符 13 第二節、數控機床編程的基礎知識 本節重點：1.程序段格式 2.各功能字作用

國際上已形成了兩個通用標準：國際標準化組織（ISO）標準和美國電子工業學會（EIA）標準。我國根據ISO標準制定了JB3051-82《數字控制機床坐標和運動方向的命名》等國標。由于生產廠家使用標準不完全統一，使用代碼、指令含義也不完全相同，因此需參照機床編程手冊。

1、程序結構與格式

一個完整的零件加工程序，由若干程序段組成； 一個程序段，序號、若干代碼字和結束符號組成； 每個代碼字，由字母和數字組成。例：（程序段）

/ N3 G00 X10 Z10 M3 S650 ； 程序段結束符 輔助功能代碼 坐標值 準備功能代碼 程序段序列號 選擇程序段跳過符 13 例：設X0=0 Y0=0 Z0=100 Xi=100 Yi=80 刀具初始位置Zi=35 用同一把鉆頭加工A、B兩孔，加工程序如下：

O2001（程序名，一個完整程序存放在內存中的首地址表識符。西門子

用“%”，FANUC用“O”）

N001 G91 G00 X100.00 Y80.00 M03 S650；快速定位到A點，主軸正轉，轉速650 N002 Z-33.00； 刀具下降33mm，距工件2mm N003 G01 Z-26.00 F100； 直線插補，刀具向下工進26mm穿透工件 N004 G00 Z26.00； 快速返回

N005 X50.00 Y30.00； 快速定位到B點 N006 G01 Z-17.00； 刀具向下工進17mm，進入到工件內15mm N007 G04 F2； 暫停2秒 N008 G00 Z50.00； 刀具快速上移50mm N009 X-150.00 Y-110.00；返回起始點 N010 M02； 程序結束

一個程序段包含三部分：程序標號字（N字）+程序主體+結束符（1）程序標號字（N字）：也成為程序段號，用以識別和區分程序段的標號，不是所有程序段都要有標號，但有標號便于查找，對于跳轉程序來說，必須有程序段號，程序段號與 14 執行順序無關。

（2）結束符號：用“；”，有些系統用“*”或“LF”，任何程序段都必須有結束符，否則不與執行。（一般情況下，在數控系統中直接編程時，按回車鍵，可自動生成結束符，但在電腦中編程時，需手工輸入結束符）

（3）程序段主體部分：一個完整加工過程，包括各種控制信息和數據，由一個以上功能字組成。功能字包括：準備功能字（G），坐標字（X、Y、Z），輔助功能字（M），進給功能字（F），主軸功能字（S），刀具功能字（T）等。

2、功能字：

（1）準備功能字（G字）：使機床做某種操作的指令。用地址G和兩位數字表示，從G00-G99共100種。

非模態G代碼：只在它所在的程序段內有效，如：G04、G92、G08、G09（加、減速）

模態G代碼：一旦執行就一直保持有效，直到被同一模態組的另一G代碼替代為止。如：G00、G01、G02（2）坐標字：由坐標名、帶+/-號的絕對坐標值（或增量值）15 構成。X、Y、Z，U、V、W，P、Q、R，A、B、C，I、J、K（3）進給功能字（F字）：由地址碼F和后面表示進給速度的若干位數構成。（4）主軸轉速功能字（S字）：由S字母和后面的若干位數字組成。（5）刀具功能字（T字）：T地址字后接若干位數值，數值為刀號和刀補號。如 T3 選3號刀具（6）輔助功能字（M字）：M地址字后接2位數值，M00-M99共100種M代碼。如M00、M02、M03、M04等

（7）刀具偏置字（D字和H字）：D字后接一個數值是將規定在刀具偏置表中的刀具直徑值調出，當程序中有G41或G42指令時，這個值就是刀具半徑的補償值。H字后接一個數值是將規定在刀具偏置表中的刀具長度度值調出，當Z軸運動時，這個值就是刀具長度偏置值。第三節、坐標系 本節重點：1）數控機床坐標系的確定 2）機床坐標系、工件坐標系、參考點 3）工件坐標系的設定 16

一、坐標軸

數控機床的坐標系采用直角笛卡爾坐標系,其基本坐標軸為X、Y、Z直角坐標系。其名稱和方向符合右手法則。坐標軸方向確定： Z軸：無論哪一種機床都規定Z軸作為平行于主軸中心線的坐標軸，如果有多個主軸，應選擇垂直于工件裝夾面的軸為Z軸。X軸：通常選擇為平行于工件裝夾面，與主要切削進給方向平行。數控機床的坐標軸及其運動方向a)數控車床b)立式數控鏜銑床c)臥式數控鏜銑床 工作臺旋轉坐標A、B、C的方向分別對應X、Y、Z軸按右手螺旋方向確定。+Z：使刀具遠離工件的方向。+X：（1）.在刀具旋轉的機床上（如銑床），如果Z軸水平，當從主軸向工件看時，+X方向指向右方（臥銑）。17

一、坐標軸 數控機床的坐標系采用直角笛卡爾坐標系,其基本坐標軸為X、Y、Z直角坐標系。其名稱和方向符合右手法則。坐標軸方向確定： Z軸：無論哪一種機床都規定Z軸作為平行于主軸中心線的坐標軸，如果有多個主軸，應選擇垂直于工件裝夾面的軸為Z軸。X軸：通常選擇為平行于工件裝夾面，與主要切削進給方向平行。數控機床的坐標軸及其運動方向a)數控車床b)立式數控鏜銑床c)臥式數控鏜銑床 工作臺旋轉坐標A、B、C的方向分別對應X、Y、Z軸按右手螺旋方向確定。+Z：使刀具遠離工件的方向。+X：（1）.在刀具旋轉的機床上（如銑床），如果Z軸水平，當從主軸向工件看時，+X方向指向右方（臥銑）。17 如果Z軸垂直，當從主軸向工件看時，+X方向指向右方（立銑）。（2）.在沒有旋轉刀具、沒有旋轉工件的機床上（牛頭刨），X軸平行于主要切削方向。

注意：編程時認為-刀具運動，工件靜止，刀具在刻畫工件。

二、坐標原點

1.機床原點：現代數控機床一般都有一個基準位置，稱為機床原點（machine origin）或機床絕對原點(machine absolute origin)。是機床制造商設置在機床上的一個物理位置，其作用是使機床與控制系統同步，建立測量機床運動坐標的起始點。一般用“M”表示。或用 表示。2.機床參考點：與機床原點相對應的還有一個機床參考點（reference point），用“R”表示，或用 表示。它是機床制造商在機床上用行程開關設置的一個物理位置，與機床原點的相對位置是固定的，機床出廠前由機床制造商精密測量確定。

3.程序原點：（program origin）編程員在數控編程過程中定義在工件上的幾何基準點，有時也稱為工件原點（part origin），用“W”表示，或用 表示。程序原點一般用G92 18 或G54-G59（對于數控鏜銑床）和G50（對于數控車床）設置。

三、坐標系

1.機床坐標系：機床原點對應的坐標系稱為機床坐標系，它是固定不變的，是最基本的坐標系，是在機床返回參考點后建立起來的，一旦建立，除了受斷電影響外，不受程序控制和新設定坐標系影響。通過給參考點賦值可以給出機床坐標

系的原點位置，有些機床把參考點和機床坐標系原點重合。2.工件坐標系：程序原點對應的坐標系稱為工件坐標系，這個坐標系由編程員自己設定，只要方便編程即可。但在實際加工中，操作者在機床上裝好工件之后要測量該工件坐標系的原點和基本機床坐標系原點的距離，并把測得的距離在數控系統中預先設定，這個設定值叫工件零點偏置。如圖： 例1.如車床

