数控机床编程与操作a（通用9篇）
一、判断（每题2分，共20分）
1.数控机床编程有绝对值和增量值编程，使用时不能将它们放在同一
程序段中。（×）
2.点位控制系统不仅要控制从一点到另一点的准确定位，还要控制从
一点到另一点的路径。（×）
3.非模态指令只能在本程序段内有效。（√）
4.顺时针圆弧插补（G02）和逆时针圆弧插补（G03）的判别方向是：
沿着不在圆弧平面内的坐标轴正方向向负方向看去，顺时针方向为
G02，逆时针方向为G03。（√）
5.数控机床按工艺用途分类，可分为数控切削机床、数控电加工机床、数控测量机等。（√）
6.不同结构布局的数控机床有不同的运动方式，但无论何种形式，编
程时都认为刀具相对于工件运动。（√）
7.数控车床的刀具功能字T既指定了刀具数，又指定了刀具号。（×）
8.数控机床加工过程中可以根据需要改变主轴速度和进给速度。（√）
9.数控车床的刀具补偿功能有刀尖半径补偿与刀具位置补偿（√）
10.表面粗糙度高度参数Ra 值愈大，表示表面粗糙度要求愈高；Ra
值愈小，表示表面粗糙度要求愈低。（×）
二、选择（每题2分，共20分）
1.通常数控系统除了直线插补外，还有（B）。
A．正弦插补B.圆弧插补C.抛物线插补
2.数控铣床的默认加工平面是（A）。
A.XY平面B.XZ平面C.YZ平面
3.G00 指令与下列的（C）指令不是同一组的。
A.G01B.G02，G03C.G04
4.开环控制系统用于（A）数控机床上。
A.经济型B.中、高档C.精密
5.加工中心与数控铣床的主要区别是（Ｃ）。
A.数控系统复杂程度不同B.机床精度不同C.有无自动换刀系统
6.用于机床刀具编号的指令代码是（B）。
A．F 代码B.T 代码C.M 代码
7.数控机床主轴以800 转/分转速正转时，其指令应是（A）。
A．M03 S800B.M04 S800C.M05 S800
8.切削的三要素有进给量、切削深度和（B）。
A.切削厚度B.切削速度C.进给速度
9.工件定位时，仅限制四个或五个自由度，没有限制全部自由度的定位方式称（C）。
A.完全定位B.欠定位C.不完全定位
10.数控机床的标准坐标系是以（A）来确定的。
A.右手直角笛卡尔坐标系B.绝对坐标系C.相对坐标系
三、填空（每空1分，共10分）
1.按车床主轴位置分为立式和卧式。
2.数控电加工机床主要类型有点火花成型和线切割机床。
3.数控机床实现插补运算较为成熟并得到广泛应用的是直线插补和圆弧插补。
4.根据数控铣床的特点，适合数控铣削的主要加工对象有平面类零件、变斜角类零件、曲面类零件三类。
5.工件的实际定位点数，如不能满足加工要求，少于应有的定点数，称为欠定位。
四、简答题（每题15分，共30分）
1.数控机床按控制运动方式分为哪三种？并简单介绍其特点。
答：（1）点位控制数控机床：点位控制数控机床的特点是机床移动部件只能实现由一个位置到另一个位置的精确定位，在移动和定位过程中不进行任何加工。
（2）点位直线控制数控机床：点位直线控制数控机床的特点是机床移动部件不仅要实现由一个位置到另一个位置的精确移动定位，而且要控制工作台以一定的速度沿平行坐标轴方向进行直线切削加工。
（3）轮廓控制数控机床：轮廓控制数控机床不仅可完成点位及点位直线控制数控机床的加工性能，而且能够对两个或两个以上坐标轴进行插补，因而具有各种轮廓切削加工功能。
2.解释数控铣床编程中，G、X、U、M、S、T、F这几个字母所代表的含义。
答：G为准备功能字；X为X轴绝对坐标尺寸字；U为X轴相对坐标尺寸字；M为辅助功能字；S为主轴转速功能字；T为刀具功能字；F
为进给功能字。
五、问答题（每题20分，共20分）
简单介绍数控机床的组成及其各部分功能。
答：数控机床主要有控制介质、输入装置、数控装置、驱动装置和检测装置、辅助控制装置组成。
控制介质也称信息载体，加工程序上存储着加工零件所需的全部操作信息和刀具相对弓箭的位移信息等，可存储在控制介质上。
输入装置的作用是将控制介质上的数控代码传递并存入数控系统内。
数控装置是数控机床的中枢。数控装置从内部存储器中取出，或接受输入装置送来的一段或几段数控加工程序，经过数控装置的逻辑电路或系统软件进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种信息和指令，控制机床各部分的工作，使其进行规定的有序运动和动作。
驱动装置接受来自数控装置的指令信息，经功率放大后，严格按照指令信息的要求驱动机床的移动部件，以加工出符合图样要求的零件。检测装置将数控机床个坐标轴的实际位移量检测出来，经反馈系统输入到机床的数控装置中。
1 实践-理论-实践的教学模式
1.1 教学目标
通过《数控机床编程与操作》课程的学习, 使学生针对中等复杂程度的零件能够合理地进行数控加工工艺分析与处理, 正确编制数控加工程序并完成调试工作;能够正确操作使用数控车床、数控铣床、加工中心和电加工机床对零件进行加工, 并且对生产现场出现的技术问题具有一定的独立处理能力;能够对零件的各项精度进行检测与分析, 并采取一定的工艺措施进行补偿, 使零件满足图纸的各项工艺要求。同时在教学过程中注意渗透对学生职业素质的培养, 使学生具备数控技术相关岗位所需的职业资格素质和职业道德素质。
1.2 教学程序
课程每个教学单元采用由教学设计-实验示范-课堂讲解-学生实作-教师总结评价的顺序进行教学。下面以数控车床的编程与操作单元的教学为例讲述“实践-理论-实践”教学模式的教学程序。 (1) 教学设计:先将教学单元分解成若干教学子单元。如数控车床的编程与操作单元分解成以下教学子单元——数控车床及其数控系统的组成、外圆端面的车削加工、圆弧零件的车削加工、螺纹的车削、数控车床循环指令的应用、数控车削综合练习。 (2) 实验演示:在实验室进行现场教学, 对某个教学子单元进行实验示范或者现场讲解。如对于数控车床及其数控系统的组成教学子单元, 可以通过数控车床维修台或数控车床现场讲解数控车床的构成、数控系统的构成及连接, 演示数控车床的手动操作、介绍操作面板各个按键的功能等。对于外圆端面的车削加工子单元, 在实验室车削加工一个短圆柱 (包括车端面、车外圆和切断) , 现场完整的向学生演示并讲解机床的手动操作方法、数控车床程序的编辑方法、对刀方法、自动加工方法。 (3) 课堂教学。某教学子单元完成实验演示后, 回到课堂讲解基本概念、基本知识、基本原理、数控机床的编程方法和操作方法。 (4) 学生实作。根据教学子单元的教学要求, 完成一个问题的实际解决。如对于数控车床及其数控系统的组成教学子单元要求学生绘制车床数控系统的连接图。对于外圆端面的车削加工子单元, 要求学生编写一个车削端面外圆零件的NC程序, 并完成数控车削加工。 (5) 教师总结评价。教师总结本教学子单元的教学内容, 评价学生的实作作品。
1.3 师生角色和教学策略
“实践-理论-实践”的教学模式突出教师在做中教, 学生在做中学的教学理念。教师通过实验演示、理论讲解, 让学生懂得是什么、怎么做。学生在实际操作阶段固化和提升她们对数控机床的操作应用能力。这种从实践到理论, 再由理论到实践的教学模式, 增强了学生的感性认知, 降低了学习难度, 提高了学生的学习效果。
2 以整体把握、单元渐进的方式, 培养学生的能力
《数控机床编程与操作》课程的实验演示和学生实作教学环节分三步走:第一步:单元实验。以基本的加工单元----如车螺纹为实验内容进行实验;第二步:综合实验。综合各基本加工单元, 以使学生掌握数控机床的综合应用能力;第三步:实训。根据技能鉴定的要求, 针对各种工件进行数控编程加工, 使学生能够熟练地进行数控加工, 通过职业技能实训培养学生数控加工的综合技能。在教学上采用单元渐进的方法循序渐进的培养学生数控编程和操作的技能。单元渐进是根据每一加工工步为单元, 讲述其编程的指令、编程方法和机床的操作, 这样把数控加工过程单元化分解, 可以降低学习难度, 提高学习效率。
总体把握指的是在教学设计环节, 把教学单元分解成若干教学子单元时, 一定要求各教学子单元具有相对独立性的整体性。在讲解每一种数控机床的编程与操作时, 其中的每一个教学子单元应包括数控机床的基本操作、编制NC程序和零件加工的全部内容。通过每一个子教学子单元的学习, 都让学生对该数控机床的编程与操作过程有一个整体的认知, 以激发学生的学习兴趣, 避免听了多次课还不知道学了将做什么。
3 改革考试方式
采用“实践-理论-实践”教学模式, 学生成绩由各教学子单元中对学生实作环节的评价结果综合而成, 取消期末考试, 由结果考试改革为过程考核, 避免了“为考而学”的现象, 充分调动了学生平时的学习积极性。
4 结语
