“数控技术”课程教学大纲

“数控技术”课程教学大纲

英文名称：Numerical Control Technology

课程编号：MACH3436

学时：56 （理论学时：40 实验学时：12 上机学时：4

课外学时：16（课外学时不计入总学时））

学分：3

适用对象：机械工程及自动化专业三、四年级

先修课程：微机原理及接口技术、数字/模拟电子技术、C语言

使用教材及参考书：

[1] 任玉田. 新编机床计算机数控技术. 北京:理工大学出版社，

2005.

[2] 黄玉美，王润孝，梅雪松. 机械制造装备设计. 北京:高等教育

出版社，2008.

[3] 李斌、李曦等. 数控技术，华中科技大学出版社，武汉，2010.

[4] 毕承恩，丁乃健. 现代数控机床. 北京:机械工业出版社，1994.

[5] 王爱玲. 现代数控原理及控制系统. 北京:国防工业出版社，

2005.

[6] FANUC系统、Siemens系统等各式各类技术手册.

一、课程性质和目的

性质：专业知识类专业主干课程

目的：学习本课程的目的是掌握数控技术的基本原理、基本构成，数控机床的基本使用，培养数控系统的开发和初步设计能力，以及数

控机床控制系统的维护技能。

本课程的主要任务：

1. 学习数控技术的基本原理和基本知识；

2. 掌握数控加工程序的编写与数控机床的基本使用；

3. 培养数控系统的分析与设计能力。

二、课程内容简介

本课程讲述了数控技术的基本知识：数控技术的现状及发展；零件数控加工程序的编制知识，零件数控加工程序的编制，现代CAD/CAM的自动编程技术；机床数控系统的软、硬件结构及其组成；数控插补原理、刀补原理，及其计算机实现方法；数控伺服系统基本组成，检测装置基本原理及其选用，位置控制的实现原理及方法；伺服驱动装置的工作原理，数控系统速度及加减速控制的实现方法。通过学习能够初步设计、维护并开发实际的数控系统。

本课程还包括以下实验内容：了解数控机床的组成及基本操作，了解数控机床驱动及检测元器件，了解位置反馈测量信号分析；编制数控车床、铣床加工零件的数控加工程序并在机床上进行实际操作；插补程序编制。

三、教学基本要求

1. 了解数控技术的现状与发展

2. 掌握数控系统及数控机床的工作原理与结构

3. 掌握数控系统的硬件与软件基本结构

4. 掌握伺服系统的工作原理与结构，以及控制方法

四、教学内容及安排

第一章：概述

1. 了解数控技术与数控机床组成、特点等基本概念、掌握数控机床与数控系统的分类

2. 了解数控机床的发展状况及现代数控技术的发展趋势

教学安排及教学方式

第二章：数控加工程序编制

1.了解数控加工程序编制基础（数控编程内容与步骤，编程方法简介，各坐标系的定义及有关标准）

2.手工编程方法（常用基本指令G与M指令介绍，工艺处理内容，数值计算，数控铣床加工程序编制

3.数控车床加工程序编制方法

4.数控加工自动编程（基本步骤，语言式与图象交互式自动编程系统简介及其内容）

教学安排及教学方式

第三章：CNC装置及其接口

1. CNC装置硬件结构（单微处理器结构、多微处理器结构

2. 软件结构（控制流程、软件设计技术），可编程控制器PLC

3. CNC装置的接口电路(机床I/O接口)

教学安排及教学方式

第四章：插补、刀补原理与速度控制

1. 插补原理概述、脉冲增量插补算法（逐点比较插补原理及步骤、算法设计、速度计算）

2. 数字积分插补原理及步骤、提高数字积分插补算法精度措施及其速度计算

3. 数字增量插补算法概述、时间分割插补算法、扩展DDA插补算法

4. 刀具半径补偿、基本概念、C功能刀补基本思想、刀补转接类型的判别

5. 进给速度和加速度控制（开环系统的速度及加减速控制、（半）闭环系统加减速控制方法）

教学安排及教学方式

第五章：伺服驱动系统

1. 伺服驱动系统概述、数控机床伺服系统的分类及对伺服系统的要求、检测装置概述

2. 感应同步器（工作原理、鉴幅与鉴相两种工作方式、特点及其选用方法）

3. 光栅（结构组成、工作原理、选用、提高精度措施、辨向倍频电路）编码器（分类、结构组成、工作原理、特点与选用）

4. 位置控制（脉冲比较伺服系统、相位比较伺服系统、幅值比较伺服系统、数字伺服系统简介）

5. 步进电机及其驱动、直流伺服电机及其速度控制（直流伺服电机工作原理）

6. 直流伺服电机及其速度控制（性能指标、PWM调速原理）、交流伺服电机及其速度控制（交流伺服电机工作原理、性能指标、SPWM变频调速原理）主轴控制简介

教学安排及教学方式

五、实践环节

1．实验，12学时

1）数控车床操作及加工程序编写，2学时

2）车削类零件数控加工，2学时

3）数控铣床操作及加工程序编写，2学时

4）铣削类零件数控加工，2学时

5）数控机床驱动及检测反馈系统实验，2学时

6）交流伺服与运动控制系统的运用，2学时2．上机，4学时

1）曲线节点的计算与自由点曲线拟合2学时

2）数字积分插补程序编制2学时六、课外学时分配

七、考核方式

闭卷；

闭卷考试成绩占65%，平时作业占10%；上机成绩占5%；实验成绩占20% 。

八、本课程各教学环节对人才培养目标的贡献度见下表