《數(shù)控加工基礎(chǔ)（第五版）》 教案 第一章 數(shù)控機床基礎(chǔ)知識

學科數(shù)控加工基礎(chǔ)課題§1-1數(shù)控機床概述課次1授課時間年月日（星期）2教具數(shù)控機床、課件、視頻教學目標1．掌握數(shù)控技術(shù)、數(shù)控機床的概念2．掌握數(shù)控機床的組成及各部分的作用3．掌握數(shù)控機床的工作過程4．了解數(shù)控機床的特點審批教學重點1．數(shù)控技術(shù)基本概念。2．數(shù)控機床的組成及各部分的作用。3．數(shù)控機床的工作過程。4．數(shù)控機床的特點。教學難點1．數(shù)控機床的組成。2．數(shù)控機床的工作過程。教學后記教學內(nèi)容教學方法【組織教學】1．檢查學生出勤情況。2．強調(diào)學習過程中應(yīng)注意安全事項。【新課導入】閱讀教材圖1-1所示零件，引導學生分析零件的形狀、特點，回答問題：1．能否應(yīng)用普通車床和銑床加工該類零件？2．加工這類零件的難點在哪里？3．有更先進的設(shè)備加工這類零件嗎？由上述問題，引入新課?！粳F(xiàn)場參觀】安排學生參觀數(shù)控車間或觀看數(shù)控加工視頻錄像。通過參觀回答下列問題：1．數(shù)控車床與普通車床在結(jié)構(gòu)上有何不同？2．數(shù)控銑床與普通銑床在結(jié)構(gòu)上有何不同？3．數(shù)控機床是如何工作的？通過問題，引導學生認真觀察數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)和數(shù)控機床的工作過程。【講授新課】§1-1數(shù)控機床概述簡要介紹數(shù)控機床的產(chǎn)生歷史與發(fā)展情況，讓學生了解數(shù)控機床發(fā)展歷程，激發(fā)學生的學習興趣。一、數(shù)控技術(shù)的基本概念（重點）1．數(shù)字控制是一種借助數(shù)字、字符或其他符號對某一工作過程（如加工、測量、裝配等）進行可編程控制的自動化方法。2．數(shù)控技術(shù)是指用數(shù)字量和字符發(fā)出指令并實現(xiàn)自動控制的技術(shù)。3．數(shù)控系統(tǒng)是指采用數(shù)字控制技術(shù)的控制系統(tǒng)。補充：數(shù)控系統(tǒng)的兩個發(fā)展階段和六代的歷程。六代是指電子管、晶體管、集成電路、小型計算機、微處理器和基于工控PC機的通用CNC系統(tǒng)。其中前三代為第一階段稱作硬件聯(lián)接數(shù)控，簡稱NC系統(tǒng)，后三代為第二階段稱作計算機軟件數(shù)控，也稱CNC系統(tǒng)。4．計算機數(shù)控系統(tǒng)是指以計算機為核心的數(shù)控系統(tǒng)。5．數(shù)控機床（較難理解）是按加工要求預(yù)先編制的程序，由控制系統(tǒng)發(fā)出數(shù)字信息指令對工件進行加工的機床。二、數(shù)控機床的組成（重點、難點）板書數(shù)控機床的組成框圖：1．控制介質(zhì)是指將零件加工信息傳送到數(shù)控裝置中的程序載體。常用的有閃存卡、移動硬盤、U盤。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，也可通過通信將計算機中的程序傳送到數(shù)控裝置。2．數(shù)控裝置組成：輸入裝置（如鍵盤）、控制運算器和輸出裝置（如顯示器）等構(gòu)成。作用：接收控制介質(zhì)中的數(shù)字化信息或輸入裝置輸入的數(shù)字化信息，經(jīng)過控制軟件或邏輯電路進行編譯、運算和邏輯處理后，輸出各種信號和指令，控制機床的移動部件，使其進行規(guī)定、有序的運動。數(shù)控機床功能的強弱是由數(shù)控裝置的功能確定的。3．伺服系統(tǒng)組成：驅(qū)動裝置和執(zhí)行部件（如伺服電動機）。分類：進給伺服系統(tǒng)和主軸伺服系統(tǒng)。作用：把來自CNC的指令信號轉(zhuǎn)換為機床移動部件的運動，使工作臺（或滑板）精確定位或按規(guī)定的軌跡做嚴格的相對運動，最后加工出符合圖樣要求的零件。數(shù)控機床的精度和速度是由伺服系統(tǒng)控制的。4．