实践证明, 在《数控机床编程与操作》课程中采用“实践-理论-实践”的教学模式后, 学习效率提高了, 学生的数控编程和操作能力明显增强, 许多学生都是从数控操作工成长为机械设计制造工程师或技术总管, 对我校机械专业的学生来说, 数控加工的基本理论和操作技能已成为学生职业发展的“支点”。
参考文献
《数控机床编程与操作》是数控专业中重要的专业课程之一，也是一门实践性较强的课程，要求学生掌握一定的编程知识及操作数控机床的能力。该课程对学生抽象思维要求较强，单纯的理论教学，易使初学者感到抽象、难学，加上目前技工学校生源较差、学生基础知识普遍较低、学习主动性不高等诸多不利因素，使教学陷入困难的境地。
一、传统教学模式的弊端
传统的教学模式在很多方面存在弊端，已不能满足教学需要，主要表现在以下方面：
１.教学内容比较陈旧，且与学校现有的数控设备不配套
现在虽然为职业学校所编写的教材力量众多，但是真正适合各个学校校情的教材却很难找到。特别是由于教材中所介绍的数控系统和学校现有的数控设备不配套，造成理论教学和实践教学的脱节，使教学效果大打折扣。
２.职业学校数控专业师资数量不足，素质不高
数控技术在近几年的广泛应用，引发了数控人才的大量需求。同时，造成数控专业师资，特别是同时具备相当的理论知识和丰富的实践经验的数控专业师资严重不足。由于缺乏熟悉企业生产实际，并能够承担数控教学工作的“双师（教师、工程师）型”专业教师，严重制约了现代数控技术人才培养水平的提高。
3.数控实训设备条件差，数量严重不足
由于数控设备比较昂贵，所以，大多数学校的数控设备都严重不足。每个学生独立动手实际操作的机会不多，同样制约着教学质量的提高。
二、课程改革
职业教育的培养目标是以社会职业岗位的实际需要为培养依据,强调应用性，突出综合实践能力的培养，因此，如何在硬件资源有限的情况下，构建一个以就业为导向、符合职业教育目标要求的教学体系，显得尤为重要。
近几年，笔者所在学校结合自己的实际情况，以及市场对人才的需要，对该课程做了一些改革，采取了“理论、仿真、实操一体化”的教学方法，取得了比较好的效果。
1.编写校本教材
为了充分发挥学校现有设备的作用，实现理论教学和实践教学一体化，学校组织各专业教师共同合作编写了一套校本教材。教材中，基本理论知识以“必需、够用”为原则，以学校现有的数控系统为重点，同时也介绍了目前较先进的一些数控机床及高速切削知识。
(１)编写了《数控编程和仿真一体化教材》。传统的教学模式中，理论教学和实践教学是独立的，从而割断了理论与实践之间的联系，增加了学生学习的难度。为了能将理论与实践更好地融合在一起，同时提高学生学习的兴趣，目前多采用“一体化”的教学模式，即将理论知识和实践操作融合起来，将课堂从教室移到实训场地，从生产实践开始，让学生先有一个感性认识，再从理论上进行分析、归纳和总结，提高了学生学习的积极性，也提高了学生的理解能力和认知程度。但是，由于实训设备及场地的限制，真正实现“一体化”教学对于大多数学校来说，是很难做到的。那么，如何解决这个矛盾呢？利用仿真软件来缓解数控设备的不足，应该是目前用的较多的方法了，即实现理论与仿真教学于一体，将课堂从教室移到机房，利用仿真软件模拟生产现场，让学生对所学知识先有一个感性认识，提高学习兴趣，让学生真正体会到学习知识的目的是为了应用，在应用中找出自己现有知识结构的欠缺，促使自己进一步学习相关的理论知识，即“学以致用，以用促学”。
(２)编写了实训教材。利用仿真软件只能够让学生熟悉数控系统的编程指令及操作面板，不能真实反映实际的切削情况，特别是加工工艺的选择，如刀具的选择及切削用量的设置对切削精度的影响等，因此，仿真绝不能取代实训操作。为了有效地实现理论和实践的有效结合，编写紧密结合理论教材的实训教材，实现了理论、仿真、实操的一体化教学，即先从理论上介绍编程知识和技巧，然后利用仿真系统进行初步练习，最后在机床上进行验证。这样，不仅让学生熟悉了所学的基本编程方法，又将加工工艺方面的知识有效融合进来，缩短了教学与生产实践的距离，取得了较好的教学效果。
2.采用多种教学模式
(１)采用一体化教学模式。采用理论、仿真、实操一体化的教学模式，利用仿真软件克服数控设备的不足，实现理论与实践的有机结合。边讲、边仿真、边训练的方式，可以在不断训练学生专业技能的同时，提高其综合素质，调动学生的学习积极性。
(２)采用行为引导型教学方式。行为引导型教学是以学生为中心、以能力为根本的教学活动模式组织教学；行为引导型教学是让学生在教师所设计的学习环境中进行学习，使学生在学习环境中熟悉生活和学习技能，其核心是通过课堂教学引导学生提高多方面的能力，从根本上改变传统教育以知识为本、以教师为中心的教学模式，形成以能力为本、以学生为中心的新的教学局面，有效地提高学生的综合素质，特别是能力素质，使学生学会学习、学会应用、学会创新。
3.改革评价体系
传统的教学模式中，多是通过期末考核分数对学生进行评价，造成很多学生为应付考试而学习，往往到最后临时抱佛脚，忽略了学习过程，对所学内容理解不深，对实操训练及后续课程的学习都带来了一定的困难，影响学生的学习主动性和积极性，形成恶性循环。为解决这种矛盾，笔者将课程考核与技能考核相结合，将实际操作和应用能力作为课程教学与课程考核的重点。在课程考核中，采用总结性评价和形成性评价两种体系，不仅评价考核结果，更看重学习的过程；对在学习过程中积极参与表现出来的良好个性品质，给予充分的鼓励、肯定、嘉奖；采用学生讨论评价的方式，在研讨中发现问题，得出正确结果。这样，学习的主动性、积极性也就得到了培养。
三、提高专业教师的素质
采用一体化教学模式，对教师也提出了更高的要求，要求教师既能承担数控专业的理论教学工作，同时又要熟悉生产实际。培养一支高素质的“双师型”教师队伍，是提高教学效果的直接保证。为此，理论教师和实习教师之间展开了“帮教带”的活动，即理论教师跟随实习教师下到实习车间熟悉各种生产工艺，并获得相应的技能等级证书；同时，实习教师在理论教师的帮助下，不断提高自己的理论水平。学校领导也在资金紧缺的情况下，每年派遣一定数量的老师外出学习，不断提高师资队伍的综合素质。
姓名
学号
班级
得分
一、判断题（每题1分，共30分）
1.机床在自动运转状态下，按下“机床保持”按钮，则机床的所有功能都停止。
2.编制程序时，程序段号最好连续序号。
3.程序的内容由若干程序段组成，程序段由若干字组成，每个字由字符和数字组成。
4.G01起作用时，其进给速度按系统默认值运行。
5.当数控加工程序编制完成后即可进行正式加工。
6.数控车床加工螺纹时，进给速度需用F指定。
7.在FANUC系统中，数控车床用G99指令指定每转进给量。
8.标准粗牙普通螺纹M20的螺距为2.0mm。
9.机床控制面板由CRT/MDI面板和操作面板组成。
10.2.5坐标机床是表示机床具有两个直角坐标轴和一个旋转轴。
11.对刀就是使刀位点与刀架参考点建立尺寸联系，并将此值在加工前输入到数控装置，供加工中自动计算刀补用。
12.主轴顺时针旋转运动方向（正向）是指按照右手螺旋确定的进入工件的方向。
13.数控车床编程时，一律假定工件静止，刀具相对运动。
14.数控机床是用数字信息实现加工自动控制的机床。
15.重复定位精度是指在相同条件下，采用相同的操作方法，重复进行同一动作时得到的一致性程度。
16.所谓插补就是在工件轮廓的某起始点和终止点之间进行“数据密化”，并求取中间点的过程。
17.FMS是表示柔性制造单元。
18数控机床是在普通机床的基础上将普通电气装置更换成CNC控制装置。
19.G代码可以分为模态G代码和非模态G代码。
20.插补运动的实际插补轨迹始终不可能与理想轨迹完全相同。
21数控机床编程有绝对值和增量值编程，使用时不能将它们放在同一程序段中。
22.不同的数控机床可能选用不同的数控系统，但数控加工程序指令都是相同的。
23.机床的切削速度就是指机床主轴转速。
24.G00、G01指令都能使机床坐标轴准确到位，因此它们都是插补指令。
25.数控机床按控制系统的特点可分为开环、闭环和半闭环系统。
26.点位控制系统不仅要控制从一点到另一点的准确定位，还要控制从一点到另一点的路径。
27.通常在命名或编程时，不论何种机床，都一律假定工件静止刀具移动。
28.在铣削加工中，为了提高工作效率，一般切削厚度比车削加工要大。
29.程序段的顺序号，根据数控系统的不同，在某些系统中可以省略的。
30.绝对编程和增量编程不能在同一程序中混合使用。CIMS是一种制造哲理。
二、单项选择题(每题1分，共30分）
1.加工（）零件，宜采用数控加工设备。
A．
大批量
B
多品种中小批量
C
单件
D多件
2.通常数控系统除了直线插补外，还有（）。
