数控原理与数控机床教学大纲.doc
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《数控原理与数控机床》教学大纲
课程编码：
04040213
课内学时：
56
适用专业：
机电一体化技术
数控技术
开课学期：
第四学期
课程名称：
数控原理与数控机床
课程类型：
专业基础课
开课单位：
汽车工程学院
大纲撰写人：
一、课程的性质与任务
（一）本课程的性质
课程性质：
《数控原理与数控机床》是面向数控技术专业高等职业技术教育学生的一门实践性很强的专业基础课。
本课程是以自动化必备设备—数控机床为研究对象讲授数控系统的基本概念、数控机床的程序的编制、机床数控装置的插补原理、计算机数字控制装置、位置检测装置、数控机床的伺服系统等方面知识，培养学生使用和维护数控机床的基本技能。
本教学大纲根据本专业及课程的特点，着重能力的培养及具体应用为原则，力求创新。
共分九个学习领域，二十六个教学项目，共需56学时。
（二）本课程的任务
课程任务：
本课程培养学生掌握数字控制的理论体系。
掌握数控加工的程序设计及插补原理，掌握熟悉数控机床的典型机械传动结构及调整方法，熟悉数控机床的控制系统，了解数控机床的伺服系统。
二、课程的基本要求及重点、难点
（一）课程的基本要求
1、掌握数控技术和数控机床的基本理论及概念，了解数控机床的工作原理及其发展趋势。
2、熟练掌握数控编程的内容和步骤，掌握G指令编程方法。
3、了解光电编码器和光栅的结构特点、工作原理及应用。
4、熟悉计算机数字控制系统的组成与功能，了解和掌握刀具补偿原理以及逐点比较法和数字积分法等插补方法，
5、了解数控机床伺服系统的组成和分类；掌握开环伺服系统、闭环伺服系统和半闭环伺服系统工作原理和特点；了解和掌握常用伺服电机及其特点。
6）了解和掌握数控机床的结构特点、数控机床主运动系统和进给传动系统。
7、了解和掌握数控刀具的特点及其选择。
8、了解和掌握典型数控机床的组成及其特点。
（二）课程的重点
1、掌握数控机床的组成及分类方法
2、程序编制的内容和步骤
3、自动换刀系统，主轴部件及准停装置
4、掌握CNC装置的结构；掌握CNC装置的功能；了解CNC装置的特点
5、掌握旋转变压器的工作原理及应用；了解感应同步器的工作原理；
6、步进电机的正、反转，升降速
7、了解主传动系统的特点
8、数控机床的组成与布局
9、调试和验收数控机床以及安装；数控机床故障诊断的基本知识
（三）课程的难点
1、掌握数控机床的组成及分类方法
2、程序编制的内容和步骤
3、自动换刀系统，主轴部件及准停装置
4、掌握CNC装置的结构；掌握CNC装置的功能；了解CNC装置的特点
5、了解主传动系统的特点
6、数控机床的组成与布局
7、调试和验收数控机床以及安装；数控机床故障诊断的基本知识
三、课程内容
（一）课程主要内容
课题一数控机床的基本知识
（一）教学内容（3学时）
1、理论内容
项目一数控机床的产生、组成、工作原理、分类方法
项目二数控加工的特点
项目三数控机床的发展趋势。
2、实训内容
实训一观察各种数控机床的生产加工。
（二）教学要求
1.了解数控机床的含义及数控机床的发展过程
2.掌握数控机床的组成及分类方法；
3.熟悉机床数字控制的原理。
4.了解数控机床在机械加工行业中的重要性，为搞好理论教学打下基础；
（三）教学重点、难点
重点：
掌握数控机床的组成及分类方法。
课题二数控机床的程序编制
（一）教学内容（7学时）
1、理论内容
项目一程序编制的内容和步骤
项目二手工程序编制
项目三APT自动编程系统。
2、实训内容
实训一数控车床的主运动，进给运动，自动换刀架以及数控车床的简单操作。
（二）教学要求
1.掌握常用的数控标准；
2.掌握编程的内容和步骤；
