数控机床课程教学大纲

《数控机床》课程教学大纲

课程名称：数控机床课程代码：MEAU2021

英文名称：CNC Machine Tool

课程性质：专业选修课程学分/学时：2.5学分/45学时

开课学期：第6学期

适用专业：机械工程、机械电子工程

先修课程：机械制图、电工与电子技术、计算机信息技术、理论力学、材料力学、互换性与技术测量、机械原理、机械设计、液压与气动原理、

机械制造技术

后续课程：无

开课单位：机电工程学院课程负责人：汪彬

大纲执笔人：汪彬大纲审核人：倪俊芳

一、课程性质和教学目标（在人才培养中的地位与性质及主要内容，指明学生需掌握知识与能力及其应达到的水平）

课程性质：数控机床是机械工程和机械电子工程专业的一门专业选修课程。本课程针对机械工程和机械电子工程专业的特点，从数控机床基本原理入手，同时结合机械原理、计算机控制和伺服驱动等技术，并且以实际应用为导向，培养学生在生产制造领域应用数控机床的能力。

教学目标：数控机床是一种集机械技术、计算机技术、微电子技术、自动控制技术及自动检测技术于一身的精密制造设备。本课程的主要内容包括：概述、计算机数字控制系统、数控机床的结构设计和总体布局、数控机床的主运动部件、进给伺服系统、数控机床的位置检测装置、进给系统的机械传动结构、数控机床的刀具与工作交换装置及数控加工编程。通过这些内容的理论讲授和实践训练，使学生掌握数控加工程序的编写能力，并通过机床数控系统控制综合实验，培养学生数控机床应用、设计、维护及解决实际问题的能力。通过相关应用专题的功能讲解、技术剖析和加工演示，拓展学生的知识，了解数控机床作为一种精密制造设备在机械制造领域的应用情况，引导学生应用数控技术解决与专业相关的具体工程问题，培养学生的数控机床应用、设计与维护能力。

本课程的具体教学目标如下：

1.掌握数控加工工艺文件的制定和数控加工程序的编制的基本知识，能够应用数控机床的编程知识合理解决实际问题。掌握应用该技术处理工程问题的方法。培养学生针对具体功能需求，编写和调试数控加工程序的能力；

2.掌握机床数控系统的软、硬件结构和工作原理、伺服系统的构成及分析方法，以及数控机床位置测量系统的工作原理。培养学生综合设计数控机床控制系统或数控实验装置的能力；

3.掌握数控机床机械结构、传动及电气控制部分的工作原理及设计方法。培

养学生综合设计精密自动化设备并解决工程设计实际问题的能力；

4.熟悉数控机床的各种技术参数，并能熟练使用相关机械类仪器和设备检测数控机床和数控加工中的各种关键参数，了解数控设备发展趋势及在先进制造领域的应用。

教学目标与毕业要求的对应关系：

二、课程教学内容及学时分配（含课程教学、自学、作业、讨论等内容和要求，指明重点内容和难点内容。重点内容： ；难点内容：∆）

1、绪论（3学时）（支撑教学目标1）

1.1数控机床定义、特点及其组成

1.2数控机床分类

1.3数控机床的发展

➢目标及要求：

1)掌握数控机床的特点及分类方式★；

2)熟悉数控机床基本概念、基本组成★；

3)了解数控机床的发展趋势；

4)了解课程的主要教学内容、学习方法和主要参考资料。

➢讨论内容：

一般自动化设备中进给伺服系统与数控机床的进给伺服系统的区别。

➢作业内容：

数控机床的基本特点及分类方法。

2、计算机数字控制系统（9学时）（支撑教学目标1）

2.1计算机数字控制系统概述

2.2计算机数控系统的硬件结构

2.3计算机数控系统的软件结构

2.4插补原理

2.5刀具补偿原理

2.6计算机数控系统故障诊断功能

2.7计算机数控系统的输入输出与通信功能

➢目标及要求：

1)熟悉计算机数控系统软硬件结构；

2)掌握计算机数控系统软件的特点；

3)掌握插补原理★；

4)掌握刀具补偿原理★∆；

5)了解数控系统的故障诊断方法∆；

6)了解计算机数控系统的输入输出与通信功能。

➢讨论内容：

结合计算机数控系统的主要特征，讨论数控系统中实时性和多任务性是怎样实现的。

➢作业内容：

数控系统软件的特点及运用逐点比较法进行插补计算。

➢自学拓展：

通过查看相关资料，了解法拉克和西门子数控系统在功能和结构上的不同点。

3、数控机床的结构设计和总体布局（3学时）（支撑教学目标1、2）

3.1数控机床结构设计

3.2数控机床总体布局

➢目标及要求：

1)了解数控机床对结构的各项要求；

2)熟悉几种数控机床结构的典型布局；

3)掌握数控机床结构设计的基本原则★∆。

➢讨论内容：

一般普通机床结构设计与数控机床结构设计有什么不同。

➢作业内容：

1)数控机床的总体布局应如何考虑机床使用要求；

2)数控机床总体设计内容。

➢自学拓展：

参考相关资料分析思考并联机床的结构特点。

4、数控机床的主运动部件（3学时）（支撑教学目标1、2）

4.1主运动系统的基本要求

4.2主运动系统的参数

4.3主运动系统的驱动方式

4.4数控机床主运动系统的设计

4.5主轴部件设计

4.6齿形带传动设计

➢目标及要求：

1)了解数控机床主运动系统的基本要求；

2)掌握数控机床主运动系统的设计方法★；

3)熟悉数控机床主轴的结构形式及其主要的支承方式。

➢讨论内容：

数控机床主轴结构中同步齿形带传动的设计方法。

➢作业内容：

数控机床主传动系统无极变速设计方法。

➢自学拓展：

参考相关资料了解数控机床主轴结构设计。

5、进给伺服系统（6学时）（支撑教学目标1、2）

5.1进给伺服系统概述

5.2进给伺服系统分类

5.3步进伺服系统

5.4直流伺服系统

5.5交流伺服系统

➢目标及要求：

1)熟悉数控机床进给伺服系统基本概念及组成；

2)掌握步进电机、交流伺服电机的工作原理及驱动控制方式★∆；

3)了解直流伺服电机工作原理和调速方式。

➢讨论内容：

一般自动化设备进给伺服驱动电机的选择与数控机床的进给伺服电机