数控技术A教案.docx
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数控技术A教案
合肥学院
20至20学年第学期
数控技术A课程
教
案
课程编码：
____0635031_________________
总学时／周学时：
48h/4h
开课时间：
第1周至第11周
授课年级、专业、班级：
三年级机械设计制造及其自动化专业
使用教材：
机床数控技术及应用（陈蔚芳等，科学出版社）
系别/教研室：
机械工程系/机械制造及其自动化教研室
授课教师：
姜海
本课程教学目的和要求
要求学生通过本课程学习，在理论与实践相结合的基础上，掌握现代数控技术的基本理论、方法和应用工具；掌握数控工艺基础知识，具有数控编程和数控加工操作的基本能力；具有综合运用所学知识，正确使用数控设备的能力；了解数控技术与机械加工自动化的现状及发展趋势；为将来从事数控技术方面的工程应用与开发打好必要的基础。
本课程教学方法
本课程强调理论教学与实践教学相结合；充分运用多媒体教学手段及现场教学、课堂讲授、实验等方式，提高学生对课程知识的理解和掌握；以作业和章节测验来巩固学生所学知识；同时要求学生利用课外时间进行自主学习，撰写读书报告并进行课堂讨论，扩展视野；另外，本课程还配以单独开设的后续课程“数字化制造综合实验”中部分内容，从多方面着手，进一步深化应用所学知识。
学生创新精神和实践能力培养方法
针对教学中的难点、重要知识点设置问题，通过课堂提问、举例讲解等方式，启发学生的创新思维；通过本课程附属实验及后续综合实验课程中有关内容等来培养学生的实践能力和创新精神。
教材选用原则和特点
根据我院的办学定位要求，本课程我们所选教材为普通高等教育“十一五”国家级规划教材。
本教材具有以下特点：
教材内容既能较系统介绍数控技术专业理论知识，又强调以工程应用为背景，强调实际、实践、实用，并适当反应相关新技术的发展；内容安排由浅入深，循序渐进；有较好的质量保障，符合本专业应用型本科人才培养的教学要求。
考核方式
测验（10%），大作业（10%），读书报告或调研报告（10%），实验（20%），课堂笔记（10%），课程结束考试（40%）；课程结束考试采用笔试闭卷方法。
教学参考资料
[1].朱晓春．数控技术（第2版）．北京：
机械工业出版社，.
[2].陈蔚芳，王宏涛等．机床数控技术及应用．北京：
科学出版社，.
[3].王永章，杜君文，程国君．数控技术．北京：
高等教育出版社，.
[4].合肥学院机械工程系．《数控技术》实验指导书（自编）．.
对课程的分析总结
本课程以现代数控技术的基本理论和方法为主线，系统介绍了数控加工程序编制、机床数控系统等两大主要模块内容。
在教学中充分利用各种教学手段和方法，较好地调动了学生学习该课程的兴趣和主动性，教学效果良好。
学生学习后能比较扎实地掌握相关的基本理论知识及应用，并且大多能灵活运用所学知识分析解决问题，同时实验技能得到锻炼和提高。
由于本课程的实践性较强，可以考虑适当调整和完善相关实践教学方式，进一步加强实践性教学效果；对兴趣较大且学有余力的同学，可组成兴趣小组，在教师指导下对课程的某些方面进行深入学习。
备注：
周次
授课章节及主要内容
实践教学环节内容实验或课程设计等
学时
作业
主要参考书目
1
第一章绪论
§机床数控技术的基本概念§数控机床的工作原理和组成§数控机床的分类
4
P15页1-2,1-4,1-7。
陈蔚芳，王宏涛等．机床数控技术及应用．北京：
科学出版社，
2
第二章数控加工编程基础
§数控编程概述§数控编程的基础知识§数控功能指令
4
P70页2-11
3
第二章数控加工编程基础
§准备功能G指令的编程方法
4
P70页2-4，2-9
4
第二章数控加工编程基础
§数控编程的工艺处理§数控编程中的数学处理
实验：
数控铣削编程加工（2h）
2
P71页2-12,2-13,2-15,2-16
5
第三章数控加工程序的编制
§数控车床的程序编制§数控铣床与加工中心的程序编制
实验：
数控车削编程加工（2h）
6
P136页3-7,3-8
6
第三章数控加工程序的编制
§宏程序编程方法§数控自动编程简介
