数控原理与系统课程标准

数控原理与数控系统课程标准
课程名称：数控原理与系统
适用专业：数控技术专业
1. 课程定位和设计思路
1.1课程定位
本课程是数控技术专业的一门必修主干核心课程，不仅具有较强的理论性，同时具有较强的实践性。

课程以数控机床为研究对象，研究数字控制系统的工作原理、组成部分及其在数控机床上的应用。

通过本课程的学习应使学生掌握数字控制技术的基本原理和方法，学会数字控制的基本设计或选用一般机械装置的数控系统，并培养学生正确使用数控设备的能力。

本课程在高职数控专门人才的培养中具有重要的地位和作用。

1.2 设计思路
本课程以培养学生的数控技术的综合应用能力为总目标。

坚持以高职教育培养目标为依据，基于本课程在机电类专业知识、能力构筑中的位置及这门技术的特点，体现“以必需、够用为度”的原则，突出应用能力和综合素质的培养，充分注意“教、学、做”三结合。

学习过程符合学生的认识过程和接受能力，符合由浅入深、由易到难、循序渐进的认识规律。

把创新素质的培养贯穿于教学中。

采用行之有效的教学方法，注重发展学生思维、应用能力。

强调以学生发展为中心，帮助学生学会学习。

在学习中，注意与相关的专业技术“接口”。

理论教学中除了课堂教学外还可以在现场进行教学，这可增加学生对数控机床机构的感性认识。

实践教学以实验形式开展。

通过教学体现：
（1）通过对数控系统基本概念、微机数控系统的硬软件构成的学习，了解数控系统的主要工作过程，为后续学习建立感性认知。

（2）以加工程序具体流程为主线，学习加工程序的输入方法；数控加工程序的译码与诊断、软件实现；刀具补偿原理，刀具长度补偿、半径补偿；数控加工程序、进给速度预处理等知识。

（3）数控插补原理算法是数控系统的核心，通过对脉冲增量插补算法、数据采样插补算法、逐点比较法插补原理、数字积分法插补原理、数据采样插补原理的学习，让学生掌握数控加工编程指令是如何通过计算机系统转化为实际运动指令的过程。

（4）学习开环驱动系统、开环驱动系统的工作原理、步进电动机及其性能指标、脉冲驱动电源、脉冲分配与速度控制、传动间隙及传动误差、开环数控系统软件、开环数控系统软件的内容、开环数控系统软件的速度控制、步进电动机环行分配程序、步进电动机自动升降速程序、传动间隙及传动误差软件补偿程序等知识，使学生掌握开环伺服执行机构的基本原理。

（5）学习闭环伺服驱动系统、直流电动机伺服系统、交流电动机伺服系统、使学生熟悉闭环伺服执行机构的基本原理。

（6）通过对主轴驱动系统学习，掌握主轴驱动系统的工作原理、主轴分段无级调速及控制、主轴的进给功能与准停控制。

（7）通过对数控系统中PMC的应用实例的分析，掌握数控系统中PMC的信息交换、数控系统中PMC控制功能实现方式。

（8）熟悉典型数控系统。

本门课程各学习项目的内容以及课时数分配如下。

总学时为52学时，总学分：4学分。

2. 工作任务和课程目标
2.1 工作任务
2.2 课程目标
数控原理与系统是介绍数控机床控制原理和数控系统应用的一门专业课程，是数控技术专业的核心课程。

该课程的主要任务是使学生熟悉数控机床的组成、各组成部分的功能及数控机床工作原理。

通过对数控原理和典型数控系统的分析和介绍，使学生了解数控装置、伺服系统、检测装置、可编程控制器在数控机床上的功能和应用。

学完本课程，学生应具备实际数控系统的应用能力，能根据数控原理分析数控机床故障并且排除故障；同时了解数控技术前沿领域的发展趋势，了解加工新工艺的发展对数控系统的新要求，使学生初步具备分析问题和解决问题的能力。

通过本课程的学习，达到如下基本要求：
（1）了解数控系统基本概念、组成；数控加工程序的基本概念；数控系统的主要工作过程、分类、发展；微机数控系统的硬、软件构成；数控系统的功能、发展趋势；数控系统与现代机械制造系统。

（2）掌握数控加工程序的输入方法；数控加工程序的译码与诊断、软件实现；刀具补偿原理，刀具长度补偿、半径补偿；数控加工程序、进给速度预处理。

（3）了解轮廓轨迹插补的概念；掌握脉冲增量插补算法、数据采样插补算法；逐点比较法插补原理；数字积分法插补原理；数据采样插补原理；终点判别；粗插补与精插补；其他插补方法简介：比较积分法、样条插补法、螺纹加工插补算法。