測量反饋裝置作用：通過測量元件將機床移動的實際位置、速度參數(shù)檢測出來，轉(zhuǎn)換成電信號，并反饋到CNC裝置中，使CNC能隨時判斷機床的實際位置、速度是否與指令一致，并發(fā)出相應(yīng)指令，糾正所產(chǎn)生的誤差。安裝部位：工作臺或絲杠上。5．機床主體包括床身、主軸、進給機構(gòu)等機械部件，還有冷卻、潤滑、換刀、夾緊等輔助裝置。三、數(shù)控機床的工作過程（重點、難點）引導學生識讀教材圖1-7，總結(jié)數(shù)控機床的工作過程：工件圖樣→制定工藝→編寫程序→數(shù)控裝置→伺服系統(tǒng)和輔助裝置有序的動作與操作→刀具與工件的相對運動→工件。四、數(shù)控機床的特點1．加工零件適應(yīng)性強，靈活性好2．加工精度高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定3．綜合功能強，生產(chǎn)效率高4．自動化程度高，減輕工人勞動強度5．生產(chǎn)成本降低，經(jīng)濟效益好6．數(shù)字化生產(chǎn)，管理水平提高 【學習評價】1．什么是數(shù)控機床？2．數(shù)控機床主要由哪幾部分組成？3．數(shù)控裝置有何作用？4．簡述數(shù)控機床的加工過程。5．與普通機床相比，數(shù)控機床有何特點？【知識總結(jié)與提升】根據(jù)學生學習情況，教師再對本次課的教學內(nèi)容進行歸納總結(jié)，并強調(diào)重點與難點。1．數(shù)控技術(shù)的基本概念。(重點)2．數(shù)控機床的組成(控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、機床主體、檢測反饋裝置)及各部分的作用。(重點，難點)3．數(shù)控機床的加工過程。（重點，難點）4．數(shù)控機床的特點（適應(yīng)性強、加工精度高、生產(chǎn)效率高、勞動強度低、經(jīng)濟效益好、管理水平高）。5．數(shù)控機床有一般機床所不具備的許多優(yōu)點，應(yīng)用范圍正在不斷擴大，但它并不能完全代替普通機床，也還不能以最經(jīng)濟的方式解決機械加工中所有問題。【課后作業(yè)】1．名詞解釋（1）數(shù)控答：數(shù)字控制（NumericalControl）簡稱數(shù)控（NC），是一種借助數(shù)字、字符或其他符號對某一工作過程（如加工、測量、裝配等）進行可編程控制的自動化方法。（2）數(shù)控技術(shù)答：數(shù)控技術(shù)（NumericalControlTechnology）是指用數(shù)字量和字符發(fā)出指令并實現(xiàn)自動控制的技術(shù)，它已經(jīng)成為制造業(yè)實現(xiàn)自動化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)技術(shù)。（3）數(shù)控系統(tǒng)答：數(shù)控系統(tǒng)（NumericalControlSystem）是指采用數(shù)字控制技術(shù)的控制系統(tǒng)。（4）數(shù)控機床答：數(shù)控機床（Numerically-ControlledMachineTools）是按加工要求預(yù)先編制的程序，由控制系統(tǒng)發(fā)出數(shù)字信息指令對工件進行加工的機床。2．數(shù)控機床一般由哪幾部分組成？各部分具有何作用？答：數(shù)控機床一般由控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、測量反饋裝置和機床本體組成。（1）控制介質(zhì)是指將零件加工信息傳送到數(shù)控裝置中的程序載體。（2）數(shù)控裝置接收控制介質(zhì)中的數(shù)字化信息或輸入裝置輸入的數(shù)字化信息，經(jīng)過控制軟件或邏輯電路進行編譯、運算和邏輯處理后，輸出各種信號和指令，控制機床的移動部件，使其進行規(guī)定、有序的運動。（3）伺服系統(tǒng)的作用是把來自CNC的指令信號轉(zhuǎn)換為機床移動部件的運動，使工作臺（或滑板）精確定位或按規(guī)定的軌跡做嚴格的相對運動，最后加工出符合圖樣要求的零件。（4）測量反饋裝置的作用是通過測量元件將機床移動的實際位置、速度參數(shù)檢測出來，轉(zhuǎn)換成電信號，并反饋到CNC裝置中，使CNC能隨時判斷機床的實際位置、速度是否與指令一致，并發(fā)出相應(yīng)指令，糾正所產(chǎn)生的誤差。