1、教 学 设 计 方 案系（部）（盖章）： 装备制造系教 研 室： 数控训练中心课 程 名 称： 专业技能实训（数控车）主 讲 教 师： 张凌云20 11 年20 12 年第 二 学期中 山 火 炬 职 业 技 术 学 院 制2教学设计方案课程学时 60 课程学分 3授课班级 1： 模具 专业 10 级 2 班授课班级 2： 机电 专业 10 级 2 班授课班级 3： 机制 专业 10 级 2 班课程性质 公共必修课（ ） 公共选修课（ ） 专业必修课（ ） 专业选修课（ ）课程类型 理论课（ ） 实践课（） 理实一体课（） 课程定位本课程主要培养学生熟悉数控机床安全操作规程并提高学生的安全文明
2、生产意识；掌握数控常用 G 代码、M 代码指令的用法以及熟练应用；培养并提高学生的编程与数控加工工艺分析能力；通过典型产品的制作和调试，培养学生的制造能力、检测能力，并逐步具备零件的工艺改进与编程设计能力。涵盖了一部分数控中级工技能需掌握的基本理论与实操知识。前修课程：“数控加工工 艺 与编程” 、“机械制图” 、“普通机械加工” 等。后续课程：“毕业实 践项目 ”、“CAD/CAM”考核方式 考试（ ） 考查（ ） 考证（ ）教材及参考教材教 材： 数控车铣床操作及考证培训(自编教材)主要参考书：（1）数控车工加工中心操作工（中级），沈建峰 机械工业出版社（2）数控机床编程与操作模块化教程
3、赵华 许杰明 主编 清华大学出版社（3）数控机床操作工职业技能鉴定指导，周 虹 人民邮电出版社序 号 授课章节 课 时课时分配 第 1 次 项目一 数控车床基本操作和安全教育 23第 2 次 项目二 门轴的加工 2第 3 次 项目三 圆弧手柄的加工 2第 4 次 项目四 定位销的加工 2第 5 次 项目五 螺杆的加工 2第 6 次 项目六 加工设计图样 2第 7 次 项目七 自主设计图形 2备注：1、课时分配可根据项目、情境设计，也可根据教材篇章组织，一般是 2 节课为 1 次课。2、表格内的字体为“仿宋_GB2312，小四” 。第 1 次授课章节项目一 数控车床的基本操作2012 年 02
4、月 20 日 第 01 周 星期一2012 年 03 月 31 日 第 06 周 星期六授课日期 2012 年 05 月 14 日 第 13 周 星期一授课课时 2教学目标1. 熟悉数控机床安全操作规程并提高学生的安全文明生产意识2.熟悉数控车床的操作（如：熟悉机床面板操作和加工指令）3.了解常用指令的用途教学内容基本内容：1.数控机床安全操作规程2.数控车床操作3.熟悉常用指令的用途重点：注意安全，文明操作难点：提高学生的安全文明生产意识；数控机床的基本操作教学方法复 习：5 分钟； 教师讲解：10 分钟； 思考讨论：5 分钟；学生讲解：5 分钟； 学生练习：150 分钟； 布置作业：10
5、分钟；布置下次课预习内容：5 分钟；教学手段 多媒体 模 型 实 物 挂 图 音 像 实 训 其 他4任务 1 常用按键功能位置 熟悉机床面板 20任务 2 分配工件刀具 在工件上对刀 100任务 3 现场解答 完成外圆的加工 30教学过程作业1.开机，机床回零，熟悉操作面板，关机2.对刀，设置工件坐标课后体会授 课 主 要 内 容5项目一 数控机床的基本操作一 数控机床安全操作规程1.进入实训中心实习时，要穿好工作服，袖口要扎紧， 衬衫要系入裤内。女同学要戴安全帽并将发辫纳入帽内。不得穿凉鞋、拖鞋、高跟鞋、背心、裙子和戴围巾进入车间。2.工作场地严禁打闹，上机床操作前严禁饮酒，如 发现反常现
