数控车床编程与操作教案

桂林电子中等专业学校备课本年级二年级科目数控车床编程与操作任课教师覃月萍学期2010～2011学年第一学期2010年8月18日教学计划讲授78课时作文0课时复习6课时实验0课时测验0课时机动6课时总计90课时2009～2010年度第一学期制定教学计划讲授课时作文课时复习课时实验课时测验课时机动课时总计课时2010～2011年度第一学期制定（一）学科教学目的要求：1、了解数控车床的产生及发展过程；2、掌握数控车床的组成、分类及加工原理；3、掌握广数980TD数控车床系统的功能及坐标系统；4、掌握广数980TD数控车床系统的基本编程指令及编程方法；5、能综合运用广数980TD数控车床的基本编程指令编制各类车工零件的加工程序。（二）学生情况分析和提高教学质量的具体措施：1、学生情况分析：（1）大部分学生基础比较差，特别是数学中的三角函数公式没掌握好，在数控编程基点计算过程中很难计算正确结果。（2）大部分学生对普通车床了解较深，但对数控车床了解不多，在学习过程中较难理解和接受数控车床的知识点。（3）大部分学生对数控编程和操作部分较感兴趣，上课都能认真的听课学习兴趣较浓，教学效果较好。2、具体措施：结合学校现有的设备，重点培训学生学习数控车工的实例编程方法，先在理论课堂上学习编程方法，接着上机房进行数控仿真加工，最后再到数控实习车间进行实例操作，强化学生动手操作能力。课时超延（拖）情况记录表周次课题或章节内容课时原因补救方法超延教学进度表周次起讫月日教学内容教时执行情况18月22日至8月28日二年级学生还没有返校，所以还没有开始上课。0节28月29日至9月4日二年级学生还没有返校，所以还没有开始上课。0节39月5日至9月11日第一部分入门篇课题一入门基础概述6节正常49月12日至9月18日课题三编程基础知识3.1程序设计3.2程序编写6节正常59月19日至9月25日实习教师带学生在数控实习车间实习0节正常69月26日至10月2日实习教师带学生在数控实习车间实习0节正常710月3日至10月9日实习教师带学生在数控实习车间实习0节正常810月10日至10月16日实习教师带学生在数控实习车间实习0节正常910月17日至10月23日实习教师带学生在数控实习车间实习0节正常1010月24至10月30日第二部分编程篇课题五插补G功能5.1直线插补（G01）5.2圆弧插补（G02,G03）6节正常1111月31日至11月6日课题六单一固定循环6.1外圆、内圆车削循环G906.2端面车削循环G946.3螺纹切削循环G926节正常1211月7日至11月13日课题七复合车削固定循环（G70—G76）7.1外圆、内圆粗车循环G716节正常1311月14日至11月20日7.3端面粗车循环（G72）6节正常1411月21日至11月27日7.4封闭切削循环（G73）7.2精加工循环（G70）6节正常1511月30日至12月4日7.5端面深孔加工循环（G74）7.6外圆、内圆切槽循环（G75）6节正常1612月5日至12月11日7.7复合螺纹切削循环（G76）6节正常1712月12日至12月18日课题八综合练习6节正常1812月19日至12月25日课题八综合练习6节正常1912月26日至1月1日课题八综合练习6节正常201月2日至1月8日课题九调用子程序6节正常211月9日至1月15日期末复习6节正常221月16日至1月22日期末复习期末考试6节正常第一部分入门篇课题一入门基础概述课题：入门基础概述课型：新知课教学时间：6节教学目标：1、了解数控加工技术的应用及发展前景。2、了解数控的定义及数控车床的基础知识。3、了解数控车床的用途及分类。4、了解数控GSK980TD车床系统的编程和操作方法。重点：1、了解数控的定义及数控车床的基础知识。2、了解数控车床的用途及分类。难点：了解数控车床的用途及分类。教法教具：结合本校现有的数控车床进行现场参观教学。学法指导：结合学过的普通车床跟现有的数控车床进行比较学习。