3.熟练掌握手工编程的各种指令；
（1）掌握准备功能“G”指令；
（2）掌握辅助功能“M”指令；
（3）掌握进给功能“F”、刀具功能“T”、主轴功能“S”等指令。
4.熟练掌握手工编程的刀具补偿
（1）掌握刀具补偿的概念，刀具补偿的原因及刀补的分类；
（2）了解刀具补偿的步骤，掌握刀具补偿类型的分类依据。
5.了解各种自动编程系统；
6.掌握APT自动编程。
（三）教学重点、难点
重点：
程序编制的内容和步骤。
难点：
APT自动编程系统。
课题三机床数控系统的插补原理
（一）教学内容（5学时）
1、理论内容
项目一插补概念、分类
项目二插补算法的实现过程。
（二）教学要求
1.掌握什么是插补，插补的两大算法；
2.了解基准脉冲插补的原理
（1）理解数字脉冲乘法器的基本原理；
（2）了解数字脉冲乘法器插补速度分析。
3.理解逐点比较法和DDA的计算实现过程；
4.了解数据采样法的概念及原因；
5.掌握四象限的直线、圆弧的逐点比较法和DDA的计算实现过程。
（三）教学重点、难点
重点：
自动换刀系统，主轴部件及准停装置
课题四计算机数字控制装置
（一）教学内容（5学时）
1、理论内容
项目一计算机数字控制系统的组成
项目二计算机数字系统的硬件结构
项目三计算机数控系统的软件结构。
（二）教学要求
1.概述：
（1）掌握计算机数字控制系统的组成；
（2）掌握CNC装置的结构；
（3）掌握CNC装置的功能；
（4）了解CNC装置的特点。
2.计算机数控系统的硬件结构
（1）掌握单微处理机数控装置的结构，理解位置控制单元的工作原理，
（2）理解数控系统中接口电路的工作原理。
3.了解计算机数控装置的软件结构。
（三）教学重点、难点
重点：
掌握CNC装置的结构；掌握CNC装置的功能；了解CNC装置的特点
课题五位置检测装置
（一）教学内容（5学时）
1、理论内容
项目一机床的数字控制系统对位置检测装置的要求，
项目二检测装置的分类
（二）教学要求
1.了解机床的数字控制系统对位置检测装置的要求，检测装置的分类；
2.掌握旋转变压器的工作原理及应用；
3.了解感应同步器的工作原理；
4.了解脉冲编码器的分类与结构，了解脉冲编码器的工作原理；
5.了解绝对值编码器、光栅、磁栅的工作原理。
（三）教学重点、难点
重点：
掌握旋转变压器的工作原理及应用；了解感应同步器的工作原理；
课题六数控机床的伺服系统
（一）教学内容（5学时）
1、理论内容
项目一数控机床的伺服系统及其工作特性
项目二开环及闭环系统进给运动控制原理以及一些控制参数的设置。
（二）教学要求
1.了解数控系统中所用的三种电气伺服系统及其工作特性；
2.理解开环系统中电动机的工作原理，了解步进电机的分类及特点；
3.掌握步进电机的正、反转，升降速等的控制方法；
（三）教学重点、难点
步进电机的正、反转，升降速
课题七数控机床的主传动系统及进给传动系统
（一）教学内容（8学时）
1、理论内容
项目一主传动系统的要求，主传动的变速方式，主轴箱与主轴组件。
项目二进给传动机构的组成
项目三滚珠丝杆螺母副，进给传动系统齿轮传动间隙的消除。
（二）教学要求
1.了解主传动系统的特点；
2.掌握主传动系统的变速方式；具有变速齿轮的主传动，通过带传动的主传动，由调速电机直接驱动的主传动；
3.掌握主轴箱的结构、材料；主轴轴承的配置方式，主轴内刀具的自动夹紧；高轴部件及对加工精度的影响；主轴准停装置的形式及实现准停的工作原理和特点；
4.了解进给传动系统的要求及对加工精度的影响；
5.掌握滚珠丝杠螺母副的组成，工作原理，滚珠循环的方式及优缺点，滚珠丝杠副的参数、标记方法及选择，滚珠丝杠副传动间隙的调整。
6.掌握进给传动系统齿轮间隙对加工精度的影响，消除齿轮间隙的措施。
（三）教学重点、难点
重点：
了解主传动系统的特点.