（5）機床本體構(gòu)成機床的主體，主要承擔承載和支承等作用。3．簡述數(shù)控機床的工作過程。答：數(shù)控機床加工零件時，根據(jù)零件圖樣要求及加工工藝，將所用刀具、刀具運動軌跡與速度、主軸轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)方向、冷卻等輔助操作以及相互間的先后順序，以規(guī)定的數(shù)控代碼形式編制成程序，并將其輸入數(shù)控裝置，在數(shù)控裝置內(nèi)部控制軟件的支持下，經(jīng)過處理、計算后，向機床伺服系統(tǒng)及輔助裝置發(fā)出指令，驅(qū)動機床各運動部件及輔助裝置進行有序的動作與操作，實現(xiàn)刀具與工件的相對運動，加工出所要求的零件。如圖1-7所示為數(shù)控車床的工作過程。4．與普通機床相比，數(shù)控機床有何特點？答：與普通機床相比，數(shù)控機床具有以下特點：（1）加工零件適應(yīng)性強，靈活性好。（2）加工精度高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。（3）綜合功能強，生產(chǎn)率高。（4）自動化程度高，減輕工人勞動強度。（5）生產(chǎn)成本降低，經(jīng)濟效益好。（6）數(shù)字化生產(chǎn)，管理水平提高?！狙a充資料】1．數(shù)控機床產(chǎn)生的背景隨著科學技術(shù)的不斷進步和社會生產(chǎn)的不斷發(fā)展，人們對機械產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率提出了越來越高的要求，而機械加工過程的自動化是實現(xiàn)上述要求的有效途徑。從工業(yè)化革命以來，人們實現(xiàn)機械加工自動化的主要手段有：自動機床、組合機床、專用自動生產(chǎn)線等。這些設(shè)備的使用大大提高了機械加工自動化的程度，提高了勞動生產(chǎn)效率，促進了制造業(yè)的發(fā)展。但它也存在固有的缺點，如初始投資大、準備周期長、柔性差等。因此，上述方法僅適用于批量較大的零件生產(chǎn)。然而，一方面，隨著市場競爭的日趨激烈，產(chǎn)品更新?lián)Q代周期縮短，小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)所占的比重越來越大，占總加工量的80%以上，在航空、航天、重型機床以及國防工業(yè)部門尤為突出。因此，迫切需要一種精度高、柔性好的加工設(shè)備來滿足上述需求，這是機床數(shù)控技術(shù)產(chǎn)生和發(fā)展的內(nèi)在動力。另一方面，電子技術(shù)和計算機技術(shù)的飛速發(fā)展則為數(shù)控機床的發(fā)展提供了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)正是在這種背景下誕生和發(fā)展起來的，它極其有效地滿足了上述要求，為小批量、精密復雜的零件生產(chǎn)提供了自動化加工手段。2．數(shù)控裝置發(fā)展的6個階段1948年，美國帕森斯公司接受美國空軍委托，研制直升機螺旋槳葉片輪廓檢驗用樣板的加工設(shè)備。由于樣板形狀復雜多樣，精度要求高，一般加工設(shè)備難以適應(yīng)，于是提出采用數(shù)字脈沖控制機床的設(shè)想。1949年，該公司與美國麻省理工學院(MIT)開始共同研究，并于1952年試制成功第一臺三坐標數(shù)控銑床。從1952年第一臺數(shù)控機床問世后，數(shù)控裝置已先后經(jīng)歷了兩個階段和六代的發(fā)展，其六代是指電子管、晶體管、集成電路、小型計算機、微處理器和基于工控PC機的通用CNC系統(tǒng)。其中前三代為第一階段，稱作硬件連接數(shù)控，簡稱NC系統(tǒng)；后三代為第二階段，稱作計算機軟件數(shù)控，也稱CNC系統(tǒng)。第一代：1952年試制成功三坐標數(shù)控銑床，其數(shù)控裝置采用電子管元件。第二代：1959年，數(shù)控裝置采用了晶體管元件和印制電路板，出現(xiàn)帶自動換刀裝置的加工中心(MC，MachiningCenter)。第三代：1965年出現(xiàn)了第三代的集成電路數(shù)控裝置。