新课引入：教学内容：一、数控机床的发展概况1、数控机床发展的必要性随着科学技术和社会生产的迅速发展，机械产品日趋复杂，并且对于机械产品的质量和生产率的要求越来越高。在航天、造船和计算机等工业中，零件的精度高、形状复杂、批量小、改动频率高、加工困难，而传统的机械加工方法生产率低、劳动强度大，产品质量难以得到保证。因此，机械加工工艺过程自动化是适应上述发展特点的最重要手段之一。为了解决上述问题，一种灵活、通用、高精度、高效率的“柔性”自动化生产设备-----数控机床应运而生。目前，数控加工技术与数控机床在工业生产中得到了广泛应用，成为机床自动化的一个重要发展方向。2、数控机床的发展概况随着数控机床技术的发展，数控系统不断更新、升级，机床结构和刀具材料也在不断变化。未来的数控机床将向高速化发展，主轴转速、转位换刀速度将得到进一步的提高，刀架将实现快速移动；工艺和工序将更加复合化和集中化；数控机床将向多轴、多刀架加工方向发展；通过区域化、网络化的控制，数控机床的生产实现长时间无人化，全自动操作；机床的加工精度及可靠性也在向更高的水平发展。同时，数控车床的结构设计也更趋于简易。数控系统发展历史数控系统名称在世界上首次生产的年代在中国首次生产的年代第一代电子管数控系统（NC）1952年1958年第二代晶体管数控系统（NC）1959年1964年第三代集成电路数控系统1965年1972年第四代小型计算机数控系统（CNC）1970年1978年第五代微型处理器数控系统（MNC）1974年1981年第六代基于工控PC机的通用CNC系统1990年1992年二、什么叫数控车床？数控车床又称为CNC(ComputerNumericalControl)车床，既用计算机数字控制的车床。数控车床是一种用数字化代码作指令，由数字控制系统进行控制的自动化车床。它是综合应用了电子技术、计算机技术、自动控制、精密测量、和机床设计等领域的先进技术成就而发展起来的一种新型自动化车床。二、数控车床的组成数控车床主要有程序输入装置、数控系统、伺服系统、位置检测反馈装置和机床运动部件组成。1、输入装置输入装置的方式：通过控制介质输入、手动输入、计算机与机床通讯方式传递输入等。（1）控制介质①控制介质就是由穿孔带或磁盘等存储数控程序的介质。②控制介质大致分为纸介质（现在已经不用了）和电磁介质（包括磁带和磁盘）。（2）手动输入手动输入是将数控程序通过数控机床上的键盘输入，程序内容将存储在数控系统的存储器内，使用时可以随时调用。（3）计算机与机床通讯方式传递输入采用机床与计算机通信方式传递数控程序到数控系统中。2、数控装置（1）数控装置是数控机床的中枢，一般由输入装置，控制器、运算器和输出装置组成。（2）数控装置是数控车床的核心部分，它将接受到的数控程序，经过编译、数学运算和逻辑处理后，输出各种信号到输出接口上。3、伺服系统伺服系统的作用是把来自数控装置的脉冲信号，转换成机床移动部件的运动。接收数控装置输出的各种信号，经过分配，放大、转换等功能，驱动各运动部件，完成零件的切削加工。4、位置检测反馈装置位置检测、速度反馈装置根据要求不断测定运动部件的位置或速度，转换成电信号传输到数控装置中，数控装置将接受的信号与目标信号进行相比较，运算，对驱动系统不断进行补偿控制，保证运动部件的运动精度。5、车床运动部件机床的作用和通用机床相同，只是操作由数控系统去自动地完成全部工作，由伺服器驱动伺服电动机带动部件运动，完成工件与刀具之间的相对运动。三、数控车床工作过程数控车床工作大致分为下面四个步骤：1、根据零件图要求的加工技术内容，进行数值计算、工艺处理和程序设计。2、将数控程序按数控车床规定的程序格式编制出来，并以代码的形式完整记录在存储介质上，通过输入（手工、计算机传输等）方式，将加工程序的内容输送到数控装置。3、由数控系统接收来的数控程序（NC代码），NC代码是由编程人员在CAM软件上生成或手工编制的，她是一个文本数据，表达比较直观，较容易地被编程人员直接理解，但却无法为硬件直接使用。