數(shù)控技術(shù)課程教(學(xué))案

1、數(shù)控技術(shù)課程教案河北工程學(xué)院數(shù)控技術(shù)教案課程編碼：課程名稱：數(shù)控技術(shù)學(xué)時：46學(xué)時學(xué)分：3學(xué)分開課學(xué)期：第七學(xué)期課程類別：必修課程性質(zhì)：專業(yè)基礎(chǔ)課先修課程： 電工電子技術(shù)，微機原理及應(yīng)用，機械工程控制基礎(chǔ)等教材：機床數(shù)字控制（第一版）廖效果編著機械工業(yè)出版社授課對象：機電學(xué)院機械制造及自動化本科工業(yè)設(shè)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(jié)教學(xué)內(nèi)容第一章概論一、教學(xué)目的掌握數(shù)字控制和數(shù)控機床等基本概念、組成及分類，了解數(shù)字控制原理及數(shù) 控機床 的加工特點，了解數(shù)控技術(shù)的產(chǎn)生背景、發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。二、教學(xué)時間：2課時三、內(nèi)容數(shù)控與數(shù)控機床的基本概念

2、、加工過程、特點、主要技術(shù)指標(biāo)、組成與分 類，加 工的適應(yīng)性、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展、十五目標(biāo)及數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢四、教學(xué)方法介紹基本概念，講授數(shù)字控制原理，分析數(shù)控機床的組成，根據(jù)以上講述內(nèi)容再歸 納數(shù)控機床的加工特點，借助簡圖和表格等形式配合內(nèi)容講解。結(jié)合數(shù)控技術(shù)的發(fā)展將 課程前沿問題介紹給學(xué)生。對編程基本知識先提出問題，啟發(fā)學(xué)生 思維，然后再講解。 四、作業(yè)1、數(shù)控機床、數(shù)控技術(shù)的基本概念2、數(shù)控機床的特點、組成、各部分作用、分類3、數(shù)控機床的加工原理、使用范圍4、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢5、什么是點位控制、直線控制、輪廓控制數(shù)控機床？6、按伺服系統(tǒng)的控制原理數(shù)控機床分哪幾類？7、數(shù)控機床的發(fā)展趨勢主

3、要有哪些？8、如何提高數(shù)控機床的精度、速度和可靠性9、CNC裝置的主要技術(shù)指標(biāo)有哪些？第二節(jié)內(nèi)容第二章數(shù)控加工程序的編制1 學(xué)習(xí)數(shù)控加工工藝的基礎(chǔ)知識。2 介紹程序編制的代碼及格式二、教學(xué)時間：2課時三、內(nèi)容與進度利用多媒體直觀的教學(xué)形式，介紹程序編制的基本概念、手工編程的內(nèi)容和 步驟， 數(shù)控加工的工藝分析和數(shù)控加工方法，程序編制的代碼及程序格式。四、教學(xué)方法根據(jù)已加工好的零件，在具體加工過程中如何根據(jù)其加工圖紙來編寫其加工 程序，數(shù) 控機床如何根據(jù)加工程序加工來說明手工程序編制的內(nèi)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(nèi)容，介紹兩種典型

4、的程序編制代碼。五、作業(yè)1、程序編制的概念、手工程序編制的內(nèi)容和步驟？2、對刀點、刀位點、對刀概念3、選擇對刀點的原則？4、加工路線，確定加工路線的原則？5、ISO和EIA代碼的區(qū)別？現(xiàn)在廣泛使用哪種代碼？第三節(jié)內(nèi)容第二章數(shù)控加工程序的編制一、教學(xué)目的1 掌握機床常用的編程指令G、M、S、T、Fo2 讓學(xué)生掌握程序編制前應(yīng)首先了解機床坐標(biāo)的規(guī)定，和程序原點的確定。二、教學(xué)時間：2課時三、內(nèi)容與進度介紹數(shù)控機床的坐標(biāo)系規(guī)定及坐標(biāo)軸方向的命名，工件坐標(biāo)系和機床坐標(biāo)系的關(guān)系，絕對坐標(biāo)和相對坐標(biāo)的概念，程序編制中的數(shù)值計算方法，常用的G指令和M指令功能四、教學(xué)方法通過多媒體圖片讓學(xué)生看清車床和銃床的坐

5、標(biāo)軸是如何規(guī)定的，直角坐標(biāo)系在機床中是如何應(yīng)用的，常用的G、M指令功能及類型，基點和節(jié)點在數(shù)值 的區(qū)別。五、作業(yè)1、GOO、G01、G02、G03、M02、M03、M04、M05 功能？模態(tài)和非模態(tài)區(qū)別？2、車床的X、Z軸如何規(guī)定？銃床的Z、X、Y軸如何規(guī)定？3、機床坐標(biāo)系和工件坐標(biāo)系，機床原點和工件原點，基點和節(jié)點概念4、絕對坐標(biāo)和相對坐標(biāo)的概念及關(guān)系。第四節(jié)內(nèi)容第二章數(shù)控加工程序的編制一、教學(xué)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(xué)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(xué)時間：2課時三 內(nèi)容與進度與坐標(biāo)系相關(guān)的指令G92，平面坐標(biāo)系選定

