数控技术 四川大学制造科学与工程学院本科课程 《数控技术》教学大纲 课程编号： 302128020 课程类型： 选修课 Course Code: 302128020 Course Type: Elective 课程名称： 做控技术 授课对象： 本科三年级学生 Course name Numerical Control Technology Junior 学时/学分： 322 授课语言： 中文 Credit 322 Language of Chinese Mandarin Hours/Credits Instruction 先修课程： 机械制造基础、机械设计基础、控制工程开课院系： 机械工程系 Prerequisite: 基础、微机原理及接口技术（全英文 Course offered by:Department of Basis of Mechanical Manufactory, Mechanical Eng. Mechanical Design.Fundamentals of Control Engineering.Microcomputer Principle and Interface Technology 适用专业： 机械设计制造及其自动化专业 授课教师： Intended for Mechanical Design,Manufacturing and Instructor Automation 大纲执笔人： 罗阳 大纲审核人： 专业负责人 Edited by: Luo Yang Inspected by: Course Leader 一、课程简介 机床数控技术是机械制造技术发展的重要方向，是现代制造系统的基础技术之一。数控 技术是本专业的重要专业课。 通过本课程的理论教学和实验训练，使学生理解机床数控技术的原理、应用、起源，及 数控技术发展历程和最新发展趋势：理解数控机床与数控系统的结构原理与工作机理，能够 识别典型数控机床结构、数控装置、同服驱动系统等子系统的关键问题及参数，并能够分析 对比各个子系统不同结构方案的特性及其对数控机床精度的影响：理解数控程序编制与计算 机自动编程等数控技术原理和方法，具备数控加工编程的基本能力，能够设计机械零件的数 控加工工艺，编制数控加工程序，并利用数控加工仿真软件设计实验对不同数控加工方案进 行对比、分析和验证：能够利用数控机床模拟系统进行数控机床操作与加工仿其，初步具备
数控技术 四川大学制造科学与工程学院本科课程 《数控技术》教学大纲 课程编号： Course Code: 302128020 302128020 课程类型： Course Type: 选修课 Elective 课程名称： Course Name: 数控技术 Numerical Control Technology 授课对象： Audience: 本科三年级学生 Junior 学时/学分： Credit Hours/Credits 32/2 32/2 授课语言： Language of Instruction 中文 Chinese Mandarin 先修课程： Prerequisite: 机械制造基础、机械设计基础、控制工程 基础、微机原理及接口技术（全英文） Basis of Mechanical Manufactory, Mechanical Design, Fundamentals of Control Engineering, Microcomputer Principle and Interface Technology 开课院系： Course offered by: 机械工程系 Department of Mechanical Eng. 适用专业： Intended for: 机械设计制造及其自动化专业 Mechanical Design, Manufacturing and Automation 授课教师： Instructor: 大纲执笔人： Edited by: 罗阳 Luo Yang 大纲审核人： Inspected by: 专业负责人 Course Leader 一、课程简介 机床数控技术是机械制造技术发展的重要方向，是现代制造系统的基础技术之一。