数控原理与数控系统

1、数控原理与数控系统课程标准课程名称：数控原理与数控系统学 时 数：32学时开课对象：数控技术专业开课单位：数控模具教研室二零一四年九月十六日修订数控原理与数控系统课程标准一、教学对象：适用于三年制数控技术专业学生。二、课程性质：本课程是数控技术专业的一门必修主干核心课程，主要介绍数控机床控制原理和数控系统的应用，使学生了解数控机床结构、工作原理、柔性制造系统、插补原理、伺服系统、检测装置、可编程控制器在数控机床上的功能和应用，并掌握这些部件与机床本体的一些知识。通过本课程的学习，使学生具备数控机床操作及零件加工程序编制的能力、具有机床数控系统方面的基本理论与基本知识；具有初步分析现场设备问题和

2、初步进行数控机床调试和维修的能力。本课程在高职数控专门人才的培养中具有重要的地位和作用。三、教学目标及设计思路：（ 1）掌握数控机床结构、工作原理及数控技术基本概念能力。通过数控系统基本概念、数控机床的组成与工作原理、数控机床的特点、数控机床的分类、数控系统的发展趋势、柔性制造技术等知识的学习，掌握数控原理和系统的基本知识，为后续学习打好基础。（ 2）数控系统插补原理算法计算能力，刀具补偿编程的应用能力。通过对插补基本概念逐点比较插补方法、数字增量插补法、刀具补偿原理等内容的学习，学生具备逐点比较法计算能力、数字增量插补法原理认识能力、利用刀具补偿原理进行编程的能力。（ 3）了解数控系统硬件结

3、构、软件结构以及可编程控制器基本作用的能力。通过对数控系统的硬件结构和软件结构数控机床用可编程控制器等内容的学习，掌握数孔机床软硬件结构和可编程控制器的工作原理和基本作用。（ 4）了解数控伺服系统的常用检测元件种类和基本工作原理。通过对旋转变压器、感应同步器、光栅、磁栅、编码器等元件的知识的学习，了解各种元件的工作原理以及在数控机床中的基本作用。（ 5）掌握步进电动机、直流电动机、交流电动机基本工作原理。通过对步进电机及其驱动控制系统、直流伺服电机及其速度控制系统、交流伺服电机及其速度控制系统有关知识的学习，掌握各种系统控制原理，会计算各种电机调速公式。四、能力要求：（ 1）数控技术基本概念、

4、掌握数控机床结构、懂工作原理的能力。掌握数控系统有关基本概念、会绘制数控机床的组成框图、懂机床工作原理、能通过三种以上方式对数控机床进行分类、了解柔性制造技术有关概念，在 30 分钟内绘制柔性制造系统原理图。（ 2）数控系统插补原理算法计算能力，利用刀具补偿进行数控编程的能力。懂数控插补有关概念、知道什么是脉冲插补法和数字增量插补法，会用刀具补偿进行编程。会对第一象限直线插补逐点比较法进行过程算法计算。（ 3）了解数控系统硬件结构、软件结构以及可编程控制器基本作用的能力。对应数控机床能够在 15 分钟内辨识数控机床各个硬件模块，明白软硬件结构的有关概念，了解可编程控制器在数控机床中的作用和控制

5、的对象。（ 4）了解数控伺服系统的常用检测元件种类和基本工作原理。掌握旋转变压器、感应同步器、光栅、磁栅、编码器的工作原理，对数控机床检测元件出现的质量问题有辨识能力。在数控机床拆装时能够在40 分钟内完成有关器件的安装和调试。（ 5）掌握步进电动机、直流电动机、交流电动机基本工作原理。在掌握伺服电机的基本工作原理下，经过实践锻炼，在团队协作下，对于数控机床出现的质量问题，较小的问题在一个小时内完成故障处理。较大的问题在一到两天内完成故障处理。五、教学内容：（参考学时： 32 学时）（ 1）数控原理与数控系统基本知识学习（参考学时：6 学时）1) 重点掌握内容：数控系统基本概念；数控机床的组成