工件工件坐標系x距離x距離機床坐標系x 19 刀具例2.如銑床

工件坐標系工作臺工件工件距離距離距離一般數控系統可以設定幾個工件坐標系。例如美國A-B公司的9系列數控系統就可以設定9個工件坐標系。它們是G54、G55、G56、G57、G58、G59、G59.1、G59.2、G59.3。它們是同一組模態指令，同時只能有一個有效。下面舉例說明機床參考點、機床坐標系、工件坐標系的建立及關系：

機床參考點機床坐標系建立工件坐標系如圖：通過給機床參考點賦值X=-

3、Y=-2，定義了機床坐標系，然后在機床坐標系中用坐標值X=

3、Y=2定義G54工件坐標 20 系的零點位置。

舉例說明工件坐標系與機床坐標系的關系

設刀具在基準點（-6，0），要使刀具從基準點移到A、再到B、C、D、再經O1點返回基準點。

基準點機床坐標系確定工件坐標系程序如下： N1 G00 G90 G54 X10 Y10； N2 G01 X30 F100； N3 X10 Y20；

N4 G00 G53 X10 Y20； N5 X0 Y0； N6 G28 X0 Y0； 舉例說明工件坐標系與工件坐標系的關系 21 系的零點位置。

舉例說明工件坐標系與機床坐標系的關系

設刀具在基準點（-6，0），要使刀具從基準點移到A、再到B、C、D、再經O1點返回基準點。

基準點機床坐標系確定工件坐標系程序如下： N1 G00 G90 G54 X10 Y10； N2 G01 X30 F100； N3 X10 Y20；

N4 G00 G53 X10 Y20； N5 X0 Y0； N6 G28 X0 Y0； 舉例說明工件坐標系與工件坐標系的關系 21 工件坐標系工件坐標系程序如下： G54； 激活G54工件坐標系 G00 X20 Y20； 刀具移到G54工件坐標系中的X20、Y20點 G55 X10 Y10； 刀具移到G55工件坐標系中的X10、Y10點 X3 Y2； 刀具運動到G55工件坐標系中的X3、Y2點

修改偏置表中的偏置值：常用的是手動修改和通過程序修改兩種。3.設定工件坐標系

設定工件坐標系原點常用G92或G54-G59（對于數控鏜銑床）設置。（1）G92-后面的坐標值是把刀具的當前位置設定在新坐標系中的坐標值。如下例中Ni句設定的坐標系是把刀具所在的位置A點，設定在該坐標系的X=0、Y=0點上。Nj句設定的坐標系是把A點設定在該坐標系的X=100、Y=100點上。G92指令不能 22 命令機床運動。

j設定坐標系設定坐標系通常用G92設定對刀點，數控機床工作時，有時先把刀具移到第一工步的起始點上，利用G92建立工件坐標系。下面以車床為例：

N1 M03 S640 N2 G92 X25 Z40 ：

注：先測量工件的直徑、長度（25、40），刀具起始位置在A點，主軸啟動，手動移動到B點，啟動程序，程序運行到G92時，自動把B點定義為新建工件坐標系中的（25，40）點，新 23 工件坐標系建立，加工程序在工件坐標系中運行。

G92的另一功能是移動由G54-G59建立的工件坐標系。如圖例 工件坐標系建立G54的新零點 移動后的G55坐標系工件坐標系N3 G55 Y10 X5；在G55坐標系移到X5，Y10點 N4 G54 Y10 X5；在G54坐標系移到X5，Y10點 N5 G92 Y-5 X-5；把刀具所在位置定義新G54坐標系下

Y-5，X-5點，G55同時移動相同增量

N6 Y15 X0； 移動到新G54坐標系下Y15，X0點 N7 G55 Y10 X5； 移動到新G55坐標系下Y10，X10點 舉例說明G92、G54-G59的應用：

下圖描述了一個一裝夾加工三個相同零件的多程序原點與機床參考點之間的關系及偏移計算方法，先以G92為例： 24 如圖：

機床參考點向多程序原點的偏移N1 G90；絕對編程，刀具位于機床參考點

N2 G92 X6 Y6 Z0；將程序原點定義在第一個零件的工件原點W1 ： ： ： 加工第一個零件 N8 G00 X0 Y0； 快速返回程序原點

N9 G92 X4 Y3； 將程序原點定義在第二個零件的工件原點W2 ： ： ： 加工第二個零件 N13 G00 X0 Y0； 快速返回程序原點

N14 G92 X4.5 Y-1.2；將程序原點定義在第三個零件的工件原點W3 舉例說明G54-G59應用： 首先設置G54-G59原點偏置寄存器： 25 如圖：

機床參考點向多程序原點的偏移N1 G90；絕對編程，刀具位于機床參考點

N2 G92 X6 Y6 Z0；將程序原點定義在第一個零件的工件原點W1 ： ： ： 加工第一個零件 N8 G00 X0 Y0； 快速返回程序原點

N9 G92 X4 Y3； 將程序原點定義在第二個零件的工件原點W2 ： ： ： 加工第二個零件 N13 G00 X0 Y0； 快速返回程序原點

N14 G92 X4.5 Y-1.2；將程序原點定義在第三個零件的工件原點W3 舉例說明G54-G59應用：

首先設置G54-G59原點偏置寄存器： 25 對于零件1：G54 X-6 Y-6 Z0 對于零件2：G55 X-10 Y-9 Z0 對于零件3：G56 X-14.5 Y-7.8 Z0 然后調用： N1 G90 G54 ： 加工第一個零件 N7 G55 ： 加工第二個零件 N10 G56 ： 加工第三個零件 4.工件坐標系的零點偏置

用G52指令可將工件坐標系的零點偏置一個增量值 G52 X Y Z ； 執行該指令可將當前坐標系零點從原來的位置偏移一個X Y Z 距離。G52與G92比較

區別：G52后面的坐標值是工件坐標系原點的移動值，而G92后面的坐標值是刀具在新坐標系中的坐標值。26 相同：不產生機床移動，只改變工件坐標系位置。

例： 程序 機床坐標系位置 工件坐標系位置 G01 X25 Y25 F55 X25 Y25 X25 Y25 G52 X10 Y10 X25 Y25 X15 Y15 偏置后工件坐標系刀具位置 工件坐標系（機床坐標系）注：G01前無工件坐標系設定指令（如G92），所以工件坐標系與機床坐標系重合，G52偏置后機床坐標系不動，工件坐標系移動。取消方式： 1）用G52X0Y0Z0 2）用G92移動有零點偏置的坐標系 3）程序結束 第四節 常用編程指令

本節重點：1）重點掌握基本編程指令的使用 2）注意車床與銑床編程時的區別 27 3）熟練掌握極坐標編程

4）會使用刀具長度偏置指令及半徑補償指令

一、快速定位方式G00（模態）格式：G00 X Y Z ；

G00軌跡是直線，速度由系統確定，后面的坐標值為終點坐標值，應用于空行程、快進、快退，節省時間，提高效率。

二、直線插補指令G01（模態）格式：G01 X Y Z F ；

XYZ坐標值為直線終點坐標值，可為絕對坐標值或相對坐標值，F為速度指令，改變F值可以改變直線插補速度。*程序中首次出現的插補指令（G01、G02、G03）一定要有F指令，否則出錯！后續程序中如速度相同可省略。如速度改變不可省略。

三、1）絕對坐標編程指令G90（模態）格式：G90；

以后出現的坐標值均為絕對坐標值，即刀具運動的位置坐標是指刀具相對于程序原點的坐標。

2）相對坐標編程指令G91（模態）28 格式：G91；

以后出現的坐標值均為相對坐標值，即刀具運動的位置坐標是指刀具從當前位置到下一位置之間的增量。

例：分別用絕對和增量方式編程 絕對方式： 增量方式：

N1 M03 S640； 主軸正轉 N1 M03 S640； N2 G90； 選絕對（增量）N2 G91；

N3 G00 X20 Z60； 快進A-B N3 G00 X-60 Z-20； N4 G01 X30 Z40 F100；工進B-C N4 G01 X10 Z-20 F100； N5 G01 X30 Z20； C-D N5 G01 X0 Z-20； N6 G01 X40 Z20； D-E N6 G01 X10 Z0； N7 M02； 結束 N7 M02； 29 格式：G91；

