数控技术及应用教学大纲

数控技术及应用课程教学大纲

课程名称：数控技术及应用

英文名称：Numerical control technology and application

学时：40学时学分：2.5 学分

开课学期：第六学期

适用专业：机械工程

课程类别：必修

课程性质：专业基础课

先修课程：电子技术，微机原理及应用，机械工程控制基础等。

一、课程的性质

本课程是机械类各专业的一门主要专业基础课。以数控机床为对象，研究数字控制系统的工作原理、组成及其在数控机床上的应用。通过本课程的学习，应使学生掌握计算机数控技术的基本原理和基础知识；学会合理地选用和设计组成数控机床的数控装置及伺服系统，并培养学生达到正确使用数控设备的能力。

二、课程内容及学习方法

1、概述

数字控制控和数控机床。

数控机床的组成及分类。

数控技术的发展。

2、数控加工程序的编制

数控编程的基本知识：编程的内容与步骤，编程方法，数控加工工艺基础。

手工编程：G代码，M代码及其他代码，孔加工程序编制、车削加工程序编制及轮廓铣削加工程序编制的特点和实例。

图形编程：图形编程的基本概念，平面轮廓加工图形编程软件举例。

数控加工过程仿真：数控加工仿真的意义。

3、数控系统的加工控制原理

数控装置的工作过程：程序输入，译码，数据处理，插补，位置控制，输入/输出控制，显示，诊断。

插补原理：插补的基本概念，插补方法的分类。

基准脉冲插补：逐点比较法，数字积分法。

数据采样插补：数据采样法插补原理，直线函数法，扩展DDA数据采样插补。

刀具补偿原理：刀具补偿的概念，刀具补偿原理。

进给速度控制原理：为什么要控制进给速度，基准脉冲法和数据采样法进给速度控制和加减速控制。

4、数控装置

概述：数控装置的作用，数控装置软、硬件功能界面划分。

数控装置的硬件结构：单微处理机数控装置，多微处理机数控装置，基于网络的数控装置。

数控软件：数控软件的数据转换流程，数控软件的特点，数控软件的基本结构。

数控装置的输入/输出接口：接口标准化，接口的任务。

PLC控制：PLC的基本概念，PLC编程的基本方法，PLC的工作过程。

5、位置检测装置

位置检测装置作用，位置检测装置的分类。

旋转变压器：结构与工作原理，应用。

感应同步器：结构与工作原理，应用。

脉冲编码器：绝对式编码器，增量式脉冲编码器。

光栅：结构，工作原理，光栅位移－数字转换系统。

6、数控机床的伺服系统

概述：伺服系统的组成，对伺服系统的基本要求，伺服系统的分类。

步进电机及其驱动装置：步进电机工作原理，步进电机主要性能指标，步进电机的控制和驱动，开环控制步进电机伺服系统的工作原理。

交流伺服系统：数控机床用交流电机，交流电机的速度控制，交流电机变频调速。

机床进给伺服系统设计：步进电机与伺服电机的选择，进给电机惯量与负载惯量的匹配，跟随误差对加工精度的影响。

三、课程的教学要求

1、概述

掌握数字控制和数控机床等基本概念，理解数控机床的组成及分类，了解数控技术的发展。

2、数控加工程序的编制

熟悉数控编程的基本知识，掌握手工编程中常用的G代码，M代码及其他代码。能正确编制钻削、车削及铣削零件加工程序。

以平面轮廓加工为例，了解图形编程的基本概念，自动编程的发展趋势。

了解数控加工仿真的意义。

3、数控系统的加工控制原理

掌握数控装置的工作过程。

熟练掌握逐点比较法，数字积分法插补原理和直线、圆弧插补算法。

理解数据采样法插补原理，掌握直线函数法，扩展DDA数据采样插补`直线和圆弧算法及应用。

理解刀具补偿原理。

了解进给速度控制原理及基准脉冲法和数据采样法进给速度控制和加减速控制。

4、数控装置

了解数控装置的作用，数控装置软、硬件功能界面划分。

掌握单微处理机数控装置，了解多微处理机数控装置及基于网络的数控装置。

掌握数控软件的数据转换流程，数控软件的特点，数控软件的基本结构。

了解数控装置的输入/输出接口：接口标准化，接口的任务。

理解PLC的基本概念，学会PLC编程的基本方法，了解PLC的工作过程。

5、位置检测装置

了解位置检测装置作用，位置检测装置的分类。

了解旋转变压器，感应同步器的。

掌握绝对式编码器，增量式脉冲编码器的结构、工作原理与应用。

掌握光栅的结构、工作原理和光栅位移－数字转换系统。

6、数控机床的伺服系统

了解伺服系统的组成，对伺服系统的基本要求，伺服系统的分类。

掌握步进电机工作原理、主要性能指标及步进电机的控制和驱动。

了解数控机床用交流电机及交流电机的速度控制，理解交流电机变频调速。

学会正确选用步进电机与伺服电机，了解进给电机惯量与负载惯量的匹配关系及跟随误差对加工精度的影响。

四、课程学时分配

五、习题要求

习题的基本要求是：巩固课堂讲授的理论知识和基本概念，锻炼学生独立分析问题和解决问题的能力，通过做习题熟练掌握所学内容，为专业课的学习打下基础。

习题的分量占学时的四分之一，视习题难易程度而定。

六、实验内容与要求

1、数控机床编程

2、软件插补原理及应用

3、增量式脉冲编码器原理及应用

目的：通过实验进一步验证、巩固和深化学过的理论知识，受到必要的基本技能训练，培养严谨的科学作风，为在工作应用数控技术打下理论及实践两方面的坚实基础。