A．正弦插补
B
圆弧插补
C
抛物线插补
D双曲线插补
3.确定数控机床坐标轴时，一般应先确定（）。
A.X轴
B.Y轴
C.Z轴
D.A轴
4.开环控制系统用于（）数控机床上。
A.经济型
B.中
C.精密
D.高档
5.数控机床加工依赖于各种（）。
A.位置数据
B.模拟量信息
C.准备功能
D.数字化信息
6.数控机床的核心是（）。
A．伺服系统
B.数控系统
C.反馈系统
D.传动系统
圆弧插补指令G03
X
Y
R
中，X、Y后的值表示圆弧的（）。
A．起点坐标值
B.终点坐标值
C.圆心坐标相对于起点的值
D.圆心坐标相对于终点的值
8.固定循环指令中，P用来指定暂停时间，P0.5表示（）。
A.暂停时间0.5秒
B.暂停时间500毫秒
C.暂停时间0.5毫秒
D.格式错误
9.（）是机床上一个固定不变的极限点。
A.机床原点
B.工件原点
C.换刀点
D.刀位点
10.所谓（），是指刀具的定位基准点。
A.换刀点
B.对刀点
C.刀位点
D.起刀点
11.在FANUC系统中，一般采用英文字母（）作为程序地址。
A.O
B.P
C.L
D.N
12.以下（）指令为模态代码。
A.G01
G02
B.G04
C.M00
D.M06
13.运行程序时，方式选择开关置（）位置。
A.AUTO
B.EDIT
C.MDI
D.ZERO
14.在程序中插入字，先输入要插入的字，再按（）键。
A.DELET
B.INSRT
C.ALTER
D.CURSOR
15.在FANUC系统中，设定主轴转速控制的是（）指令。
A.G96
B.G97
C.G99
D.G98
16.数控系统所规定的最小设定单位就是（）。
A.数控机床的运动精度
B.机床的加工精度
C.脉冲当量
D.数控机床的传动精度
17.在数控机床上，目前采用最为广泛的刀具材料是（）。
A.高速钢
B.陶瓷
C.硬质合金
D.金刚石
18.一般数控车床X轴的脉冲当量是Z轴脉冲当量的（）。
A.1/2
B.相等
C.2倍
D.4倍
19.数控机床的Z轴方向（）。
A.平行于工件装夹方向
B.垂直于工件装夹方向
C.与主轴回转中心平行
D.不确定
20.数控机床不适合加工以下（）类零件。
A.多品种小批量
B.单品种大批量
C.形状结构比较复杂
D.精度要求高
21.数控车床的进给方式分每分钟进给和每转进给两种，分别用（）指定。
A.G96、G97
B.G97、G96
C.G98、G99
D.G99、G98
22.FANUC系统数控车床（）指令用来指定主轴转速的单位是rpm。
A.G96
B.G97
C.G98
D.G99
23用于机床开关指令的辅助功能的指令代码是（）。
A．F代码
B.S
代码
C.M代码
D.G代码
24.一般数控车床X轴的脉冲当量是Z轴脉冲当量的（）。
A.1/2
B.相等
C.2倍
D.4倍
25.数控机床的F功能常用（）单位。
A.m/min
B.mm/min或
mm/r
C.m/r
D.A或C
26.数控机床加工零件时是由（）来控制的。
A．数控系统
B.操作者
C.伺服系统
D.反馈系统
27.绕X轴旋转的回转运动坐标轴是（）。
A．A轴
B.B轴
C.Z轴
B.Y轴
28.用于指令动作方式的准备功能的指令代码是（）。
A．F代码
B.G
代码
C.T代码
D.M代码
29.世界上诞生的第一台数控机床是（）。
A.数控铣床
B.数控车床
C.数控镗床
D.加工中心
30.（）是数控机床的中枢和核心部分。
A.输入装置
B..控制介质
C.数控装置
D.驱动装置
三、分析题（共40分）
1、数控车削加工，在确定零件的定位和夹紧时应注意那些问题？（10分）
2、简述数控机床的组成和工作原理。（10分）
一、本课程的性质、地位和作用
本课程是数控技术专业的一门专业主干专业必修课程，它以数控铣床（加工中心）为对象，使学生较全面地了解数控铣床（加工中心）的基本知识与核心技术，掌握数控铣床（加工中心）削加工编程方法、掌握数控铣床（加工中心）操作技能、学习数控系统的控制原理及数控铣床（加工中心）床的维修技能。学生掌握数控机床的基本原理和基础知识、学会合理地选用组成数控机床切削参数，培养学生达到正确使用数控铣床（加工中心）的能力。
二、本课程的教学目的和要求
目的：
使学生掌握数控铣床（加工中心）的结构、工作原理、编程方法及数控铣床（加工中心）的操作技能，为以后从事相关工作打下基础。
(一)知识教学目标
（1）全面掌握数控技术的基本知识和数控原理；
（2）熟练掌握各种数控铣床（加工中心）加工程序的编写方法；
（3）熟练掌握各种数控铣床（加工中心）的基本操作；
（4）熟练掌握数控铣床（加工中心）的维修知识；
（5）熟练掌握数控铣床（加工中心）加工工艺的编制。
(二)能力培养目标
（1）会编写各种数控铣床（加工中心）的加工程序；
（2）会操作各种数控铣床（加工中心）加工机床；
（3）能对各种数控加工铣床（加工中心）进行故障诊断；
（4）能够维修各种数控加工铣床（加工中心）；
（5）能够编写数控加铣床（加工中心）工工艺。
要求：
１． 掌握数控铣床（加工中心）的特点、工作原理； ２． 掌握数控铣床（加工中心）的机械结构特点； ３． 掌握数控铣床（加工中心）的手工编程方法； ５．了解数控系统的基本组成及软、硬件工作原理； ６． 掌握数控铣床（加工中心）的基本操作和操作要点。
7、在学习本课程之前，学生应具有必要的生产实践和感性认识，故本课程应在金工实习后进行教学。
三、本课程的相关课程
《工程力学》、《机械制图》、《金工实习》等课程。
四、课程内容及学时分配
五、实践环节的要求
l．数控加工编程实验（数控铣床（加工中心）的调整、手工编程及加工实验、图形自动编程实验）
2．数控铣床（加工中心）操作实训２周实验目的：学生在掌握课程基本内容的基础上，通过实验进一步验证、巩固和深化学过的理论知识，受到必要的基本技能训练，培养严谨的科学作风，为在工作中独立开发数控技术的应用和研究打下理论及实践两方面的坚实基础。
实验要求：了解数控铣床（加工中心）的组成及各部件的功能，编制铣床（加工中心）零件加工程序，进行现场验证。用图形交互的方式编制平面轮廓加工的数控程序，学习正确使用数控机械。通过实验培养学生运用所学理论解决实际问题的能力，以及撰写实验报告的能力。
六、作业要求
每周布置和收交作业，作业成绩（平时作业＋课堂讨论）占本课程总成绩的20~30%。
巩固和加强理解所学的基本概念和基本理论知识,锻炼学生独立思考，独立分析问题和解决问题的能力。
七、考核方式及成绩构成考核方式：闭卷考试，笔答，成绩按平时成绩占30%、考试成绩占70%考核，百分制。
八、教材与主要教学参考书目
教材：
《数控铣床（加工中心）编程、操作及实训》黄道夜主编 合肥工业大学出版
社
参考书目：
1、西门子公司。SINUMERID802S操作和编程用户手册，19992、FANUC SeriesO-MC Operator，sManual Printed in Japan.Jul，1995
3、《数控加工编程及操作》 顾京主编 高等教育出版社
九、教学内容
第1章数控铣床概述 第1节 数控铣床分类 第2节 数控铣床的组成 第3节 数控铣床的机械结构 第2章数控铣削加工的工艺分析 第1节 数控加工工艺设汁的内容第2节 数控加工工艺设汁的过程 第3章数控铣床编程基础
第1节 数控铣削编程的内容与方法 第2节 零件加工程序的结构与格式第3节 数控系统的功能 第4节 坐标系统 第5节 基本编程方法
第6节 数控铣削编程图形的数学处理 第7节 数控铣床编程要点
第4章数控铣床基本操作技术
第1节 按键设定从显示器面板 第2节 数控铣床操作方法
第3节 确定刀具与工件的相对位置(对刀)第5章 铣削加工编程实例
第1节平面凸乾的数控铣削工艺分析及程序编制 第2节 壳体零件的数控铣削加工工艺分析及程序编制第6章 数控铣床安装、调试、验收和使用要求
第1节 数控铣床的安装 第2节 数控铣床的调试 第3节 数控铣床的验收 第4节 数控铣床的使用要求 第7章加工中心概述
第1节 加工中心的功能及特点 第2节 加工中心的分类和结构 第3节 加工中心的加工对象 第8章加工中心的程序编制
第1节 数控编程慨述 第2节 加工中心的数控编程 第3节 常用G代码及其他辅助代码 第4节 FANUC系统固定循环功能 第9章加工中心的程序编制实例与操作技术
第1节 零件的程序编制实例 第2节 加工中心的操作技术 第3节手工加工零件 第10章加工中心的维修与维护 第1节 概念
第2节 加工中心故障诊断 第3节 数控加工中心的维修 第3节 典型数控机床维修方法
一、填空题（每空1分，共30分）
1、数控系统包括、、、和。
