《数控技术》课程教学大纲 课程中文名称：数控技术 课程英文名称：NUMERICAL CONTROL TECHNOLOCY 课程编号：ZH16301 课程性质：专业核心课 学时：总学时54、理论课学时46、实验课学时8 学 分：2 适用对像：机械设计制造及其自动化专业 先修课程：金工实习、机械制图、机械设计、机械制造技术基础、液压与气动传动、 电工电子学、微机原理、自动控制、测试技术等 课程简介： 《数控技术》是机械设计制造及其自动化专业的一门专业核心课程。随着数控机床在机械制造 行业中的推广和普及，数控技术越来越显示出其重要性。为了适应学科技术的高速发展，作为机械 类的学生来说，应该掌握数控技术在机械制造行业应用中的一些基本知识和技能，以便将来走上工 作岗位能适应现代机械学科技术发展的需要。 通过本课程的学习，培养学生在数控编程基本知识、数字控制原理、数控机床机械结构以及数 控新技术的发展等方面的专业知识，在理论与实践相结合的基础上，使得学生一方面具备较为全面 的专业知识和扎实的理论知识，另一方面具备一定的实际操作能力，为今后参加实际工作打下了坚 实的基础。 一、教学目标及任务 教学目标 数控技术是现代机械制造类专业新兴的专业核心课，在教学过程中综合应用机、电、控制及计算机 知识，结合各种实践教学环节，进行数控装备机电控制的基本训练，为学生从事机电控制系统和现代先 进制造技术工作打下基础，因此《数控技术》课在教学计划中占有重要的地位和作用。本课程的教学目 标如下： (1)使学生了解数控系统的组成、功能、类型、应用场合、特点及其作用 (2)掌握手工编制数控加工程序的基本原理和方法，了解数控语言编程、图形编程的过程及方法。 (3)掌握数控插补原理。 (4)了解计算机数控装置的基本概念、特点及硬、软件结构。 (5)紫握数控机床同服机构和位置检测装置的工作原理。 (5)了解数控装置的作用、数控装置的输入/输出接口及PLC控制 (7)了解数控机床的机械结构， 教学任务： 数控技术是一门机械工程学科中机电控制及机电结合的专业核心课。本课程研究对象是机床数字控
《数控技术》课程教学大纲 课程中文名称：数控技术 课程英文名称：NUMERICAL CONTROL TECHNOLOCY 课程编号：ZH16301 课程性质：专业核心课 学 时：总学时 54、理论课学时 46、实验课学时 8 学 分：2 适用对象：机械设计制造及其自动化专业 先修课程：金工实习、机械制图、机械设计、机械制造技术基础、液压与气动传动、 电工电子学、微机原理、自动控制、测试技术等 课程简介： 《数控技术》是机械设计制造及其自动化专业的一门专业核心课程。随着数控机床在机械制造 行业中的推广和普及，数控技术越来越显示出其重要性。为了适应学科技术的高速发展，作为机械 类的学生来说，应该掌握数控技术在机械制造行业应用中的一些基本知识和技能，以便将来走上工 作岗位能适应现代机械学科技术发展的需要。 通过本课程的学习，培养学生在数控编程基本知识、数字控制原理、数控机床机械结构以及数 控新技术的发展等方面的专业知识，在理论与实践相结合的基础上，使得学生一方面具备较为全面 的专业知识和扎实的理论知识，另一方面具备一定的实际操作能力，为今后参加实际工作打下了坚 实的基础。 一、教学目标及任务 教学目标： 数控技术是现代机械制造类专业新兴的专业核心课，在教学过程中综合应用机、电、控制及计算机 知识，结合各种实践教学环节，进行数控装备机电控制的基本训练，为学生从事机电控制系统和现代先 进制造技术工作打下基础，因此《数控技术》课在教学计划中占有重要的地位和作用。