《机床数控技术》教学大纲

《机床数控技术》教学大纲

课程类别：专业基础课课程名称：机床数控技术开课单位：机械与动力工程学院课程编号：03020103

总学时：36 学分：2

适用专业：机械类专业

先修课程：电工电子技术基础、机械工程基础知识、微机原理、C语言程序设计、机械控制工程基础、机械工程测试技术、机械制造基础等。

一、课程在教学计划中的地位、作用

现代数控技术集机械制造技术、计算机技术、成组技术与现代控制技术、传感检测技术、信息处理技术、网络通讯技术、液压气动技术、光机电技术于一体，是现代制造技术的基础，它的发展和运用，开创了制造业的新时代，使世界制造业的格局发生了巨大变化。《机床数控技术》是机械类专业必修的专业基础课。本课程2005年被评为山西省精品课程，2010年被评为国家级精品课程，2013

年被评为国家精品资源共享课，还定为我校“机械制造及其自动化”硕士入学考试课程。

学习本课程的目的是使学生在短时间内掌握数控系统、数控原理、插补原理、伺服系统、检测原理、数控编程概念、数控机床等有关基本知识，并通过基本实验增加感性知识。

二、课程内容、基本要求

第一章概论了解（2学时）

1.1 了解数控技术与数控机床的基本概念

1.1.1了解数字控制和数控机床的概念。

1.1.2理解机床数字控制的原理。

1.1.3了解数控机床的组成及特点。

1.2 了解数控机床分类

1.3 了解数控机床技术的发展历程、现状与发展趋势

1.3.1了解数控机床技术的发展历程。

1.3.2了解数控机床技术的技术现状与发展趋势。

1.3.3了解数控机床技术的关键技术分析。

1.4 数控编程技术的发展历程、现状与发展趋势

1.4.1了解数控编程技术的发展历程。

1.4.2了解数控编程技术的技术现状与发展趋势。

1.5了解中北大学《机床数控技术》教学团队近年来取得的研究成果第二章数控机床的程序编制理解（4学时）

2.1概述

2.1.1了解数控编程的基本概念。

2.1.2了解数控编程方法简介。

2.1.3理解数控编程的几何基础。

2.1.4理解数控编程的工艺基础。

2.1.5了解编程的内容与步骤。

2.2数控编程的标准

2.2.1了解数控编程的国际标准与国家标准。

2.2.2了解程序结构与程序段格式。

2.3数控系统的指令代码

2.3.1理解准备功能指令——Ｇ指令。

2.3.2理解辅助功能指令——M指令。

2.4手工编程

2.4.1理解数控孔加工程序编制。

2.4.2理解数控车削加工程序编制。

2.4.3理解数控铣削加工程序编制。

2.5数控编程的数学处理

2.5.1理解基点和节点计算。

2.5.2理解刀位点的计算。

2.5.3理解非圆曲线刀位轨迹的计算。

2.6自动编程简介

2.6.1了解自动编程的基本概念。

2.6.2了解语言程序编程系统。

2.6.3了解图形交互自动编程系统。

第三章数控系统的加工控制原理理解并重点掌握（6学时）

3.1概述

3.1.1了解计算机数控系统的组成。

3.1.2理解数控系统的工作过程。

3.2 插补原理

3.2.1了解插补的基本概念。

3.2.2理解脉冲增量插补的概念，掌握逐点比较法直线插补和圆弧插补算法。

3.2.3理解数据采样插补概念，掌握直线函数法直线插补和圆弧插补算法。

3.3刀具补偿原理

3.3.1了解刀具补偿的基本概念。

3.3.2理解刀具半径补偿的计算方法。

3.3.3理解刀具半径补偿的方法。

3.4 CNC装置的加减速控制

3.4.1了解加减速控制意义。

3.4.2了解开环和闭环半闭环进给速度计算方法。

3.4.3理解开环CNC系统进给速度控制方法：程序延时法和中断法。

3.4.4 理解数据采样系统CNC装置的加减速控制方法：前加减速控制和后加减速控制。

第四章计算机数字控制系统了解（4学时）

4.1 概述