第四代：20世紀60年代末，出現(xiàn)了小型計算機控制的計算機數(shù)控系統(tǒng)(簡稱CNC)，使數(shù)控裝置進入了以小型計算機化為特征的第四代。第五代：1974年，研制成功使用微處理器和半導體存儲器的微型計算機數(shù)控裝置(簡稱MNC)。第六代：20世紀90年代后期，出現(xiàn)了PC+CNC智能數(shù)控系統(tǒng)，即以PC機為控制系統(tǒng)的硬件部分，在PC機上安裝NC軟件系統(tǒng)，此種方式系統(tǒng)維護方便，易于實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化制造。3．數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢（1）高速化隨著汽車、國防、航空、航天等工業(yè)的高速發(fā)展以及鋁合金等新材料的應(yīng)用，對數(shù)控機床加工的高速化要求越來越高。（2）高精度化現(xiàn)在數(shù)控機床精度的要求已經(jīng)不局限于靜態(tài)的幾何精度，機床的運動精度、熱變形以及對振動的監(jiān)測和補償越來越獲得重視。（3）高可靠性數(shù)控機床與傳統(tǒng)機床相比，增加了數(shù)控系統(tǒng)和相應(yīng)的監(jiān)控裝置等，應(yīng)用了大量的電氣、液壓和機電裝置，導致失效的概率增大。工業(yè)電網(wǎng)電壓的波動和干擾對數(shù)控機床的可靠性極為不利，而數(shù)控機床加工的零件型面較為復雜，加工周期長，要求平均無故障時間在2萬h以上。為了保證數(shù)控機床有高的可靠性，就要精心設(shè)計系統(tǒng)、嚴格制造和明確可靠性目標以及通過維修分析故障模式并找出薄弱環(huán)節(jié)。國外數(shù)控系統(tǒng)平均無故障時間為7萬~10萬h，國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)平均無故障時間僅為10000h左右，國外整機平均無故障工作時間在800h以上，而國內(nèi)最高只有300h。（4）功能復合化復合機床是指在一臺機床上實現(xiàn)或盡可能完成從毛坯至成品的多種要素加工。根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點可分為工藝復合型和工序復合型兩類。工藝復合型機床，如鏜銑鉆復合一加工中心、車銑復合一車削中心、銑鏜鉆車復合-復合加工中心等；工序復合型機床，如多面多軸聯(lián)動加工的復合機床和雙主軸車削中心等。采用復合機床進行加工，減少了工件裝卸、更換和調(diào)整刀具的輔助時間以及中間過程中產(chǎn)生的誤差，提高了零件加工精度，縮短了產(chǎn)品制造周期，提高了生產(chǎn)效率和制造商的市場反應(yīng)能力，相對于傳統(tǒng)的工序分散的生產(chǎn)方法具有明顯的優(yōu)勢。（5）控制智能化隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，為了滿足制造業(yè)生產(chǎn)柔性化、制造自動化的發(fā)展需求，數(shù)控機床的智能化程度在不斷提高。點名，查看學生出勤情況，并強調(diào)安全注意事項問題啟發(fā)法參觀教學法，參觀數(shù)控實訓車間或播放數(shù)控實訓車間簡介視頻，讓學生初步了解數(shù)控機床，并通過問題，讓學生明確觀察的要點講授法講授法，詳細講授數(shù)控技術(shù)的基本概念，強調(diào)數(shù)控是一種用數(shù)字化信號進行控制的自動控制技術(shù)補充數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的兩個階段和六代歷程播放數(shù)控機床加工視頻，講解數(shù)控機床的概念根據(jù)學生參觀的內(nèi)容，教師采用啟發(fā)式教學，講解數(shù)控機床的組成及各部分的作用問題啟發(fā)：加工程序是通過什么裝置輸入到數(shù)控裝置呢?問題啟發(fā)：數(shù)控機床的加工動作是由數(shù)控機床的哪個部分控制的？詳細講解數(shù)控裝置的作用，讓學生明確數(shù)控裝置的核心地位。相當于人的大腦。問題啟發(fā)：數(shù)控機床的加工動作是由數(shù)控機床的哪個部分完成的？