以后出現的坐標值均為相對坐標值，即刀具運動的位置坐標是指刀具從當前位置到下一位置之間的增量。

例：分別用絕對和增量方式編程 絕對方式： 增量方式：

N1 M03 S640； 主軸正轉 N1 M03 S640； N2 G90； 選絕對（增量）N2 G91； N3 G00 X20 Z60； 快進A-B N3 G00 X-60 Z-20； N4 G01 X30 Z40 F100；工進B-C N4 G01 X10 Z-20 F100； N5 G01 X30 Z20； C-D N5 G01 X0 Z-20； N6 G01 X40 Z20； D-E N6 G01 X10 Z0； N7 M02； 結束 N7 M02； 29 有些數控系統不用G90、G91區分絕對和增量編程，而是直接用X、Y、Z表示絕對編程，用U、V、W表示增量編程。例： 絕對編程： 增量編程： N1 M03 S640； N1 M03 S640； N2 G00 X20 Z60； N2 G00 U-60 W-20； N3 G01 X30 Z40 F100； N3 G01 U10 W-20 F100； N4 G01 X30 Z20； N4 G01 X0 Z-20； N5 G01 X40 Z20； N5 G01 X10 Z0； N6 M02； N6 M02；

以上程序中沒有出現G92指令，G92指令為定義工件坐標系，有些系統用G50（數控車），還有些系統兩者都不用（南京仁和），它采用直接對刀，通過輸入刀補參數來建立工件坐標。習題：根據下圖編寫加工程序（加工路徑A-B-C-D-A）30 絕對方式： 增量方式： N1 G90 G00 X16 Z50； N1 G91 G00 X-24； N2 G01 Z35 F200； N2 G01 Z-15 F200； N3 X18 Z20； N3 X2 Z-15； N4 G00 X40 Z50； N4 G00 X22 Z30； N5 M02； N5 M02；

**注意數控車床編程特點：X軸方向豎直向下，Z軸方向水平向右；X軸坐標為Z軸坐標2倍，即直徑量編程。

注意上例中，程序中有很多坐標字、G功能字被省略。（書22頁：若某個方向上的坐標增量值為0，則在程序中可以省略。）表現在絕對編程中：相鄰程序段中坐標值相同的坐標字可以省略；而在增量編程中：程序段中坐標值為0的坐標字可以省略。習題：綜合運用G00、G01指令編程。31

四、圓弧插補指令G02、G03（模態）G02--順圓插補（在車床上為逆圓插補）G03--逆圓插補（在車床上為順圓插補）格式： G02（G03）X Y（Z）I J（K）或（R），F ； X、Y、Z值為圓弧終點坐標值（G90），或是終點相對起點的增量值（G91）； I、J、K值為圓心相對于圓弧起點的增量值，且總為增量值； R 值為圓弧半徑，該值的正負取決于圓弧的大小，若圓弧小于或等于180度，則R為正值，若圓弧大于180度，則R值為負。F 值為圓弧插補的進給速度。

1例：（此例為車床，X軸方向與銑床不同，注意G02、G03方向）終點 起點圓心32 絕對方式：

G02 X120 Z10 I60 K-40 F300； 增量方式： G02 U60 W-90 I60 K-40 F300；

2例：（比較上例，體會坐標軸方向對圓弧插補方向的影響）絕對方式： G90 G00 X42 Y32 G02 X30 Y20 J-12 F200 G03 X10 Y20 I-10 增量方式： 33 絕對方式：

G02 X120 Z10 I60 K-40 F300； 增量方式： G02 U60 W-90 I60 K-40 F300； 2例：（比較上例，體會坐標軸方向對圓弧插補方向的影響）絕對方式： G90 G00 X42 Y32 G02 X30 Y20 J-12 F200 G03 X10 Y20 I-10 增量方式： 33 G91 G00 X-8 Y-10 G02 X-12 Y-12 J-12 F200 G03 X-20 I-10 用R編程：

G90 G00 X42 Y32 G02 X30 Y20 R-12 F200 G03 X10 Y20 R10習題：綜合運用G01、G02、G03等基本指令按照下圖編寫程序（路徑O-A-B-C-D-E-F-G-O）N1 M03 S300； N2 G90 G54 G00 X0 Y0； 快速定位到O點 34 N3 G01 X0 Y15 F100； O-A N4 G01 X10 Y15； A-B N5 G02 X15 Y10 I0 J-5； B-C N6 G03 X18 Y7 I3 J0； C-D N7 G01 X20 Y7； D-E N8 G01 X23 Y5； E-F N9 G01 X23 Y0； F-G N10 G01 X0 Y0； G-O N11 M02；

五、確定插補平面指令G17、G18、G19平面選擇可由程序段中的坐標字確定，也可由G17、G18、G19確定。圓弧插補指令后不能同時出現三個方向的坐標字 G17選擇XY平面 G18選擇XZ平面 G19選擇YZ平面

六、螺旋線加工 有些數控系統可利用G02、G03指令進行三維螺旋線加工，即 35 在選定的插補平面內完成圓弧插補的同時在垂直于該平面的第三維方向上進行直線插補。格式：

繞Z軸的螺旋線是在XY平面內的圓弧插補和Z軸的直線插補： G17 G02（G03）X Y Z I J（R）F ；

繞Y軸的螺旋線是在XZ平面內的圓弧插補和Y軸的直線插補： G18 G02（G03）X Z Y I K（R）F ；

繞X軸的螺旋線是在YZ平面內的圓弧插補和X軸的直線插補： G19 G02（G03）Y Z X J K（R）F ；

X、Y、Z、I、J、K、R、F值與平面內圓弧插補的含義一致。例：AB為螺旋線，起點A（10，0，0），終點B（0，10，5），B`（0，10，0）36 圓弧插補平面為XY平面，逆圓插補，程序如下： G90 G17 G03 X0 Y10 Z5 I-10 J0 F100 注：I、J為投影圓弧（AB`）的圓心相對于起點的增量值。

七、切削螺紋指令G33（模態）一般格式： G33 X（Y）Z F ；

若為直螺紋可省略X（或Y），這里指令導程的字是F，有的標準規定螺紋導程用I J K 字。

數控車床、數控鏜銑床、加工中心等都有螺紋切削功能，具有螺紋切削功能的機床，主軸上都聯接編碼器，主軸旋轉時由編碼器記錄主軸的初始位置、轉角、轉數和旋轉速度，由于要多次重復加工，因此螺紋認頭必須要準，所謂認頭就是每次重復加工時，必須從同一位置進行加工，否則就會亂扣。

例：在加工中心上切削螺紋，工件固定在工作臺上，刀具裝在主軸上。37 圓弧插補平面為XY平面，逆圓插補，程序如下： G90 G17 G03 X0 Y10 Z5 I-10 J0 F100 注：I、J為投影圓弧（AB`）的圓心相對于起點的增量值。

七、切削螺紋指令G33（模態）一般格式： G33 X（Y）Z F ；

若為直螺紋可省略X（或Y），這里指令導程的字是F，有的標準規定螺紋導程用I J K 字。

數控車床、數控鏜銑床、加工中心等都有螺紋切削功能，具有螺紋切削功能的機床，主軸上都聯接編碼器，主軸旋轉時由編碼器記錄主軸的初始位置、轉角、轉數和旋轉速度，由于要多次重復加工，因此螺紋認頭必須要準，所謂認頭就是每次重復加工時，必須從同一位置進行加工，否則就會亂扣。

例：在加工中心上切削螺紋，工件固定在工作臺上，刀具裝在主軸上。37 Z工件iL主軸

程序如下： N1 G90 G00 Y-70.0； 刀具定位于螺孔中心 N2 Z200.0 S45 M03； 主軸正轉，刀具沿Z向接近工件 N3 G33 Z120 F5； 第一次切削，導程F=5 N4 M19；主軸定向停止（使主軸每次都停止在同一角度位置，以便找到起始位置）