数控装置将NC代码“翻译”为机器代码，机器代码是一种由0和1组成的二进制文件，再转换为控制X、Z等方向运动的电脉冲信号，以及其它辅助处理信号，以脉冲信号的形式向数控装置的输出端口发出，要求伺服系统进行执行。4、根据X、Z等运动方向的电脉冲信号由伺服系统处理并驱动机床的运动机构（主轴电动机、进给电动机等）动作，使车床自动完成相应零件的加工。五、数控车床的特点与应用1、与卧式车床相比，数控车床加工具有如下特点：（1）自动化程度高（2）具有加工复杂形状能力（3）加工精度高，质量稳定（4）生产效率高（5）不足之处主要表现是要求操作者技术水平高，数控车床价格高，加工成本高，技术复杂，对加工编程要求高，加工中难以调整，维修困难等。2、数控车床加工适用范围主要如下：（1）形状复杂、加工精度要求高，特别是较为复杂的回转曲线等方面的零件。（2）产品更换频繁，生产周期要求短的场合。（3）小批量生产的零件。（4）价值较高的零件等。六、数控车床主要的技术参数学习学校现有的广州数控车床主要技术参数（内容省略）。七、数控车床的使用条件1、机床位置环境要求2、电源要求3、温度要求4、按说明书的规定使用机床八、影响数控车床加工精度的因素1、加工精度系加工精度系是指零件加工后，其几何参数（尺寸、形状和位置）与理想几何参数符合的程度。2、尺寸精度尺寸精度是指零件表面本身的尺寸精度和表面间相互距离尺寸的精度。3、尺寸公差尺寸公差是允许尺寸的变动量。它等于最大极限尺寸减去最小极限尺寸之差，或上偏差减去下偏差之差。4、数控车床精度检验可分为几何精度的检验和形状精度的检验。（1）几何精度是指机床在不运转时部件之间相互位置精度和主要零件的形状精度、位置精度。（2）工作精度是指机床在动态条件下，对工件进行加工时所反映出来的机床精度。（3）影响机床工作精度的主要因素为机床的变形和振动。5、金属切削机床试验是为了检验机床的制造质量、加工性质和生产能力而进行的试验，主要进行空试试验和负荷试验。（1）机床的空转试验是在无载荷状态下运转机床，检验各机构的运转状态、温度变化、功率消耗以及操纵机构动作的灵活性、平稳性、可靠性和安全性。（2）机床的负荷试验是用以试验机床最大承载能力。九、数控车床的用途数控车床是用来加工轴类或盘类的回转体零件的机床。数控车床可以自动完成内外圆柱面、圆锥面、圆弧面、端面、螺纹等切削加工，特别适合加工形状复杂的轴类或盘类零件。数控车床具有加工灵活、通用性强、能适应产品品种和规格频繁变化的特点，能够满足新产品的开发和多中、小批量、生产自动化的要求，因此，被广泛应用于机械制造业，例如，汽车制造厂、发动机制造厂等。十、数控车床的结构与分类数控车床按分类方式，如按安装方式、工艺处理方式、结构特点、伺服类型，经济特征等。可分为不同的数控车床。1、按数控车床工件安装方式分为（1）卧式数控车床（2）立式数控车床（3）立卧两用数控车床2、按系统伺服方式可分为：（1）开环数控车床（2）闭环数控车床（3）半闭环数控车床3、按数控车床结构上的特点可分为不同类型的数控车床：（1）按主轴速度控制方式分为：①主轴、分级控制主轴数控车床②伺服主轴的数控车床（2）按卡盘夹紧形式分为：①手动卡盘数控车床②电动卡盘数控车床③液压卡盘数控车床（3）按床身结构形式分为：①平床身数控车床②斜床身数控车床（4）按尾座结构分为：①普通尾座数控车床②液压尾座数控车床③可编程尾座数控车床（5）按刀架位置形式分为：①前置式刀架数控车床②后置式刀架数控车床4、按数控车床的综合性能分为：（1）经济型数控车床（2）普及型数控车床（3）高档数控车床十一、GSK980TD数控系统简介GSK980TD是广州数控设备厂最先开发的控制微步步进电动机及全文数字交流伺服的经济型车床数控系统，其控制线路集成度高，采用了高速微处理器、超大规模可编程门阵列集成电路芯片，四层印制电路板，全中文液晶画面显示在控制面板上，将CNC操作面板与机床操作面