2、常用伺服驱动元件有、、。
3、数控机床的类型按进给伺服系统的类型分为、、三种。
4、手工编程是指从、、、、等各步骤主要由人工完成的编程过程。
5、Z轴的正方向通常取平行于方向，且的方向为正方向。主轴的顺时针旋转运动方向（正转）是按照螺旋确定的进入工件的方向。
6、增量坐标是指刀具（或机床）的位置坐标值都是相对于计算的，相当于坐标原点总是在平行移动，此坐标系为增量坐标系。
7、工艺指令包括和。
8、所谓对刀就是使点重合。
9、选择对刀点的原则：①；②；③。
10、G19是插补平面选择指令，用于选择圆弧插补和刀具半径补偿平面，G19——选择平面。
11、电加工是利用电极间隙局部瞬间高温，对金属材料进行蚀除的一种加工方法。
12、数控电火花线切割机床的类型分为、两种。
二、选择填空题（每小题1.5分，共12分）
1、在数控加工程序中，用各种指令描述工艺过程中的各种操作和运动特性。a)F、Sb)G、Mc)T、P2、G91状态下，程序段中的尺寸数字为。
a)半径值b)绝对坐标值c)增量坐标值
3、使刀具以点控制方式，从刀具所在点快速移动到目标点，而移动速度与程序段中的进给速度无关。
a)G00b)G01c)G284、在华中数控系统中，调用子程序指令是。
a)M08b)M99c)M985、数控机床的控制核心是。
a)数控系统b)专用软件c)CPU6、FMS是指。
a）直接数控系统；b）自动化工厂；
c）柔性制造系统；d）计算机集成制造系统。
7、编排数控加工工序时，为了提高精度，可采用。
a)精密专用夹具；b）一次装夹多工序集中；
c)流水线作业法；d）工序分散加法。
8、加工中心与普通数控机床区别在于。
a)有刀库和自动换刀装置；b）转速
c）机床的刚性好；d）进给速度高。
三、判断题(对的打“√”，错的打“×”；每小题1分，共10分)
1、数控机床能加工传统机械加工方法不能加工的大型复杂零件。
2、数控机床的进给运动是由工作台带动工件运动来实现的。
3、数控加工编程时选择工件上的某一点作为程序原点，此原点为工件坐标系原点。
4、走刀路线是指数控加工过程中刀具相对于工件的运动轨迹和方向。
5、数控机床是按照
国家职业技能鉴定统一试卷高级车工知识样卷
国家职业技能鉴定统一试卷
高 级 车 工 知 识 试 卷
GC-10
注意事项
1.请首先按要求在试卷的标封处填写您的姓名、考号和所在单位的名称。
2.请仔细阅读各种题目的回答要求，在规定的位置填写您的答案。
3.不要在试卷上作任何标记，不要在标封区填写无关内容。
第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分总分总 分 人 得分
得 分
评分人
一、填空题（1～ 10 题。请将适当的词语填入划线处。每题2分，满分 20分）
1.叶片泵适用于要求工作平稳而功率不大的系统中。
2.顺序阀常用于控制各执行元件的。
3.接触器自锁控制线路除具有自锁作用外，还具有作用。
4.三相异步电动机正、反转控制线路的一个重要特点，是必须设立。
5.输出功率与输入功率的比值称为。
6.接触器的主要结构有线卷、和触头三部分组成。
7.薄壁工件在加工时应尽可能采取轴向夹紧的方法，以防止工件产生。
8.车细长轴时，产生“竹节形”误差的原因主要是跟刀架的支承爪与工件接触。
9.接触器自锁控制线路中，自锁触头并联在两端，起到自锁作用。
10.在车细长轴时为了克服工件的热伸长所造成的工件变形，故尾座应采用顶尖。
得 分
评分人
二、选择题（11～ 30 题。请选择正确的答案，将相应的字母填入括号中。
每题2分，满分 40分）
11.油液粘度指的是()。
(A)油液流动时内部产生的摩擦力(B)粘度与温度变化有关
(C)粘度是随油温的升高而升高(D)在不同温度的场合，要选用不同的粘度
12.外啮合齿轮泵的特点有()。
(A)结构紧凑，流量调节方便
(B)通常采用减小进口方法来降低径向平衡力
(C)噪音较小，输油量均匀，体积小，重量轻
(D)价格低廉，工作可靠，自吸能力弱，多用于低压系统
13.大流量的液压系统所使用的换向阀一般为()。
(A)手动换向阀(B)机动换向阀(C)电磁换向阀(D)电液动换向阀
14.油箱内使用的加热器应设置在()一侧。
(A)进油管(B)加油管(C)低压管(D)高压管
15.液压机床开动时，运动部件产生突然冲击的现象通常是()。
(A)正常现象，随后会自行消除(B)油液混入空气造成的(C)液压缸的缓冲装置出故障(D)系统其它部分有故障
16.在控制电路和信号电路中，耗能元件必须接在电路的()。
(A)左边(B)右边(C)靠近电源干线的一边(D)靠近接地线的一边
17.既承受径向力，又承受单向轴向力时，合理选用滚动轴承的类型代号是()。
(A)0000(B)2000(C)6000(D)7000
18.通常夹具的制造误差，应是工件在工序中允许误差的()。
(A)1/3～1/5(B)1～3(C)1/10～1/100(D)1/2～1
19.轴类工件用双中心孔定位时，能消除()个自由度。
(A)五(B)四(C)三(D)二
20.长V形铁安装轴类零件，可限制()个自由度。
(A)三(B)四(C)五(D)六
21.车细长轴时，跟刀架卡爪与工件的接触的压力太小，或根本就没有接触到，这时车出的工件会出现()。
(A)竹节形(B)多梭形(C)弯曲变形(D)无变形
22.工件材料相同，车削时升温基本相同，其热变形的伸长量取决于()。
(A)工件长度(B)材料热膨胀系数(C)刀具磨损程度(D)吃刀深度
23.钻φ3～φ20小直径深孔时，应选用()比较适合。
(A)外排屑枪孔钻(B)高压内排屑深孔钻(C)喷吸式内排屑深孔钻
(D)麻花钻
24.在花盘、角铁上加工工件，为了避免旋转偏重而影响工件的加工精度，必须()。
(A)用平衡铁平衡(B)使转速不易过低(C)选大走刀量(D)选大吃刀深度
25.杠杆式卡规是属于()量仪的一种测量仪器。
1 课程设计理念
通过对社会各个企业调研, 数控车工技能要求需要, 把本课程分为若干个教学情境。学生通过老师下发的指导书对情境资讯、分析和实施, 理解和掌握数控车削相关理论知识, 培养学生动手能力。
2 课程设计思路
为便于教学并让学生掌握最基本、最典型零件的加工, 本课程选择数控车常见典型零件, 作为情境教学的载体, 从简单到复杂, 从易到难, 以实现情境教学的目标。教学环节包括以下五个方面。
(1) 情境分析。针对每个教学情境的任务书, 分析情境所应用的实际环境、情境教学的目的、情境所涉及的知识和应掌握的能力。
(2) 课堂理论讲解。结合任务书, 利用情境 (实物、多媒体课件) 具体讲解情境涉及的理论知识。理论知识的讲解要求理论结合实际, 不求知识的系统性和完整性, 重原理的实用性。
(3) 课堂模拟操作。每个情境应该有学生的模拟操作, 让学生体验和掌握数控车编程与实操中可能会出现的问题, 并及时的改正, 达到教、学、练有机结合。
(4) 学生车间实践。根据任务书内容和情境要求, 让学生练习, 让学生掌握实际生产中的工艺安排、尺寸控制、编程要点。
(5) 综合情境实训。在每个教学情境模块完成后, 设计一个运用本模块情境所涉及的知识和技能的综合情境, 让学生独立完成情境要求。
3 课程内容和学习情境教学设计
3.1 课程内容结构与学时分配
《数控车编程与操作》项目化教材由学校教师和生产一线技术人员共同开发。以校企合作教育、就业、发展为主线, 遵循“企业调研→工作岗位的归纳汇总→岗位的工作任务分析→学生职业行动领域归纳→学习领域的转换→学习情境的构建”的过程, 根据行动导向、任务驱动的教学理念, 按照数控程序员、数控机床操作工的职业工作过程, 对数控车实训以数控车加工中典型零件为学习内容载体, 归纳出数控车实训工作任务 (见表1) 。
3.2 学习情境教学设计
《数控车编程与操作》该课程根据每一个教学情境设定工作任务书, 学习每个任务均以“任务书→学习导读→任务解析→任务实施 (零件加工分析) →任务学习手记”的顺序编辑教材内容。我这里以学习情境2教学设计为例, 见表2。
4 教学组织形式设计
该课程基于行动导向开展项目教学。《数控车编程与操作》主要教学方式通过六步法 (咨询→计划→决策→实施→检查→评估) , 对每一个学习情境进行教学实施, 使学生在实训过程中真正做到善于观察、思考、自主学习及创新能力, 达到“做中学, 学中做”。
5 结语
数控车实训教学过程中要求学生手脑结合, 知行结合、学思结合, 学习的过程主要以学生的就业需求为主, 让学生自己独立思考, 独立完成工作任务, 养成团队协作、相互学习、相互促进的习惯。
参考文献
[1]姜大源.职业教育学新论[M].北京:教育科学出版社, 2007.