讓學生明確伺服系統(tǒng)是數(shù)控系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)，它相當于人的四肢。詳細講解測量反饋裝置的作用。讓學生明確它相當于人的眼睛。問題啟發(fā)：數(shù)控機床的機械部件有哪些？繪制出數(shù)控機床加工零件的一般過程圖，幫助學生理解數(shù)控機床的工作過程教師根據(jù)學生參觀（或觀看）感受及平時所見所聞，對比普通機床講解數(shù)控機床的特點，并作提煉概括教師提出問題，讓學生回答，檢查學生學習情況根據(jù)學生學習情況，教師再對本次課的教學內(nèi)容進行歸納總結(jié)，并強調(diào)重點與難點。布置課后作業(yè)，講解作業(yè)要求補充資料學科數(shù)控加工基礎(chǔ)課題§1-2數(shù)控機床的分類及常見數(shù)控機床簡介課次2授課時間年月日（星期）2教具數(shù)控機床、課件、視頻教學目標1．了解數(shù)控機床的分類方式。2．掌握點位、直線、輪廓數(shù)控機床的特點及區(qū)別。3．掌握開環(huán)、閉環(huán)、半閉環(huán)數(shù)控機床的特點及區(qū)別。4．熟悉常見數(shù)控機床的用途。審批教學重點1．點位、直線、輪廓數(shù)控機床的特點及區(qū)別。2．開環(huán)、閉環(huán)、半閉環(huán)數(shù)控機床的特點及區(qū)別。3．常見數(shù)控機床簡介。教學難點1．點位、直線、輪廓數(shù)控機床的特點及區(qū)別。2．開環(huán)、閉環(huán)、半閉環(huán)數(shù)控機床的特點及區(qū)別。教學后記教學內(nèi)容教學方法【組織教學】1．檢查學生出勤情況。2．強調(diào)學習過程中應(yīng)注意安全事項?！緩土曁釂枴?．什么是數(shù)控？2．什么是數(shù)控機床？3．數(shù)控機床主要有哪幾部分組成？4．哪一部分是數(shù)控機床的核心？5．哪一部分是數(shù)控機床的執(zhí)行環(huán)節(jié)？6．數(shù)控機床是如何加工零件的？7．數(shù)控機床與普通機床相比具有哪些優(yōu)點？【新課導入】普通機床按加工性質(zhì)和所用刀具可分為哪些種類？數(shù)控機床的分類方法與普通機床分類方法是否相同？【講授新課】§1-2數(shù)控機床的分類及常見數(shù)控機床簡介一、數(shù)控機床的分類（重點）1．按加工路線分類（1）點位控制數(shù)控機床刀具相對于工件移動過程中不進行切削加工，它對運動軌跡沒有嚴格要求，只控制刀具實現(xiàn)從一點坐標到另一點坐標位置的準確移動，而不考慮兩坐標點之間的運動路徑和方向。（2）直線控制方式刀具與工件相對運動時，除控制刀具從起點到終點的準確定位外，還要保證平行于坐標軸方向的直線切削運動。（3）輪廓控制方式刀具與工作相對運動時，能對兩個或兩個以上坐標軸的運動同時進行控制。它不僅能夠控制機床移動部件的起點和終點坐標，而且能按需要嚴格控制刀具移動軌跡，以加工出任意斜率的直線、圓弧、拋物線及其他函數(shù)關(guān)系的曲線和曲面。2．按控制方式分類（1）開環(huán)控制沒有反饋裝置，伺服系統(tǒng)主要使用步進電動機，結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試方便，容易維修，成本較低。（2）閉環(huán)控制有反饋裝置，反饋裝置安裝在工作臺上，伺服系統(tǒng)采用直流伺服電動機或交流伺服電動機，閉環(huán)控制的特點是加工精度高，移動速度快。（3）半閉環(huán)控制也有反饋裝置，但反饋裝置安裝在電動機軸或絲杠上，采用轉(zhuǎn)角位移檢測元件，測出伺服電動機或絲杠的轉(zhuǎn)角，推算出工作臺的實際位移量，因此，其控制精度低于閉環(huán)控制。3．按加工方式分類（1）金屬切削類數(shù)控機床（2）金屬成形類數(shù)控機床（3）數(shù)控特種加工機床（4）其他類型的數(shù)控機床二、常見數(shù)控機床簡介1．數(shù)控車床車削加工，主要用于旋轉(zhuǎn)體工件的加工。2．數(shù)控銑床銑削加工或鏜削加工的數(shù)控機床。3．加工中心帶有刀庫，具有自動換刀功能，工件一次裝夾后可進行多工序加工。4．數(shù)控磨床利用磨具對工件表面進行磨削加工。5．