6、象或身体不适（如头晕等）不能上机床操作。3.数控机床开关机顺序一定要按照机床说明书的规定操作，开机后必须完成返回机床参考点操作。4.机床运转时，头部不要离工件太近，手和身体不能靠近正在旋转的工件。5.主轴启动前一定要关好防护门，程序运行期间严禁打开防护罩。6.机床动转时，不能进行测量，不能用手接触工件。7.手动对刀时，应该选择合适进给速度，使用手脉 时， 动作要均匀，同时注意掌握好进刀与退刀方向，切勿搞错。手 动换刀时刀架离工件要有足够的转位距离。8.操作人员必须按照机床各项操作的加工参数编制加工程序，加工程序必须严格检查后方可运行。9.加工过程中如发现异常危机可按急停按钮，以保证人身和设备的
7、安全。10.机床发生事故后操作者要保留现场，并叫老师过来查看。11.不得随意修改数控系统内部制造厂家参数。12.工作完后，应切断电源，清扫切屑，擦 净机床，在导轨面上，加注润滑油，各部件应调整到正常位置，打扫现场卫生，填写 设备使用记录。二、学习数控车床操作操作数控机床的流程为：开始 录入程序 装夹工件 对刀 加工认识 GSK980TD 系统数控车床的操作面板 认识 GSK980TD 系统数控机削机床操作之前先来认识一下其操作面板，它由CRT 显 示器与 MDI 面板、机床控制面板、手持盒等组成。图 1-1 所示为显示器与MDI 面板。6图 1-1 显示器与 MDI 面板（一）机床控制面板1.
8、 工作方式工作方式选择旋钮见上图，具体各工作方式的功用参见表 1-2表 1-2 各工作方式的功用表 1-2 各工作方式的功能进入编辑模式，用于直接通过操作面板输入数控程序和编辑程序。进入自动加工模式。可自动执行存储在 NC 里的加工程序。进入 MDI 模式，手动输入并执行指令。手动方式，工作台连续移动。手轮移动方式，手摇脉冲发生器生效手动快速模式。工作台快速移动方式选择回零模式。7进入单段模式。2.手动进给速度倍率开关以 JOG 手动或自动操作各轴的移动时，可通过调整此开关来改变各轴的移动速度。在 JOG 手动移动各 轴时，其移 动速度等于外圈所对应值3；在自动操作运行时，其移 动速度等于内圈
9、所 对应值%编程进给速度 F。3.手摇脉冲发 生器（图 1-7）在手轮操作方 式下，通过图 1-6 中的选择坐标轴与倍率旋钮（1、10、100 分 别表示一个脉冲移动 0.001mm、0.010mm、0.100mm），和运行选定的坐标轴。图 1-2 手动进给倍率开关 图 1-3 手 摇脉冲发生器 4.进给轴选择按钮开关JOG 方式下，按下欲运 动轴的按钮，被 选择的轴会以 JOG 倍率进行移动，松开按钮则轴停止移动。5.紧急停止按钮运动中遇到危机的情况，立即按下此按钮，机械将立即停止所有动作；欲解除时，顺时针方向旋转此钮 （切不可往外硬拽，以免损坏此按钮），即可恢复待机状态。86.操作功能操作
10、功能的具体内容参见表 1-4表 1-4 操作功能按钮 功能 功能说明循环启动按钮 在自动运行和 MDI 方式下使用，按下此按钮后可进行程序的自动运行。进给保持按钮在自动运行和 MDI 方式下使用下，按下按钮进行程序的自动运转,若按下此键程序暂停,再次按下按钮程序继续自动运行。单程序段开关 该指示灯亮时，在自动运行状态下仅执行单节的程序段动作。选择性停止开关 该指示灯亮时，当 M01 已被输入程序中，则程序执行到 M01 后，程序暂停，工作台停止运动。空运行开关该指示灯亮时，以手动进给倍率开关（图 1-6）所设定的进给速度替换原程序所设定的进给速度F。程序段跳转开关 运行到程序段前加“/”的程序