数控 技术是本专业的重要专业课。 1 通过本课程的理论教学和实验训练，使学生理解机床数控技术的原理、应用、起源，及 数控技术发展历程和最新发展趋势；理解数控机床与数控系统的结构原理与工作机理，能够 识别典型数控机床结构、数控装置、伺服驱动系统等子系统的关键问题及参数，并能够分析 对比各个子系统不同结构方案的特性及其对数控机床精度的影响；理解数控程序编制与计算 机自动编程等数控技术原理和方法，具备数控加工编程的基本能力，能够设计机械零件的数 控加工工艺，编制数控加工程序，并利用数控加工仿真软件设计实验对不同数控加工方案进 行对比、分析和验证；能够利用数控机床模拟系统进行数控机床操作与加工仿真，初步具备
数控机床操作的基本能力：具备较复杂零件的数控加工制造的综合实践能力，能够设计零件 数控加工方案并提交方案报告。 二、学习目标 1、理解机床数控技术的原理、应用、起源，及数控技术发展历程和最新发展趋势。 2、理解数控机床与数控系统的结构原理与工作机理，能够识别典型数控机床结构、数 控装置、伺服驱动系统等子系统的关健问题及参数。 3、理解数控程序编制与计算机自动编程等数控技术原理和方法，具备数控加工编程的 基本能力，能够设计机械零件的数控加工工艺，编制数控加工程序。能够利用数控机床模拟 系统进行数控机床操作与加工仿真，初步具备数控机床操作的基本能力，能够利用数控加工 仿真软件设计实验对不同数控加工方案进行对比、分析和验证。 4、具备较复杂零件的数控加工制造的综合实践能力，能够设计零件数控加工方案并提 交方案报告。 三、学习目标与毕业要求的对应关系 串业要求 毕业要求指标点 学习目标 (2)能够应用数学、自然科学和机 械工程科学的基本原理，通过信总检 21能够应用数学、白然科学利 索、文献研究，对机械工程领域设计 机械工程科学的基本原理，识别 学习目标2 制造、运行等方面的复杂工程问题进 机械工程领域设计、制造、运行 行识别、表达、分析、评价，并获得 中的关键问题与参数： 有效结论 (3)能够设计满足特定需求的机械 3.3针对机械工程领域设计、制 产品功能原理方案、零部件及机械蔬 造、运行中的复杂工程问题，能 统，或针对机械工程领域设计、制造 够设计满足特定需求的系统、单 运行等方面的复杂工程问题，拟定相 元（部件）或机械制造工艺流程 学习目标4 应的设计、制造、运行方案，并能够 并能够在设计环节中体现创舞 综合考虑社会、健康、安全、法律 章识。 文化以及环境因素，体现创新意识 (4)能够基于科学原理并采用科学 4.1对于机械工程领域设计、制 方法，针对机械工程领域设计、制造 造、运行中的复杂工程问题，能 学习目标3 运行等方面的复杂工程间题进行研 够基于科学原理并采用科学方 究，通过设计、实施实验，获取、分 法，设计相应的实验：
数控机床操作的基本能力；具备较复杂零件的数控加工制造的综合实践能力，能够设计零件 数控加工方案并提交方案报告。 二、学习目标 1、理解机床数控技术的原理、应用、起源，及数控技术发展历程和最新发展趋势。 2、理解数控机床与数控系统的结构原理与工作机理，能够识别典型数控机床结构、数 控装置、伺服驱动系统等子系统的关键问题及参数。 3、理解数控程序编制与计算机自动编程等数控技术原理和方法，具备数控加工编程的 基本能力，能够设计机械零件的数控加工工艺，编制数控加工程序。能够利用数控机床模拟 系统进行数控机床操作与加工仿真，初步具备数控机床操作的基本能力，能够利用数控加工 仿真软件设计实验对不同数控加工方案进行对比、分析和验证。 4、具备较复杂零件的数控加工制造的综合实践能力，能够设计零件数控加工方案并提 交方案报告。 三、学习目标与毕业要求的对应关系 毕业要求 毕业要求指标点 学习目标 （2）能够应用数学、自然科学和机 械工程科学的基本原理，通过信息检 索、文献研究，对机械工程领域设计、 制造、运行等方面的复杂工程问题进 行识别、表达、分析、评价，并获得 有效结论。 2.1 能够应用数学、自然科学和 机械工程科学的基本原理，识别 机械工程领域设计、制造、运行 中的关键问题与参数； 学习目标 2 （3）能够设计满足特定需求的机械 产品功能原理方案、零部件及机械系 统，或针对机械工程领域设计、制造、 运行等方面的复杂工程问题，拟定相 应的设计、制造、运行方案，并能够 综合考虑社会、健康、安全、法律、 文化以及环境因素，体现创新意识。 