《数控机床与编程》课程教学大纲

《数控机床与编程》课程教学大纲课程类别：专业课适用专业：机械设计制造及其自动化适用层次：高起专适用教育形式：网络教育考核形式：考试所属学院：制造科学与工程学院先修课程：计算机应用基础一、课程简介数控机床是现代制造技术的核心设备，该装备的先进程度和数量代表了一个国家的制造业综合水平。

《数控机床与编程》以数控机床为对象，结合当前世界数控产业的最新技术，研究数控系统的工作原理、组成部分、性能特点及数控车床、数控铣床的程序编制方法。

二、课程学习目标通过本课程的学习，使学生应了解数控技术基本概念，掌握数控机床的结构，能对较复杂的零件进行编程，初步掌握编程基本指令，同时也为后继课程的学习打下坚实的基础。

三、与其他课程的关系后续课程《数控机床加工工艺与编程》。

四、课程主要内容和基本要求1、主要内容：《数控机床与编程》是机械制造学科是一门应用性很强的课程，它所涉及的内容也十分广泛。

该课程主要介绍数控技术、数控机床的结构和数控编程三部分知识，内容包括：数控系统的基本概念、控制软件的结构和硬件的组成，伺服系统及检测装置；数控机床的机械结构，液、气压传动，数控加工工艺装备；数控加工工艺设计，编程基础及数控车床、加工中心的编程知识及编程实例。

2、基本要求：了解数控机床的产生和发展；了解数控系统及其应用数控系统的基本硬件结构；了解数控机床的伺服系统概述；理解数控机床的位置检测装置概述；理解数控机床的机械结构数控机床总体结构；理解数控加工系统的工艺装备和数控刀具系统；理解数控加工工艺基础；掌握数控编程的方法。

第一章数控机床概述『知识点』本章主要讲授数控机床的产生和发展、数控机床的特点及应用范围、数控机床的组成和工作原理、数控机床的分类。

『基本要求』通过本章的学习，了解数控机床的产生和发展、理解数控机床的特点及应用范围、了解数控机床的分类。

『关键知识』1、计算机数控特点：柔性好、功能强、可高性高、易于实现机电一体化、经济好。

2、数控机床的优点：对加工对象改型的适应性强、加工精度高、加工生产率高、减轻操作者的劳动强度、良好的经济效益、有利于生产管理的现代化。

3、数控机床分类：按控制系统的特点分、按执行机构的伺服系统类型分、按加工方式分类、按功能水平分。

『重点』本章的重点在于数控机床的特点及应用范围。

『难点』无第二章数控系统及其应用『知识点』本章主要讲授数数控系统的基本硬件结构、数控系统控制软件的功能与结构、理解数控系统的选用。

『基本要求』通过本章的学习，了解数控系统的基本硬件结构、了解数控系统控制软件的功能与结构、理解数控系统的选用。

『关键知识』1、数控系统：由微机基本系统、人机界面接口、通信接口、进给轴位置控制接口、主轴控制接口以及辅助控制接口等部分组成。

2、数控系统功能：系统管理功能、加工程序的管理与编辑、参数设置、手动操作与调整、零件的自动加工、空运行与加工图形模拟、诊断功能。

3、数控系统与机床的配合：加工功能的配合、加工精度的配合、机电配合。

『重点』本章的重点在于数控系统的选用。

1、数控系统与机床的配合：加工功能的配合、加工精度的配合、机电配合。

2、数控机床的精度：几何精度、定位精度、工作精度。

『难点』数控系统的软件是一系列能完成各种功能的程序的集合。

第三章数控机床的伺服系统『知识点』本章主要讲授数控机床对伺服系统的要求、步进电动机驱动系统、直流伺服电动机及其速度控制。

『基本要求』通过本章的学习，了解数控机床对伺服系统的要求，理解步进电动机驱动系统、了解直流伺服电动机及其速度控制。

『关键知识』1、数控机床对伺服系统的要求:调速范围宽；低速平稳，高速能满足进给速度速度要求；满足定位精度和加工精度要求；快速响应好；抗干扰能力强，工作稳定；系统工作可靠性高。