N5 G00 Y-75； 刀具沿Y向退刀

N6 Z200 M00； 刀具沿Z向退回孔端，程序暫停調刀 N7 Y-70 M03； 刀具對準孔中心，主軸啟動 N8 G04 X2； 暫停兩秒，便于主軸速度到達 N9 G33 Z120 F5； 第二次螺紋切削 N10 M19； 主軸定向停止 N11 G00 Y-75； 刀具沿Y向退刀

N12 Z200 M00； 刀具沿Z向退回孔端，程序暫停調刀 N13 Y-70 M03； 刀具對準孔中心，主軸啟動 N14 G04 X2； 暫停兩秒，便于主軸速度到達 N15 G33 Z120 F5； 第三次螺紋切削 38 N16 M19； 主軸定向停止 ： NXX M02； 程序結束

切削錐度螺紋時，工件要沿Z和X（或Y）兩個方向移動，因螺紋中心線通常與主軸中心線重合，因此，Z向移動總關聯導程，而X（或Y）向移動則產生錐度。例：

G90 G33 X10 Z100 F4；

八、極坐標編程

用極坐標（極徑和極角）方式編寫程序 格式： G16； X Y ；或（X Z ；或Y Z ；）G15； 39 在XY和XZ平面內，X后面的數值是極徑的值，Y和Z后面的數值是極角，在YZ平面內，Y字后面的是極徑，Z字后面是極角。（極角單位是“度”，逆時針為“正”，順時針為“負”。極徑和極角的值與增量方式還是絕對方式有關，也可以混用。增量方式（G91）：極徑的起點是刀具當前所在位置，極角是相對于上一次編程角度的增量值，在剛進入極坐標編程方式時，極角的起始邊是當前有效平面的第一坐標軸，缺省表示極角為0。

絕對方式（G90）：極徑的起點總是坐標系的原點，極角的起始邊永遠是當前有效平面的第一坐標軸。例圖，刀具運行軌跡是O-A-B-C 增量方式：

N10 G91 G00 X0 Y0 F150； N20 G01 X10 Y10； N30 G16； N40 X22 Y10； N50 X15 Y260； N60 G15； 40 N70 M30； 絕對方式： N5 G00 X0 Y0 F150； N10 G90；

N20 G01 X10 Y10； N30 G16； N40 X22 Y10； N50 X15 Y80； N60 G15； N70 M30；

極坐標編程中，若后一段中的極徑或極角值與前一段相同，則后一段程序中可省略不寫，但不能全部省略，至少要出現一個極坐標字。例圖：

N10 G00 X10 Y5； N20 G01 G91 G16 F100； N30 X20 Y45； N40 Y90； 41

第二篇：數控技術教案

課程名稱：數控技術 學時：46學時學分：3學分 開課學期：第七學期 課程類別：必修 課程性質：專業基礎課

先修課程：電工電子技術，微機原理及應用，機械工程控制基礎等

教材：《機床數字控制》（第一版）廖效果編著 機械工業出版社

授課對象：機電學院機械制造及自動化本科 工業設計、材料成型與控制本科

授課教師： 機械制造系 魏效玲，薛會民，劉洵，柴保明，吳炳勝

第一節教學內容 第一章概論

一、教學目的

掌握數字控制和數控機床等基本概念、組成及分類，了解數字控制原理及數控機床的加工特點，了解數控技術的產生背景、發展現狀及發展趨勢。

二、教學時間:2課時

? 內容

數控與數控機床的基本概念、加工過程、特點、主要技術指標、組成與分類，加工的適應性、數控技術的發展、十五目標及數控技術的發展趨勢

四、教學方法

介紹基本概念，講授數字控制原理，分析數控機床的組成，根據以上講述內容再歸納數控機床的加工特點，借助簡圖和表格等形式配合內容講解。結合數控技術

的發展將課程前沿問題介紹給學生。對編程基本知識先提出問題，啟發學生思維，然后再講解。

? 作業

1、數控機床、數控技術的基本概念

2、數控機床的特點、組成、各部分作用、分類

3、數控機床的加工原理、使用范圍

4、數控技術的發展趨勢

5、什么是點位控制、直線控制、輪廓控制數控機床？

6、按伺服系統的控制原理數控機床分哪幾類？

7、數控機床的發展趨勢主要有哪些？

8、如何提高數控機床的精度、速度和可靠性

9、.CNC裝置的主要技術指標有哪些？

第二節內容 第二章數控加工程序的編制

一、教學目的

1．學習數控加工工藝的基礎知識。2．介紹程序編制的代碼及格式

二、教學時間:2課時

三、內容與進度

利用多媒體直觀的教學形式，介紹程序編制的基本概念、手工編程的內容和步驟，數控加工的工藝分析和數控加工方法，程序編制的代碼及程序格式。

四、教學方法

根據已加工好的零件，在具體加工過程中如何根據其加工圖紙來編寫其加工程序，數控機床如何根據加工程序加工來說明手工程序編制的內容和方法。同時，在編寫零件的加工程序前要進行工藝分析，分析時要注意哪些問題，循序漸進完成課堂內容，介紹兩種典型的程序編制代碼。

五、作業

? ? ? ? ? 程序編制的概念、手工程序編制的內容和步驟？ 對刀點、刀位點、對刀概念 選擇對刀點的原則？

加工路線，確定加工路線的原則？

ISO和EIA代碼的區別？現在廣泛使用哪種代碼？

第三節內容

第二章數控加工程序的編制

一、教學目的

1．掌握機床常用的編程指令G、M、S、T、F。

2．讓學生掌握程序編制前應首先了解機床坐標的規定，和程序原點的確定。

二、教學時間:2課時

三、內容與進度

介紹數控機床的坐標系規定及坐標軸方向的命名，工件坐標系和機床坐標系的關系，絕對坐標和相對坐標的概念，程序編制中的數值計算方法，常用的G指令和M指令功能

四、教學方法

通過多媒體圖片讓學生看清車床和銑床的坐標軸是如何規定的，直角坐標系在機床中是如何應用的，常用的G、M指令功能及類型，基點和節點在數值的區別。

五、作業

1、G00、G01、G02、G03、M02、M03、M04、M05功能？模態和非模態區別？

2、車床的X、Z軸如何規定？銑床的Z、X、Y軸如何規定？

3、機床坐標系和工件坐標系，機床原點和工件原點，基點和節點概念

4、絕對坐標和相對坐標的概念及關系。

第四節內容 第二章數控加工程序的編制

一、教學目的

1、掌握機床常用的編程指令。

2．通過對常用指令的編程格式講解，使學生進一步掌握程序編制方法，能獨立編寫簡單的加工程序。

二、教學時間:2課時

? 內容與進度

與坐標系相關的指令G92，平面坐標系選定指令G17,G18,G19（模態，G17模態，初態），以及與控制方式有關的指令編程格式，如 G00，G01，G02,G03，其絕對編程和相對編程形式。

四、教學方法

要正確編制加工程序，僅僅學會編程代碼是不夠的。本節通過編程實例講解編程方法，重點把工藝方面知識多介紹一些，要與生產實際緊密結合，通過布置作業和編程實驗加深理解和掌握。

五、作業

1、自己給出零件直線、圓弧加工尺寸，編寫其絕對和相對加工程序，第五節內容 第二章數控加工程序的編制

一、教學目的

本節課內容還是主要講授手工編程所用其它代碼，每個代碼應配以實例講解，同組代碼重點講解一種，其他可通過課堂和課后作業掌握，手工編程必須經過大量練習才能熟練編制。

二、教學時間:2課時

三、內容與進度

通過實例分別介紹刀具長度補償指令G40（49）、G44、G43，刀具半補償指令G40 G41 G42，回程序起點指令G26,G27,G28,G29,固定循環指令，G33 螺紋加工指令，四、教學方法