3.3 针对机械工程领域设计、制 造、运行中的复杂工程问题，能 够设计满足特定需求的系统、单 元（部件）或机械制造工艺流程， 并能够在设计环节中体现创新 意识。 学习目标 4 （4）能够基于科学原理并采用科学 方法，针对机械工程领域设计、制造、 运行等方面的复杂工程问题进行研 究，通过设计、实施实验，获取、分 4.1 对于机械工程领域设计、制 造、运行中的复杂工程问题，能 够基于科学原理并采用科学方 法，设计相应的实验； 学习目标 3 2
析和解释数据，并通过信息综合，获 得合理有效的结论。 (12)了解机械设计制造及其自动化 领域的新理论、新技术及国内外发展 12.1能够了解当前机械设计制 造及其自动化领域的发展状态 学习目标1 动态，具有自主学习和终身学习的意 与发展趋势： 识，有不断学习和适应发展的能力。 四、教学基本内容 第一章绪论 1、介绍数控技术的基本思想，理解数控技术及数控机床的起源与发展历史 2、理解数控机床的控制原理和数控机床的组成与分类，理解数控机床的特点和适用范 围，及其在现代制造业中的重要地位。 3、理解目前数控技术的应用与发展趋势，及国内外数控技术的最新成就。 基本要求：理解数控技术的起源、发展趋势及最新成就，理解数控机床的组成、分类、 特点及适用范围。 要求学生： 理解数控技术的起源、发展趋势及最新成就，理解数控机床的组成、分类、特点及适用 范围。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标1，支撑毕业要求指标点12.1。 第二章插补计算原理、刀具半径补偿与速度控制 1、在理解数控系统的工作原理的基础上，理解数控系统插补运算的一般概念和原理、 插补算法的数学模型及其特性分析方法。 2、理解逐点比较法直线插补算法原理、逐点比较法圆弧插补算法原理，以及逐点比较 法的特性。 3、理解数值积分插补算法的基本原理、直线和圆弧插补的实现技术原理、DD算法的 特性与改进技术。 4、理解时间分割法插补原理及扩展数值积分插补算法的基本原理。 5、理解刀具补偿的一般原理，理解刀具位置补偿、刀具半径补偿、刀具长度补偿的一 般概念、算法模型及其特性。 6、理解数控系统进给速度及加减速控制原理
析和解释数据，并通过信息综合，获 得合理有效的结论。 （12）了解机械设计制造及其自动化 领域的新理论、新技术及国内外发展 动态，具有自主学习和终身学习的意 识，有不断学习和适应发展的能力。 12.1 能够了解当前机械设计制 造及其自动化领域的发展状态 与发展趋势； 学习目标 1 四、教学基本内容 第一章 绪论 1、介绍数控技术的基本思想，理解数控技术及数控机床的起源与发展历史 2、理解数控机床的控制原理和数控机床的组成与分类，理解数控机床的特点和适用范 围，及其在现代制造业中的重要地位。 3、理解目前数控技术的应用与发展趋势，及国内外数控技术的最新成就。 基本要求：理解数控技术的起源、发展趋势及最新成就，理解数控机床的组成、分类、 特点及适用范围。 要求学生： 理解数控技术的起源、发展趋势及最新成就，理解数控机床的组成、分类、特点及适用 范围。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标1，支撑毕业要求指标点12.1。 第二章 插补计算原理、刀具半径补偿与速度控制 1、在理解数控系统的工作原理的基础上，理解数控系统插补运算的一般概念和原理、 插补算法的数学模型及其特性分析方法。 2、理解逐点比较法直线插补算法原理、逐点比较法圆弧插补算法原理，以及逐点比较 法的特性。 3、理解数值积分插补算法的基本原理、直线和圆弧插补的实现技术原理、DDA 算法的 特性与改进技术。 4、理解时间分割法插补原理及扩展数值积分插补算法的基本原理。 5、理解刀具补偿的一般原理，理解刀具位置补偿、刀具半径补偿、刀具长度补偿的一 般概念、算法模型及其特性。 6、理解数控系统进给速度及加减速控制原理。 3
