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1、数字控制技术及高级数控编程主讲教师：张英杰 实验教师：徐学武、李云龙等全日制工程硕士课程一、课程意义o数控技术在现代企业的广泛应用，使制造技术正朝 着数字化的方向迈进，出现了以信息驱动的现代制 造技术，其核心就是数控加工设备替代了传统的加 工设备。同时，数控技术正在朝着高精度、高速度 、高柔性、高可靠性以及复合化的方向发展。o从社会对人才需求方面来看，当前除需要具有数控 技术基本知识和能力的高技术人才外，还急需大批 数控技术应用型人才，及数控编程、数控设备操作 及其维修人员。o该课程的目标就是培养能够熟练掌握现代数控机床 控制原理、进行高级数控编程和操作的应用型高级 技术人才。二、课程性质和任
2、务 o工程硕士的学位课程（学时：课内40+课外40）o授课对象：全日制工程硕士；o使学生通过学习，掌握数控机床加工的控制原理、 数控加工的编程方法，提高数控机床的操作能力和 数控加工的工艺处理能力。o重视实践教学，以案例教学作为主、采用理论联系 实际的原则，既要注意理论知识的学习，更注重运 用知识和机床实际操作能力培养。 三、课程教学目标 o理论部分教学目标n这是一门理论与实践结合的课程，要求学生在掌握 数控编程的基本理论知识的同时，又要熟练掌握数 控加工技能；n通过理论学习使学生掌握数控机床的工作机理和控 制原理，数控铣床加工工艺、数控编程知识、数学 处理方法和数控车床设备应用的能力；n培养
3、学生利用商用CAM软件（MasterCAM、PRO/E等 ）进行复杂零件的高级数控编程的能力；n了解数控机床和数控系统的发展趋势，包括基于 STEP-NC的数控程序设计技术等。三、课程教学目标 o实践部分教学目标n使学生在掌握基本理论与数控编程方法的基础上， 通过在数控车床及四轴、五轴加工中心上的实际操 作训练，取得高素质的工作技能，为将来从事相关 领域工作奠定基础；n了解数控机床的安全操作规程及日常维护；n掌握数控机床的基本操作及应用；n掌握数控加工中各种刀具及切削参数的选择 ；n掌握利用CAM软件进行各种零件的编程技巧 。四、理论教学内容第一章 概述 第二章 数控机床的组成及控制原理 第三
4、章 数控加工编程基础 第四章 数控车削加工技术 第五章 数控铣削加工技术 第六章 加工中心加工技术 第七章 高级数控编程技术 第八章 基于CAM软件的数控编程技术 五、实践教学内容实验1：加工中心的基本操作（分两大组：分别在MAHO卧式加工中心和五轴加工中心上进行) 实验2：手柄类零件两轴数控编程及实际加工(西门子FTC-20数控车床) 实验3：型腔类零件三轴数控编程及实际加工(MAHOO加工中心) 实验4：圆柱凸轮四轴数控编程及实际加工(MAHOO加工中心) 实验5：叶片类零件的五轴数控编程及实际加工(HJ044五轴加工中心)六、教学方法和考核形式o教学方法n课堂教学+课外练习；n教学过程对
5、实践环节要求较强的部分采用案例教学 方法进行课堂教学；n实验采用分组的方式（每组1015人）。o考核形式n平时成绩【作业 + 考勤（含上机）】 10%n实验报告 30%n理论知识考试(笔试） 60%参考教材o王润孝、秦现生主编, 数控机床原理与系统, 西北工业 大学出版社,2004 年7月。o吴明友主编，数控铣床编程与操作实训教程，清华大学 出版社，2006年11月。o李云龙等编,MasterCAM9.1数控加工实例精解，机械工 业出版社,2004年7月。o李云龙等编，数控机床加工仿真系统Vericut,西安交通 大学出版社,2005年9月七、教学大纲o第一章 概述n通过学习使学生了解数控机床
6、的基本知识。包括数控设 备的产生与发展历史，数控机床的组成及各部分的作用 ，掌握按伺服系统特点分类的方法，了解其它分类方法 ，了解数控机床的使用、加工特点。了解数控技术的发 展状况和未来的趋势。n数控机床的产生与发展。n数控机床的基本组成及工作原理。n数控机床的分类。n数控机床的特点和应用范围。n数控技术的发展趋势七、教学大纲o第二章 数控机床的组成及控制原理n了解CNC系统的组成与特点，熟悉CNC系统的硬件和软件 结构，理解CNC系统的控制原理；n掌握插补方法和开环和闭环进给伺服系统，了解CNC进给 伺服系统，理解进给系统的机械传动结构；n理解旋转变压器、感应同步器、光栅、磁栅等常用的位 置