2、步进电动机的工作原理：磁极依次通电，对转子产生磁拉力，使转子按步距角转动。

3、直流伺服电动机的速度控制方法：改变电枢回路电阻；改变气隙磁通量；改变外加电压。

『重点』步进电动机工作原理：磁极依次通电，对转子产生磁拉力，使转子按步距角转动。

『难点』步进电动机双电压驱动：又称高低压驱动，不论电机工作频率如何，在导通相的前沿用高电压供电来提高电流的前沿上升率，而在前沿过后用低电压来维持绕组的电阻的电流。

第四章数控机床的位置检测装置『知识点』本章主要讲授开环、闭环、半闭环系统、数控机床对检测装置的要求、分清检测装置的常用类型、编码器和编码盘、光栅测量装置、磁栅测量装置、旋转变压器测量装置。

『基本要求』通过本章的学习，了解开环、闭环、半闭环系统、了解数控机床对检测装置的要求、分清检测装置的常用类型、了解编码器和编码盘、了解光栅测量装置、了解磁栅测量装置、了解旋转变压器测量装置。

『关键知识』1、开环系统无检测装置，用步进电动机驱动，每输入一个指令脉冲，步进电动机就旋转一定角度，它的旋转速度由指令脉冲频率控制，转角大小由脉冲个数决定。

2、闭环伺服系统和半闭环伺服系统有检测装置。

闭环系统的检测装置安装在带动刀具或工件移动的部件上。

3、检测装置的常用类型：（1）增量式：测量位移的增量式，测量装置输出的脉冲，一个脉冲是一个测量单位，任一个对中点都可作为测量始点，实际位移值靠对脉冲计数取得。

（2）绝对式：测量位移量绝对值，测量装置的输出能够代表移动当前的实际位置，移动的方向靠当前值和历史记忆取得。

『重点』本章的重点在于检测装置的常用类型，有编码器和编码盘、光栅测量装置、磁栅测量装置、旋转变压器测量装置。

『难点』旋转变压器测量装置的结构和工作原理，结构分为定子和转子两大部分，绕组分别嵌入各自的槽状铁心内。

无刷式旋转变压器，它分为两大部分，即旋转变压器本体和附加变压器。

旋转变压器是测量角位移用的小型交流电动机，它的定子绕组接受励磁电压，转子绕组通过电磁耦合而感应电压。

工作原理与普通变压器相似，区别是普通变压器一次及二次绕组位置相对固定，输出电压与输出电压比是常数，而旋转变压器定子、转子绕组相对位置随转子角位移而发生变化，因而输出电压是转子角的函数。

第五章数控机床的机械结构『知识点』本章主要讲授数控机床机械结构的组成、数控机床的的总体布局，数控机床机械结构要求：包括高刚度、高抗振性、高的低速平稳性、高的定位精度、热变形对加工精度的影响、人机关系影响。

对主传动系统的要求、数控机床主轴的调速方法、分级变速系统的设计、无级变速系统的设计、主轴及主轴箱、高速主轴的设计；同步带传动的特点、同步带的结构和规格、带轮结构；滚珠丝杠传动、静压丝杠螺母副、双导程蜗杆蜗轮副、齿轮传动副、直线电动机系统；电动系统与液压系统的比较、气压系统与液压系统的比较、液压传动系统、气压传动系统；机床支承件及其功用、机床支承件的基本要求、数控机床支承件的结构特点、床身结构、立柱结构；机床导轨的功用、导轨的基本要求、导轨基本类型及特点、数控机床常用的滑动导轨。

『基本要求』通过本章的学习，理解数控机床机械结构的组成、理解数控机床的的总体布局；了解数控机床机械结构要求：包括高刚度、高抗振性、高的低速平稳性、高的定位精度、热变形对加工精度的影响、人机关系影响；了解对主传动系统的要求、理解数控机床主轴的调速方法；理解分级变速系统的设计；了解无级变速系统的设计；理解主轴及主轴箱；了解高速主轴的设计；了解同步带传动的特点、了解同步带的结构和规格、了解带轮结构、理解滚珠丝杠传动、了解静压丝杠螺母副、了解双导程蜗杆蜗轮副、理解齿轮传动副、了解直线电动机系统；了解电动系统与液压系统的比较、了解气压系统与液压系统的比较、了解液压传动系统、了解气压传动系统；理解机床支承件及其功用、了解机床支承件的基本要求、理解数控机床支承件的结构特点、理解床身结构、理解立柱结构。