對以上講解的各種指令在車、銑床的編程格式及應用要逐個的介紹，每個指令通過實例給學生直觀的講解編程方法。

五、作業

1、給出被加工零件的幾何尺寸，利用刀具補償指令編寫其加工程序，2、進行綜合實例練習，編寫完程序上機加工，練習機床的操作能力，并檢驗程序的正確與否，在操作中解決問題。

第六節內容 第二章數控加工程序的編制

一、教學目的

本節課內容還是主要講授手工編程所用其它代碼，每個代碼應配以實例講解，同組代碼重點講解一種，其他可通過課堂和課后作業掌握，手工編程必須經過大量練習才能熟練編制。

二、教學時間:2課時

三、內容與進度

G75 車槽固定循環指令，G81 鉆孔循環，G84 鋼性攻絲循環，G24 錐面固定循環指令，G77 柱面固定循環指令以及其它相關指令如：延時指令、鏡像指令等

四、教學方法

通過一個個實例把各指令的編程格式講清楚并讓學生會用。

五、作業

對已給孔進行加工，要求編寫鉆孔和攻絲加工程序并在程序中體現延時指令功能。

? 對已給的棒料進行加工，要求寫出其粗、精加工程序，注意使用講過的循環指令。? ?

第七節內容 第二章數控加工程序的編制

一、教學目的

本節課綜合講解編程知識，同時對前面答疑和作業中存在的問題加以講解。

二、教學時間:2課時

三、內容與進度

針對實訓基地的數控機床編程要求，綜合講解和練習實際零件的程序編制

四、教學方法

選擇實際生產加工中零件，練習編程的全過程，通過答疑、批改作業，發現的問題在習題課中解決。根據生產加工零件，對各種加工方法進行工藝分析，確定合理加工方案，編寫加工程序

五、作業

1．如圖1所示，原點為起刀點，試用絕對坐標或增量坐標編寫孔加工程序。

圖1圖2 2．手工編寫圖2所示零件的車削加工程序。該零件需要精加工，圖中φ100表面不加工。選用具有直線、圓弧插補功能的數控車床加工該零件。

第八節內容 第二章數控加工程序的編制

一、教學目的

1．掌握自動編程系統的軟件程序的構成。2．了解 APT自動編程系統。

3．能讀懂用APT語言編寫的零件源程序。

二、教學時間:2課時

三、內容與進度

1.自動編程系統的軟件程序的構成，利用CAM系統講解自動編程的基本步驟，2．介紹APT自動編程系統 3．講解例題

四、教學方法

先講自動編程系統的組成、特點及發展，再通過例題講述APT語言源程

序的編制，把在編程過程中涉及到的控制面、APT語句和后置處理程序語句等內容介紹。

五、作業

1．如圖所示，原點為起刀點，圓弧半徑均為R10，用APT語言編制輪廓銑削加工程序。

第九節內容 第三章位置檢測裝置

一、教學目的

1、了解位置檢測裝置作用，位置檢測裝置的分類，數控機床對位置檢測裝置的要求。

2、掌握感應同步器結構與工作原理，應用。

二、教學時間:2課時

三、內容與進度

置檢測裝置作用，分類及數控機床對位置檢測裝的要求 ? 感應同步器結構與工作原理，應用 ?

3、感應同步器的特點及使用注意事項

四、教學方法

結合多媒體圖例，介紹檢測裝置分類，講具體裝置時要與各種分類相聯系。要把鑒相型和鑒幅型感應同步器的結構圖利用課件講清楚。

五、作業

1、簡述感應同步器結構與工作原理。

第十節內容 第三章位置檢測裝置

一、教學目的

1、了解現代位置測量裝置的先進技術，重點了解各種檢測裝置的性能、特點及應用范圍，能夠正確選用各種檢測裝置。

二、教學時間:2課時

三、內容與進度

掌握旋轉變壓器、感應同步器結構與工作原理，應用。? 磁尺位置檢測裝置組成、原理 ?

四、教學方法

通過簡圖介紹旋轉變壓器的工作原理、轉子和定子繞組的布置及感應電壓的變化與感應同步器的區別，同時讓學生明白轉子繞組為什么由兩個互相垂直的繞組構成。以上三種位置檢測裝置的共同特點和工作方式要掌握。

五、作業

1、簡述旋轉變壓器、磁尺位置檢測裝置的結構與工作原理、應用

第十一節內容 第三章 位置檢測裝置

一、教學目的

1．掌握脈沖編碼器的工作原理、應用。2．掌握光柵的工作原理、應用。3．了解光柵位移-數字轉換系統

二、教學時間:2課時

三、內容與進度

1、光柵的工作原理、應用

2、光柵位移-數字轉換系統

3、脈沖編碼器（絕對式與增量式）

4、介紹當前的測量技術

四、教學方法

這節介紹數字檢測裝置，比較模擬與數字檢測裝置的特點，分析絕對和增量測量裝置的工作原理，研究間接、直接測量的精度影響。了解現代測量技術。講清楚光柵位置檢測裝置用倍頻提高精度的原理。

五、作業

1．簡述絕對式與增量式脈沖編碼器的工作原理。

2．簡述光柵的工作原理，寫出W和P與θ的關系。掌握莫爾條紋的特點及變化規律。

3、光柵位置檢測裝置用倍頻提高精度的原理

第十二節內容 第四章 數控裝置

一、教學目的

1．了解數控裝置的作用、特點、硬件結構。2．會合理選擇數控機床

二、教學時間: 2課時

三、內容與進度

1．數控裝置的組成、優點、CNC裝置的功能，2．數控裝置的硬件結構、分類，各結構形式的硬件功能

3、CNC裝置軟件和硬件的功能界面劃分

4、數控軟件的數據轉換流程

四、教學方法

計算機數控裝置可借助圖片和實驗室的數控機床講解，了解數控裝置作用、功能、特點，繪出數控軟件的數據轉換流程，并分析各部分的作用。

五、作業

1．簡述數控裝置的作用。

2．兩種CNC裝置的硬件結構形式比較優缺點

3、繪出數控軟件的數據轉換流程

第十三節內容 第四章數控裝置

一、教學目的

1、掌握數控軟件的特點、基本結構形式。

2、了解輸入/輸出接口的任務。

二、教學時間:2課時

三、內容與進度

1、數控軟件的特點、基本結構形式。

2、輸入/輸出接口的任務

? CNC系統進給速度控制

4、CNC輸入數據處理及故障診斷

四、教學方法

分析數控裝置軟件的特點、結構形式，由微機原理中學到的接口技術，對數控裝置的數控軟件的特點講述。

五、作業

1、數控軟件的特點，3種軟件比較優缺點。2．輸入/輸出接口的任務。

第十四節內容 第五章 數控插補原理

一、教學目的

1、掌握數控裝置的工作過程。

2、掌握插補的基本概念，了解插補方法和分類。

二、教學時間:2課時

三、內容與進度

1．數控裝置的工作過程。

2．插補的基本概念、插補方法的分類

3、逐點比較法插補的原理、介紹逐點比較法直線插補的算法、象限處理。

四、教學方法

在講插補原理前，講述數控裝置的工作過程，使學生有一個總體認識，便于以后學習。最后介紹基本概念，通過多媒體手段把直線插補的偏差判別式推導出來，便于學生認識和掌握。

五、作業

1、什么叫插補？目前應用較多的插補算法有哪些？

2、試述逐點比較法插補的四個節拍，并推導第Ⅰ象限直線插補公式。

3、設欲加工第一象限直線OE、起點坐標為O（0，0），終點坐標為E（6，8），脈沖當量δ＝1，試用逐點比較法插補之并畫出插補軌跡。

第十五節內容 第五章 數控插補原理

一、教學目的

1．掌握逐點比較法的插補原理。

2．熟練掌握逐點比較法基本算法、象限處理。

3．逐點比較法圓弧插補，比較直線和圓弧插補的異同之處

4．要求通過例題與習題熟練掌握逐點比較法插補全過程，弄明白逐點比較法插補的實質。

二、教學時間: 2課時

三、內容與進度 1．逐點比較法圓弧插補 2．逐點比較法象限處理 3．逐點比較法的合成進給速度

四、教學方法

逐點比較法是最簡單的插補方法，按插補的四個步驟講解，學生容易理解和掌握。重點講解第一象限插補，其它象限插補公式找出規律，要求學生自己掌握，并能驗證插補軌跡的對錯。有一點需要說明的是：逐點比較法直線插補各象限的插補公式一樣，只是各象限的進給方向不同而已，終點坐標均為絕對值。圓弧插補偏差計算式中的坐標值是動態變化的，而且不同象限，順逆不同，插補計算式不同，坐標進給方向不同。