本课程的教学目 标如下： （1）使学生了解数控系统的组成、功能、类型、应用场合、特点及其作用。 （2）掌握手工编制数控加工程序的基本原理和方法，了解数控语言编程、图形编程的过程及方法。 （3）掌握数控插补原理。 （4）了解计算机数控装置的基本概念、特点及硬、软件结构。 （5）掌握数控机床伺服机构和位置检测装置的工作原理。 （5）了解数控装置的作用、数控装置的输入/输出接口及 PLC 控制。 （7）了解数控机床的机械结构。 教学任务： 数控技术是一门机械工程学科中机电控制及机电结合的专业核心课。本课程研究对象是机床数字控
制技术的基本原理、数控装备基本知识和数控加工技术，为以后机电结合的设计和使用技术打下基础。 本课程的主要任务是： (1)使学生树立机电结合、多学科融合的综合系统分析、系统设计的基本理念 (2)掌握数控技术的基本理论和技术，具有分析、选用和设计数控控制系统的基本能力。 (3)具有数控加工程序（简单零件）的编制、分析、调试和数控加工能力。 (4)了解数控技术的最新发展趋势，新理论和新技术。 二、学时分配 内容 学时 第一章概论 第一音数控程序编制 第四章 计算机数控(CNC)装置 第五童检测装胃 第六音数控同服系统 第七章数控机床的机械结构 三、教学内容及教学要求 第一章概论(4学时) 教学要 了解数控产生与发展及数控技术的基本概念 ②掌握数控机床术的 组成 (④掌握数控机床的分类 (⑤)了解数控机床的当前发展趋势。 教学重点与难点： 教学重点是：数控的基本概念、轨迹控制基本原理：数控机床的组成、分类。 教学难点是：数控机床的轨迹控制基本原理 教学内容： 第一节数控机床的产生与发展 1.数控机床的产生 2.激控机床的发展 第二节 数 空机床的组成与特点 1. 数控机床的组成 2.数控机床的特点 第三节数控机床的分类 第四节数控机床的发展趋势 本音习题要占. 数控技术的发展，轨迹控制的基本原理。 第二章数控程序的编制(8学时) 教学要求： (1)掌握数控编程加工工艺基础，编程的方法与步骤。 (2)了解数控编程的数学处理：线性通近的计算方法，二维轮廓的刀位轨迹计算和空间曲面 的刀位轨迹计算
制技术的基本原理、数控装备基本知识和数控加工技术，为以后机电结合的设计和使用技术打下基础。 本课程的主要任务是： （1）使学生树立机电结合、多学科融合的综合系统分析、系统设计的基本理念。 （2）掌握数控技术的基本理论和技术，具有分析、选用和设计数控控制系统的基本能力。 （3）具有数控加工程序（简单零件）的编制、分析、调试和数控加工能力。 （4）了解数控技术的最新发展趋势，新理论和新技术。 二、学时分配 内 容 学时 第一章 概论 4 第二章 数控程序编制 8 第三章 数控插补原理 4 第四章 计算机数控（CNC）装置 8 第五章 检测装置 6 第六章 数控伺服系统 8 第七章 数控机床的机械结构 8 三、教学内容及教学要求 第一章 概论（4 学时） 教学要求： ⑴ 了解数控产生与发展及数控技术的基本概念。 ⑵ 掌握数控机床术的组成。 ⑶ 了解数控机床的特点。 ⑷ 掌握数控机床的分类。 ⑸ 了解数控机床的当前发展趋势。 教学重点与难点： 教学重点是：数控的基本概念、轨迹控制基本原理；数控机床的组成、分类。 教学难点是：数控机床的轨迹控制基本原理。 教学内容： 第一节 数控机床的产生与发展 1. 数控机床的产生 2. 数控机床的发展 第二节 数控机床的组成与特点 1. 数控机床的组成 2. 数控机床的特点 第三节 数控机床的分类 第四节 数控机床的发展趋势 本章习题要点：数控技术的发展，轨迹控制的基本原理。 第二章 数控程序的编制（8 学时） 教学要求： （1）掌握数控编程加工工艺基础，编程的方法与步骤。 （2）了解数控编程的数学处理: 线性逼近的计算方法，二维轮廓的刀位轨迹计算和空间曲面 的刀位轨迹计算