理解机床导轨的功用、了解导轨的基本要求、理解导轨基本类型及特点、理解数控机床常用的滑动导轨。

『关键知识』1、数控机床机械结构的组成：主传动系统、进给传动系统、基础支承件和辅助装置。

2、数控机床的总体布局：满足多刀加工的布局、满足换刀要求布局、满足多坐标联动要求布局、适应快速换刀要求的布局、适应多工位加工要求的布局等10种。

3、数控机床机械结构要求：包高刚度、高抗振性、高的低速平稳性、高的定位精度、热变形对加工精度的影响、人机关系影响。

4、提高机床刚度的措施：提高构件自身刚度，包括正确选择截面形状和尺寸、合理选择及布置隔板和肋条；。

提高局部刚度；提高接触刚度。

5、高指抗振性：机床的抗振性指抵抗强迫振动和自激振动的能力。

6、提高机床抗振性的措施：减少机床的内部振源、提高静刚度、增加构件或结构的阻力。

7、高的低速运动平稳性：低速进给运动时，运动任然平稳。

8、主传动系统的要求内容：调速范围、热变形、主轴的旋转精度和回转精度、主轴的静刚度和抗振性。

9、数控机床主传动系统配置方式：带有变速齿轮的主传动、通过带传的主传动、用两个电机分别驱动主轴、内装电动机主轴传动结构10、主轴的准停装置：纯电器定向准停、V形槽轮定位盘准停装置、端面螺旋凸轮准停装置。

11、进给传动系统要求：高的传动刚度、低的摩擦、小的惯量、消除传动间隙。

12、分级变速系统设计：主轴变速范围、主轴的转速数列、传动系统图和转速图、结构式和结构网。

13、滚珠丝杆传动：是数控机床伺服驱动的重要部件之一。

摩擦系数小、传动精度高，传动效率达85%-98%，是普通滑动丝杆传动的2—4倍。

14、滚珠丝杆副支承方式：一端装推力轴承；一端装推力轴承，另一端装向心球轴承；两端装推力轴承；两端装推力轴承及向心及向心球轴承。

15、机床支承件：包括床身、立柱、横梁、底座、刀架、工作台、箱体和升降台。

16、机床导轨基本类型：按工作性质分为主运动导轨、进给运动导轨；按运动轨迹分为直线运动和圆周运动导轨；按受力情况分为开式和闭式导轨；按摩擦性质分为滑动和滚动导轨。

『重点』本章的重点在于数控机床机械结构的组成、数控机床的的总体布局。

数控机床主轴的调速方法、分级变速系统的设计、主轴及主轴箱。

滚珠丝杠传动。

机床支承件及其功用。

导轨基本类型及特点、数控机床常用的滑动导轨『难点』1、高的低速平稳性、分级变速系统的设计传动系统图与转速图反映了哪些机床的哪些信息？2、变速组扩大顺序有什么规律？第六章数控加工系统的工艺装备『知识点』本章主要讲授数数控机床对刀具的要求、数控机床所用刀具材料的类型及选择、、数控刀具的预调。

转塔式自动换刀装置、刀库式自动换刀装置、数控夹具的要求、数控夹具的选用方法、各类数控夹具的典型结构、数控回转工作台、分度工作台。

数控机床对刀具的要求、数控机床所用刀具材料的类型及选择。

『基本要求』通过本章的学习，了解数控机床对刀具的要求、了解数控机床所用刀具材料的类型及选择、了解数控刀具的预调。

掌握转塔式自动换刀装置、掌握刀库式自动换刀装置、了解数控夹具的要求、了解数控夹具的选用方法、了解各类数控夹具的典型结构、了解数控回转工作台、了解分度工作台。