五、作業

1、用逐點比較法加工第一象限順圓，起點坐標為A（0,4），終點坐標為B（4，0），寫出插補過程，并畫出插補軌跡。

2、設欲加工第二象限逆圓AB，起點A（6，0），終點E（0，6），脈沖當量δ＝1，試用逐點比較法插補之并畫出插補軌跡。

3、比較直線和圓弧插補的異同之處

第十六節內容 第五章 數控插補原理

一、教學目的

1．熟練掌握數字積分法直線、圓弧插補原理、各象限處理方法。2．要求通過例題與習題熟練掌握數字積分法插補全過程。

二、教學時間: 2課時

三、內容與進度 1．數字積分法直線插補 2．數字積分法圓弧插補

3、數字積分法插補的象限處理

四、教學方法

從積分求面積開始，理解數字積分法的實質就是把積分運算變成求和運算。利用兩個積分器對要插補的直線和圓弧分別在X和Y方向累加求和，最后得到直線或圓弧的終點坐標值。再利用十進制數進行長度分割、累加，將積分原理講透，然后講直線、圓弧插補，通過直線和圓弧插補例題，學習插補全過程。注意教材對直線和圓弧插補的總結

五、作業

1、用數字積分法加工第一象限直線OB的插補過程，其中O(0，0)，B（6，7），并畫出插補軌跡。

2、第一象限逆圓，起點為（6，0），終點為（0，6），用數字積分法，選用3位寄存器對此圓弧進行插補并劃出插補軌跡圖。

? 比較直線和圓弧插補的異同之處，便于理解和掌握數字積分法的原理和實質。

5、掌握圓弧和圓弧、直線和直線插補中不同象限之間的區別。

第十七節內容 第五章 數控插補原理

一、教學目的

1．掌握數據采樣插補原理。

2．了解擴展DDA數據采樣直線、圓弧插補原理。

3、掌握刀具補償原理

二、教學時間: 2課時

三、內容與進度

1、掌握數據采樣插補原理，擴展DDA數據采樣直線、圓弧插補原理

2、刀具補償原理、刀具半徑補償的概念、作用和實質，分類，兩種半徑補償的優缺點，刀補原理的哪一點不同，在原理框圖上如何體現。

3、直線與直線過渡的轉接情況分析

四、教學方法

刀具半徑補償的實質是把零件的輪廓軌跡變成刀具的中心軌跡。利用刀具長度和半徑補償可以簡化編程，在編程時除了會用其代碼，還要懂其原理。重點講解刀補的作用、步驟。左右偏刀補的概念，可借助圖片和實驗室的數控機床講解。

五、作業

1．何謂刀具長度補償、刀具半徑補償？其執行過程如何？ 2.B功能刀具半徑補償與C功能刀具半徑補償的區別在何處？

3、在切削過程中，刀具半徑補償的執行過程分為哪三個步驟？

4、給出要求加工的零件輪廓，采用C功能刀具半徑補償（G42或G41）處理后，繪出刀具中心軌跡。

? 畫出直線過渡的不同轉接過渡類型圖

第十八節內容 第六章 數控機床的伺服系統一、教學目的

1．掌握機床伺服系統的組成、分類和對伺服系統的要求。2．常見的數控進給伺服系統的類型（開、閉環）

3、掌握步進電機的工作原理、性能指標。

說明：重點掌握步進電機的結構、工作原理和主要性能指標。

二、教學時間:2課時

三、內容與進度 1．伺服系統的組成

2．對伺服系統的基本要求 3．伺服系統的分類 4．步進電機工作原理

5、主要性能指標

四、教學方法

數控機床的伺服系統是一個自動控制系統它與普通機床進給系統有著本質區別，對伺服系統有明確認識。按步進電機的結構，工作原理及性能指標順序講解。工作原理結合多媒體課件圖片介紹，重點介紹反應式步進電機。

五、作業

1．簡述伺服系統的作用、組成與分類。2．簡述步進電機的工作原理。3．影響步進電機步距角有哪些？

4、數控機床對進給伺服系統的要求是什么

5、開、閉環伺服系統的主要區別？

6、常用的步進電動機的性能指標有哪些？其含義是什么？

7、簡述反應式步進電動機的結構特點，第十九節內容 第六章 數控機床的伺服系統一、教學目的

1．寬調速直流伺服電機特點：

2、常見的直流伺服電機的調速控制方法

3、數控機床用交流電機特點。

4、交流電機變頻調速與控制。

二、教學時間: 2課時

三、內容與進度

1、寬調速直流伺服電機特點：

2、常見的直流伺服電機的調速控制方法

3、數控機床用交流電機

4、交流電機的速度控制

5、交流電機變頻調速與控制

四、教學方法

直流伺服電機和交流伺服電機比較各自的優點。為什么交流電機在數控機床的應用愈來愈廣泛，交流電機主要用來調速，介紹三種不同的調速特性，講述應用最多的變頻調速。

五、作業

1．什么是大慣量直流電動機？有什么特點？

2、直流電動機調速方式有哪幾種？

3、交流電動機調速方式有哪幾種？通常采用哪種調頻調壓的方法 4．為什么變頻的同時要改變電壓？ 5．變頻器的作用？

第二十節內容 第六章 數控機床的伺服系統一、教學目的

1．步進電機開環進給系統的傳動計算。2．步進電機的驅動電路。

3．提高開環進給伺服系統精度的措施

4、半閉環進給系統位置檢測裝置的安裝和傳動計算

二、教學時間:2課時

三、內容與進度

1、步進電機和伺服電機選擇

2、步進電機的驅動電路，硬件環行分配器的設計，工作過程，軟件環行分配器工作順序。單電壓與雙電壓驅動線路各自特點，應用情況。3．提高開環進給伺服系統精度的措施

4、半閉環進給系統位置檢測裝置的安裝和傳動計算

四、教學方法

學會選擇電機，在實際工作中能正確應用，尤其在畢業設計訓練環節中能獨立計算動力部件。講清學習的重要性，調動學生的主動性，再按設計步驟講述，最后以數控機床的工作過程為主線總結整個課程內容。

五、作業

1．如何選擇步進電機，交流伺服電機？ 2．跟隨誤差對加工精度的影響如何？

3、實現步進電動機控制脈沖的環形分配器有哪些主要方法？

4、簡述高低切換驅動電源、恒流斬波型驅動電源、單電壓驅動電源的工作原理，各有何優缺點？

第三篇：數控技術電子教案

電子教案

《數控加工實訓》

學習情境設計

學習情境一

摩托車發動機齒輪室蓋的加工

授課班級

上課時間

上課地點

加工中心實訓室、一體化教室

教師引導項目

本項目職業描述

我院加工中心生產車間承接了摩托車齒輪室蓋，對方提供了零件圖紙和毛胚，首件調試期一周，要求本生產車間半年內平均每周交付500個合格零件。你作為該項目的技術負責人，要帶領項目小組在規定時間內完成該項目的工藝方案的設計與實施。職業行動步驟：根據零件圖紙加工要求，進行零件加工工藝分析，確定工件坐標系，制定加工工藝過程卡、工序卡，應用基本指令編制數控加工程序，合理選擇刀具及參數，對刀并完成零件的試制加工，正確使用選擇量具進行檢測，根據測量結果分析誤差，再進行二次加工檢測，整理工藝文件。