6、指令G17, G1 &G19 （模態(tài)，G17模 態(tài)，初態(tài)），以及與控制方式有關(guān)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(xué)方法要正確編制加工程序，僅僅學(xué)會編程代碼是不夠的。本節(jié)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(chǎn)實際緊密結(jié)合，通過布置作業(yè)和編程實 驗加深理解和掌握。五、作業(yè)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(jié)內(nèi)容第二章數(shù)控加工程序的編制一、教學(xué)目的本節(jié)課內(nèi)容還是主要講授手工編程所用其它代碼，每個代碼應(yīng)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(yè)掌握，手工編程必須經(jīng)過大量練

7、習(xí)才能熟練編制。二、教學(xué)時間：2課時三、內(nèi)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, G2& G29,固定循環(huán)指令，G33螺紋加工指令，四、教學(xué)方法對以上講解的各種指令在車、銃床的編程格式及應(yīng)用要逐個的介紹，每個指令通過實例給學(xué)生直觀的講解編程方法。五、作業(yè)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(xí)，編寫完程序上機加工，練習(xí)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(jié)內(nèi)容第二章數(shù)控加工程序的編制一、教學(xué)目的本節(jié)課內(nèi)容還是主要講

8、授手工編程所用其它代碼，每個代碼應(yīng)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(yè)掌握，手工編程必須經(jīng)過大量練習(xí)才能 熟練編制。二、教學(xué)時間：2課時三、內(nèi)容與進度G75車槽固定循環(huán)指令，G81鉆孔循環(huán)，G84鋼性攻絲循環(huán)，G24錐面固定循環(huán)指令，G77 柱面固定循環(huán)指令以及其它相關(guān)指令如：延時指令、鏡像指令等四、教學(xué)方法通過一個個實例把各指令的編程格式講清楚并讓學(xué)生會用。五、作業(yè)1、對己給孔進行加工，要求編寫鉆孔和攻絲加工程序并在程序中體現(xiàn)延時指令 功能。2、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(huán)指令。3、第八節(jié)內(nèi)容第二章數(shù)控加工程序的編制一、教學(xué)目的

9、本節(jié)課綜合講解編程知識，同時對前面答疑和作業(yè)中存在的問題加以講解二、教學(xué)時間：2課時三、內(nèi)容與進度針對實訓(xùn)基地的數(shù)控機床編程要求，綜合講解和練習(xí)實際零件的程序編制四、教學(xué)方法選擇實際生產(chǎn)加工中零件，練習(xí)編程的全過程，通過答疑、批改作業(yè)，發(fā)現(xiàn) 的問題 在習(xí)題課中解決。根據(jù)生產(chǎn)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(yè)IZ X01 如圖1所示，原點為起刀點，試 用絕對坐標(biāo)或增量坐標(biāo)編寫孔 加工程序。圖1圖22 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 100表 面不加 工。選用具有直線、圓弧插補功能的數(shù)控車床加工該零件。一、教學(xué)目的1 掌握自動

10、編程系統(tǒng)的軟件程序的構(gòu)成。2 了解APT自動編程系統(tǒng)。3 能讀懂用APT語言編寫的零件源程序。二、教學(xué)時間：2課時三、內(nèi)容與進度1自動編程系統(tǒng)的軟件程序的構(gòu)成，利用CAM系統(tǒng)講解自動編程的基本步驟，2 介紹APT自動編程系統(tǒng)3 講解例題四、教學(xué)方法先講自動編程系統(tǒng)的組成、特點及發(fā)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(nèi)容介紹。五、作業(yè)1 如圖所示，原點為起刀點，圓弧半徑均為 R10,用APT語言編制輪廓銃削加工程序。第九節(jié)內(nèi)容第三章位置檢測裝置、教學(xué)目的1、了解位置檢測裝置作用，位置檢測裝置的分類，數(shù)控機床對位置檢測裝置的要求