摘 要：结合《数控车床编程与操作》课程的教学实践，从指导思想、教学模式、教学内容、教学方法、评价体系等方面，介绍了“项目式”教学模式改革的情况。
关键词：数控车床编程与操作；项目式；教学模式
在德国，20世纪80年代就推行一种“行为引导式”教学法，即项目式教学法，这是一种以项目为主体的教学方式，通过这种教学，学生能真实地参加实际项目的设计、履行和管理。这种教学方法的目标是现代企业的职业行为，强调学生综合能力素质的培养。现在，我校在很多实习实训课程中均应用此教学方法，并且取得了良好的效果。
一、教学改革的指导思想
教学改革的主线是实际操作能力的培养，在此基础上要打破以往传统的教育模式，改变观念，敢于创新，形成一套理论与实际相联系的新型的教育模式，进而提高教学的质量效率，借以推动大专教学改革。
二、教学模式的改革
数控车床编程与操作包含了诸多内容，总共约64学时。对于这么多的内容，课时相对较少，若按传统模式进行讲授，定不会收到良好的教学效果。高职教育的培养目标是为生产第一线培养高素质、高技能的人才，故对理论知识的要求就相对低一些，重点是培养其实际操作技能。所以为了使学生能在短时间内掌握这门课，采用了项目教学法。把该课程应该讲授的理论知识融合到项目中，先对项目进行分析，从中分析出理论知识点，然后运用理论知识编写工艺卡及程序，上机进行模拟加工，最后在机床上实际操作加工、测量。
三、教学模式的划分
整个教学过程可以分为三个阶段：第一阶段：基础知识学习。这个阶段主要是培养学生运用基本的编程指令，对单个零件进行编程。第二阶段：电脑模拟加工。这个阶段主要是利用斯沃数控仿真软件进行对刀加工验证刀具路径。第三阶段：实际加工。这个阶段是让学生把验证好的程序输入到机床中进行实际零件的加工。在整个教学过程中，由学生自己完成加工工艺的制定，教师对工时及产品提出考核指标，并培养他们安全文明生产的意识。
四、教学内容的制定
根据这几年的教学经验以及高职教育的目标，结合工厂车间的实际工作情况，我系组织教师进行讨论，重新确定了教材的内容，并且打破了原有教材的编排体系，对相关内容进行了重新整合，编写了一本学院内部教材，称为《数控车床编程与加工》。本教材将所有内容分为多个部分，并根据相关的内容设计实践环节，所有的内容均按项目进行教学。整个教学内容分为七个项目，每个项目都有固定的学时，并且针对不同的项目采用不同的教学方法。
五、教学方法的改革
教学方法的改革是本次项目教学改革的核心。教学方法运用得是不是合适，会直接影响到最终的教学效果，还会影响到学生的学习兴趣。所以，我们采用集中连续的教学方法，每周连续安排8学时完成一个教学项目，并且这些项目均在数控加工实验室
完成。
六、学生评价体系的改革
学生评价体系采用“单个项目考核+综合评定”的方法。学生每完成一个项目就进行一次考核，学期末再最后进行一次综合评定。考核内容即加工所需的理论知识以及实际操作。学生的最后成绩是所有考核成绩的平均成绩。
本次教学改革的优势如下：（1）集中连续的教学方法使学生对所学的知识掌握更加牢固。（2）项目教学能提高学生的学习兴趣。（3）“单个项目考核+综合评定”激发了学生的进取心。（4）项目教学打破了常规，学习环境宽松，有助于培养学生的创新能力，同时又增进了师生的感情。
参考文献：
[1]瞿士江.项目教学法在信息技术教学中的应用[N].中国电脑教育报，2005.
[2]胡必波.项目驱动教学法应用研究[J].合作经济与科技， 2008（14）：31-33.
[3]李兆平，陈艺编.项目教学法运用于职业教育的思考[J].中国教育创新杂志，2006（6）：29-31.
第1 章
数控机床概述
一、内容简介
数控机床是典型的机电一体化产品，是现代制造业的关键设备。本章主要讲述数控机床的基本概念和工作原理、数控机床的分类以及数控机床的技术与发展水平等。本章要求理解并掌握数控机床的基本概念和分类，了解数控技术的发展趋势以及以数控机床为基础的自动化生产系统的发展。
重点：
数控机床的基本概念 ； 数控机床的分类
难点：
数控机床的工作过程和技术性能指标、数控机床按运动控制的特点和伺服系统的类型分类。
二、掌握程度
熟悉：数控机床的基本概念与工作原理 掌握：数控机床的组成及特点 了解：数控机床的产生与发展、数控技术的发展趋势以及数控技术在先进制造技术中的作用
三、课程讲述
1.1 数控机床的基本概念
1.1.1什么是机床的数字控制
数控，即数字控制（Numerical Control，NC），在机床领域指用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法。用这种控制技术控制的机床就称为“数控机床”（Numerically Controlled Machine Tool）或“NC机床”。
数控机床是一种高效、新型的自动化机床，具有广泛的应用前景。它与普通机床相比具有以下特点：
1．适应性、灵活性好；
2．精度高、质量稳定；
3．生产效率高；
4．劳动强度低、劳动条件好；
5．有利于现代化生产与管理；
分布式数字控制（Distributed Numerical Control，DNC）
柔性制造系统（Flexible Manufacturing System，FMS）
计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing System，CIMS）
6．使用、维护技术要求高。1.1.2数控机床的组成
数控机床的种类很多，但任何一种数控机床主要由控制介质、数控系统、伺服系统和机床主体四部分组成，如图1-1所示。此外数控机床还有许多辅助装置。
图1-1 数控机床的基本组成
1.1.3 数控机床的工作过程
如图1-2所示，数控机床的加工，首先要将被加工零件图纸上的几何信息和工艺信息用规定的代码和格式编写成加工程序，然后将加工程序输入到数控系统，在数控系统控制软件的支持下，经过处理与计算后，发出相应的控制指令，通过伺服系统使机床按预定的轨迹运动，从而完成零件的加工。
图1-2 数控机床的工作原理
1.1.4 数控机床的技术性能指标 数控机床的精度指标
数控机床的可控轴数与联动轴数 数控机床的运动性能指标 数控系统的技术性能指标 1.2 数控机床的分类
1.2.1 按运动控制的特点分类 点位控制数控机床 直线控制数控机床
轮廓控制的数控机床
1.2.2 按伺服系统的类型分类 开环控制的数控机床 闭环控制的数控机床 半闭环控制的数控机床 1.2.3 按工艺方法分类
金属切削类数控机床
金属成型类及特种加工类数控机床 特种加工数控机床
1.2.4 按功能水平分类
通常把数控机床分为高、中、低档三类。数控机床水平的高低主要指它们的主要技术参数，功能指标和关键部件的功能水平等内涵。
另一种分法是将数控机床分为经济型（简易）、普及型（全功能）和高档型数控机床。1.2.5 按加工方式分类
数控机床和加工中心（带刀库的数控机床）。1.3 数控机床的产生与发展及技术水平
1.3.1 数控机床的产生与发展 1.3.2 数控技术的发展趋势
1.3.3 以数控机床为基础的自动化生产系统的发展 柔性制造系统（FMS）
柔性制造系统是由两台以上的数控机床或加工中心、其他加工设备和一套能自动装卸物料的系统等组成，在计算机的控制下进行制造的自动化生产系统。它能根据制造系统任务或生产环境的变化迅速进行调整，适用于多品种、中小批量生产。其特点是高效率、高柔性及高自动化等。
计算机集成制造系统（CIMS）
计算机集成制造系统是一个集产品设计、制造、经营、管理为一体，以柔性技术、计算机技术、信息技术、自动化技术、现代管理科学为基础的多层次、多结构的复杂系统。它由4个功能分系统和2个支撑分系统构成，即由管理信息系统、产品设计与工艺设计的工程设计自动化系统、制造自动化系统（柔性制造）、服务信息系统等功能分系统，计算机网络系统及数据库系统等支撑系统组成。在CIMS系统中，综合应用了CAD、CAPP（computer aided process planning）、CAM、数控机床、加工中心、物料传输以及计算机信息管理自动化等技术，可把整个工厂的生产活动有机地联系在一起，实现全厂性综合自动化。1.3.4 数控技术在先进制造技术中的作用
1.数控机床成为现代制造业的关键设备，保证了现代制造业向高精度、高速度、高效率、高柔性化的方向发展。
2.数控机床的发展，带动了CAD、CAM、CAE、CAPP、PDM、FMC、FMS、FML、FMF和CIMS的发展。