本項目教學分析

要完成此項目，學生應具備讀圖能力，學會機械零件的加工工藝分析方法，掌握加工中心刀具選用方法及數控編程方法，并具備熟練地機床操作能力及零件檢測能力及團隊協作能力。以加工任務的最終完成為目標，在完成任務的過程中培養上述的各項能力并獲取相關的專業知識。

本項目教學設計

參照職業行動步驟進行教學設計，轉換成6個子任務：

1、承接業務、圖紙分析、生產條件分析；

2、制訂零件的機械加工工藝方案；

3、加工中心刀具及刀片的選用；

4、制訂加工工藝規程及檢驗規程；

5、數控編程、首件加工及檢測；

6、調整優化工藝方案及二次加工。教師更多的是起引導和協助的作用，學生通過自主學習和團隊協作分步驟的完成各個子任務，在學習和工作過程中獲取知識鍛煉技能。

提供的材料

《機械設計手冊》、《機械制造手冊》、《金屬材料手冊》、《畫法幾何》、《機械制圖》等參考書以及零件圖紙，零件毛坯、游標卡尺、千分尺、深度尺、內徑百分表、通用計算機、課件、黑板、多媒體等。

教學目的

通過一個完整項目的完成，熟悉加工中心工藝員的工作流程，掌握相關的知識和技能。

教學目標

知識目標

能力目標

素質目標

了解數控機床的分類及加工范圍、加工特點知識； 了解常見金屬材料的種類及牌號； 掌握較復雜箱體類、蓋類零件圖樣閱讀及分析相關知識； 掌握較復雜箱體類、蓋類零件的機械加工工藝方案制訂方法

掌握工藝卡、刀具卡、數控程序卡、檢驗規程等技術文件的基本格式及編制規范要求； 掌握箱體類、蓋類零件的數控編程知識；

掌握千分尺、游標卡尺、深度尺、內徑百分表使用方法及加工中心機外對刀儀使用方法； 掌握機械加工簡圖的畫法；

能根據零件圖樣及毛坯及企業生產條件設計加工工藝方案并編制工藝卡、刀具卡、數控程序卡、檢驗規程等數控加工技術文件； 能合理選用加工中心刀具；

能熟練操作加工中心并編程、調試、加工出合格零件； 能正確使用各種量具、量儀檢測零件；

具備愛崗敬業精神，及良好的職業道德和嚴謹的工作態度，具有強烈的責任心； 具有高度的安全意識、環境保護及職業衛生意識；

具有較強的口頭與書面表達能力、良好的溝通協調能力以及團隊合作能力； 運用各種媒體進行學習，提取信息、獲取新知識的能力； 工作中發現問題、分析問題、解決問題的能力；

具有借助工具書閱讀、翻譯、撰寫外文專業技術資料的基本能力；

任務

任務1：承接業務、圖紙分析、生產條件分析； 任務2：制訂零件的機械加工工藝方案； 任務3：加工中心刀具及刀片的選用； 任務4：制訂加工工藝規程及檢驗規程； 任務 5：數控編程、首件加工及檢測； 任務6：調整優化工藝方案及二次加工。

重點難點及解決方法

由于加工中心最適合加工形狀復雜、工序較多、要求較高的零件，該類零件的圖紙也較復雜，各項尺寸精度及行位公差較多，如何在其中選擇適合加工中心的加工內容是要完成的第一個任務。

加工中心的特點：定位精度及重復定位精度高；配刀庫，工件一次裝夾后能完成銑削、鏜削、鉆削和螺紋加工等多項工作；比較適合于箱體類、殼體類零件和孔系的加工； 讀圖重點：

1、注意“技術要求”中的鑄造公差等級、未注機械加工尺寸公差、機械加工余量。

2、注意圖紙中尺寸精度、形位公差及表面粗糙度高的部位；

3、注意局部剖； 毛胚分析重點： 毛胚的材料； 各加工部位在毛胚上的分布狀況；

定位基準及支撐點、夾緊點的初步考慮； 測量毛胚各部位尺寸并與零件圖的尺寸比較； 加工部位的選擇要點：

尺寸精度、形位公差及表面粗糙度高的部位； 占機時間少的加工部位；

精度要求一般，但一次裝夾時可附帶加工的部位；

參考資料

《機械設計手冊》、《機械制造手冊》、《金屬材料手冊》、《畫法幾何》、《機械制圖》

工具與材料

零件圖紙，零件毛坯、游標卡尺、千分尺、深度尺、內徑百分表、通用計算機、課件、黑板、多媒體等。

第四篇：數控技術教案

《計算機組裝與維修》教案 《數控技術》教案

本次課重點介紹有關數控技術和數控機床的基礎知識，使學生對本門課有初步的認識并培養學生學習本門課的興趣。

一、章節題目 第一章 概述

第一節 數控技術的基本概念 第二節 數控機床組成與基本工作原理 第三節 數控機床分類 第四節 數控機床的發展趨勢 第二章 數控加工技術

第一節 數控加工程序編制的基本步驟

二、教學方法與輔助手段

本次課的授課方式為講課，在授課過程中突出數控機床的特點，并注意和普通機床進行比較，使學生對數控機床和數控技術有一個深入的認識。使用多媒體課件及板書配合教學。

三、教學目的與要求 1.掌握數控技術的基本概念 2.掌握數控機床基本工作原理 3.掌握數控機床的基本組成 4.掌握手工編程的基本過程 5.了解數控機床分類和發展趨勢 6.了解CAD/CAM混合編程的基本過程

《計算機組裝與維修》教案

對于學生來說數控技術是一個新的概念，學生對數控機床及其相 關知識很陌生。在教學過程中在完成基本教學內容的同時，通過和普

《數控技術》教案通機床比較，重點突出了數控機床的基本特點、工作原理及組成，使 學生對數控機床及其相關知識有了初步的認識。復習思考題

1.數控機床與普通機床的區別主要體現在那些方面，二者之間有 哪些共同之處？

2.插補在數控機床加工過程中的作用？

九、實施情況及分析

本次課按照預定計劃完成，效果較好。

本次課將在上次課的介紹數控機床基本工作原理的基礎上，講解數控加工程序編制的相關知識。

一、章節題目 第二章 數控加工技術

第二節 手工編程時的數控加工工藝處理 第三節 坐標系與編程計算 第三章 數控機床編程 第一節 編程基本概念

二、教學方法與輔助手段

本次課的授課方式為講課，在授課過程中突出數控機床手工編程時的工藝處理特點和過程，并著重介紹坐標系及編程計算的內容和方法。使用多媒體課件及板書配合教學。

三、教學目的與要求

《計算機組裝與維修》教案

2.有“回參考點”功能和無“回參考點”功能數控機床建立坐標 系的特點？

3.《數控技術》教案

八、實施情況及分析

本次課按照預定計劃完成，效果較好。

一、章節題目 第三章 數控機床編程 第一節 編程基本概念—功能字 第二節 基本G代碼

二、教學方法與輔助手段

本次課的授課方式為講課，在授課過程中重點介紹功能字含義和基本G代碼，并通過實例講解工藝處理、工序劃分、坐標系建立、編程計算、程序的組成和基本結構，消化理解上次課和本次課的相關內容。

三、教學目的與要求 1.掌握功能字的含義

2.掌握代碼分組與代碼的模態和非模態的含義，了解開機默認代碼的含義

3.掌握與坐標系有關的G代碼、基本運動G代碼、公英制選擇、絕對坐標和相對坐標定義G代碼、圓弧運動G代碼、刀具補償G代碼、螺旋線加工G代碼、暫停G代碼。

四、本次課的重點、難點 本次課重點： 1.功能字的含義

《計算機組裝與維修》教案

4）用直徑為6毫米的銑刀加工直徑為10毫米的孔，假設加工平面為XOY面，孔位置為（20，30），（60，70）。用相對坐標和絕對坐標編寫加工程序，工件厚度10毫米。