课题八数控机床的机械结构
（一）教学内容（9学时）
1、理论内容
项目一数控车床的机械结构，
项目二数控铣床的机械结构，
项目三数控加工中心的机械结构
2、实训内容
实训一加工中心的组成，自动换刀系统，主轴部件及准停装置。
（二）教学要求
1、了解数控车床的组成与布局和数控车床的分类以及数控车床的主传动系统了解数控车床的进给传动系统和数控车床的工装夹具，数控车床的刀具；
2、掌握数控铣床的机械结构数，控铣床的组成与特点，数控铣床的分类，数控铣床的主传动以及系统数控铣床的进给传动系统和数控铣床的夹具，数控铣床的刀具；
3、熟悉加工中心的机械结构加工中心的基础知识和加工中心的分类加
（三）教学重点、难点
重点：
数控车床的组成与布局。
课题九数控机床的使用与维修
（一）教学内容（9学时）
1、理论内容
项目一数控机床的选用原则，
项目二数控机床的安装与调试，
项目三数控机床的维护与保养，
项目四数控机床的故障与排除。
2、实训内容
实训一数控机床的维护与保养
实训二数控机床的故障与排除。
（二）教学要求
1、了解数控机床的选用原则和基本要点；
2、学会调试和验收数控机床以及安装；
3、掌握数控机床的日常维护与保养；
4、熟悉数控机床故障诊断的基本知识和数控机床故障的诊断与排除。
（三）教学重点、难点
重点：
调试和验收数控机床以及安装；数控机床故障诊断的基本知识。
（二）实验、实训、实习内容
本课程培养学生掌握数字控制的理论体系。
掌握数控加工的程序设计及插补原理，掌握熟悉数控机床的典型机械传动结构及调整方法，熟悉数控机床的控制系统，了解数控机床的伺服系统。
根据实际情况要求，本门课程安排了五项实训内容，共八学时：
实训一观察各种数控机床的生产加工。
1、课时安排：
1课时
2、目的要求：
（1）熟悉机床数字控制的原理。
（2）了解数控机床在机械加工行业中的重要性，为搞好理论教学打下基础；
实训二数控车床的主运动，进给运动，自动换刀架以及数控车床的简单操作。
1、课时安排：
2课时
2、目的要求：
（1）掌握编程的内容和步骤；
（2）熟练掌握手工编程的各种指令：
掌握准备功能“G”指令；掌握辅助功能“M”指令；掌握进给功能“F”、刀具功能“T”、主轴功能“S”等指令。
（3）熟练掌握手工编程的刀具补偿：
掌握刀具补偿的概念，刀具补偿的原因及刀补的分类；了解刀具补偿的步骤，掌握刀具补偿类型的分类依据。
实训三加工中心的组成，自动换刀系统，主轴部件及准停装置。
1、课时安排：
2课时
2、目的要求：
（1）掌握数控铣床的机械结构数，控铣床的组成与特点，数控铣床的分类，数控铣床的主传动以及系统数控铣床的进给传动系统和数控铣床的夹具，数控铣床的刀具；
（2）熟悉加工中心的机械结构、加工中心的基础知识和加工中心的分类
实训四数控机床的维护与保养
1、课时安排：
1课时
2、目的要求：
（1）学会调试和验收数控机床以及安装；
（2）掌握数控机床的日常维护与保养；
实训五数控机床的故障与排除。
1、课时安排：
1课时
2、目的要求：
（1）熟悉数控机床故障诊断的基本知识和数控机床故障的诊断与排除。
（三）教学实施建议
1、采用讲练结合，利用理（论）实（践）一体教学，培养学生动手操作能力，提高学生的学习效率；课程现场教学结束后，技能实训。
要求在仿真使用数控机床职业岗位工作环境中安排拆装实训；
2、采用工学“结合”，学生利用暑假到使用数控机床的企业，对数控机床进行现场操作实践，培养学生综合职业能力；
3、充分利用现代化的教学手段、教学方法：
多媒体课件、录像、网络教程、现场教学、拆装训练等。
四、教学时数分配
（授课参考）学时分配
序号
教学内容
总学时
讲课
实训
习题课
讨论课
序号
课题
项目
1
数控机床的基本知识
数控机床的产生、组成、工作原理、分类方法
3
1.5
1
0.5
数控加工的特点
数控机床的发展趋势
2
数控机床的程序编制
程序编制的内容和步骤
7
4.5
2
0.5
手工程序编制
APT自动编程系统