4
P137页3-11
7
第四章计算机数控装置
§计算机数控装置概述§CNC装置硬件结构
2
P163页4-1
8
第四章计算机数控装置
§CNC装置的软件结构§CNC系统中的可编程控制器
4
P164页4-5，4-6，4-7，4-8
8
第五章数控装置的轨迹控制原理
§CNC装置的插补原理概述§脉冲增量插补
2
P210页5-1，5-2
9
第五章数控装置的轨迹控制原理
§数字增量插补
实验：
二维插补原理及实现（2h）
2
9
第六章数控机床的伺服系统
§数伺服系统概述§开环步进式伺服系统
3
P291页7-1
10
第六章数控机床的伺服系统
§数控机床的检测装置
3
P241页6-2，6-5。
11
第六章数控机床的伺服系统
§闭环伺服系统
2
P291页7-5
12
13
14
15
16
17
18
·第1教学单元
周次
第1周
授课时间
章节
名称
第一章绪论
第一节机床数控技术的基本概念第二节数控机床的工作原理和组成
第三节数控机床的分类
授课
方式
理论课（√）、实验课（）
上机（）、其他方式（）
教学
时数
4h
教学目的
和要求
要求学生了解机床数控技术的基本概念、数控机床的产生与发展、数控机床的工作原理和组成、数控机床的特点和应用；掌握数控机床的不同分类方法等。
教学
重点
难点
1、重点：
数控机床的工作原理、基本组成、如何分类。
2、难点：
多坐标联动数控机床加工方法，数控机床进给轴数的判定。
3、学生应注意的问题：
注意教材以外知识的补充讲解，弄清各种类型数控机床如何进行区分。
教学
方法
选择以下方面：
教师讲授（√），课堂讨论（），多媒体教学（√），当堂测验（），提问式教学（），实验（）……。
讨论
练习
作业
1、作业：
P151-2,1-4,1-7
2、讨论思考题：
多坐标联动数控机床进给轴数的如何判定，三坐标以上数控机床加工应用在什么场合。
教研室
主任
审批意见
教学内容要点
（可附另页）
第一章绪论
§数控机床的产生与发展
§机床数控技术的基本概念
§数控机床的工作原理和组成
一、数控机床的工作流程
二、数控机床的组成
§数控机床的分类
一、按加工功能（运动方式）分类
点位控制数控机床、直线控制数控机床、轮廓控制数控机床
1）两坐标联动加工2）两轴半联动加工3）三坐标联动加工4）四坐标联动加工5）五坐标联动加工
二、按进给伺服系统类型分类
开环数控机床、闭环伺服机床、半闭环数控机床
教学
后记
1.本教学单元计划授课4学时，时间较紧；可考虑“数控机床的产生与发展”等方面的内容在讲解时适当精简，在相关授课内容组织上作进一步调整改进。
2.在“数控机床的分类”中，轮廓控制机床中多轴联动加工及其机床是一个重点及难点内容，学生们在课堂上听得都很认真；之后的教学内容因与前面差异较大，可考虑根据情况进行课堂调控，在保证较充分讲解本节重要内容的基础上，其它部分略讲，甚至让学生自学。
·第2教学单元
周次
第2周
授课时间
章节
名称
第二章数控加工编程基础
第一节数控编程概述第二节数控编程的基础知识第三节数控功能指令
授课
方式
理论课（√）、实验课（）
上机（）、其他方式（录相素材）
教学
时数
4h
教学目的
和要求
要求学生了解数控编程的步骤，掌握数控机床的坐标轴、机床原点与机床坐标系、工件原点和工件坐标系、绝对坐标与相对坐标等数控编程的基础知识，掌握通用的数控功能指令。
教学
重点
难点
1、重点：
数控编程的基础知识，M、S、F、T等通用数控功能指令。
2、难点：
数控机床坐标轴的确定，续效指令的含义。
3、学生应注意的问题：
注意区分编程中易混淆的一些基本概念；清晰理解M、S、F、T等通用数控功能指令的含义及应用。
教学
方法
选择以下方面：
教师讲授（√），课堂讨论（），多媒体教学（√），当堂测验（），提问式教学（√），实验（）……。
讨论
练习
作业
1、作业：
P70页2-11
2、讨论思考题：
P70页2-1,2-2
教研室
主任
审批意见
教学内容要点
（可附另页）
第二章数控加工编程基础
§概述
一、什么叫数控编程二、数控编程的步骤三、数控代码（数控编程代码）
四、数控编程的方法1）手工编程2）自动编程
