数控技术教学大纲

《机床数控技术》课程教学大纲

课程编号：数控技术

课程类别：专业教学课程

授课对象：机械制造及自动化专业

开课学期：第7学期

学分：2学分

主讲教师：倪俊芳

指定教材：宋天麟，《数控机床及其使用与维护》，东南大学出版社，2003年

教学目的：

使学生较全面地了解数控技术的基本知识与核心技术，掌握数控加工编程方法、掌握数控机床操作技能、学习数控系统的控制原理及数控设备的维修技能。并具备进一步学习和研究计算机辅助设计和制造、柔性制造系统、计算机集成制造技术与自动化工厂等高新制造技术领域知识的相关能力。

第一章概述

课时：2周，共4课时

第一节数控机床及其特点

一、数控机床的概念

数字控制的概念，数控机床与数字控制的关系，数控机床的概念

二、数控机床的特点

通过从加工范围，加工精度，采用夹具，生产率，经济效益，工人操作等角度将数控机床与普通机床相比较，分析数控机床的优越性能

三、数控机床的构成

数控机床的工作原理及构成模块，各构成模块的概念和功能，分析其如何相互协调工作。

第二节数控机床分类

一、按控制系统分类

点位控制，直线控制和轮廓控制的概念和应用

二、按执行机构伺服系统类型分类

开环，闭环和半闭环的概念，反馈装置和精度

三、按数控装置类型分类

硬件式数控和软件式数控的概念及其优缺点

第三节数控机床的发展

一、国外数控机床的发展

介绍国外数控机床的主要发展历程

二、国内数控机床的发展

介绍国内数控机床的主要发展历程

三、数控机床的发展趋势

分析未来数控机床的主要发展方向

思考题：

1、数控机床与普通机床的异同？

2、数控机床由哪几部分组成？

3、简述数控机床的分类？

第二章数控编程

课时：4周，共8课时

第一节编程的概念

一、编程的目的

数控编程的概念和意义

二、编程的步骤

分析数控编程的主要步骤及其注意点，对刀点、刀位点和对刀的概念和关系

三、编程的方法

手工编程和自动编程的概念

第二节手工程序编制的标准

一、数控的主要标准

介绍ISO、EIA和ASCII码标准

二、我国数控的标准

介绍机械部标准和穿孔纸带的代码

第三节数控机床的坐标系

一、数控机床的坐标轴和运动方向

机床坐标和运动方向的命名原则，右手螺旋法则

二、绝对坐标系统与相对坐标系统

绝对坐标和相对坐标的概念

三、机床原点与工件原点

机床原点与工件原点的概念及其关系

第四节数控指令

一、准备功能指令

准备功能指令的作用、组成和常用G指令的介绍，刀具补偿功能

二、辅助功能指令

辅助功能指令的作用、组成和常用G指令的介绍

三、其他功能指令

指定机床进给速度的F指令，指定主轴转速的S指令，指定刀具的T指令

四、数控程序的结构

一个完整数控程序的组成结构及分析

五、数控程序的程序段格式

介绍字地址程序段格式和分隔符固定顺序格式

第五节程序编制中的数值计算

基点和节点的概念，非圆曲线节点的计算，等间距直线逼近法，等弦长直线逼近法，等误差直线逼近法和圆弧逼近法

第六节数控编程实例分析

通过对几个编程实例的分析，进一步巩固掌握数控编程

第七节自动编程

自动编程的概念和框架

思考题：

1、简述数控编程的步骤？

2、什么是刀具补偿功能？

3、什么是自动编程？与手工编程的不同点？

第三章插补计算原理

课时：3周，共6课时

第一节插补计算原理

一、插补的概念

插补的概念和意义

二、插补的方式

按产生数学模型分和按输出数值形式分

第二节逐点比较法

一、逐点比较法的概念和特点

逐点比较法的工作原理，工作节拍和特点

二、逐点比较法的两种插补

分析逐点比较法的直线插补和圆弧插补，给出其偏差判别公式

三、坐标转换和终点判别

象限和坐标转换的概念，终点判别的实现方法

四、逐点比较法的合成进给速度

脉冲频率和进给速度的关系

思考题：

1、什么是插补？

2、逐点比较法的工作原理和特点？

3、逐点比较法的终点如何判别？

第四章进给伺服电机

课时：2周，共4课时

第一节伺服系统概述

一、伺服驱动系统的性能

进给速度的范围，工作的稳定性，跟随误差和位移精度

二、伺服驱动系统的组成

开环伺服系统和闭环伺服系统

第二节伺服系统装置

步进电机的分类，机构和工作原理

思考题：

1、对数控机床伺服系统的要求？

2、伺服驱动系统有哪几部分组成？

3、步进电机是如何工作的？

第五章机床结构和机械部件

课时：3周，共6课时

第一节数控机床的结构设计

一、数控机床的结构设计要求

对加工精度、切削效率和使用效率要求

二、提高机床的结构刚度

构件的合理结构形式，合理的结构布局

三、提高机床的抗震性

机床的强迫震动和自激震动

第二节数控机床的主运动部件

一、主运动变速系统的参数

动力参数和运动参数

二、主运动有级变速系统的设计

转速数列，变速级数与变速组传动副数的关系，变速组的变速范围和级比，结构网和结构式，设计步骤、方法和原则

三、主运动无级变速系统的设计

主运动宽调速直流电动机，恒功率和恒转矩传动，主轴转速的自动变换，液压变速机