《数控原理与系统》课程教学大纲 课程中文名称：数控原理与系统 课程英文名称：NC Principle and System 课程编号：ZF16308 课程性质：专业核心课 学时：（总学时36、理论课学时36） 学分：2 适用对像：机电技术教育专业 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》是机电技术教有专业的一门专业核心课程。随若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，作为机电类的学生来 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、数控原理、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利 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。 (6)了解数控装置的作用、数控装置的输入/输出接口及PC控制
《数控原理与系统》课程教学大纲 课程中文名称：数控原理与系统 课程英文名称：NC Principle and System 课程编号：ZF16308 课程性质：专业核心课 学 时：（总学时 36、理论课学时 36） 学 分：2 适用对象：机电技术教育专业 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》是机电技术教育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，作为机电类的学生来 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、数控原理、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。 （6）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的数字 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，系统设计能力。 (2)掌握数控技术的基本理论和基本技术，具有分析、选用和设计机械设备、数控系统的能力。 (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 第二章数控程序编制 二音 数控插补原理 第四章计算机数控(CNC)装置 第五章检测装置 第六章数控伺服系统 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(2学时) 教学要求： ()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。 《3)了解数控机床的特点。 (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 第二节：数控机床的组成与特点 第三节：数控机床的分类 第四节：数控机床的发展趋势 第二章数控程序的编制(6学时)
（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的数字 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，系统设计能力。 （2）掌握数控技术的基本理论和基本技术，具有分析、选用和设计机械设备、数控系统的能力。 （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 2 第二章 数控程序编制 6 第三章 数控插补原理 4 第四章 计算机数控（CNC）装置 6 第五章 检测装置 6 第六章 数控伺服系统 6 第七章 数控机床的机械结构 6 三、教学内容及教学要求 第一章 概论（2 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 第二节：数控机床的组成与特点 第三节：数控机床的分类 第四节：数控机床的发展趋势 第二章 数控程序的编制（6 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 第二节：数控程序编制 第三节：程序编制中的数学处理 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 第二节：逐点比较法、数字积分法 第三节：数据采样插补原理 第四章计算机数控装置(6学时， 教学要求： (I)熟悉计算机数控系统的组成、体系结构、功能特点
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 第二节: 数控程序编制 第三节：程序编制中的数学处理 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 第二节：逐点比较法、数字积分法 第三节：数据采样插补原理 第四章 计算机数控装置（6 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℃ 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 教学内容： 第一节CNC装置的基本概念 第二节CC装置的硬件结构 第三节CNC装置的软件结构 第四节CNC装置的刀具补偿 第五节CNC装置的接口和PLC 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：掌握数控自动编程的基本概念及过程。 教学难点是：图形交互自动编程。 教学内容： 第一节数控检测装置的要求和分类 第二节旋转变压器 第三节感应同步器 第四节光栅 第五节光栅 第六节光电编码器
（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 装置的基本概念 第二节 CNC 装置的硬件结构 第三节 CNC 装置的软件结构 第四节 CNC 装置的刀具补偿 第五节 CNC 装置的接口和 PLC 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：掌握数控自动编程的基本概念及过程。 教学难点是：图形交互自动编程。 教学内容： 第一节 数控检测装置的要求和分类 第二节 旋转变压器 第三节 感应同步器 第四节 光栅 第五节 光栅 第六节 光电编码器
第六章数控伺服系统(6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统 第二节开环控制的同服系统 第三节直流控制的伺服系统 第四节交流控制的同服系统 第七章数控机床的机械结构(6学时) 教学要求： ()理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)了解并理解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 第二节数控机床的主传动系统 第三节数控机床的进给传动系统
第六章 数控伺服系统（6 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 第二节 开环控制的伺服系统 第三节 直流控制的伺服系统 第四节 交流控制的伺服系统 第七章 数控机床的机械结构（6 学时） 教学要求： （1）理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）了解并理解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 第二节 数控机床的主传动系统 第三节 数控机床的进给传动系统
第四节数控机床的导轨 第五节数控机床的自动换刀装置及其它装置 四、考核方式及要求 考核分类 考核方式 成绩比例 实际技能测试 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： 制定时间： 2011.08
第四节 数控机床的导轨 第五节 数控机床的自动换刀装置及其它装置 四、考核方式及要求 考核分类 考核方式 成绩比例 实际技能测试 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 : 制 定 时 间 ： 2011.08