(3)掌握程序结构与格式、常用功能指令与代码。 (4)掌握手工编程方法：孔加工、车加工和铣削加工的数控程序编制。 (5)了解自动编程的基本慢念。 教学重点与难点： 教学重点是：数控加工程序的编程方法：常用G代码的指令格式、功能原理、应用条件：零件 的孔加工、车加工和铣削加工“手工编程”方法。 教学难点是：数控加工程序的编程方法：常用G代码的指今格式、功能原理、应用条件。 教学内 节 数控编程基础 1.数控编程的方法 2.数控绵程的内容与步 3.数控机床的坐标系统 数控加工常用指令及其代码 第二节 数控程序编 1.数控车床的编程 2.数控铣床的编程 第三节程序编制中的数学处理 1.基点华标计算 2.节点坐标计算 本章习题要点：数控程序编制基础，数控车床编程，数控铣床加工中心编程 第三章数控插补原理(4学时) 教学要求： (1)堂挥插补的概今、方法 (2)掌握基准脉冲插补原理：逐点比较法 数字积分法 (3)了解数据采样插补原理：基本原理，时间分割的各种插补算法，插补误差。 (4)了解曲线、曲面插补原理。 教学重点与难点： 教学重点是：数字积分插补算法：数据采样插补算法 教学难点是：圆弧数字积分插 算法：圆弧数据采样插补算法。 教学内容： 第一节数控插补的概念及方法 1.数控插补的概念 2.数控插补的方法 第二节逐点比较法、数字积分法 1.逐点比较法 2.数字积分法 第三节数据采样插补原理 本章习题要点：数控插补的概念，逐点比较法和数字积分法插补的原理。 第四章计算机数控装置(8学时) 教学要求： (1)熟悉计算机数控系统的组成、体系结构、功能特点。 (2)掌握单微处理器数控装置的硬件结构，了解多微处理器数控装置的硬件结构和基于℃
（3）掌握程序结构与格式、常用功能指令与代码。 （4）掌握手工编程方法：孔加工、车加工和铣削加工的数控程序编制。 （5）了解自动编程的基本概念。 教学重点与难点： 教学重点是：数控加工程序的编程方法；常用 G 代码的指令格式、功能原理、应用条件；零件 的孔加工、车加工和铣削加工“手工编程”方法。 教学难点是：数控加工程序的编程方法；常用 G 代码的指令格式、功能原理、应用条件。 教学内容： 第一节 数控编程基础 1. 数控编程的方法 2. 数控编程的内容与步骤 3. 数控机床的坐标系统 4. 数控加工常用指令及其代码 第二节 数控程序编制 1. 数控车床的编程 2. 数控铣床的编程 第三节 程序编制中的数学处理 1. 基点坐标计算 2. 节点坐标计算 本章习题要点：数控程序编制基础，数控车床编程，数控铣床加工中心编程。 第三章 数控插补原理（4 学时） 教学要求： （1）掌握插补的概念、方法。 （2）掌握基准脉冲插补原理：逐点比较法、数字积分法。 （3）了解数据采样插补原理：基本原理，时间分割的各种插补算法，插补误差。 （4）了解曲线、曲面插补原理。 教学重点与难点： 教学重点是：数字积分插补算法；数据采样插补算法。 教学难点是：圆弧数字积分插补算法；圆弧数据采样插补算法。 教学内容： 第一节 数控插补的概念及方法 1. 数控插补的概念 2. 数控插补的方法 第二节 逐点比较法、数字积分法 1. 逐点比较法 2. 数字积分法 第三节 数据采样插补原理 本章习题要点：数控插补的概念，逐点比较法和数字积分法插补的原理。 第四章 计算机数控装置（8 学时） 教学要求： （1）熟悉计算机数控系统的组成、体系结构、功能特点。 （2）掌握单微处理器数控装置的硬件结构，了解多微处理器数控装置的硬件结构和基于 PC