數(shù)控鉆床用于鉆孔、擴孔、鉸孔、攻螺紋等加工6．數(shù)控電火花成形機床利用兩個不同極性的電極在絕緣液體中產(chǎn)生的放電現(xiàn)象去除材料。7．數(shù)控線切割機床工作原理與數(shù)控電火花成形機床一樣，其電極是電極絲，加工液一般采用去離子水【學習評價】1．點位、直線、輪廓數(shù)控機床各有何特點？2．開環(huán)、閉環(huán)、半閉環(huán)數(shù)控機床各有何特點及區(qū)別？3．列舉常見的數(shù)控機床?！局R總結(jié)與提升】板書：1．數(shù)控機床的分類（重點、難點）2．常見的數(shù)控機床【課后作業(yè)】1．點位、直線、輪廓數(shù)控機床各有何特點？答：（1）點位控制方式就是刀具相對于工件移動過程中不進行切削加工，它對運動軌跡沒有嚴格要求，只要實現(xiàn)從一點坐標到另一點坐標位置的準確移動，而不考慮兩點之間的運動路徑和方向。（2）直線控制方式就是刀具與工件相對運動時，除控制從起點到終點的準確定位外，還要保證平行于坐標軸方向的直線切削運動。由于只做平行于坐標軸方向的直線進給運動，因此一般只能加工矩形、臺階形零件。（3）輪廓控制方式就是刀具與工件相對運動時，能對兩個或兩個以上坐標軸的運動同時進行控制。它不僅能夠控制機床移動部件的起點和終點坐標，而且能按需要嚴格控制刀具移動軌跡，以加工出任意斜率的直線、圓弧、拋物線及其他函數(shù)關(guān)系的曲線和曲面。2．開環(huán)、閉環(huán)、半閉環(huán)數(shù)控機床各有何特點及區(qū)別？答：（1）開環(huán)控制系統(tǒng)中沒有檢測反饋裝置。數(shù)控裝置將工件加工程序處理后，輸出數(shù)字指令信號給伺服驅(qū)動系統(tǒng)，驅(qū)動機床運動，但不檢測運動的實際位置，即沒有位置反饋信號。開環(huán)控制的伺服系統(tǒng)主要使用步進電動機，受步進電動機步距精度和工作頻率以及傳動機構(gòu)傳動精度的影響，開環(huán)控制系統(tǒng)的速度和精度都相對較低。但由于開環(huán)控制結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試方便，容易維修，成本較低。（2）全閉環(huán)控制系統(tǒng)的檢測元件安裝在工作臺上，將工作臺實際位移量反饋到計算機中，與所要求的位置指令進行比較，用比較的差值進行控制，直到差值消除為止。可見，全閉環(huán)控制系統(tǒng)可以消除機械傳動部件的各種誤差和工件加工過程中產(chǎn)生的干擾的影響，從而使加工精度大大提高。其特點是加工精度高，移動速度快。（3）半閉環(huán)控制系統(tǒng)不是直接檢測工作臺的位移量，而是采用角度檢測裝置（如光電編碼器）測出伺服電動機或絲杠的轉(zhuǎn)角，推算出工作臺的實際位移量，反饋到計算機中進行位置比較，用比較的差值進行控制。由于反饋環(huán)內(nèi)沒有包含工作臺，故稱半閉環(huán)控制。半閉環(huán)控制精度比全閉環(huán)控制低，但穩(wěn)定性好，成本較低，調(diào)試、維修也較容易，兼顧了開環(huán)控制和全閉環(huán)控制兩者的優(yōu)點，因此應(yīng)用比較普遍。點名，查看學生出勤情況，并強調(diào)安全注意事項教師引導學生復習上一節(jié)課所學知識。提問檢查學生掌握情況，進一步鞏固所學知識問題啟發(fā)，引入新課教師可通過多媒體錄像或視頻，讓學生觀察數(shù)控鉆床、車床、銑床加工過程，引領(lǐng)學生歸納總結(jié)點位控制、直線控制、輪廓控制數(shù)控機床的各自特點。教師展示開環(huán)、閉環(huán)、半閉環(huán)數(shù)控機床控制框圖，根據(jù)信息流向和有無檢測反饋裝置進行講解，讓學生掌握開環(huán)控制、半閉環(huán)控制、閉環(huán)控制數(shù)控機床各自特點對比普通機床進行講授，讓學生了解常見的金屬切削類、金屬成型類床、特種加工、其他類型的數(shù)控機床等。通過多媒體課件或錄像展示常見數(shù)控機床的圖片進行講解，讓學生了解常見數(shù)控機床的特點及用途教師提出問題，讓學生回答，檢查學生學習情況根據(jù)學生學習情況，教師再對本次課的教學內(nèi)容進行歸納總結(jié)，并強調(diào)重點與難點。