《数控技术》教学大纲[定稿]_数控技术专业教学大纲

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《数控技术》教学大纲

一、课程简介：

《数控技术》是机械类专业的一门必修主干专业基础课程。随着数控机床在机械制造行业中的推广和普及，数控技术越来越显示出其重要性。为了适应科学技术的高速发展，作为机械类学生来说，应该掌握数控技术在机械制造行业应用中的一些基本知识和技能，以便将来走上工作岗位能适应现代机械学科技术发展的需要。

通过本课程的学习，培养学生在数控编程、数控原理、数控系统、数控伺服驱动、数控机床机械结构以及数控新技术的发展等方面的专业知识。通过本课程的课堂讲授、实验、实训、课程设计等各个教学环节的训练，使得学生在理论与实践相结合的基础上，掌握扎实的理论基础和较为全面的专业知识，并且具备一定的实际操作能力，为今后参加实际工作打下坚实的基础。

课程内容主要包括：数控技术概论、数控编程、数控原理、数控系统、数控机床检测元件、数控机床机械结构、现代数控技术基本知识等。通过课程内容的讲授、实验、实训以及课程设计等环节，本课程的教学目的是使学生掌握数控加工工艺过程、数控原理的基本理论知识；具备编制数控加工程序及进行CAM加工的基本能力；了解数控检测元件的基本检测原理与安装使用方法；了解CNC与FMS制造系统的基本概念和应用。

二、前修课程、能力和知识结构要求：

先修课程：金属切削原理及刀具、金属切削机床、微机原理、机械设计、机械制造工艺学、相关的基本编程语言等。

先修主要能力和知识结构：在讲授本课程之前，需要学生能够掌握基本的机械设计与普通机床的基本结构等知识，对加工工艺过程有一个了解；熟悉汇编语言和C语言，能够有一定的动手实验能力；对数控机床有一个基本的感性认识。

三、课程主要内容

1.概论

内容:数控技术的基本概念、基本原理；数控机床的组成、分类、产生历史和数控技术的发展趋势。

2.数控编程技术

内容:数控程序编制的内容和方法: 数控标准、指令代码、工艺基础； 数控车削、数控铣削和数控孔加工的程序编制； 数控程编的数学处理；自动编程系统的基本原理，CAD/CAM软件（MASTERCAM9.1）软件的使用。

3.数控插补原理

内容: 数控加工轨迹控制的原理：基准脉冲插补、数据采样插补及其各种插补功能的实现方法，刀具半径补偿方法、速度控制方法。

4.计算机数控（CNC）装置

内容:CNC装置的功能、硬件结构、软件结构；CNC装置接口,开关量控制及PLC在数控中的应用；开放式数控系统结构。

5.数控系统的检测装置

内容：数控驱动系统中检测装置原理和应用。

6.数控伺服驱动系统

内容：数字直、交流伺服驱动系统(以交流为主)的组成、功能、速度控制、位置控制的原理。

7.数控机床机械结构

内容：数控机床的主传动系统、进给传动系统、自动换刀系统和辅助装置。

四、课程重点、难点及解决办法

解决办法：结合数控机床加工录像、多媒体动画演示和轨迹控制实验演示，理解数控轨迹控制的基本原理—多坐标微位移的合成运动。2.数控编程技术重点:

①数控加工程序的编程方法。

②常用G代码的指令格式、功能原理、应用条件。

③零件的孔加工、车加工和铣削加工“手工编程”方法。④复杂形状工件的计算机辅助编程方法。难点:

①G代码的指令的功能和应用。②数控编程的工艺基础。

③复杂形状工件的计算机辅助编程方法。

解决办法：通过多媒体讲解和现场实验、实际加工相结合，来理解和掌握代码的指令功能和应用，并掌握程序的编制、调试和回零位、对刀、试切、实际加工等操作过程。通过MASTERCAM软件的CAD/CAM功能，进行实体设计、加工轨迹生成、实际加工的现场教学和实验，让学生掌握复杂形状工件的计算机辅助编程方法。

3.数控插补原理重点:

①数字积分插补算法。②数据采样插补算法。难点:

①圆弧数字积分插补算法。②圆弧数据采样插补算法。③C刀补的原理。

④进给速度计算和加减速控制。

解决办法：在授课、实验与实训三合一多媒体教室授课，除了教师采用动画的形式精讲外，微型机床的现场插补过程，使抽象难于理解、难于讲解的插补原理和算法形象化。

4.计算机数控（CNC）装置 重点:

①数控装置的功能。

②单微处理器数控装置的硬件结构。③计算机数控装置的软件结构。难点:

①各种软件功能是如何实现的。

解决办法：在授课、实验与实训三合一多媒体教室授课，课堂讲解和现场展示和演示、实验相结合，加深学生对数控系统硬件结构、各种功能实现方法的认识和理解。

5.数控系统的检测装置 重点:

①数控系统中光电脉冲编码器检测逻辑电路原理及波形图。②数控系统中光栅尺检测逻辑电路原理及波形图。难点:

对于带有方向端计数器和可逆计数器时，检测电路构成的区别。

解决办法：学生加强对先修课程“数字电路”知识的复习,教师结合数控的具体要求进行讲解。

6.数控伺服驱动系统 重点：

①应用“脉宽调制”速度控制原理的数控伺服驱动的速度控制。②应用“交流变频”调速原理的数控伺服驱动的速度控制。③交流调速的“矢量变换控制”原理 难点：

①电流环、速度环、位置环的数学模型。②正弦脉宽调制原理。③矢量控制原理。

④脉宽调制原理功放电路。

解决办法：该部分内容涉及到“数字电路”、“模拟电路”、“自动控制”、“电机学”和“计算机应用”等知识，而且是综合应用，所以较难理解。解决办法是首先预习所引用的知识，然后在各学科知识在数控技术的综合应用上详细讲解，再通过答疑、实验进一步理解该部分知识难点。

五、课程学时分配

《数控技术》授课课时分配表

六、课程教学方法

以教师课堂讲授为主，并结合现场教学、实验、实训、课程设计、校外实习基地参观等，以及教学过程中运用多媒体课件、相关教学软件等多方式教学方法。

七、成绩考核方式

本科为考试课，成绩以百分计，平时成绩（上课表现、考勤及作业成绩）占总成绩的20%，考试成绩占总成绩的80%。实训、课程设计成绩另行计算

八、制定本大纲的有关说明

1.本大纲在编写过程中力求学生在掌握好基本理论、基本知识的同时，学好一门实用技能和现代加工设备使用方法，掌握数控编程基本技能，会进行计算机数控系统的硬、软件设计，掌握伺服驱动系统的工作原理以及机械结构设计方法。2.与本课程相关的课程及内容说明(1)本课程是在“金属切削原理与刀具”、“微机原理”、“机械设计”和“金属切削机床”“机械制造工艺学”、“传感器与检测技术”、“汇编语言”、“C语言程序设计”等课程后讲授，与本课程有关的内容，本课程将不予重复。

(2)本课程是以数控机床加工过程为主线，分别介绍数控编程、硬软件结构、伺服系统及位置检测、数控机床用PLC与数控机床的机械结构，数控机床加工过程贯穿于课程的各个环节。

3.教学环节的说明

根据本课程来源于和应用于生产实践的特点，为使学生牢固地掌握本门课程的基本理论和内容，提高学生应用所学的理论分析和解决工程实际问题的能力，必须在讲课的同时和讲授课程之后，加强有关实践性教学环节。课内学时不含实践性教学环节。(1)习题：在课程讲授过程中，结合各阶段课程的中心内容布置适当的习题作业供学生分析、计算、思考和讨论。(2)实验

为加深对基本理论的理解，培养学生实验研究技能和实际动手能力，开设以下实验：

预约选

做，以丰富实验内容，扩大学生的知识面，提高学生的综合应用能力。另外，所有实验都有配套的实验设备、实验指导书、实验报告、思考题等详细资料说明。（3）数控实训 本课程授课结束后，在学校工程实训中心，安排1周的数控车床、数控铣床、数控线切割加工、数控电火花成型加工、现代集成制造系统等编程、加工等数控操作实训。

（详见数控实训指导书，已另行成册）。

（4）课程设计 数控实训结束后，安排两周以数控系统伺服驱动和硬、软件为中心内容的课程设计，以培养学生的设计及综合应用能力（详见课程设计指导书，已另行成册）。

4.本课程授课计划与进度

主讲教师根据本大纲和学校教学安排的实际情况，制定具体的授课进度计划。

大纲制定者：张桂香大纲审定者：赵玉刚