八、實施情況及分析

本次課按照預定計劃完成，效果較好。

本次課將首先通過實例介紹螺紋孔加工、槽加工、銑孔加工的程序編制方法，進一 如何理解工藝處理和工序劃分的意義？

《數控技術》教案步理解工藝處理、工序劃分的意義，進一步掌握程序功能字的含義與使用方法，了解程序編制過程中容易出現的問題，進一步理解程序結構，了解螺紋孔加工、槽加工程序編制的特點，為編制復雜加工程序打下基礎。另外，本次課將在鏜銑類機床普通編程方法的基礎上介紹鏜銑類機床的特殊編程方法。

一、章節題目 第四章 數控機床編程 第三節 鏜銑類機床編程方法

二、教學方法與輔助手段

本次課的授課方式為講課，通過實例使學生掌握數控加工程序基本的編制方法，消化理解前兩次課的內容。使用多媒體課件及板書配合教學。

三、教學目的與要求

1.掌握螺紋孔加工、槽加工、銑孔加工程序編制方法 2.掌握常用鏜銑類機床編程的特殊代碼指令格式和使用方法 3.理解固定循環的含義，掌握常用鏜銑加工固定循環的動作過程 4.掌握使用固定循環指令時程序編制的特點 5.掌握子程序編程方法

《計算機組裝與維修》教案

作業題

1.利用G81指令編寫例4-17的孔加工程序

八、實施情況及分析

本次課按照預定計劃完成，效果較好。

本次課將首先向學生介紹車削加工編程特點，在此基礎上通過實

例向學生講解車削加工編程方法。介紹車削加工中常用的簡單固定循環指令，并通過實例講解簡單固定循環指令的使用方法。介紹幾種復 《數控技術》教案合固定循環指令的格式。

一、章節題目

二、教學方法與輔助手段

本次課的授課方式為講課，通過實例使學生掌握車削加工程序編制方法，使用多媒體課件及板書配合教學。

三、教學目的與要求 1.掌握數控編程特點

2.掌握使用固定循環指令編程時程序的結構特點

3.掌握端面加工、外圓加工和孔加工的固定循環指令格式 4.能夠使用固定循環指令編程

四、本次課的重點和難點 重點：

1.車削加工的特點

2.固定循環指令格式及應用

《計算機組裝與維修》教案

四、本次課的重點和難點 重點：

1.復合固定循環指令的格式 2.復合固定循環指令的使用 難點：

1.復合固定循環指令的使用

2.使用復合固定循環指令時程序的結構 《數控技術》教案

七、復習思考題、作業題 思考題：

1.使用復合固定循環指令時程序的結構特點

2.G70復合固定循環指令如何與G71指令配合使用，及二者在程序中的位置。作業題：

1.使用復合固定循環指令編寫 加工程序。

八、實施情況與分析

本次課將介紹有關插補原理方面的內容。重點介紹插補在數控加工中的作用、插補算法。

一、章節題目

二、教學方法與輔助手段

本次課的授課方式為講課，通過實例使學生掌握車削加工程序編制方法，使用多媒體課件及板書配合教學。

三、教學目的與要求

1.認識插補在輪廓加工中的作用

第五篇：數控技術

機床數控系統（機床）的基本組成：輸入輸出裝置，數控裝置，伺服驅動（+反饋裝置，輔助裝置及機床本體）數控機床分類：按加工工藝方法分：普通數控機床，加工中心。按伺服驅動特點分：開環控制數控機床，半閉環，閉環。按加工軌跡分：點位控制數控機床，直線，輪廓。數控機床的特點：加工精度高，機床柔性強，自動化程度高，生產率高，經濟效益高，利于管理。數控機床機械結構特點：1結構簡單，操作方便，自動化程度高2廣泛采用高效，無間隙傳動裝置和新技術新產品3具有適應無人化，柔性化加工的特殊部件4對機械結構，零部件的要求高。數控機床對機械結構的基本要求1具有較高的靜動剛度和良好的抗振性2具有良好的熱穩定性3具有較高的運動精度與良好的低速穩定性4具有良好的操作安全防護性能。提高數控機床性能的措施1合理選擇數控機床的總體布局2提高結構件的剛度3提高機床抗振性4改善機床的熱變形5保證運動的精度和穩定性。數控機床常用布局形式：平床身，斜床身，立式床身（大型的）。主傳動系統的基本要求：1主軸一般都要求能自動實現無級變速2主軸系統必須具有足夠高的轉速和足夠大的功率3主傳動系統應簡化結構，減少傳動件4在加工中心上，必須具有安裝刀具和刀具交換所需的自動夾緊裝置，以及主軸定向準停裝置5主軸還需要安裝位置檢測裝置。主傳動的無級變速三種方法：1采用交流主軸驅動系統實現無級變速運動2在經濟型，普及型數控機床上采用變頻帶變頻電動機或普通交流電動機實現無級變速3在高速加工機床上，采用主軸和電動機一體化的新穎功能部件-電主軸。主軸的聯接形式：1用輔助機械變速機聯接2定傳動比的聯接3采用電主軸。數控機床對進給傳動系統的基本要求：1提高傳動部件的剛度2減小傳動部件的慣量3減小傳動部件的間隙4減小系統的摩擦阻力。數控機床進給傳動系統的基本形式：1滾珠絲杠螺母副2靜壓絲杠螺母副3靜壓蝸桿蝸條幅和齒輪齒條幅4直線電動機直接驅動。數控機床對導軌的基本要求：1導向精度高2精度保持性好3足夠的剛度4良好的摩擦特性。數控機床的種類與特點：1滑動導軌：結構簡單，制造方便，剛度高，抗震性好2滾動導軌：靈敏度高，定位精度高，摩擦小，壽命長3靜壓導軌：無摩損，精度保持性好，承載大，剛度好，抗震性好。步進電動機的優缺點：結構簡單，控制容易，維修方便，負載大，速度高的情況下易失步。交流逆變：交流伺服，交流主軸，變頻器的共性關鍵技術。為進交電機的調速，需改變電機的電壓與頻率，這個改變電壓與頻率的裝置叫逆變器。

三相異步電動機的固有特性：異步電動機在額定電壓和額定功率下，按規定的接線方式接線，定轉子電路外接電阻和電抗為零時的轉速和電磁轉矩的關系。常用人為機械特性：降低定子電壓，轉子電路串接電阻，改變定子電源頻率，改變極對數。異步電動機的起動方法：直接啟動，降壓啟動，繞先行電動機轉子串電阻啟動。異步電動機的制動方法：能耗制動，反接制動（轉子反轉，定子兩相反接，發電反饋制動），回饋制動。控制電器：中間繼電器，時間繼電器（空氣阻尼式，晶體管式）。保護電器：熱繼電器，熔斷器，低壓斷路器。電器保護環節：過載保護，短路保護（熔斷器，自動開關），零壓與欠壓保護，過流保護。PLC的工作方式：輸入采樣階段，程序執行階段，輸出刷新階段。步進電機的運行特性及影響因素：矩角特性：反映步進電動機電磁轉矩隨轉角的關系。單步運行特性：加一個控制脈沖改變一次通電狀態。步進電動機的主要性能指標：步距角：每給一個電脈沖信號，電動機轉子所應轉過角度的理論值。轉矩：（保持轉矩）繞組不通電時電磁轉矩的最大值或轉角不超過一定值時的轉矩值。直流伺服電動機的基本類型：普通電樞，盤形電樞，空心杯電樞，無槽電樞，直流伺服齒輪減速電動機，直流力矩電動機。環形分配器：根據指令脈沖信號按一定的邏輯關系加到放大器上，使各相繞組安一定的順序和時間導通和關斷，并根據指令使電動機正轉或反轉，實現確定的運行方式。（由勵磁繞組數和工作方式決定）