7、检测装置的工作原理，掌握其特点与应用；n了解对主轴驱动的要求，理解主轴驱动方式，掌握主轴 调速方法，熟悉主传动的机械结构；n熟悉可编程序控制器工作原理，掌握可编程序控制器的 应用。七、教学大纲o第三章 数控加工编程基础n介绍数控编程的基本概念（包括常用术语、程序格 式、数控机床的坐标系等）；n常用功能指令及编程方法（包括插补原理、数控加 工工艺设计，数控编程中的数值计等）；n熟悉程序编制的内容与步骤，了解程序编制的代码 标准，掌握NC程序的结构、NC程序的常用功能字；七、教学大纲o第四章 数控车削加工技术n了解数控车床的用途，熟悉数控车床的组成及布局 、分类，理解数控车床的典型结构，能进行数控
8、车 削加工的工艺分析；n熟悉数控车削加工及工装、数控车床的编程特点， 掌握数控车削的对刀问题；n熟悉数控车削常用的各种指令、刀具半径补偿，基 本掌握固定循环功能。熟悉数控车床的操作；n掌握数控车削实例。 七、教学大纲o第五章 数控铣削加工技术n了解数控铣床的分类与结构特点，熟悉数控铣床的主要 功能和加工对象，能选择并确定数控铣削的加工部位及 内容、加工信息的读取及工艺性分析、毛坯的选择、加 工表面的加工方案；n了解数控铣削工艺路线的制订，理解数控铣削工序设计 ，掌握对刀点和换刀点的选择，熟悉数控刀具系统、夹 具、回转工作台和数控分度头、量具的运用。n理解数控铣削编程基本原理、加工程序代码标准、
9、编程 坐标系选择；n掌握刀具补偿的建立、执行与撤消、数控铣削加工实例 。七、教学大纲o第六章 加工中心加工技术n了解加工中心的分类与结构特点，熟悉加工中心的 主要功能、加工中心的主要加工对象，理解加工中 心的工艺特点，掌握加工中心的工艺路线设计；n掌握加工中心的工步设计、工件的定位与装夹、加 工中心刀具的选用，能确定换刀点。了解加工中心 的编程要求，理解换刀程序的编制；n掌握固定循环指令的编程方法和加工中心加工实例 。 七、教学大纲o第七章 高级数控编程技术 n了解计算机辅助编程的基础概念、特点、应用与发 展、基于STEP-NC的数控程序设计原理;n掌握自动编程软件的界面与基本操作;n掌握一般
10、零件加工实体造型的一般方法;n掌握刀具路径、刀具加工轨迹仿真、后置处理及生 成零件加工G代码的方法;n具备一般零件自动编程与零件加工的能力。七、教学大纲o第八章 基于CAM软件的数控编程技术 n掌握基于MasterCAM的数控编程方法；n熟悉PRO/E软件的CAM模块的使用、并通过实例掌握 零件的数控程序生成过程；n提供相关参考资料要求学生在课外完成一个特定零 件的实现过程，包括加工模型的建模、工艺制定和 数控程序生成整个过程。七、教学大纲o实验1：加工中心的基本操作（分两组：MAHO卧式 加工中心和五轴加工中心)n参观铣削加工中心，现场了解数控机床的工作原理 、组成与特点；n现场讲解加工中心
11、的工作原理、组成与特点、分类 和有关功能；n现场演示加工中心加工的过程、数控加工工艺和机 床的有关功能。 n现场讲解安全操作技术、加工中心操作规程、维护 保养知识、数控机床维护与保养的基本要求。七、教学大纲o实验2：手柄类零件两轴数控编程及实际加工（西 门子FTC-20数控车床）n对手柄类零件，确定数控加工工艺，利用机床的G指 令进行手工编程；n采用现场讲解、仿真与实际操作等方式进行，使学 生熟悉数控车数控系统的用户界面、功能、编程、 程序输入和程序校验等，掌握在数控车系统下的程 序调试和加工零件。七、教学大纲o实验3：型腔类零件三轴数控编程及实际加工（ MAHOO加工中心）n通过分析型腔类零
12、件，确定数控加工工艺，运用 CAM软件进行CAM造型，生成刀轨，最后通过NC 后置处理生成G代码；n通过仿真、演示与实际操作等方式进行，使学 生熟悉MAHOO铣削加工中心的用户界面、功 能、编程、程序输入和程序校验等，掌握在加 工中心下的程序调试和零件加工。七、教学大纲o实验4：圆柱凸轮四轴数控编程及实际加工（MAHOO 加工中心）n通过分析凸轮类零件，确定数控加工工艺，运用 CAM软件进行CAM造型，生成刀轨，最后通过NC 后置处理生成G代码；n通过讲解、演示与实际操作等方式进行，使学 生掌握在MAHOO铣削加工中心上进行复杂形 状零件加工的程序输入、工件夹紧和换刀等操 作，完成该零件的试切和实际加工。七、教学大纲o实验5：叶片五轴数控编程及实际加工（HJ044五轴 加工中心）n通过上机使用MasterCAM或PRO/E软件针 对叶片类零件进行数控编程，并在计算机上事 先完成数控编程和加工模拟过程，n在五轴加工中心上进行切削实验。