布置課后作業(yè)，講解作業(yè)要求學科數(shù)控加工基礎(chǔ)課題§1-3數(shù)控機床坐標系課次3授課時間年月日（星期）2教具數(shù)控機床、課件、視頻教學目標1.理解數(shù)控機床坐標系確定原則。2.掌握數(shù)控車床、數(shù)控銑床各坐標軸的確定方法。3.理解工件坐標系的概念及用途。4.掌握數(shù)控機床上有關(guān)點的定義。審批教學重點1.數(shù)控機床坐標系確定原則。2.數(shù)控車床、數(shù)控銑床各坐標軸的確定方法。3.工件坐標系的概念及用途。教學難點1．數(shù)控機床坐標系確定原則。2．數(shù)控銑床坐標軸的確定。教學后記教學內(nèi)容教學方法【組織教學】1．檢查學生出勤情況。2．強調(diào)學習過程中應(yīng)注意安全事項。【復習提問】1．點位、直線、輪廓數(shù)控機床各有何特點？2．開環(huán)、閉環(huán)、半閉環(huán)數(shù)控機床各有何特點及區(qū)別？3．列舉常見的數(shù)控機床?！拘抡n導入】在普通車床上加工工件，需要哪幾種進給運動？在數(shù)控機床上，應(yīng)該如何描述機床的運動呢？【講授新課】§1-3數(shù)控機床坐標系一、坐標系確定原則（重點、難點）1．刀具相對于靜止工件而運動的原則（難點）這一原則使編程人員能在不知道是刀具移近工件還是工件移近刀具的情況下，就可根據(jù)零件圖樣確定零件的加工過程。2．標準坐標（機床坐標）系的規(guī)定機床坐標系是以機床原點O為坐標系原點并遵循右手笛卡爾直角坐標系建立的由X、Y、Z軸組成的直角坐標系。機床坐標系是用來確定工件坐標系的基本坐標系。是機床上固有的坐標系，并設(shè)有固定的坐標原點。右手笛卡兒直角坐標系伸出右手的大拇指、食指和中指，并互為90°，大拇指代表X坐標軸，食指代表Y坐標軸，中指代表Z坐標軸。大拇指的指向為X坐標軸的正方向，食指的指向為Y坐標軸的正方向，中指的指向為Z坐標軸的正方向。圍繞X、Y、Z坐標軸的旋轉(zhuǎn)坐標軸分別用A、B、C表示，根據(jù)右手螺旋定則，拇指的指向為X、Y、Z坐標軸中任意軸的正向，則其余四指的旋轉(zhuǎn)方向即為旋轉(zhuǎn)坐標軸A、B、C的正向。3．運動方向的規(guī)定對于各坐標軸的運動方向，均將增大刀具與工件距離的方向確定為各坐標軸的正方向。二、坐標軸的確定（重點）1．數(shù)控車床坐標系的確定（1）Z坐標軸Z坐標軸的運動由主要傳遞切削動力的主軸所決定。刀具遠離工件的方向為該軸的正方向。（2）X坐標軸X坐標軸一般為水平方向并垂直于Z坐標軸。對于數(shù)控車床而言，X坐標軸方向規(guī)定為工件的徑向且平行于車床的橫導軌。同時也規(guī)定其刀具遠離工件的方向為X坐標軸的正方向。（3）Y坐標軸Y坐標軸垂直于X、Z坐標軸，依據(jù)右手笛卡兒直角坐標系確定。手工繪圖：后置刀架前置刀架2．數(shù)控銑床坐標系的確定（1）Z坐標軸Z坐標軸的運動由傳遞切削力的主軸所決定，在有主軸的機床中與主軸軸線平行的坐標軸即為Z坐標軸。根據(jù)坐標系正方向的確定原則，在鉆削、鏜削、銑削加工中，鉆入或鏜入工件的方向為Z坐標軸的負方向。（2）X坐標軸（難點）對于立式銑床，Z坐標軸方向是垂直的，站在工作臺前，從刀具主軸向立柱看，水平向右方向為X坐標軸的正方向；對于臥式銑床，Z坐標軸方向是水平的，從主軸向工件看（即從機床背面向工件看），向右方向為X坐標軸的正方向。（3）Y坐標軸Y坐標軸垂直于X、Z坐標軸，根據(jù)右手笛卡兒直角坐標系進行判別。手工繪制數(shù)控銑床坐標系：立式銑床臥式銑床歸納：不管是數(shù)控車床還是數(shù)控銑床，確定坐標系各坐標軸時，總是先根據(jù)主軸來確定Z坐標軸，再確定X坐標軸，最后確定Y坐標軸。三、工件坐標系機床坐標系不方便編程，為了使編程人員能夠直接根據(jù)圖樣進行編程，引入工件坐標系。機床坐標系是由機床廠家確定的，用戶不可以改變。工件坐標系是編程人員根據(jù)零件圖樣確定的，工件坐標系各坐標軸一般情況是平行于機床坐標系各坐標軸。二者是通過對刀操作，建立相互位置關(guān)系。四、數(shù)控機床上的有關(guān)點問題討論：一個完整的坐標系有哪些部分組成？前面所學內(nèi)容是確定機床的坐標軸及其方向，但沒有確定機床坐標系原點。機床坐標系原點在何位置？1．機床原點機床原點是機床坐標系的基準點，它是機床制造廠家設(shè)置在機床上的一個基準位置。