6、与工作原理；数控机床的分类。2) 一般理解与掌握内容：数控机床的特点；柔性制造技术；数控系统的发展趋势。3) 难点：数控机床的组成与工作原理；开环、闭环、半闭环控制系统的的特点。（ 2）数控系统的插补原理和刀具补偿原理（参考学时：10 学时）1) 重点掌握内容：数控系统插补概念；常用插补方法；脉冲增量插补法和数字增量插补法基本原理和算法；2) 一般理解与掌握内容：刀具长度补偿原理；刀具半径补偿原理；B 功能刀具半径补偿；C功能刀具半径补偿。3) 难点：逐点比较法插补算法；数字增量插补法原理；数字增量插补法插补周期的选择。（ 3）数控系统的硬件和软件（参考学时：4 学时）1）重点掌握内容：计算机

7、数控装置组成；计算机数控装置的工作原理；数控机床用可编程控制器。2）一般理解与掌握内容：数控系统的硬件结构；数控系统的软件结构。3）难点：软件结构，多任务并行处理、中断处理、可编程控制器功能的实现过程。（ 4）伺服系统的检测元件（参考学时：6 学时）1）重点掌握内容：位置检测装置的分类办法；光栅结构和工作原理；编码器在数控机床中的应用。2）一般理解与掌握内容：旋转变压器结构和工作原理；感应同步器结构和工作原理；磁栅结构和工作原理。3）难点：光栅的测量原理、莫尔条纹形成和放大原理、编码器工作原理。（ 5）数控机床的伺服驱动系统（参考学时：6 学时）1）重点掌握内容：步进电机工作原理及特性分析；直

8、流伺服电机分类及调速原理；交流伺服电机分类及工作原理。2）一般理解与掌握内容：步进电机驱动控制系统；直流伺服电机速度控制系统；交流伺服电机速度控制系统3）难点：步进电机工作原理及特性分析；直流伺服电机分类及调速原理六、教学要求：(1 ）对数控实训车间各种机床按不同方式进行分类。(2 ）能够在40分钟内完成任一零件的柔性加工线的设计任务。(3 ）对第一象限任意直线进行脉冲插补算法，并根据插补算法绘制插补轨迹。(4 ）能够在20分钟完成计算机数控装置组成框图绘制。(5 ）对系统编程指令系统中需要CNC装置完成的指令和 PLC装置完成的指令进行区分。(6 ）能够在40分钟内完成感应同步器、磁栅等伺服

9、系统检测元件数控机床上的安装工作。(7 ）能够讲清编码器在主轴准停控制、车削螺纹、测速、回参考点控制中的作用和工作原理。(8 ）能够在2 个小时内完成伺服电动机在数控机床上的安装及调试工作。(9 ）根据电机定子相数、转子齿数和通电系数对步进电动机步距角进行计算。(10）掌握直流电动机调速原理和调速计算办法。(11）根据交流电机同步转速、转差率和极对数计算其转速。七、考核方式：（ 1）考核要求取消课程的期末考试一次定终身的方式，学生成绩由平时成绩和每阶段结束后的考核任务完成成绩组成，平时成绩占总成绩的 50%（包括出席情况，养成教育执行情况，平时作业）阶段结束后的任务考核占总成绩的 50%。，每（ 2）考试组织根据考核任务的不同，需要在教室或者实习场所分别来完成。八、教学评价通过学生评价、同行教师评价、自我评价及企业评价等方式对课程进行教学评价，主要包括：（ 1）对课程内容设计与组织安排进行评价，是否符合教学目标。（ 2）对课程教学方法与手段进行评价， 是否发挥学生的主体作用， 有效调动学生的学习积极性。（ 3）对课程教师教学风范、教学水平和专业能力进行评价，是否能够胜任课程教学。（ 4）对课程的