3
机床数控系统的插补原理
插补概念、分类
5
4
1
插补算法的实现过程
4
计算机数字控制装置
计算机数字控制系统的组成
5
4
1
计算机数字系统的硬件结构
计算机数控系统的软件结构
5
位置检测装置合体
机床的数字控制系统对位置检测装置的要求
5
4
1
检测装置的分类
6
数控机床的伺服系统
数控机床的伺服系统及其工作特性
5
4
1
开环及闭环系统进给运动控制原理以及一些控制参数的设置
7
数控机床的主传动系统及进给传动系统
主传动系统的要求，主传动的变速方式，主轴箱与主轴组件
8
7
1
进给传动机构的组成
滚珠丝杆螺母副，进给传动系统齿轮传动间隙的消除
8
数控机床的机械结构
数控车床的机械结构
9
6.5
2
0.5
数控铣床的机械结构
数控加工中心的机械结构
9
数控机床的使用与维修
数控机床的选用原则
9
6.5
2
0.5
数控机床的安装与调试
数控机床的维护与保养
数控机床的故障与排除
合计
56
42
7
7
五、考核方式
根据《期末考试管理实施办法》和本专业教学计划确定本课程为考试课，评定成绩为：
综合考核成绩=平时成绩*0.25+实训成绩*0.2+期末考试成绩*0.55
1、平时成绩占25%
2、实训成绩占20%
3、期末考试成绩占55%（笔试）
六、教材及主要参考书
（一）（建议）教材
1、娄锐.《数控机床》.大连理工大学出版社.2010.7.
2、刘坚.夏罗生.《数控原理与数控机床》.国防工业出版社.2009
（二）参考书
1、蒙斌.《数控原理与数控机床》.化学工业出版社，2009
2、罗学科.谢富春.《数控原理与数控机床》.化学工业出版社,2009
3、吴金娇.丁文政.孙明江.刘玲.《数控原理与系统》.人民邮电出版社.2009
《数控原理与数控机床》实验（实训）大纲
课程编码：
04040213
课程总学时：
56
实验（实训）项目数：
5
适用专业：
数控技术
课程名称：
数控原理与数控机床
实验（实训）学时：
7
课程类型：
专业基础课
开课单位：
大纲撰写人：
一、实验（实训）任务和目的
《数控原理与数控机床》是面向数控技术方向高等职业技术教育学生的一门实践性很强的专业基础课。
本课程培养学生掌握数字控制的理论体系。
掌握数控加工的程序设计及插补原理，掌握熟悉数控机床的典型机械传动结构及调整方法，熟悉数控机床的控制系统，了解数控机床的伺服系统。
二、实验（实训）项目内容与学时分配
序号
实验实训项目名称
实验实训内容
学时
实验实训类型
实验实训要求
每组人数
1
观察各种数控机床的生产加工
数控机床的产生、组成、工作原理、分类方法
1
实验
了解
10
2
数控车床的主运动，进给运动，自动换刀架以及数控车床的简单操作
程序编制的内容和步骤、手工程序编制
2
实验
掌握
10
3
加工中心的组成，自动换刀系统，主轴部件及准停装置
熟悉加工中心的机械结构、加工中心的基础知识和加工中心的分类
2
实验
掌握
10
4
数控机床的维护与保养
学会调试和验收数控机床以及安装；
掌握数控机床的日常维护与保养
1
实验
掌握
10
5
数控机床的故障与排除
熟悉数控机床故障诊断的基本知识和数控机床故障的诊断与排除
1
实验
掌握
10
合计学时
7
三、实验（实训）教材和教学参考书
（一）实验（实训）教材
1、娄锐.《数控机床》.大连理工大学出版社.2010.7.
（二）教学参考书
1、刘坚.夏罗生.《数控原理与数控机床》.国防工业出版社.2009
四、实验（实训）考核方式和标准
根据《期末考试管理实施办法》和本专业教学计划，实训评定成绩为：
综合实训成绩=平时成绩*0.3+实训成绩*0.7
1、平时成绩占30%
2、实训成绩占70%
附：
《数控原理与数控机床》课程实验（实训）报告
《数控原理与数控机床》课程实验（实训）报告
姓名
班级
学号
实验（实训）时间
实验（实训）内容
实
验
︵实训︶小结
实验（实训）成绩（百分制）
指导教师：
日期：
升级会员 