11、段时仍会执行。机床闭锁开关 指示灯亮时,机床三轴被锁定，无法移动而程序指令的坐标仍会显示。主轴正转 指示灯亮时,主轴正转。主轴反转 指示灯亮时,主轴反转。主轴停止指示灯亮时,主轴停止转动。9三、熟悉常用指令的用途课堂作业（实操）：1.开、关机与返回参考点操作 2.对刀和设置工件坐标课后作业（理论）：1.回顾今天学习的内容，并了解刀具的用途及结构。2.预习 G、M 指令的用法，了解其它指令的作用及特点。10第 2 次授课章节项目二 门轴的加工2012 年 02 月 21 日 第 01 周 星期二2012 年 04 月 01 日 第 06 周 星期日授课日期 2012 年 05 月 15 日 第
12、13 周 星期二授课课时 2教学目标1.了解数控车床的常用指令代码功能并熟练应用2.提高数控加工的操作技能3.能在数控车床上加工出合格的零件教学内容基本内容：1.熟悉数控机床常用 G 代码、M 辅助功能指令的用法和合理设置 F、S、D、H 等指令参数2.练习阶梯轴加工3.示范车床类零件在数控车床上的加工过程4.学生在数控车床上完成工件，达到图纸要求5.掌握 M03 G00 G01 G99 G98 等指令的用法难点：1. M03 G00 G01 G99 G98 等指令的用法2.数控车床的基本对刀教学方法复 习：5 分钟； 教师讲解：10 分钟； 思考讨论：5 分钟；学生讲解：5 分钟； 学生练习
13、：150 分钟； 布置作业：10 分钟；布置下次课预习内容：5 分钟；教学手段 多媒体 模 型 实 物 挂 图 音 像 实 训 其 他任务 1 分配工件刀具 对刀 20任务 2 检查程序解决报警 完成工件的半精加 工和精加工 100任务 3 现场解答 如何提高加工的精 度 30教学过程11作业1.了解刀具与实际机削选择的参数2.练习加工阶梯轴课后体会 授 课 主 要 内 容12项目二 门轴的加工阶梯轴零件技术要求：1. 锐角倒钝2. 未注公差按 IT14 标准 执行3. 表面不得磕碰4. 未注圆角小于或等于R0.5mm比例 数量 材料门轴1：1 1 塑料棒图号：01姓名 日期评分中山火炬职业技
14、术学院编程就是把零件的外形尺寸、加工工艺过程、工 艺参数、刀具参数等信息，按照 CNC 专用的 编程代码编 写 加工程序的过程。数控加工就是 CNC 按加工程序的要求，控制机床完成零件加工的过程。数控加工的工 艺 流程 如下图：13一 编程基本知识 （一）坐标轴定义 下图为数控车床示意图图 2-1GSK980TDa 使用 X 轴、Z 轴组成的直角坐标系，X 轴与主轴轴线垂直，Z 14轴与主轴轴线方向平行，接近工 件的方向为负方向，离开工件的方向为正方向。 按刀座与机床主轴的相对位置划分，数控车床有前刀座坐标系和后刀座坐标系，图 1-4 为前刀座的坐标 系，图 1-5 为后刀座的坐标 系。从 图
15、中可以看出，前、后刀座坐标系的 X 轴方向正好相反，而 Z 轴方向是相 同的。在以后的图示和例子中，用前刀座坐标系来说明编程的应用。图 2-2 前刀座的坐标系 图 2-3 后刀座的坐标系（二） 数车对刀GSK980TDa 的刀具功能（T 代码）具有两个作用：自 动换刀和执行刀具偏置15图 2-4二、确定数控加工工艺及工装方案（一）零件结构及技术要求分析1.零件的毛坯尺寸为 30X702.零件要求精度较低。（二）数控切削工艺工装分析1.用三瓜卡盘装夹，至少伸出 55mm，以免加工中 车 到盘口。2.加工方法：第一次装夹中完成所有图形加工。3.提供刀具：90 度外圆车刀（三）数控加工工序卡片如表
16、2-1 所示数控加工工序卡片：表 2-1 工艺卡片工序号 工序内容数控加工工序卡片1 槽类加工零件名称 材料 夹具名称 使用设备中山火炬职业技术学院 阶梯轴 塑胶棒 三瓜卡盘 数控车床工步号程序号工步内容刀具号刀具规格/mm主轴转速/（r.min-1）进给速度/(mm.min-1)背吃刀量/mm备注1 O0001车外圆1 自选 600 0.1 12编制 审核 第 页 共 页三、编写基于 GSK980TD 数控系统的数控加工程序（一）快速定位 G00 16代码格式：G00 X（U） Z（W） ； 代码功能：X 轴、Z 轴同时从起点以各自的快速移动速度移动到终点，如图 2-5 所示。 两轴是以各自