4.1.1了解数字控制系统软件和硬件的总体组成，理解软件和硬件各自的功能,掌握CNC装置的工作过程。

4.2 数控系统的硬件结构

4.2.1了解数控系统硬件综述。

4.2.2了解CNC装置的体系结构。

4.2.3理解单微处理器数控装置的硬件结构。

4.2.4理解多微处理器数控装置的硬件结构。

4.2.5了解开放式数控装置的体系结构。

4.3 数控系统的软件结构

4.3.1了解CNC系统的软硬件界面。

4.3.2理解CNC系统控制软件设计思想。

4.3.3理解CNC系统两种典型的软件结构。

4.4可编程控制器在数控机床中的应用

4.4.1了解数控机床的控制信息。

4.4.2了解数控机床中PLC的形式。

4.4.3掌握PLC在数控机床上的基本应用。

第五章位置检测装置理解（4学时）5.1 概述

5.1.1了解位置检测装置的要求。

5.1.2了解位置测量装置的组成与作用以及分类。

5.2 旋转变压器

5.2.1理解旋转变压器的结构和工作原理。

5.2.2了解旋转变压器的应用。

5.3 感应同步器

5.3.1理解感应同步器的结构及工作原理。

5.3.2了解感应同步器的应用。

5.3.3了解感应同步器检测装置的优点。

5.4 脉冲编码器

5.4.1理解增量式光电编码器。

5.4.2理解绝对式脉冲编码器。

5.5 光栅尺

5.5.1了解光栅尺的结构。

5.5.2理解光栅检测的工作原理。

5.5.3理解光栅位移-数字变换电路。

5.5.4了解光栅尺检测的特点。

第六章数控伺服系统理解（6学时）6.1 概述

6.1.1了解伺服系统的组成。

6.1.2了解对伺服系统的基本要求。

6.1.3了解伺服系统的分类。

6.1.4了解伺服系统的发展。

6.2 伺服电机

6.2.1理解直流伺服电机及其工作特性。

6.2.2理解交流伺服电机及其工作特性。

6.2.3理解步进电机及其工作特性。

6.3 速度控制

6.3.1了解进给运动的速度控制。

6.3.2理解主轴驱动的速度控制。

6.3.3理解交流进给运动的速度控制。

6.3.4了解交流伺服电机的矢量控制。

6.4 位置控制

6.4.1了解位置控制的基本原理。

6.4.2理解数字脉冲比较位置控制伺服系统。

6.4.3理解全数字控制伺服系统。

第七章数控机床结构了解（4学时）7.1 概述

7.1.1了解数控机床结构组成。

7.1.2了解数控机床机械结构的主要特点。

7.2 数控机床的总体布局

7.2.1了解数控车床的布局形式。

7.2.2了解加工中心的布局形式。

7.2.3了解高速数控机床的布局形式。

7.2.4了解虚轴数控机床。

7.3 数控机床主传动系统

7.3.1了解主传动的基本要求和变速方式。

7.3.2理解直流或交流电动机的无级调速。

7.3.3理解主传动系统机械结构。

7.3.4了解高速主轴单元。

7.4 数控机床进给传动系统

7.4.1了解进给传动系统的特点。

7.4.2了解滚珠丝杠螺母副。

7.4.3理解传动齿轮间隙消除机构。

7.5 数控机床导轨

7.5.1了解数控机床对导轨的基本要求。

7.5.2了解数控机床导轨的类型与特点。

7.5.3了解滚动导轨。

7.5.4了解静压导轨。

7.6刀具交换系统

7.6.1了解自动换刀装置。

7.6.2理解工件自动交换系统。

7.7 数控机床回转工作台

7.7.1了解数控回转工作台。

7.7.2了解分度工作台。

三、学时分配

五、大纲说明

1．本课程选用高等教育出版社2013年6月出版的由王爱玲教授主编的《机床数控技术》为主要参考书。

2．其他参考书有：王爱玲主编，国防工业出版社2009年第3版的《现代数控系列》六本。

3．考试可采取开卷、闭卷、口试等方式，灵活掌握。

制定大纲：

王爱玲，教授，博士生导师 2013年9月11日

大纲修订:张吉堂、马维金、刘永姜 2015年7月20日