§数控编程的基础知识
一、数控机床的坐标系
二、机床原点与机床坐标系
1）坐标轴及运动方向的规定2）数控机床坐标轴的确定
三、工件原点和工件坐标系四、绝对坐标与相对坐标五、尺寸设定单位
六、数控加工程序的结构
1）程序的构成2）程序段格式3）主程序和子程序
§数控功能指令
一.准备功能G指令
二、辅助功能M指令
M01、M02…‥等通用M指令的含义及应用
三、F、S、T指令
教学
后记
1.在“数控编程的基础知识”中，原计划讲解“地址符可变程序段格式”含义；根据课堂授课时间情况，调整为自学内容，先向学生们提出问题；
2.结合数控加工工艺中的一些实例，讲解M、F、S、T等指令的应用，加深学生理解，效果较好。
·第3教学单元
周次
第3周
授课时间
章节
名称
第二章数控加工编程基础
第四节准备功能G指令的编程方法
授课
方式
理论课（√）、实验课（）
上机（）、其他方式（）
教学
时数
4h
教学目的
和要求
要求学生掌握常用的准备功能G指令的编程方法，学会正确应用合适的指令代码编写简单的数控加工程序。
教学
重点
难点
1、重点：
运动方式相关G指令、刀具补偿指令的含义及用法
2、难点：
刀具半径补偿指令的含义及用法
3、学生应注意的问题：
注意通过课后及时复习、习题、自学等方式加深理解各通用数控功能指令的的含义及用法。
教学
方法
选择以下方面：
教师讲授（√），课堂讨论（√），多媒体教学（√），当堂测验（），提问式教学（√），实验（）……。
讨论
练习
作业
1、作业见P70页2-9
2、讨论思考题：
P70页2-4
教研室
主任
审批意见
教学内容要点
（可附另页）
第二章数控加工编程基础
§准备功能G指令的编程方法
一、坐标系相关G指令
1.绝对坐标与相对坐标指令2.工件坐标系设定指令3.坐标平面选择指令
二、运动方式相关G指令
1.快速点定位指令2.直线插补指令3.圆弧插补指令4.暂停指令
三、刀具补偿指令
1.刀具半径补偿指令2.刀具长度补偿指令
四、子程序调用指令
例题讲解
教学
后记
1.讲解编程例题时，适当提问相关数控指令含义，效果较好。
2.为节省课堂时间，并使课堂讲授详略得当，部分例题在课堂不讲解，要求学生下课查看网络课件相关内容。
3.在课堂上向学生提出将要进行的实验要求及注意事项，以引起学生对实验的重视；很有必要。
·第4教学单元
周次
第4周
授课时间
章节
名称
第二章数控加工编程基础
第五节数控编程的工艺处理第六节数控编程中的数学处理
授课
方式
理论课（√）、实验课（√）
上机（）、其他方式（）
教学
时数
2h+2h（实验）
教学目的
和要求
要求学生掌握数控编程的工艺处理中要注意的问题,特别是加工路线的确定、对刀点，换刀点的选择；了解数控编程中复杂曲线的数值计算原理和方法；并学会运用上述原理，进行较复杂的数控编程加工。
教学
重点
难点
1、重点：
数控编程加工路线的确定；如何选择对刀点，换刀点。
2、难点：
数控编程中确定加工路线时所应遵循的各项原则，如何应用在实际生产加工中。
3、学生应注意的问题：
1）数控加工时与普通机床加工时在工艺处理中的不同之处。
2）数控编程中复杂曲线的数值计算基本思想。
教学
方法
选择以下方面：
教师讲授（√），课堂讨论（√），多媒体教学（√），当堂测验（），提问式教学（√），实验（√）……。
讨论
练习
作业
1、讨论思考题：
P71页2-12,2-13,2-15,2-16
教研室
主任
审批意见
教学内容要点
（可附另页）
第二章数控加工编程基础
§数控编程的工艺处理
一、加工路线的确定二、对刀点，换刀点的选择
三、工件的装夹方式四、切削用量的选择
§数控编程中的数值计算
一、数值计算的任务
二、非圆曲线节点的
1）等间距直线逼近法2）等弦长直线逼近法
3）等误差直线逼近法4）等误差圆弧逼近法
实验：
数控铣削编程加工（2h）
教学
后记
1．“数控编程中的工艺处理”内容，学生因工艺知识少，理解较困难；在授课时通过图形、举例等讲解，配以短时间的录像实例，效果较好。
2．对刀点、换刀点、刀位点等内容容易混淆；有必要在学生实验时，结合实验内容，给学生作进一步的讲解说明。
·第5教学单元
