《智能数控系统原理及应用A》教学大纲

《智能数控系统原理及应用A》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：01140301课程性质：专业选修课学分：1.5学分学时：理论24学时先修课程：电工电子技术、机械控制工程、机电传动控制与PLC等后续课程：生产实习、毕业实习和课程设计等适用专业：机械设计制造及其自动化开课单位：机械工程学院一、课程说明《智能数控系统原理及应用A》是机械设计制造及其自动化专业本科学生的专业选修课。本课程是以典型的机电一体化产品—数控机床为对象，面向智能工厂建设需求，讲授数控系统的工作原理、组成部分、发展趋势及其在数控机床上的应用；使学生具备使用数控设备的基本知识与基本技能，初步掌握数控加工程序的编制方法；通过学习数控机床的伺服控制系统与检测装置，使学生了解传感器与检测技术、单片机原理及接口技术、工业互联网、人工智能等知识在数控机床上的综合应用，提高学生的分析计算能力、实验研究能力及自学新知识的能力。二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标1：熟悉数控系统的组成和体系结构；熟悉数控机床的伺服驱动系统、检测系统、可编程逻辑控制器与数控机床的机械结构的关系；初步具备数控编程及机床操作能力；培养学生结合一个任务进行资料查阅和整理的自学能力；培养学生分析问题、实际解决问题的能力；培养学生团结协作、严谨认真、敢于实践的职业素养。课程目标2：掌握数控系统工作原理；掌握数控系统插补运动控制原理、信息处理过程；理解数控系统智能化发展趋势及其体系架构，掌握开放式数控系统的概念，了解其关键技术；掌握典型智能化功能的实现原理及智能数控系统在柔性产线中的集成应用方法；从理论和实践教学两个方面培养学生的爱国情怀、工匠精神和创新精神，树立正确的人生观。三、课程目标与毕业要求《智能数控系统原理及应用A》课程教学目标对机械设计制造及其自动化专业毕业要求的支撑见表1。表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑强度1.工程知识1.4掌握专业知识，并能将专业知识用于解决机械工程中的复杂问题。课程目标1：熟悉数控系统的组成和体系结构；熟悉数控机床的伺服驱动系统、检测系统、可编程逻辑控制器与数控机床的机械结构的关系；初步具备数控编程及机床操作能力；培养学生结合一个任务进行资料查阅和整理的自学能力；培养学生分析问题、实际解决问题的能力；培养学生团结协作、严谨认真、敢于实践的职业素养。M2.问题分析2.3能运用基本原理，借助文献研究，分析过程的影响因素，获得有效结论。课程目标2：掌握数控系统工作原理；掌握数控系统插补运动控制原理、信息处理过程；理解数控系统智能化发展趋势及其体系架构，掌握开放式数控系统的概念，了解其关键技术；掌握典型智能化功能的实现原理及智能数控系统在柔性产线中的集成应用方法；从理论和实践教学两个方面培养学生的爱国情怀、工匠精神和创新精神，树立正确的人生观。M注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配1.理论部分理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点理论学时对应的课程目标数控技术的基本知识1.1数控技术发展概况1.2数控机床的工作原理和组成1.3数控技术的特点及分类1.4数控技术的智能化发展趋势及应用前景教学要求：熟悉数控技术的概念；掌握数控机床的工作原理和组成；理解数控技术的特点及分类；了解现代数控技术在机械制造中的应用与发展。重点：数控机床的工作原理、数控机床的组成。难点：数控机床的工作原理。21、2数控加工程序的编制数控编程的基础知识2.2数控车床的编程和操作2.3数控铣床和加工中心编程和操作教学要求：掌握数控编程的基础知识；熟练数控车床、数控铣床（加工中心）的编程与加工。重点：数控车床编程和操作、数控铣床编程和操作。难点：数控加工工艺分析。81计算机数控装置3.1计算机数控系统的硬件结构3.2计算机数控系统的软件结构3.3数控装置中的可编程控制器3.4数控系统运动控制原理教学要求：熟悉数控装置的软硬件结构；熟悉数控加工控制原理；掌握可编程控制器在数控装置中的运用和典型数控系统。重点：数控系统软件的工作过程，数控系统运动控制原理。难点：数控系统运动控制原理。61、2数控机床的伺服驱动系统4.1步进电动机及其驱动系统4.2直流伺服电动机及其驱动系统4.3交流伺服电动机及其驱动系统4.4数控机床常用位置检测装置教学要求：掌握步进电动机及其驱动系统；了解直流伺服电动机及其驱动系统；熟悉交流伺服电动机及其驱动系统；掌握数控机床常用位置检测装置的检测原理。重点：交流伺服电动机及其驱动系统、数控机床常用位置检测装置。难点：交流伺服电动机及其驱动系统。41、2数控机床的机械结构5.1数控机床的机械系统结构特点及要求5.2数控机床主运动系统5.3数控机床进给运动系统5.4自动换刀装置与辅助装置教学要求：了解数控机床的机械系统结构特点及要求；掌握数控机床进给传动系统；熟悉数控机床的主传动系统；了解自动换刀装置、分度工作台和数控回转工作台。重点：数控机床进给传动系统、数控机床的主传动系统。难点：数控机床进给传动系统。21、2智能化数控系统6.1智能化数控系统体系结构6.2智能数控系统的开放式平台6.3典型智能化功能6.4智能数控系统在柔性产线中的集成应用教学要求：了解从NC、CNC到iNC，不同阶段数控系统体系结构的演变过程；理解开放式数控系统的概念，了解智能数控系统开发的关键技术；理解典型智能化功能的实现原理；了解智能数控系统在柔性产线中的集成应用方法。重点：理解开放式数控系统的概念，了解智能数控系统开发的关键技术。难点：理解典型智能化功能的实现原理。21、2合计24五、教学方法及手段本课程充分利用现代信息技术，进行教学模式“创新性”改革，采用微课、慕课、线上线下混合式教学等，教学形式呈现较强的先进性、互动性；微课视频、慕课及其他线上资源的引入，让学生充分运用学习通、中国大学MOOC等智慧教学工具，给教学方法的改革提供保证，培养课前及课后自主学习的能力，并效拓展了教学时空，有利于实现变教师为主为师生、生生互动研讨式的教学模式，有利于开展启发式、参与式、讨论式教学。