7、具备分析设计CNC系统插补运算模块的初步能力。 要求学生： 理解数控系统插补运算的一般概念和原理、插补算法的数学模型及其特性分析方法，初 步具各针对特定数控系统分析设计CNC系统插补运算模块的能力， 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标2，支撑毕业要求指标点21。 第三章计算机数控系统 I、理解CNC系统的主要功能及其工作流程。 2、理解CNC系统硬件结构原理与特点。 3、理解CNC系统软件结构原理与特点。 4、理解CNC系统中可编程控制器的应用、故障诊衔原理、开放式数控系统结构与特 占。 5、理解典型CNC数控系统的结构与特点。 要求学生： 理解现代CNC系统的构成原理，初步具备CNC系统选型、设计分析的能力。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标2，支撑毕业要求指标点2.1。 第四章数控机床伺服驱动系统 1、理解数控机床系统中进给伺服系统的重要作用，理解进给伺服系统的基本概念，理 解常见的几种进给伺服系统类型和结构特点。 2、理解进给伺服系统对进给同服装置的技术要求，以及步进电机的结构、特点、技术 参数。了解直流伺服电机的结构、特点和调速原理。理解交流伺服电机的结构、特点，及其 调速原理。 3、理解数控机床位置和速度反馈元件的技术要求和典型元器件的结构原理。理解闭环 进给伺服系统的特点和典型系统结构。 要求学生 理解进给伺服系统的基本概念及常见系统类型的特点，初步具备进给何服系统的设计与 分析能力。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标2，支撑毕业要求指标点2.1。 第五章数控加工程序编制
7、具备分析设计 CNC 系统插补运算模块的初步能力。 要求学生： 理解数控系统插补运算的一般概念和原理、插补算法的数学模型及其特性分析方法，初 步具备针对特定数控系统分析设计CNC系统插补运算模块的能力。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标2，支撑毕业要求指标点2.1。 第三章 计算机数控系统 1、理解 CNC 系统的主要功能及其工作流程。 2、理解 CNC 系统硬件结构原理与特点。 3、理解 CNC 系统软件结构原理与特点。 4、理解 CNC 系统中可编程控制器的应用、故障诊断原理、开放式数控系统结构与特 点。 5、理解典型 CNC 数控系统的结构与特点。 要求学生： 理解现代 CNC 系统的构成原理，初步具备 CNC 系统选型、设计分析的能力。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标2，支撑毕业要求指标点2.1。 第四章 数控机床伺服驱动系统 1、理解数控机床系统中进给伺服系统的重要作用，理解进给伺服系统的基本概念，理 解常见的几种进给伺服系统类型和结构特点。 2、理解进给伺服系统对进给伺服装置的技术要求，以及步进电机的结构、特点、技术 参数。了解直流伺服电机的结构、特点和调速原理。理解交流伺服电机的结构、特点，及其 调速原理。 3、理解数控机床位置和速度反馈元件的技术要求和典型元器件的结构原理。理解闭环 进给伺服系统的特点和典型系统结构。 要求学生： 理解进给伺服系统的基本概念及常见系统类型的特点，初步具备进给伺服系统的设计与 分析能力。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标2，支撑毕业要求指标点2.1。 第五章 数控加工程序编制 4