周次
第4周至第5周
授课时间
章节
名称
第三章数控加工程序的编制
第一节数控车床的程序编制第二节数控铣床与加工中心的程序编制
授课
方式
理论课（√）、实验课（√）
上机（）、其他方式（）
教学
时数
5h+1h（测验）+2h（实验）
教学目的
和要求
要求学生在学习数控加工编程基础知识后，进一步掌握数控车床、铣床、加工中心的加工编程特点及方法。
教学
重点
难点
1、重点：
数控车床的加工编程特点、数控铣床的加工编程特点。
2、难点：
数控车削固定循环指令的应用，数控铣削固定循环指令的应用。
3、学生应注意的问题：
重视对综合性例题仔细学习、重视实验，以加深理解数控车床、数控铣床、加工中心的加工编程特点及方法。
教学
方法
选择以下方面：
教师讲授（√），课堂讨论（），多媒体教学（√），当堂测验（√），提问式教学（√），实验（√）……。
讨论
练习
作业
1、作业P136页3-7,3-8
2、讨论思考题：
P136页3-1,3-2
教研室
主任
审批意见
教学内容要点
（可附另页）
第三章数控加工程序的编制
§数控车床的程序编制
一、数控车床的编程特点
1）绝对值编程、增量值编程2）直径编程和半径编程3）车削时的刀具半径补偿
二、车削固定循环
1）柱面循环2）锥面循环3）直螺纹切削循环4）锥螺纹切削循环
三、车削加工综合实例
§数控铣床的程序编制
一、数控铣床的编程特点
二、铣削固定循环
1）孔加工循环的组成动作2）几种孔加工循环指令格式及说明
三、铣削加工综合实例
学生自学：
加工中心的编程特点和实例
课堂测验1h
实验：
数控车削编程加工（2h）
教学
后记
1．由于不同数控系统中数控指令形式有所不同，故课堂所讲授的内容与教材有所差异；在授课时向学生强调说明其中的区别和联系；以逐步培养学生读书但“不唯书”的思维方式。
2．通过课堂测验，可帮助学生复习巩固所学的知识，了解自身存在的不足，督促学生养成平时学习的好习惯；但课堂测验占用上课时间，与学时紧还是有一定矛盾。
另外，课堂测验如何很好进行监考也需考虑。
·第6教学单元
周次
第6周
授课时间
章节
名称
第三章数控加工程序的编制
第三节宏程序编程方法第四节数控自动编程简介
授课
方式
理论课（√）、实验课（√）
上机（）、其他方式（）
教学
时数
4h
教学目的
和要求
要求学生了解宏指令编程含义及应用场合，了解数控自动编程概念，数控自动编程的发展历史及现状，典型CAD/CAM软件产品；了解图形交互自动编程系统的编程基本过程及特点。
教学
重点
难点
1、重点：
宏指令编程含义及应用场合、图形交互自动编程系统的编程过程及特点。
2、难点：
宏程序的编写格式、图形交互自动编程系统的编程过程及特点。
3、学生应注意的问题：
注意通过听实例讲解，了解宏指令应用场合，加深理解当前主流自动编程的过程及特点。
教学
方法
选择以下方面：
教师讲授（√），课堂讨论（），多媒体教学（√），当堂测验（），提问式教学（），实验（√）……。
讨论
练习
作业
1、讨论思考题：
P137页3-11
教研室
主任
审批意见
教学内容要点
（可附另页）
第三章数控加工程序的编制
§宏程序编程方法
一、宏编程简介
二、宏程序的编写格式
三、宏程序应用实例
§数控自动编程
一、数控自动编程的概念及发展过程
二、图形交互自动编程系统和CAD/CAPP/CAM一体化集成系统的特点:
三、自动编程的新发展：
四、自动编程实例讲解
教学
后记
在本单元教学中，以Mastercam或CAXA制造工程师软件为平台，通过实例讲解，使学生理解图形交互自动编程系统的编程过程及特点；激发了学生对本单元知识的学习兴趣及今后进一步学习的兴趣，效果较好。
·第7教学单元
周次
第7周
授课时间
章节
名称
第四章计算机数控装置
第一节计算机数控装置概述第二节CNC装置硬件结构
授课
方式
理论课（√）、实验课（）
上机（）、其他方式（）
教学
时数
2h
教学目的
和要求
要求学生了解CNC数控装置的组成各项主要功能；了解CNC数控装置硬件结构；掌握单（微处理）机结构的CNC装置的结构特点。
教学
重点
难点
1、重点：
单（微处理）机结构的CNC装置。