17、独立的速度移动，短轴先到达终点， 长轴独立移动剩下的距离，其合成轨迹不 一定是直线。 代码说明: G00 为初态 G 代码； X、U、Z、W 取 值范围为-9999.999 +9999.999mm； X（U）、Z（W）可省略一个或全部，当省略一个时，表示该轴的起点和终点坐标值一致； 同时省略表示终点和始点是同一位置，X 与 U、Z 与 W 在同一程序段时 X、Z有效，U 、W 无效。 代码轨迹图：C 点为 A 点快速移 动到 B 点的中间点图 2-5示例：刀具从 A 点快速移动到 B 点。 17图 2-6G0 X20 Z25； （绝对坐标编程） G0 U-22 W-18；（相对坐标编程） G0
18、 X20 W-18； （混合坐标编 程） G0 U-22 Z25； （混合坐标编 程）（二）直线插补 G01 代码格式：G01 X（U）_ Z（W）_ F_； 代码功能：运动轨迹为从起点到终点的一条直线。轨迹如图 2-7 所示。代码说明: G01 为模态 G 代码； X、U、Z、W 取 值范围为-9999.999 +9999.999mm； X（U）、Z（W）可省略一个或全部，当省略一个时，表示该轴的起点和终点坐标值一致；同 时省略表示终点和始点是同一位置。 F 代码值为 X 轴方向和 Z 轴方向的瞬时速度的矢量合成速度，实际的切削进给速度为进给倍 率与 F 代码值的乘积；F 代码值执 行后，此
19、代码值一直保持，直至新的 F 代码值被执行。（三）取零件上右端面的中心为工件坐标系原点，图中标注的坐标以此为原点。课题一 观察数控程序的构成18O0001; 程序名（以 O 开头后接 4 位数）G99G97; 一组初始状 态M03S1000M08; 设定主轴转 速及打开切削液T0101； 换刀和执行刀偏程序头 G00X100M08; 主轴提升到安全位置Z0; 检查对刀的正确与否程序体 G01X-12.5Y12.5F400;M09; 关闭切削液程序尾 M05; 主轴停止转动M30; 程序结束并返回程序头学习机床运动控制指令图 2-1 G00/G01 运动形式 图 2-2 G02/G03 运动形式
20、 台阶轴具体程序的编写，为学生自己完成。四、上机操作完成工件的加工(1)数控车床开机和返回参考点。19(2)装夹工件。保证工件伸出卡盘长度足够，主轴旋转时不晃动（圆跳动小）。(3)程序优化。根据验证程序结果，对刀具运动轨迹和加工参数进行优化。(4)安装刀具、对刀。X、Z 向对刀（试切对刀）按 键。按 键，输入 M03S600;按 键，再 按键，使主轴正转。在手动 方式下摇动手轮使车刀沿工件外圆试切一刀，保持 X 坐标不变，仅+Z 方向退刀，且测 量试切直径。按下 键，在对应的刀补上输入测量值。移动车刀在工件的右端平一下端面，保持 Z 坐标不变，仅(+X)方向退刀。按 键，在对应的 Z 轴刀补上
21、输入 Z0。这种方法操作简便、直观，对刀精度高。(5)先单段试加工，后自动加工。加工时，随 时注意观察加工运行情况，适当 调整主轴速度和进给速度，保证加工正常。(6)尺寸测量。(7)加工结束。松开三瓜卡盘，卸下零件，去毛刺倒钝，打 扫清理数控机床。小结：1.刀具的进刀点应选择适当，避免进刀时因位置不当造成过切和撞刀2.加工前应注意对工件加工程序的检查3.粗加工或半精加工时，切削热量大。因此，切削液的作用 应以冷却散热为主。精加工时，为了获得良好的已加工表面质量，切削液 应以润滑为主。20第 3 次授课章节项目三 圆弧手柄加工212012 年 02 月 23 日 第 01 周 星期四2012 年