1、理解数控编程的基本知识及数控编程的相关技术标准。 2、理解数控加工工艺常识，初步具备机械零件数控加工工艺的设计能力。 3、理解数控车床结构常识、相关技术标准、常用数控车床编程指令及其用法、数控车 床编程工艺分析、手工编程方法。利用加工仿真软件理解数控车床常用操作模式，以及对刀 程序输入、调试、加工等使用操作技术，初步具备数控车床编程与操作的能力。 4、理解数控铣床结构常识、相关技术标准、常用数控铣床编程指令及其用法、数控铣 床编程工艺分析、手工编程方法。利用数控加工仿真软件理解数控铣床常用操作模式，以及 对刀、程序输入、调试、加工等使用操作技术，初步具备数控铣床编程与操作的能力。 5、能够利用数控加工仿真软件设计实验对不同数控加工方案进行对比、分析和验证。 要求学生： 理解数控程序编制原理和方法，具备数控加工编程的基本能力，能够设计机械零件的数 控加工工艺、编制数控加工程序，并利用数控加工仿真软件验证数控加工方案，初步具备数 控机床操作能力。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标3，支撑毕业要求指标点4.1。 数控机床加工实验 要求完成实验指导书规定的实验内容，提交实验报告。 毕业要求对应关系： 本内容对应学习日标4，支撑毕业要求指标点3.3。 五、建议教学进度 章节名称 学时数 第一瓷绪论 第二章插补计算原理、刀具半径补偿与速度控制 第三章计算机数控系统 3 第四章数控机床伺服驱动系统 4 第五章数控加工程序编制 9 课内实验 4 六、教学策略与方法 1、理论联系实际阐述基本原理。 2、采用多媒体课件、数控加工仿真软件及传统教学相结合开展教学。 5
1、理解数控编程的基本知识及数控编程的相关技术标准。 2、理解数控加工工艺常识，初步具备机械零件数控加工工艺的设计能力。 3、理解数控车床结构常识、相关技术标准、常用数控车床编程指令及其用法、数控车 床编程工艺分析、手工编程方法。利用加工仿真软件理解数控车床常用操作模式，以及对刀、 程序输入、调试、加工等使用操作技术，初步具备数控车床编程与操作的能力。 4、理解数控铣床结构常识、相关技术标准、常用数控铣床编程指令及其用法、数控铣 床编程工艺分析、手工编程方法。利用数控加工仿真软件理解数控铣床常用操作模式，以及 对刀、程序输入、调试、加工等使用操作技术，初步具备数控铣床编程与操作的能力。 5、能够利用数控加工仿真软件设计实验对不同数控加工方案进行对比、分析和验证。 要求学生： 理解数控程序编制原理和方法，具备数控加工编程的基本能力，能够设计机械零件的数 控加工工艺、编制数控加工程序，并利用数控加工仿真软件验证数控加工方案，初步具备数 控机床操作能力。 毕业要求对应关系： 本章学习内容对应学习目标 3，支撑毕业要求指标点 4.1。 数控机床加工实验 要求完成实验指导书规定的实验内容，提交实验报告。 毕业要求对应关系： 本内容对应学习目标4，支撑毕业要求指标点3.3。 五、建议教学进度 章节名称 学时数 第一章 绪论 4 第二章 插补计算原理、刀具半径补偿与速度控制 8 第三章 计算机数控系统 3 第四章 数控机床伺服驱动系统 4 第五章 数控加工程序编制 9 课内实验 4 六、教学策略与方法 1、理论联系实际阐述基本原理。 2、采用多媒体课件、数控加工仿真软件及传统教学相结合开展教学。 5
3、常见数控系统、数控机床结构、数控加工过程案例分析。 4、理论教学与操作训练相结合。 七、考核方式 闭卷笔试，平时作业，课程实验、课堂考勤。 八、成绩评定方法 1、课程考评分值分布： 平时成绩52%：平时作业成绩和课堂考勤共32%，课程实验20%。 期末考试48%。 2.平时作业6次。 九、教学参考书与其他相关教学资源（如网上教学资源等） [李斌.数控技术M,武汉：华中科技大学出版社，2010 [2]王杰等.机械制造工程学M,北京：北京邮电大学出版社，2004 [B]余锡存.微机原理及接口技术M),西安：西安电子科技大学出版社，2011 6
6 3、常见数控系统、数控机床结构、数控加工过程案例分析。 4、理论教学与操作训练相结合。 七、考核方式 闭卷笔试，平时作业，课程实验、课堂考勤。 八、成绩评定方法 1、课程考评分值分布： 平时成绩 52%：平时作业成绩和课堂考勤共 32%，课程实验 20%。 期末考试 48%。 2. 平时作业 6 次。 九、教学参考书与其他相关教学资源（如网上教学资源等） [1]李斌. 数控技术[M]，武汉：华中科技大学出版社，2010 [2]王杰等. 机械制造工程学[M]，北京：北京邮电大学出版社，2004 [3]余锡存. 微机原理及接口技术[M]，西安：西安电子科技大学出版社，2011