机的数控装置结构。 (3)了解计算机数控装置的软件结构 (4)了解输入数据处理、进给速度计算和加减速控制、插补计算、位控等软件的原理和实 现。 (5)掌握刀具补货的原理。 (6)了解数控装置的机电接口 教学重点与难点： 教学重， 数控装置的功能：单微处理器数控装置的硬件结构：刀补的原理 教学难点是：各种软件功能是如何实现的：刀补的原理：进给速度计算和加减速控 制。 教学内容： 第一节CNC装置的概述 1.CC系统的 C装置的工 作过稻 3.CNC装置的功能 第一节CNC装置的硬件结格 1.单微处理机的硬件结松 第三节CNC装置的 1.CNC装置软件的组成 2.CNC装置软件结构的特点 3.CC装置软件结构的类型 第四节CNC装置的刀具补偿 刀具补偿的作用 刀具补偿的原理 第五节CNC装置的接口和PLC L.CNC装置的接口 2.CNC转置的pLd 本章习题要点：CNC装置的硬件结构组成、软件结构组成，CNC装置的接口与PC控制原理 第五章检测装置(6学时) 教学要求： (1)堂握数控系统中速度检测装置原理及应用。 (2)掌握数控系统中位置检测装置原理及应用。 (3)了解数控系统中电流检测元件及应用 教学重点与难点 教学重点是：掌握旋转变压器、光栅等检测装置的工作原理及应用。 教学难点是：数控系统中检测元件具体应用。 教学内容： 第一节数控检测装置的要求和分类 1.数控检测装置的要求和分类 2.数控检测装置的分类 第三节旋转变压器 1.旋转变压器的结构
机的数控装置结构。 （3）了解计算机数控装置的软件结构。 （4）了解输入数据处理、进给速度计算和加减速控制、插补计算、位控等软件的原理和实 现。 （5）掌握刀具补偿的原理。 （6）了解数控装置的机电接口。 教学重点与难点： 教学重点是：数控装置的功能；单微处理器数控装置的硬件结构；刀补的原理。 教学难点是：各种软件功能是如何实现的；刀补的原理；进给速度计算和加减速控 制。 教学内容： 第一节 CNC 装置的概述 1. CNC 系统的组成 2. CNC 装置的工作过程 3. CNC 装置的功能 第二节 CNC 装置的硬件结构 1. 单微处理机的硬件结构 2. 单微处理机的硬件结构 第三节 CNC 装置的软件结构 1. CNC 装置软件的组成 2. CNC 装置软件结构的特点 3. CNC 装置软件结构的类型 第四节 CNC 装置的刀具补偿 1. 刀具补偿的作用 2. 刀具补偿的原理 第五节 CNC 装置的接口和 PLC 1. CNC 装置的接口 2. CNC 装置的 PLC 本章习题要点：CNC 装置的硬件结构组成、软件结构组成，CNC 装置的接口与 PLC 控制原理 第五章 检测装置（6 学时） 教学要求： （1）掌握数控系统中速度检测装置原理及应用。 （2）掌握数控系统中位置检测装置原理及应用。 （3）了解数控系统中电流检测元件及应用。 教学重点与难点： 教学重点是：掌握旋转变压器、光栅等检测装置的工作原理及应用。 教学难点是：数控系统中检测元件具体应用。 教学内容： 第一节 数控检测装置的要求和分类 1. 数控检测装置的要求和分类 2. 数控检测装置的分类 第三节 旋转变压器 1. 旋转变压器的结构