22、 04 月 06 日 第 07 周 星期五授课日期 2012 年 05 月 17 日 第 13 周 星期四授课课时 2教学目标1.提高学生手工编程能力2.熟练数控机床的操作（如：进刀与退刀方式）3.能在数控车床上加工出合格的零件教学内容基本内容：1.熟练 G02、G03、指令功能的用法2.练习加工圆弧轴零件：难点：轴类零件的手工编程；进刀与退刀的方式。教学方法复 习：5 分钟； 教师讲解：10 分钟； 思考讨论：5 分钟；学生讲解：5 分钟； 学生练习：150 分钟； 布置作业：10 分钟；布置下次课预习内容：5 分钟；教学手段 多媒体 模 型 实 物 挂 图 音 像 实 训 其 他任务 1
23、熟 练 G02、G03 指令功能的用法手工编程 30任务 2 数控机床的操作（如：进刀与退刀方式）操作及手工编程 90任务 3 现场解答 如何提高对刀的精度 10任务 4 要求每组自评 每组组员互相对数 20教学过程作业1.了解进刀与退刀的方式及其应用2.熟悉 G02、G03 指令功能的用法3.加工圆弧轴零件22课后体会 授 课 主 要 内 容23项目三 圆弧手柄加工其零件示意图，零件加工效果如下表所示比例 数量 材料圆弧手柄1：1 1 塑料棒 图号：02姓名 日期评分 中山火炬职业技术学院一、编程基本知识（一） 圆弧插补 G02、G03代码功能：G02 代码运动轨迹为从起点到终点的顺时针（后
24、刀座坐标系）/ 逆时针（前刀座坐标系）圆弧， 轨迹如图 3-1 所示。 G03 代码运动轨迹为从起点到终点的逆时针（后刀座坐标系）/ 顺时针（前刀座坐标系）圆弧， 轨迹如图 3-2 所示。24代码轨迹图：图 3-1 G02 轨迹图 图 3-2 G03 轨迹图代码说明：G02、G03 为模态 G 代码；R 为圆 弧半径，取 值范围-99999.99999999.999mm； I 为圆心与 圆弧起点在 X 方向的差值，用半径表示，取值范围-9999.9999999.999mm； K 为圆心与圆弧起点在 Z 方向的差 值，取 值范围-9999.9999999.999mm。 圆弧中心用地址 I、K 指
25、定时，其分 别对应于 X，Z 轴。I、K 表示从圆弧起点到圆心的矢量分量，是增 量值；如图 3-3 所示。I圆心坐标 X圆弧起始点的 X 坐标(半径值)； K圆心坐标 Z圆弧起始点的 Z 坐标；图 3-3圆弧方向：G02/ G03 圆弧的方向定义，在前刀座坐标系和后刀座坐标系是相反的，见图 3-4：25图 3-4注意事项： 当 I = 0 或 K = 0 时，可以省略；但代 码地址 I、K 或 R 必须至少输入一个，否则系统产生报警； I、K 和 R 同时输入时，R 有效，I、 K 无效； R 值 必须等于或大于起点到终点的一半，如果 终 点不在用 R 代码定义的圆弧上，系统会产生报警； 地址
26、 X（U）、Z（W）可省略一个或全部；当省略一个时，表示省略的该轴的起点和终点一致；同时省 略表示终点和始点是同一位置，若用 I、K 指令圆心时，执行 G02/G03 代码 的轨迹为全圆（360 ）；用 R 指定时，表示 0 度的圆； 建议使用 R 编程。当使用 I、K 编程时,为了保证圆弧运动的始点和终点与指定值一致，系统按半径 运动； 若使用 I、K 值进行编程，若 圆心到的圆弧终点距离不等于 R(R )，系统会自动调整圆心位置 保证圆弧运动的始点和终点与指定值一致,如果圆弧的始点与终点间距离大于 2R，系 统报警。 R 指令 时，可以是大于 180和小于 180圆弧，R 负值时为大于 1