四、课后习题或作业及答案 无
五、思考题或期末复习题
第2 章
数控加工编程基础
一、内容简介
本章是数控编程的基础，主要讲述了数控编程的基础知识，常用G代码及M代码功能指令，数控机床坐标系，数控程序段与程序格式等。本章要求熟悉数控加工程序格式以及编程步骤，熟记数控机床坐标系的确定方法和右手笛卡尔直角坐标系的应用。
重点：
数控机床的坐标系； 常规加工程序的格式。
难点：
数控机床的坐标系
二、掌握程度
熟悉：数控机床编程的步骤 掌握：数控机床代码编写 了解：自动编程方法
三、课程讲述 2.1 概
述
2.1.1 数控机床编程的目的与步骤
目的：程序编制是数控加工的一项重要工作，理想的加工程序不仅应保证加工出符合图纸要求的合格工件，同时应能使数控机床的功能得到合理的应用与充分的发挥，以使数控机床安全可靠及高效地工作。
内容与步骤：分析被加工零件的零件图，确定加工工艺过程；进行刀具运动轨迹坐标计算；编写程序单；制备控制介质；程序校验和首件试切等。
2.1.2 数控机床程序的编制方法
1．手工编程
从工件的图样分析、工艺过程的确定、数值计算到编写加工程序单、制作控制介质等都是人手工完成。对形状简单的工件，可以使用手工编程。手工编程既经济又及时。但对于几何形状复杂的零件，特别是具有列表曲线、非圆曲线及曲面的零件（如叶片、复杂模具），或者表面的几何元素并不复杂而程序量很大的零件（如复杂的箱体），或者工步复杂的零件，手工编程就难以胜任，因此必须用自动编程的方法。为了缩短生产周期，提高数控机床的利用率，有效解决复杂零件的加工问题，应当使手工编程向自动编程方向发展，但也要看到，手工编程是自动编程的基础，自动编程中许多核心的经验都来源于手工编程，二者是相辅相成的。
2．自动编程
自动编程也称计算机辅助编程，即程序编制工作的大部分或全部由计算机完成。典型的自动编程有人机对话式自动编程及图形交互式自动编程。2.2 字符与代码
2.2.1 字符与代码
字符（Character）：用来组织、控制或表示数据的一些符号，如数字、字母、标点符号、数学运算符等。字符是机器能进行存储或传送的记号。字符也是我们所要研究的加工程序的最小组成单位。
加工程序用的字符分四类。一类是字母，它由大写26个英文字母组成。第二类是数字和小数点，它由0～9共10个阿拉伯数字及一个小数点组成。第三类是符号，由正（+）号和负（-）号组成。第四类是功能字符，它由程序开始（结束）符（如“%”）、程序段结束符（如“；”）、跳过任选程序段符（如“/”）等组成。2.2.2 数控机床功能代码
1．准备功能
准备功能（G功能）是使数控机床建立起某种加工方式的指令，如插补、刀具补偿、固定循环等。G功能由地址符G和其后的两位数字组成，从G00~G99共100种功能。
2．辅助功能
辅助功能（M功能）是用于指定主轴的旋转方向、启动、停止、冷却液的开关，工件或刀具的夹紧和松开，刀具的更换等功能。辅助功能字由地址符M和其后的两位数字组成。从M00～M99共100种功能。
2.3 数控机床的坐标系
2.3.1 坐标系及运动方向的规定
目前，国际标准化组织已经统一了标准的坐标系。我国已制订了JB3051-82《数控机床坐标和运动方向的命名》数控标准，它与ISO841等效。
标准的坐标系采用右手笛卡尔直角坐标系。这个坐标系的各个坐标轴与机床的主要导轨相平行。直角坐标系X、Y、Z三者的关系及其方向用右手定则判定；围绕X、Y、Z各轴回转的运动及其正方向+A、+B、+C分别用右手螺旋定则确定。
2.3.2 机床坐标轴的确定
确定机床坐标轴时，一般是先确定Z轴，然后再确定X轴和Y轴。
2.3.3 数控机床坐标系的原点与参考点
数控机床坐标系的原点
机床坐标系的原点也称机械原点或零点（M），这个零点是机床固有的点，由生产厂家事先确定，不能随意改变，它是其他坐标系和机床内部参考点的出发点。
不同数控机床坐标系的零点也不同。数控车床的机械零点在主轴前端面的中心上。数控铣床和立式加工中心的机床原点，一般在机床的左前下方。数控机床参考点
参考点R也称基准点，是大多数具有增量位置测量系统的数控机床所必须具有的。它是数控机床工作区确定的一个点，与机床零点有确定的尺寸联系。参考点在各轴以硬件方式用固定的凸块或限位开关实现。机床每次通电后，移动件（刀架或工作台）都要进行返回参考点的操作，数控装置通过移动件（刀架或工作台）返回参考点后确认出机床原点的位置，数控机床也就建立了机床坐标系。2.4 程序段与程序格式
2.4.1 程序段
把程序中出现的英文字母及其字符称为“地址”，如：X、Y、Z、A、B、C、%等；数字0~9（包含小数点、“+”、“-”号）称为“数字”。“地址”和“数字”的组合称为“程序字”，程序字（亦称代码指令）是组成数控加工程序的最基本单位。如N010、G01、X-100、Z200、F0.1等。
程序由若干个程序段组成，程序段是由若干程序字和程序段结束指令构成。如N010 G01 X-100 Z200 F0.1；就是一个程序段。在书写和打印程序段时，每个程序段一般占一行，在屏幕显示程序时也是如此。
2.4.2 程序段格式 可变程序段格式 固定程序段格式
使用分隔符的固定程序段格式 2.4.3 常规加工程序的格式
四、课后习题或作业及答案
五、思考题或期末复习题
第3章
数控加工工艺与图形的数学处理
一、内容简介
本章讲述数控加工工艺与图形数学处理的基本内容与方法，并以典型实例讲述了零件的数控加工工艺分析及其工艺文件的制定。是数控机床编程中的基本内容，为学习后续各章内容打好基础。本章要求理解数控加工工艺分析与图形数学处理的基本概念和基本内容，掌握数控加工工艺分析与图形数学处理的方法，并能熟练地制定数控加工工艺文件。
重点：
数控加工工艺分析与图形数学处理的基本概念；数控加工工艺分析的内容与方法，数控加工工艺文件的制定
难点：
数控加工工艺文件的制定
二、掌握程度
熟悉：数控加工工艺分析
掌握：数控加工工艺文件的制定 了解：图形数学处理的基本概念
三、课程讲述 3.1 数控加工工艺
数控加工工艺分析的重要性
1.对于一个零件来说，并非全部加工工艺过程都适合在数控机床上完成，而往往只是其中的一部分工艺内容适合数控加工。
2.在数控加工中无论是手工编程还是自动编程，编程以前都要对所加工的零件进行工艺分析，拟定加工方案，选择合适的刀具，确定切削用量。
3.在编程中，对一些工艺问题（如对刀点、加工路线等）和图形（如图形的基点、节点等）也需做一些处理。因此程序编制中的工艺分析是一向十分重要的工作。3.1.1 机床的合理选用
数控机床通常最适合加工具有以下特点的零件
1）多品种、小批量生产的零件或新产品试制中的零件。2）轮廓形状复杂，对加工精度要求较高的零件。
3）用普通机床加工时，需要有昂贵的工艺装备（工具、夹具
和模具）的零件。4）需要多次改型的零件。
5）价值昂贵，加工中不允许报废的关键零件。6）需要最短生产周期的急需零件。
3.1.2 数控加工工艺性分析
从数控加工的可能性和方便性两方面分析其工艺性。
• 零件图的尺寸标注应符合编程方便的原则
（1）零件图上尺寸标注方法应适应数控加工的特点。（2）构成零件轮廓的几何元素的条件应充分。
• 零件的结构工艺性应符合数控加工的特点
（1）零件的内腔和外形最好采用统一的几何类型和尺寸。
（2）内槽圆角的大小决定着刀具直径的大小，因而内槽圆角半径不应过小。（3）零件铣削底平面时，槽底圆角半径r不应过大。
（4）应采用统一的基准定位。
3.1.3 加工方法与加工方案的确定
加工方法的选择
选择原则：保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。
1.结合零件的形状、尺寸大小和热处理要求等全面考虑。
例如，对于IT7级精度的孔采用镗削、铰削、磨削等加工方法均可达到精度要求，但箱体上的孔一般采用镗削或铰削。一般小尺寸的箱体孔宜选择铰孔，当孔径较大时则应选择镗孔。2.考虑生产率和经济性的要求，以及工厂的生产设备等实际情况。3.1.4 工序与工步的划分
数控加工工艺路线设计与普通机床加工工艺路线设计的主要区别,在于它往往不是指从毛坯到成品的整个工艺过程，而仅是几道数控加工工序工艺过程的具体描述。因此在工艺路线设计中一定要注意到，由于数控加工工序一般都穿插于零件加工的整个工艺过程中，因而要与其它加工工艺衔接好。3.1.5 零件的定位与安装 定位安装的基本原则
1）力求设计、工艺与编程计算的基准统一。
2）尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹中加工出全部