2.旋转变压器的工作原理 3.旋转变压器的应用 第三节感应同步器 感应同步器的结构 2.感应同步器的工作原理 3。成应同步器的应用 第四带磁榻 ，磁栅的结格 的工作原理 第五节光橱 1.光棚的结构 2.光栅的工作原理 光栅位移-数字变换电路 第六节 1,光电编码器的结构 2。光电编码器的工作原理 3光电编码器的应用 本章习题要点：数控检测装置的要求，旋转变压器、感应同步器、磁栅、光栅和光电编码器的 基本工作原理及应用 第六章数控伺服系统(8学时) 教学要求： (1)了解数控同服系统的组成、性能参数、分类、发展方向 (2)理解直流进给轴速度控制、直流主轴速度控制原理。 (3)理解交流进给轴速度控制 交流主轴速度控制原理 (4)理解位置控制原理。 (5)了解伺服系统中电流控制原理。 (6)了解现代交流数字同服系统的基本组成和特征 (7)理解开环控制系统。 教学重点与难点： 教学重点是：应用“脉宽调制”速度控制原理的数控同服驱动的速度控制：应用“交流变频” 调速原理的数控伺服驱动的速度控制：交流调速的“矢量变换控制”原理。 教学难点是：电流环、速度环、位置环的数学模型：正弦脉宽调制原理：矢量控制原理：脉宽 调制原理功放电路。 教学内容： 第一节数控机床的伺服驱动系绕 1.同服系统的要求 2.同服系统的基本组成 3.同服系统的分类 第二节开环控制的伺服系统 步进电动机的结构与工作原理 2。开环控制伺服系统的工作原型 3.步进电动机的驱动控制线路 4.提高开环伺服系统精度的措施
2. 旋转变压器的工作原理 3. 旋转变压器的应用 第三节 感应同步器 1. 感应同步器的结构 2. 感应同步器的工作原理 3. 感应同步器的应用 第四节 磁栅 1. 磁栅的结构 2. 磁珊的工作原理 第五节 光栅 1. 光栅的结构 2. 光栅的工作原理 3. 光栅位移-数字变换电路 第六节 光电编码器 1. 光电编码器的结构 2. 光电编码器的工作原理 3. 光电编码器的应用 本章习题要点：数控检测装置的要求，旋转变压器、感应同步器、磁栅、光栅和光电编码器的 基本工作原理及应用 第六章 数控伺服系统（8 学时） 教学要求： （1）了解数控伺服系统的组成、性能参数、分类、发展方向。 （2）理解直流进给轴速度控制、直流主轴速度控制原理。 （3）理解交流进给轴速度控制、交流主轴速度控制原理。 （4）理解位置控制原理。 （5）了解伺服系统中电流控制原理。 （6）了解现代交流数字伺服系统的基本组成和特征。 （7）理解开环控制系统。 教学重点与难点： 教学重点是：应用“脉宽调制”速度控制原理的数控伺服驱动的速度控制；应用“交流变频” 调速原理的数控伺服驱动的速度控制；交流调速的“矢量变换控制”原理。 教学难点是：电流环、速度环、位置环的数学模型；正弦脉宽调制原理；矢量控制原理；脉宽 调制原理功放电路。 教学内容： 第一节 数控机床的伺服驱动系统 1. 伺服系统的要求 2. 伺服系统的基本组成 3. 伺服系统的分类 第二节 开环控制的伺服系统 1. 步进电动机的结构与工作原理 2. 开环控制伺服系统的工作原理 3. 步进电动机的驱动控制线路 4. 提高开环伺服系统精度的措施
第三节闭环控制的伺服系统 1.鉴相式伺服系统 鉴幅式伺服系统 3。数字比较式伺服系统 第四节CNC数字伺服系统 1.CNC数字伺服系统的特点 2.CNC数字伺服系统的组成 本章习题要点：数控同服系统的基本组成，开环控制、闭环控制、CNC数字伺服系统的组成及 工作原理 第七章数控机床的机械结构(8学时) 教学要求： (1)了解并掌握数控机床对结构的要求、布局特点、主运动部件 (2)掌提数控机床的主传动系统 进给运动系统 (3)掌握数控机床的自动换刀装置、导轨等部件的结构和工作原理。 教学重点与难点： 教学重点是：数控机床的主传动系统、进给运动系统 教学难点是：数控机床白动换刀装置等部件的结构和工作原理 教学内容： 第一节数控机床的概述 1.