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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、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