待加工面。3）避免采用占机人工调整时间长的装夹方案
4）夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位。3.1.6 数控加工刀具及对刀仪
3.1.7 切削用量的确定
切削用量包括主轴转速（切削速度）、背吃刀量、进给量。
合理选择切削用量的原则：
粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。
3.1.8 数控加工路线的确定
在数控加工中，刀具刀位点相对于工件运动的轨迹称为加工路线。加工路线的确定原则：
1）加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率较高。2）使数值计算简单，以减少编程工作量。
3）应使加工路线最短，这样既可减少程序段，又可减少空刀时间。
此外，确定加工路线时，还要考虑工件的加工余量和机床、刀具的刚度等情况，确定是一次刀，还是多次走刀来完成加工，以及在铣削加工中是采用顺铣还是逆铣等。
3.1.9 工艺文件的制定
零件的加工工艺设计完成后，就应该将有关内容填入各种相应的表格（或卡片）中。以便贯彻执行并将其作为编程和生产前技术准备的依据，这些表格（或卡片）被称为工艺文件。数控加工工艺文件除包括机械加工工艺过程卡、机械加工工艺卡、数控加工工序卡、数控加工刀具卡。另外为方便编程也可以将各工步的加工路线绘成文件形式的加工路线图。
3.2 图形的数学处理
图形的数学处理就是根据零件图样的要求，按照已确定的加工路线和允许的编程误差，计算出数控系统所需输入的数据。
图形数学处理的内容主要有三个方面，即基点和节点计算、刀位点轨迹计算和辅助计算。
3.2.1 基点计算
各几何元素间的连接点称为基点。如两直线的交点，直线与圆弧的交点或切点，圆弧与圆弧的交点或切点，圆弧或直线与二次曲线的切点或交点等。
基点计算方法：根据图纸给定条件，用几何法、解析几何法、三角函数法或用AutoCAD画图求得。
3.2.2 节点计算
在满足允许编程误差的条件下，用若干直线段或圆弧端分割逼近给定的曲线。相邻直线段或圆弧段的交点或切点称为节点。
3.2.3 刀位点轨迹计算
刀位点轨迹计算又称刀具中心轨迹计算，实际就是被加工零件轮廓的等距线计算。
具体求法：首先分别写出零件轮廓曲线各程序段的等距线方程（距离为刀具半径r刀），再求出各相邻程序段等距线的基点或节点坐标，即求解等距线方程的公共解。
3.2.4 零件轮廓为列表曲线的数学处理
列表曲线的数学处理较为复杂，一般的处理方法是根据列表点选择一个或多个插值方程描述（常称为第一次曲线拟合），再根据插值方程采用直线—圆弧插补方法逼近列表曲线或曲面（常称为第二次曲线拟合）。
3.2.5 工件轮廓为简单三坐标立体型面的数值计算 球头铣刀数控加工一般只有3个垂直移动坐标的数控机床上进行，要求刀轴方向始终保持不变（一般为z轴方向），因此要求立体型面在刀轴方向上为单调曲面。为改善切削性能，有益于加工速度的改善和加工表面质量的提高，将加工曲面平坦方向倾斜一定角度。
3.2.6 辅助计算
3.3 典型零件的数控加工工艺分析
四、课后习题或作业及答案
五、思考题或期末复习题
第4 章
数控车床编程
一、内容简介
本章讲述数控车床的编程特点及各编程指令的使用，数控车床的用途、布局、主要参数及其操作，并通过典型实例讲述了数控车削加工程序的编制。
重点：
数控车床的编程特点及各编程指令的使用； 数控车床编程的综合运用。
难点：
车削加工循环；刀具补偿；子程序调用；宏程序
二、掌握程度
了解：数控车床的用途、布局、主要参数及其操作
掌握：数控车床的编程特点及各编程指令的使用，并能熟练地编制数控车削加工程序。熟悉：数控车加工过程
三、课程讲述 4.1 概述
4.1.1 数控车床的用途、布局
数控车床主要用来加工轴类零件的内外圆柱面、圆锥面、螺纹表面、成形回转体表面等。对于盘类零件可进行钻孔、扩孔、铰孔、镗孔等加工。机床还可以完成车端面、切槽、倒角等加工。
4.1.2 数控车床的主要技术参数
1．机床的主要参数
允许最大工件回转直径—— 460mm；
最大切削直径——292mm 最大切削长度——650mm；主轴转速范围 —— 50~2000r/min（无级）床鞍定位精度——X轴：0.015/100mm ；
Z轴：0.025/300mm 床鞍重复定位精度 ——X轴：±0.003mm ；
Z轴：±0.005mm 刀架有效行程
——X轴：215mm ；Z轴：675mm 快速移动速度——X轴：12m/min ；Z轴：16m/min 刀具规格——车刀20mm×20mm；镗刀φ8mm~φ40mm 自动润滑—15分/次；卡盘最大夹紧力—42140N；安装刀具数—12把
尾座套筒行程—— 90mm；主轴电动机功率——11/15kW 进给伺服电动机——X轴：AC 0.6Kw；Z轴：AC 1.0kW 2．数控系统的主要技术规格
控制轴数——2轴（X轴、Z轴，手动方式时仅1轴）联动轴数——2轴
最小输入增量——X轴：0.001mm ；Z轴：0.001mm 最小指令增量——X轴：0.0005mm/P； Z轴：0.001 mm/P 最大编程尺寸—— ±9 999.999mm 程序存储量——256M；程序号—— O+4位数字
此外，还有直线插补功能、全象限圆弧插补功能、进给功能、主轴功能、刀具功能、辅助功能、编程功能、安全功能、键盘式手动数据输入（MDI）功能、通讯功能、CRT数据显示功能、丝杠间隙补偿、螺距误差补偿、刀具半径及位置补偿和故障自诊断功能等。
4.2 数控车削加工程序的编制
4.2.1 数控车床的编程特点
（1）在一个程序段中，可以采用绝对值编程、增量值编程或混合编程。
（2）直径方向用绝对坐标编程时X以直径值表示，用增量坐标编程时以径向实际位移量的2倍值表示，并附上方向符号。
（3）数控装置具备不同形式的固定循环。
（4）本机床具有刀具半径自动补偿功能（G41，G42），可直接按工件轮廓尺寸编程，无需先计算补偿量。（5）不同组G代码可编写在同一程序段内均有效；相同组G代码若编写在同一程序段内，后面的G代码有效。
（6）对于车削加工，进刀时采用快速走刀接近工件切削起点附近的某个点，再改用切削进给，以减少空走刀的时间，提高加工效率。切削起点的确定与工件毛坯余量大小有关，应以刀具快速走到该点时刀尖不与工件发生碰撞为原则。4.2.2 编程坐标系的设定
1．机床坐标系的建立
机床原点：机床原点为机床上的一个固定点，数控车床一般将其定义在主轴前端面（或卡盘后端面）的中心。
机床坐标系：是以机床原点为坐标原点建立的X、Z轴两维坐标系。Z轴与主轴中心线重合，为纵向进刀方向；X轴与主轴垂直，为横向进刀方向。
机床参考点：是指刀架中心退离距机床原点最远的一个固定点。该位置由设置在机床X向、Z向滑板上的机械挡块通过行程开关来确定。2．编程坐标系（或称工件坐标系）的设定
编程坐标系是用于确定工件几何图形上各几何要素（如点、直线、圆弧等）的位置而建立的坐标系，是编程人员在编程时使用的。编程坐标系的原点就是编程原点。而编程原点是人为设定的。数控车床工件原点一般设在主轴中心线与工件左端面或右端面的交点处。设定编程坐标系的指令格式：
G50 X＿ Z＿ ； 说明：
1）G50表示编程坐标系的设定，X、Z表示编程原点的位置。
2）程序如设该指令，则应在刀具运动指令之前设定。
3）当系统执行该指令后，刀具并不运动，系统根据G50指令中的X、Z值从刀具起始点反向推出编程原点。
4）在G50程序段中，不允许有其他功能指令，但S指令除外，因为G50还有另一种功用（设定恒切削速度）。
4.2.3 常用编程指令的使用
1．快速定位G00 2．直线插补G01 3．圆弧插补G02、G03 4．程序延时（暂停）G04 7．参考点返回检测G27 8．自动返回参考点G28 9．主轴控制G96、G97 11．螺纹车削G32 4.2.4 车削加工循环
1．单一外形固定循环G90、G92、G94 2．复合固定循环指令
这类循环功能用于无法一次走刀即能加工到规定尺寸的场合，主要在粗车和多次走刀车螺纹的情况下使用。如在一根棒料上车削阶梯相差较大的轴，或车削铸、锻件的毛坯余量时都有一些重复进行的动作，且每次走刀的轨迹相差不大。利用复合固定循环指令，只要编出最终走刀路线，给出每次切除的余量深度或循环的次数，机床即可自动地重复切削，直到工件完成为止。4.2.5 刀具补偿功能