2、难点：
单（微处理）机结构的CNC装置中I/O接口的工作原理。
3、学生应注意的问题：
注意结合“微机原理”、“电子技术”等课程知识，从系统及应用的角度理解相关知识内容。
教学
方法
选择以下方面：
教师讲授（√），课堂讨论（），多媒体教学（√），当堂测验（），提问式教学（），实验（）……。
讨论
练习
作业
1、作业：
P163页4-1
2、讨论思考题：
P210页4-2，4-3
输入接口采用RS触发器整形来防止触点抖动的工作原理
教研室
主任
审批意见
教学内容要点
（可附另页）
第四章计算机数控装置
§计算机数控装置概述
一、数控系统（CNC系统）的组成
二、CNC装置的组成
三、CNC装置的功能
§CNC装置的硬件结构
一、单（微处理）机结构的CNC装置
1．微处理器和总线2．存储器
3．I/O接口（输入/输出接口）
1）数控机床上的接口规范2）I/O信号的分类
3）I/O接口电路的任务4）数字量输入/输出接口
4、MDI接口5、位置控制器6．纸带阅读机接口
二、多（微处理）机结构的CNC装置
1、多（微处理）机结构的CNC装置的基本功能模块
2.多（微处理）机结构的CNC装置的典型结构
三、开放式体系结构系统（以学生自学为主）
教学
后记
从本教学单元开始所讲授的内容与前述内容有较大差别，涉及到数控系统的硬件、软件、控制理论等各方面知识；从教师的讲授和学生的接受理解等方面，都有一定的难度；从目前的教学情况来看，由于多方面原因，学生对有些内容感到难以理解。
如何采取更好的教学方式，对这部分教学内容很好地进行取舍、组织，使学生易于理解，还需要我们任课教师进一步认真思考。
·第8教学单元
周次
第8周
授课时间
章节
名称
第四章计算机数控装置
第三节CNC装置的软件结构第四节CNC系统中的可编程控制器
授课
方式
理论课（√）、实验课（）
上机（）、其他方式（）
教学
时数
4h
教学目的
和要求
要求学生了解CNC数控装置软件的结构组成；掌握CNC数控装置软件的结构特点；初步理解CNC数控装置的数据预处理过程。
教学
重点
难点
1、重点：
CNC数控装置软件的结构特点。
2、难点：
CNC数控装置软件中的多任务并行处理技术。
3、学生应注意的问题：
注意结合“微机原理”等课程知识，从系统软件的角度理解相关知识内容。
教学
方法
选择以下方面：
教师讲授（√），课堂讨论（），多媒体教学（√），当堂测验（），提问式教学（），实验（）……。
讨论
练习
作业
1、讨论思考题：
P164页4-5，4-6，4-7，4-8
教研室
主任
审批意见
教学内容要点
（可附另页）
第四章计算机数控装置
§CNC装置的软件结构
一、CNC装置软件硬件的功能界面
二、CNC装置软件结构的特点
1、多任务并行处理
1）CNC装置的多任务性2）并行处理3）并行处理中的信息交换和同步
2、实时中断处理
1）实时性2）CNC装置的中断类型3）CNC装置中断结构模式
三、刀具补偿原理
CNC系统中的可编程控制器
一、CNC系统中的PLC
二、CNC系统中的PLC应用举例
教学
后记
1．在“CNC装置软件结构的特点”中，结合图形、采用类比说明等方式讲解，可有助于学生理解掌握这部分内容。
2．“刀具补偿原理”这部分内容较多，授课时对其中的公式推导等没有作过多讲解；而是重点突出刀补中的各种转接情况的联系区别，以使学生抓住主要的东西。
·第9教学单元
周次
第8周
授课时间
章节
名称
第五章数控装置的轨迹控制原理
第一节CNC装置的插补原理概述第二节脉冲增量插补
授课
方式
理论课（√）、实验课（）
上机（）、其他方式（）
教学
时数
2h+2h（实验）
教学目的
和要求
要求学生了解CNC数控装置插补的概念，评价插补算法的指标，插补方法的分类；掌握直线和圆弧逐点比较插补法计算原理。
教学
重点
难点
1、重点：
直线和圆弧逐点比较插补法计算原理。
2、难点：
插补算法的评价指标；逐点比较插补法的速度分析。
3、学生应注意的问题：
1）注意插补运算过程中四个工作节拍之间的联系；2）注
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