數(shù)控車床的機床原點一般為主軸回轉(zhuǎn)中心與卡盤后端面的交點。數(shù)控銑床的機床原點一般設(shè)在X、Y、Z坐標軸的正方向極限位置上。2．機床參考點機床參考點是用于對機床運動進行檢測和控制的固定位置點。機床參考點的位置是由機床制造廠家在每個進給軸上用限位開關(guān)精確調(diào)整好的，坐標值已輸入數(shù)控系統(tǒng)中。對于大多數(shù)數(shù)控機床，開機第一步總是先使機床返回參考點?；貐⒖键c的目的是什么？開機回參考點的目的就是建立機床坐標系，只有機床參考點被確認后，刀具（或工作臺）移動才有基準。3．工件原點工件原點是由編程人員設(shè)置在工件坐標系上的一個基準位置。通常選擇工件上的某一點作為工件坐標系原點，原點一般都與零件圖樣的尺寸相一致。車削類零件X向編程原點均取在Z軸軸線上，Z向編程原點一般取在工件左端面或右端面中心處。銑削類零件的編程原點一般選在作為設(shè)計基準或工藝基準的端面或孔軸線上。對稱件通常將原點選在對稱面或?qū)ΨQ中心上。歸納總結(jié)：（1）工件坐標系原點與機床坐標系原點不一致。（2）對刀操作是建立工件坐標系的方法。（3）對刀的目的就是確定工件坐標系原點在機床坐標系中的位置。4．刀具相關(guān)點（1）刀位點所謂刀位點，是指刀具的定位基準點。對圓柱銑刀、端銑刀類刀具，刀位點為它們的底面中心；對鉆頭，刀位點為鉆尖；對球頭銑刀，刀位點為其球心；對車刀、鏜刀類刀具，刀位點為其刀尖。（2）對刀點對刀點是數(shù)控加工中刀具相對于工件運動的起點，也可以叫作程序起點或起刀點。通過對刀點，可以確定機床坐標系和工件坐標系之間的相互位置關(guān)系。所謂對刀，是指使“刀位點”與“對刀點”重合的操作。（3）換刀點中途換刀?！緦W習評價】1．數(shù)控機床坐標系確定的原則有哪些？2．如何確定數(shù)控車床的坐標軸？3．如何確定數(shù)控銑床的坐標軸？4．機床原點與工件原點有何區(qū)別？5．機床回零操作的目的是什么？【知識總結(jié)與提升】1．數(shù)控機床坐標系確定原則（重點、難點）（1）刀具相對于靜止工件而運動的原則。（2）標準的機床坐標系是一個右手笛卡兒直角坐標系。（3）將增大刀具與工件距離的方向確定為各坐標軸的正方向。2．坐標軸的確定（重點、難點）無論數(shù)控車床還是數(shù)控銑床，都是先根據(jù)傳遞切削力的主軸確定Z坐標軸及其正方向。其次，具體機床情況，確定X軸及其正方向。最后根據(jù)右手定則確定Y軸。3．工件坐標系編程時應(yīng)用的坐標系是工件坐標系，而不是機床坐標系。4．數(shù)控機床上的相關(guān)點（1）機床原點（2）機床參考點（3）工件原點（4）刀具相關(guān)點1）刀位點。2）對刀點。3）換刀點?！菊n后作業(yè)】1．數(shù)控機床坐標系確定的原則有哪些？答：（1）刀具相對于靜止工件而運動的原則。這一原則使編程人員能在不知道是刀具移近工件還是工件移近刀具的情況下，就可根據(jù)零件圖樣確定零件的加工過程。（2）標準坐標（機床坐標）系的規(guī)定。標準的機床坐標系是一個右手笛卡兒直角坐標系。伸出右手的拇指、食指和中指，并互呈90°，拇指代表X坐標軸，食指代表Y坐標軸，中指代表Z坐標軸。拇指的指向為X坐標軸的正方向，食指的指向為Y坐標軸的正方向，中指的指向為Z坐標軸的正方向。圍繞X、Y、Z坐標軸的旋轉(zhuǎn)坐標軸分別用A、B、C表示，根據(jù)右手螺旋定則，拇指的指向為X、Y、Z坐標軸中任意軸的正向，則其余四指的旋轉(zhuǎn)方向即為旋轉(zhuǎn)坐標軸A、B、C的正向。（3）運動方向的規(guī)定。對于數(shù)控機床各坐標軸的運動方向，均將增大刀具與工件距離的方向確定為各坐標軸的正方向。2．繪制出數(shù)控車床的坐標軸。答：參見教材圖1-17。3．繪制數(shù)控銑床的坐標軸。答：參加教材圖1-18。4．機床原點與工件原點有何區(qū)別？答：機床原點是機床制造廠家設(shè)置在機床上的一個基準位置，它不僅是在機床上建立機床坐標系的基準點，而且是機床調(diào)試和加工時的基準點。工件原點就是工件坐標系的原點，是由編程人員設(shè)置在工件坐標系上的一個基準位置。選擇工件原點時，最好把工件原點放在零件圖樣上的尺寸能夠方便地轉(zhuǎn)換成坐標值的地方。5．機床回零操作的目的是什么？答：對于大多數(shù)數(shù)控機床，開機第一步總是先使機床返回參考點（即機床回零）