由于刀具的安装误差、刀具磨损和刀具刀尖圆弧半径的存在等，因此在数控加工中必须利用刀具补偿功能予以补偿，才能加工出符合图纸要求的零件。此外合理的利用刀具补偿功能还可以简化编程。
刀具功能又称T功能，它是进行刀具选择和刀具补偿的功能。格式：
T ××
××
刀具号
刀具补偿号
说明：1）刀具号从01~12；刀具补偿号从00 ~16，其中00表示取消某号刀的刀具补偿。
2）通常以同一编号指令刀具号和刀具补偿号，以减少编程时的错误，如T0101表示01号刀调用01补偿号设定的补偿值，其补偿值存在刀具补偿存储器内。1．刀具位置补偿 2．刀尖圆弧半径补偿
3．实现刀尖圆弧半径补偿功能的准备工作 4．刀尖圆弧半径补偿的方向
5．刀具半径补偿的建立或取消指令格式 4.2.6
辅助功能（M功能）
主要控制机床主轴或其他机电装置的动作，还可用于其他辅助动作，如程序暂停、程序结束等。
1．程序停止M00 2．选择停M01 3．程序结束M30、M02 4．主轴旋转指令M03、M04、M05 5．冷却液开关M08、M09 6．调子程序（M98），子程序返回（M99）4.2.7 宏程序简介
所谓宏程序就是把一组数值或变量预先存于一组地址中，当需要时，就用特殊的调用指令调用该变量的地址即可，这些特殊的调用指令就叫宏程序指令，简称宏指令，由宏指令组成的程序叫宏程序。
4.3 数控车床的操作面板及操作简介
4.3.1 操作面板
4.3.2 机床操作简介
1．手动返回机床参考点 2．机床的急停
3．刀具补偿值的输入和修改 4.4 车削加工编程实例
四、课后习题或作业及答案
五、思考题或期末复习题
第5 章
数控铣床编程
一、内容简介
本章讲述数控铣床的编程特点及各编程指令的使用和数控铣床的用途、布局、主要参数及其操作，并通过典型实例讲述了数控铣削加工程序的编制。
重点：
数控铣削编程基础； 数控铣床基本编程方法
难点：
刀具补偿、子程序、计算参数和程序跳转、循环
二、掌握程度
了解：控铣床的用途、布局、主要参数及其操作
掌握：控铣床的编程特点及各编程指令的使用，并能熟练地编制数控铣削加工程序 熟悉：数控铣加工过程
三、课程讲述 5.1 概述
5.1.1 数控铣床的用途、布局
XK5032A是一种可以加工复杂轮廓的中型立式数控铣床，数控系统采用高性能的 西门子SINUMERIK 802D系统。该系统抗干扰性能好、可靠性高、功能强，可实现三轴控制和三轴联动，除可完成复杂的轮廓加工外，还能实现镜像加工、轮廓放大或缩小、钻孔和铣削循环加工等。
5.1.2 数控铣床主要技术参数 1．基本规格
工作台工作面积（长×宽）工作台最大纵向行程 工作台最大横向行程 工作台最大垂直行程 主轴套筒移动距离
主轴端面到工作台面距离 主轴转速范围 主轴转速级数 工作台进给量 纵、横向快进速度
垂向快进速度主电动机功率 机床外形尺寸（长×宽×高）
2．数控系统的主要技术规格 控制轴数 联动轴数 最小设定单位 最小移动单位 最大指令值 定位精度 重复定位精度 程序存储量 5.2 数控铣削编程基础
5.2.1 数控铣床的编程特点
（1）铣削是机械加工中最常用的方法之一，主要包括平面铣削和轮廓铣削。二坐标联动用于加工平面零件轮廓；三坐标及以上的数控铣床用于难度较大的复杂工件的立体轮廓加工。
（2）数控铣床的数控装置具有多种插补方式。一般都具有直线插补和圆弧插补，有的还具有极坐标插补、抛物线插补、螺旋线插补等多种插补功能。
（3）编程时要充分熟悉机床的所有性能和功能。如刀具长度补偿、刀具半径补偿、固定循环、镜像、旋转等功能。
（4）由直线、圆弧组成的平面轮廓铣削的数学处理比较简单。非圆曲线、空间曲线和曲面的轮廓铣削加工，数学处理比较复杂，一般要采用计算机辅助计算和自动编程。5.2.2 基本编程功能指令
数控铣床与数控车床的编程功能相似，数控铣床的编程功能指令也分准备功能和辅助功能两大类。以西门子SINUMERIK 802D数控系统为例介绍数控铣床的基本编程功能指令。
1、程序结构
（1）程序名
SINUMERIK 802D数控系统程序名的命名规则是开始的两个符号一般是字母、其后的符号可以是字母、数字或下划线、最多为16个字符，但不得使用分隔符。例如将程序命名为AB001、L10等。
（2）程序段
程序段是由若干字段和结束符组成。段结束符表示程序段结束。在程序编写中进行换行或按输入键可以自动产生段结束符。编程时大写字母和小写字母没有区别。所以在计算机上编写并通过通信方式输入数控系统的程序，字母可以不分大小写。但一般用大写字母。
2、准备功能G
G功能指令是用地址字符G和后面的数字来表示的 3．辅助功能M M功能指令是用地址字M及后面的数字表示的，其书写格式和含义同数控车床。
4．其他功能
（1）F功能
进给速度F是刀具轨迹速度，它是所有移动坐标轴速度的矢量和。G94为进给速度（mm/min）；G95为进给率（mm/r）（只有主轴旋转控制才有意义）。
（2）S功能
S功能指令表示数控铣床主轴的转速，单位为r/min。主轴的旋转方向和停止转动通过M指令（M3主轴顺时针转动；M4主轴逆时针转动；M5主轴停止转动）来实现，如编程M3 S1000表示主轴顺时针转动，转速为1000r/min。
（3）T功能
T功能指令表示选择刀具，用T1~T32表示，如T2表示选用2号刀具。5.3 数控铣床基本编程方法 5.3.1 坐标轴运动
1．快速移动指令G0
快速移动指令G0用于快速定位刀具，模态有效。
2．直线插补G
1本指令使刀具以直线插补方式从起始点移动到目标点，并以F编程的进给速度运行。
3．圆弧插补G2、GG2指令表示在指定平面顺时针插补；G3指令表示在指定平面逆时针插补。平面指定指令与圆弧插补指令的关系见图5-11所示。
5.3.2 倒圆和倒角
在一个轮廓拐角处可以插入倒角或倒圆，指令CHF=…或者RND=…与加工拐角的轴运动指令（G1、G2、G3）一起写入到程序段中，只在当前平面中执行该功能。
5.3.3 刀具补偿 本系统具有刀具长度补偿和半径补偿功能，刀具的有关参数被单独输入到一专门的数据区，包括刀具长度及半径的基本尺寸、刀具磨损尺寸和类型等参数。在程序中只要调用所需的刀具号及其补偿参数，控制器就利用这些参数执行所要求的轨迹补偿，就能加工出满足要求的工件。
5.3.4 子程序
（1）用子程序编写经常重复进行的加工，比如某一确定的轮廓形状。子程序的结构与主程序的结构相同，在子程序中最后一个程序段用M02指令结束程序运行，也可以用RET指令结束子程序，但RET指令要求占用一个独立的程序段。
（2）子程序名可以自由选择，其方法与主程序中程序名的选取方法一样，但扩展名不同，主程序的扩展名为“.MPF”，在输入程序名时系统能自动生成扩展名，而子程序的扩展名“.SPF”必须与子程序名一起输入。
（3）在子程序中，还可以使用地址字符L，其后面的值可以有7位（只能为整数），地址字符L之后的0均有意义，不能省略。
（4）在一个程序中（主程序或子程序）可以直接利用程序名调用子程序。子程序调用要求占用一个独立的程序段。如果要求多次连续地执行某一子程序，则在编程时必须在所调用子程序的程序名后的地址P下写入调用次数，最大调用次数可达9999（P1~P9999）。
（5）在子程序中可以改变模态有效的G功能，比如G90到G91的变换。在返回调用程序时要注意检查一下所有模态有效的功能指令，并按照要求进行调整；对于R参数也需同样注意，不要无意识地用上级程序界面中所使用的计算参数R来修改下级程序界面的计算参数。（6）本系统子程序嵌套最多为四级 5.3.5 计算参数和程序跳转
要使一个NC程序不仅仅适用于特定数值下的一次加工，或者必须要计算出数值的情况，这两种情况均可以使用计算参数。你可以在程序运行时由控制器计算或设定所需要的数值；也可以通过操作面板设定参数数值。如果参数已经赋值，则它们可以在程序中对由变量确定的地址进行赋值。
在加工非圆曲面时，系统没有定义指令，这就需要借助计算参数R，并应用程序跳转等手段来完成曲面的加工。5.3.6 循环
循环是指用于特定加工过程的工艺子程序，比如用于钻孔、镗孔、铰孔、攻丝、排列孔加工、凹槽切削和坯料切削等，只要改变参数就可以使这些循环应用于各种具体加工过程，可大大减少编程工作量。
5.4 数控铣床的操作面板及操作简介
5.4.1．操作面板简介
5.4.2 机床操作简介 5.5 铣削加工编程实例
四、课后习题或作业及答案
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