（4）掌握数控硬件开环驱动系统，开环驱动系统的工作原理，步进电动机及其性能指标，脉冲驱动电源，脉冲分配与速度控制，传动间隙及传动误差；开环数控系统软件，开环数控系统软件的内容，开环数控系统软件的速度控制，步进电动机环行分配程序，步进电动机自动升降速程序，传动间隙及传动误差软件补偿程序；闭环伺服驱动系统，直流电动机伺服系统，交流电动机伺服系统；主轴驱动系统，主轴驱动系统概述，主轴驱动系统的工作原理，主轴分段无级调速及控制，主轴的进给功能与准停控制。

（5）了解数控系统中的PMC，数控系统中PMC的信息交换，数控系统中PMC 控制功能实现，数控系统中PMC的应用实例。

2.2.1 职业能力目标
（1）了解数控系统的构造；
（2）具备数控机床故障模块的发现能力；
（3）具备使用数控设备的能力；
（4) 熟练掌握几种典型数控系统。

2.2.2 知识目标
（1）掌握了解数控机床的组成和工作过程；
（2）掌握数控装置的硬件结构和软件结构；
（3）掌握数控加工程序的输入方法；
（4）掌握数控加工程序的译码和诊断；
（5）掌握数控插补的原理与算法；
（6）掌握数控机床的环伺服驱动系统及相关电气执行元件的工作原理和选用；
（7）掌握数控机床的主轴驱动系统的工作原理与控制方法；
（8）掌握现有数控机床的可编程序机床控制器PMC；
（9）熟悉典型数控系统结构和特点。

2.2.3素质目标
（1）养成独立思考的习惯，能对所学内容进行较为全面的比较、概况和阐述；
（2）能在学习过程中积极与他人合作，相互帮助，共同完成学习任务；
（3）具有热爱科学、实事求是的学风和创新意识、创新精神；
（4）具有良好的人文素质和职业道德，能够与人和睦相处，团队意识强；
（5）乐于接触并了解国内外先进的数控技术及其产品。

3.课程内容和要求
经过企业工程技术专家、技术能手、能工巧匠的多次论证，以职业综合能力为中心，以岗位（群）所必备的知识、能力和职业素质为依据，归纳职业岗位的典型工作任务，根据典型工作任务，开发知识结构，从而形成“基于能力培养，学习性工作任务驱动”的课程内容。

4.实施建议
4.1教材编写
（1）必须依据本课程标准编写教材。

（2）教材必须充分体现任务引领，通过每个项目，以真实工作任务为载体引入必要的理论知识。

在教学中应积极改进教学方法，采用行动导向教学模式，积极探索和综合使用各种适合情景教学的方法。

（3）要充分体现项目课程设计思想，以项目为载体实施教学，项目选取要科学，符合该门课程的工作逻辑，能形成系列，让学生在完成项目的过程中逐步提高职业能力，同时要考虑可操作性。

（4）教材内容要能及时反映数控技术的发展。

（5）编写内容的组织应以任务组织、项目驱动的原则，随时教材配备电子教案、多媒体教学课件和综合实践题目、便于组织教学。

4.2教学建议
（1）在教学过程中应该加强学生技能的培养，采用案例教学或项目教学，注重以任务引领，提高学生学习兴趣；
（2）教师应以学习者为主体设计教学结构，营造民主、和谐的教学氛围，激发学习者参与教学活动，提高学习者学习积极性，增强学习者学习信心与成就感；
（3）教师应指导学习者完整地完成项目，并将有关知识、技能与友嘉文化有机融合。

4.3教学评价
学生能建立数控机床控制原理的基本框架，能识读一套完整的数控机床控制系统原理图，能运用电脑、网络等工具查找技术信息，解决数控应用问题，能与他人合作学习，共享成果。

具体专业能力评价指标有：
1、注重对学生的创新思维和实践分析问题、解决问题能力的考核。

2、为全面考核学生的知识与技能掌握情况，本课程主要以过程考试为主。

课程考核涵盖项目任务全过程，主要包括以下几个方面：
（1）学生能描述数控机床的基本原理及组成；
（2）学生能说出CNC系统的硬件组成和软件任务；
（3）学生能进行机床参考点的设置与调整方法，读懂数控系统的信号反馈电缆图；
（4）学生能说出伺服电动机与普通电动机的区别，伺服电动机的工作原理，读懂伺服电动机的接口说明书；
（5）学生能说出调速装置的工作原理，识读驱动装置的框图；
（6）学生能说出位置控制的原理，识读FANUC或SIEMENS的位置控制芯片和位置控制模板图；。