以典型的机电一体化产品—数控机床为对象，研究数控系统的工作原理，组成部分及其在数控机床上的应用；使学生掌握数控加工程序的编制和数控机床的操作，具备使用数控设备的基本知识与基本技能；通过学习数控系统原理、数控机床机械结构和数控机床的伺服控制系统，使学生掌握数控技术的基本原理和基础知识，并掌握机械设计、传感器与检测技术、单片机原理及接口技术等知识在数控机床上的综合应用，提高学生的分析计算能力、实验研究能力、总结归纳能力及自学新知识的能力。实验教学着重讲授如何用科学的手段来完成理论的验证；采用教师讲授和学生动手操作的方法；在实验前学生应复习和掌握与本实验有关的教学内容、认真阅读实验指导书；在实验中要严格遵守实验纪律，按操作规程使用仪器；实验结束后，按规定对仪器进行维护保养；每完成一项实验，要认真完成一份实验报告。六、课程资源1.推荐教材：（1）陈蔚芳．《机床数控技术及应用》（第四版）．科学出版社，2019.09．2.参考书：（1）陈吉红.《新一代智能化数控系统》．清华大学出版社．2021.11．（2）王爱玲.《机床数控技术》第二版．高等教育出版社．2013.06．（3）杨义勇.《现代数控技术》．清华大学出版社．2015.08．（4）韩建海.《数控技术及装备》第三版．华中科技大学出版社．2016.06．（5）刘伟.《数控技术》第三版．机械工业出版社．2019.06．（6）朱晓春.《数控技术》第三版．机械工业出版社．2020.01．3.期刊：[1]LiuHaiyang,ZhangYimin,LiChangyou,GuJianguo.ReliabilityoptimizationdesignofdeformationofCNClathespindleconsideringthermaleffect[J].ProceedingsoftheInstitutionofMechanicalEngineers,2021,235(5):[2]Wu,Dongbo,Wang,Hui,Yu,Jie.Researchonmachiningerrortransmissionmechanismandcompensationmethodfornear-net-shapedjetenginebladesCNCmachiningprocess[J].TheInternationalJournalofAdvancedManufacturingTechnology,2021(prepublish):[3]曾翔,罗光寿.数控机床加工工艺分析和精度分析[J].中国高新技术企业,2011(01):181-183.[4]信丽华,朱建军.数控车削加工工艺的探讨[J].上海工程技术大学学报,2006(02):120-123.[5]陈光明.基于数控加工的工艺设计原则及方法研究[J].制造业自动化,2005(09):54-59+72.[6]霍苏萍.数控铣床编程中的工艺分析[J].机械研究与应用,2005(04):51-53.4.网络资源：（1）西安交通大学《数控技术》精品课程．/details?uuid=403628b5-1290-1000-8118-b7b5f3b2d8d7（2）南京航空航天大学《机床数控技术》精品课程．/details?uuid=8a833999-2031c13b-0120-31c13bb4-0145七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由过程性考核成绩构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表3。表3课程考核对课程目标的支撑考核环节占比考核/评价细则课程目标12过程性考核课堂表现10（1）根据课堂出勤情况和课堂回答问题情况进行考核，满分100分；（2）以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√64课程实验20（1）根据每个实验的实验操作完成情况和实验报告质量单独评分，满分100分；（2）每次实验单独评分，取各次实验成绩的平均值作为此环节的最终成绩；（3）以实验成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√1010课程作业20（1）主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和掌握程度，满分100分；（2）每次作业单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩；（3）以作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√128期末测试50（1）期末测试总分100分，以成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩；（2）主要考核智能数控系统原理的基本原理和基础知识、数控加工程序的编制、计算机数控装置的组成和结构；数控加工控制插补原理、数控机床机械结构和数控机床的伺服控制系统。√√2525合计：100分5347考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定考核方式：本课程主要以课堂表现、课程实验、课程作业、期末测试等方式对学生进行考核评价。考核基本要求：本课程成绩由过程性考核成绩组成。其中：课堂表现10%、课程实验20%、课程作业20%、期末测试50%，过程性考核成绩为100分。2.过程性考核成绩的标准过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表4。表4过程性考核方式评价标准考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60课堂表现10笔记完整，积极参与教学活动，踊跃回答问题，准确率大于90%。笔记完整，认真参与教学活动，回答问题准确率大于80%。笔记不完整，偶尔参与教学活动，回答问题准确率大于70%。上课不认真，上课不记笔记，偶尔参与教学活动。上课不认真，上课不记笔记，不参与教学活动。课程作业20作业完整，思路清晰，准确率大于90%，字迹工整。作业完整，准确率大于80%，字迹工整。准确率大于70%.准确率大于60%.准确率小