11、。2、掌握感應(yīng)同步器結(jié)構(gòu)與工作原理，應(yīng)用。二 教學(xué)時間：2課時三 內(nèi)容與進度1 置檢測裝置作用，分類及數(shù)控機床對位置檢測裝的要求2 感應(yīng)同步器結(jié)構(gòu)與工作原理，應(yīng)用3、感應(yīng)同步器的特點及使用注意事項四、教學(xué)方法結(jié)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(lián)系。要把鑒相型 和鑒幅型感應(yīng)同步器的結(jié)構(gòu)圖利用課件講清楚。五、作業(yè)1、簡述感應(yīng)同步器結(jié)構(gòu)與工作原理。第十節(jié)內(nèi)容第三章位置檢測裝置一、教學(xué)目的1、了解現(xiàn)代位置測量裝置的先進技術(shù)，重點了解各種檢測裝置的性能、特點及應(yīng)用范 圍，能夠正確選用各種檢測裝置。二 教學(xué)時間：2課時三、內(nèi)容與進度1、掌握旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器結(jié)構(gòu)與工作原理，應(yīng)

12、用。2、磁尺位置檢測裝置組成、原理四、教學(xué)方法通過簡圖介紹旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理、轉(zhuǎn)子和定子繞組的布置及感應(yīng)電壓的變化與 感應(yīng)同步器的區(qū)別，同時讓學(xué)生明白轉(zhuǎn)子繞組為什么由兩個互相垂直的繞 組構(gòu)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(yè)1、簡述旋轉(zhuǎn)變壓器、磁尺位置檢測裝置的結(jié)構(gòu)與工作原理、應(yīng)用第十一節(jié)內(nèi)容第三章 位置檢測裝置一、教學(xué)目的1 掌握脈沖編碼器的工作原理、應(yīng)用。2 掌握光柵的工作原理、應(yīng)用。3 了解光柵位移-數(shù)字轉(zhuǎn)換系統(tǒng)二 教學(xué)時間：2課時三、內(nèi)容與進度1、光柵的工作原理、應(yīng)用2、光柵位移-數(shù)字轉(zhuǎn)換系統(tǒng)3、脈沖編碼器（絕對式與增量式）4、介紹當(dāng)前的測量技術(shù)四、教學(xué)方法

13、這節(jié)介紹數(shù)字檢測裝置，比較模擬與數(shù)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(xiàn)代測量技術(shù)。講清楚光柵位 置檢測裝置用倍頻提高精度的原理。五、作業(yè)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B的關(guān)系。掌握莫爾條紋的特點及 變化規(guī) 律。3、光柵位置檢測裝置用倍頻提高精度的原理第十二節(jié)內(nèi)容第四章數(shù)控裝置、教學(xué)目的1 了解數(shù)控裝置的作用、特點、硬件結(jié)構(gòu)。2 會合理選擇數(shù)控機床二 教學(xué)時間：2課時三、內(nèi)容與進度1 數(shù)控裝置的組成、優(yōu)點、CNC裝置的功能，2 數(shù)控裝置的硬件結(jié)構(gòu)、分類，各結(jié)構(gòu)形式的硬件功能3、CNC裝置軟件和

14、硬件的功能界面劃分4、數(shù)控軟件的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程四、教學(xué)方法計算機數(shù)控裝置可借助圖片和實驗室的數(shù)控機床講解，了解數(shù)控裝置作用、功能、 特點，繪出數(shù)控軟件的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程，并分析各部分的作用。五、作業(yè)1. 簡述數(shù)控裝置的作用。2 兩種CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)形式比較優(yōu)缺點3、繪出數(shù)控軟件的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程第十三節(jié)內(nèi)容第四章數(shù)控裝置一、教學(xué)目的1、掌握數(shù)控軟件的特點、基本結(jié)構(gòu)形式。2、了解輸入/輸岀接口的任務(wù)。二、教學(xué)時間：2課時三、內(nèi)容與進度1、數(shù)控軟件的特點、基本結(jié)構(gòu)形式。2、輸入/輸出接口的任務(wù)3、CNC系統(tǒng)進給速度控制4、CNC輸入數(shù)據(jù)處理及故障診斷四、教學(xué)方法分析數(shù)控裝置軟件的特點、結(jié)構(gòu)形式，由微機原

15、理中學(xué)到的接口技術(shù)，控裝置 對數(shù) 的數(shù)控軟件的特點講述。五、作業(yè)1、數(shù)控軟件的特點，3種軟件比較優(yōu)缺點。2 輸入/輸出接口的任務(wù)。第十四節(jié)內(nèi)容第五章數(shù)控插補原理一、教學(xué)目的1、掌握數(shù)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(xué)時間：2課時三、內(nèi)容與進度1 數(shù)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(xué)方法在講插補原理前，講述數(shù)控裝置的工作過程，使學(xué)生有一個總體認(rèn)識，便于以后學(xué) 習(xí)。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(dǎo)岀來，便于學(xué)生 認(rèn)識和掌握。五、作業(yè)1、什么叫插補

16、？目前應(yīng)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(jié)拍，并推導(dǎo)第I象限直線插補公式。3、設(shè)欲加工第一象限直線0E、起點坐標(biāo)為0 (0，0 ),終點坐標(biāo)為E (6, 8 ),脈 沖當(dāng)量3=1,試用逐點比較法插補之并畫出插補軌跡。第十五節(jié)內(nèi)容第五章數(shù)控插補原理、教學(xué)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(xí)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(zhì)。、教學(xué)日寸I司：2課時三、內(nèi)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(xué)