数控机床机械结构的主要特征 2.数控机床对结构的要求 3.数控机床的总体布局 第二节数控机床的主传动 1· 主传动系统的作用 2。对主传动系统的要求 3.主传动的变速方式 4.轴的联接型式及支承 第三节数控机床的进给传动系统 进给传动系统 2.对进给传动系统的要求 3.进给传动系统的基本型式 第四节数控机床的导轨 1。数控机庆对导轨的基本要求 2 数控机床导轨的利 类与特点 滚动导轨的结构原理、安装与使用 第五节数控机床的自动换刀装置及其它装置 1,自动换刀装置基本要求 2.自动换刀装置的形式 3.数控机床的回转工作台 本章习题要点：数控机床的布局形式 主传动系统的作用及基本组成、进给传动系统的作用及 基本组成、数控机床的导轨和自动换刀装置等的基本型式和工作原理。 四、考核方式及要求
第三节 闭环控制的伺服系统 1. 鉴相式伺服系统 2. 鉴幅式伺服系统 3. 数字比较式伺服系统 第四节 CNC 数字伺服系统 1. CNC 数字伺服系统的特点 2. CNC 数字伺服系统的组成 本章习题要点：数控伺服系统的基本组成，开环控制、闭环控制、CNC 数字伺服系统的组成及 工作原理 第七章 数控机床的机械结构（8 学时） 教学要求： （1）了解并掌握数控机床对结构的要求、布局特点、主运动部件。 （2）掌握数控机床的主传动系统、进给运动系统。 （3）掌握数控机床的自动换刀装置、导轨等部件的结构和工作原理。 教学重点与难点： 教学重点是：数控机床的主传动系统、进给运动系统。 教学难点是：数控机床自动换刀装置等部件的结构和工作原理。 教学内容： 第一节 数控机床的概述 1. 数控机床机械结构的主要特征 2. 数控机床对结构的要求 3. 数控机床的总体布局 第二节 数控机床的主传动系统 1. 主传动系统的作用 2. 对主传动系统的要求 3. 主传动的变速方式 4. 主轴的联接型式及支承 第三节 数控机床的进给传动系统 1. 进给传动系统作用 2. 对进给传动系统的要求 3. 进给传动系统的基本型式 第四节 数控机床的导轨 1. 数控机床对导轨的基本要求 2. 数控机床导轨的种类与特点 3. 滚动导轨的结构原理、安装与使用 第五节 数控机床的自动换刀装置及其它装置 1. 自动换刀装置基本要求 2. 自动换刀装置的形式 3. 数控机床的回转工作台 本章习题要点：数控机床的布局形式、主传动系统的作用及基本组成、进给传动系统的作用及 基本组成、数控机床的导轨和自动换刀装置等的基本型式和工作原理。 四、考核方式及要求
考核分类 考核方式 成绩比例 实际技能练习与测试 平时作业、实验 20% 综合考核 闭卷笔试 80% 五、教材及教学主要参考书 使用教材：董玉红.数控技术。机械工业出版社。2006. 主要参考书： (1)凯赛达（美）.计算机数控技术应用.清华大学出版社.2006. (2)易红.数控技术.机械工业出版社.2006. (3)陈蔚芳、王宏涛等.机床数控技术及应用。科学出版社.2008。 大纲制定人： 孙业荣 大纲审定人： 张春雨 制定时间： 2011.08
考核分类 考核方式 成绩比例 实际技能练习与测试 平时作业、实验 20% 综合考核 闭卷笔试 80% 五、教材及教学主要参考书 使用教材：董玉红．数控技术．机械工业出版社．2006． 主要参考书： （1）凯赛达（美）．计算机数控技术应用．清华大学出版社．2006． （2）易红．数控技术．机械工业出版社．2006． （3）陈蔚芳、王宏涛等．机床数控技术及应用．科学出版社．2008． 大纲制定人： 孙 业 荣 大纲审定人 : 张春雨 制 定 时 间 ： 2011.08