27、80 度的圆弧，R 正值时为小于或等于 180 度的圆弧；26示例：从直径 45.25 切削到 63.06 的圆弧程序,图 3-5。图 3-5二、确定数控加工工艺及工装方案（一）零件结构及技术要求分析1.零件的毛坯尺寸为 30X60mm。2.零件要求精度较低。（二）数控切削工艺工装分析零件的右端表面中心定义为编程坐标系原点1.工装：用三瓜卡盘装夹，工件伸出卡盘 45mm，以免加工中车到盘口。2.加工方法：第一次装夹中完成所有图形加工。3.提供刀具：90 度外圆尖刀数控加工工序卡片如表 3-1 所列。表 3-1 工艺卡工序号 工序内容数控加工工序卡片 1 槽类加工零件名称 材料 夹具名称 使用设
28、备中山火炬职业技术学院 槽类加工 有机玻璃 平口钳 数控机床工步号程序号工步内容刀具号刀具规格/mm主轴转速/（r.min-1）进给速度/(mm.min-1)背吃刀量/mm备注271 O0001 圆弧加工1 自选 800 0.1 1234编制 审核 第 页 共 页三、编写基于 GSK980TD 数控系统的数控加工程序取零件上右端面的中心为工件坐标系原点，图中标注的坐标以此为原点。具体程序的编写如表 2-7 所示。表 2-7 程序程序 注解O0001 程序名N010 G99G00G97T0101;N020 M03S800; 主轴正转，转速 1000N030 G0 X40 Z5； 快速定位N040
29、 G01 X0 Z0 F0.1； 靠近工件N050 G03 U24 W-24 R15; 切削 R15 圆弧段N060 G02 X26 Z-31 R5； 切削 R5 圆弧段N070 G01 Z-40; 切削 26N080 X40 Z5; 返回起点N090 M05;N100 M30; 程序停止并返回至程序头说明：1.画整圆时必须采用“I J”方式；2.画大于半圆时若采用“R ”方式时，R 取负值。四、上机操作完成工件的加工28数控车床开机和返回参考点。装夹工件。安装刀具、对刀。验证程序：（图形模拟验证）(5)程序优化。根据验证程序结果，对刀具运动轨迹进行优化。(6)先单段试加工，后自动加工。加工时
30、，随 时注意观察加工运行情况，适当 调整主轴速度和进给速度，保证加工正常。(7)尺寸测量。(8)加工结束。松开卡盘，卸下零件，去毛刺倒钝，打扫清理数控机床。小结：1.刀具的进刀点应选择适当，避免进刀时因位置不当造成过切2.加工前应注意对工件加工程序的检查29第 4 次授课章节项目四 定位销的加工2012 年 02 月 27 日 第 02 周 星期一授课2012 年 04 月 09 日 第 08 周 星期一 授课课时 230日期 2012 年 05 月 21 日 第 14 周 星期一教学目标1.巩固前面的知识，灵活运用各种指令功能，提高手工编程技巧2.提高数控加工的操作技能教学内容基本内容：1.
31、掌握 G90、切槽刀刀具的用法及 进刀、退刀的方式，子程序的应用2.实例加工重点：难点：切槽刀加工时的切削用量；进刀与退刀的方式；子程序的应用教学方法复 习：5 分钟； 教师讲解：10 分钟； 思考讨论：5 分钟；学生讲解：5 分钟； 学生练习：150 分钟； 布置作业：10 分钟；布置下次课预习内容：5 分钟；教学手段 多媒体 模 型 实 物 挂 图 音 像 实 训 其 他任务 1 对刀 了解结构与原理 20任务 2 子程序的应用 手工编程 100任务 3 现场解答 如何提高对刀的精度 10任务 4 要求每组自评 每组组员互相对数 20教学过程作业1. 掌握 G41、G42 刀具半径补偿的用法2. 综合运用前面所学的指令功能进行实例加工课后体会