17、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(xué)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(guī)律，要求學(xué)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(biāo)均為絕對值。圓弧插補偏差計算式中的坐標(biāo)值是動 態(tài)變化的，而且不同象限，順逆不同，插補計算式 不同，坐標(biāo)進給方向不同。五、作業(yè)1、用逐點比較法加丄第一象限順圓，起點坐標(biāo)為A ( 0, 4),終點坐標(biāo)為B ( 4, 0),寫出插補過程，并畫出插補軌跡。2、設(shè)欲加工第二象限逆圓AB,起點A (6, 0 ),終點E (0, 6 )，脈沖

18、當(dāng)量S二1, 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(jié)內(nèi)容第五章數(shù)控插補原理一、教學(xué)目的1熟練掌握數(shù)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(xí)題熟練掌握數(shù)字積分法插補全過程。二 教學(xué)時間：2課時三、內(nèi)容與進度1數(shù)字積分法直線插補2數(shù)字積分法圓弧插補3、數(shù)字積分法插補的象限處理四、教學(xué)方法從積分求面積開始，理解數(shù)字積分法的實質(zhì)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(biāo)值。再利用十進制數(shù)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

19、例題，學(xué)習(xí)插補全過程。注意教材對直線和圓弧插補的總結(jié)五、作業(yè)1、用數(shù)字積分法加工第一象限直線0B的插補過程，其中0 （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(shù)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。4、比較直線和圓弧插補的異同之處，便于理解和掌握數(shù)字積分法的原理和實質(zhì)。5、掌握圓弧和圓弧、直線和直線插補中不同象限之間的區(qū)別。第十七節(jié)內(nèi)容第五章數(shù)控插補原理一、教學(xué)目的1 掌握數(shù)據(jù)采樣插補原理。2 . 了解擴展DDA數(shù)據(jù)采樣直線、圓弧插補原理。3、掌握刀具補償原理二 教學(xué)時間：2課時三、內(nèi)容與進度1、掌

20、握數(shù)據(jù)采樣插補原理，擴展DDA數(shù)據(jù)采樣直線、圓弧插補原理2、刀具補償原理、刀具半徑補償?shù)母拍睢⒆饔煤蛯嵸|(zhì)，分類，兩種半徑補償?shù)膬?yōu)缺 點，刀補原理的哪一點不同，在原理框圖上如何體現(xiàn)。3、直線與直線過渡的轉(zhuǎn)接情況分析四、教學(xué)方法刀具半徑補償?shù)膶嵸|(zhì)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(shù)控機床講解，。五、作業(yè)1 何謂刀具長度補償、刀具半徑補償？其執(zhí)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?shù)膮^(qū)別在何處？3、在切削過程中，刀具半徑補償?shù)膱?zhí)行過程分為

21、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。5、畫岀直線過渡的不同轉(zhuǎn)接過渡類型圖第十八節(jié)內(nèi)容第六章數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)一、教學(xué)目的1 掌握機床伺服系統(tǒng)的組成、分類和對伺服系統(tǒng)的要求。2 常見的數(shù)控進給伺服系統(tǒng)的類型（開、閉環(huán)）3、掌握步進電機的工作原理、性能指標(biāo)。說明：重點掌握步進電機的結(jié)構(gòu)、工作原理和主要性能指標(biāo)。二、教學(xué)時間：2課時三、內(nèi)容與進度1 伺服系統(tǒng)的組成2 對伺服系統(tǒng)的基本要求3 伺服系統(tǒng)的分類4步進電機工作原理5、主要性能指標(biāo)四、教學(xué)方法數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)是一個自動控制系統(tǒng)它與普通機床進給系統(tǒng)有著本質(zhì)區(qū)別，對 伺服系統(tǒng)有明確認(rèn)識。按步進電機的結(jié)構(gòu)，工作原理及性能指標(biāo)順序講解。工作原理結(jié)合 多媒體課件圖片介紹，重點介紹反應(yīng)式步進電機。五、作業(yè)1 簡述伺服系統(tǒng)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(shù)控機床對進給伺服系統(tǒng)的要求是什么5、開、閉環(huán)伺服系統(tǒng)的主要區(qū)別？6、常用的步進電動機的性能指標(biāo)有哪些？其含義是什么？7、簡述反應(yīng)式步進電動機的結(jié)構(gòu)特點，一、教學(xué)目的1 寬調(diào)速直流伺服電機特點：2、常見的直流伺服電機的調(diào)速控制方法3、數(shù)控機床用交流電機特點。第十九節(jié)內(nèi)容第六章數(shù)控機