禽郑州大字 机械工程专业 《数控技术》 课程教学大纲 大纲制订人：侯伯杰高建设丁顺良贾志刚 大纲审定人：侯伯杰 修订日期：2020/7/20
郑州大学 机械工程专业 《数控技术》 课程教学大纲 大纲制订人：侯伯杰 高建设 丁顺良 贾志刚 大纲审定人：侯伯杰 修订日期：2020/7/20
《数控技术》课程教学大纲 课程编号：012029 课程名称（中/英文）： 数控技术Numerical Control Technique 课程类型：模块课 讲课学时：28 实验学时：4 分：2 适用对象：机械工程及自动化专业本科生 先修课程：《电工学》、《控制工程基础》、《机械设计》、《微机原理及应用》等。 后续课程：《机电一体化系统设计》、《机器人技术基础》等。 开课单位：机械与动力工程学院 一、课程性质和教学目标 数控技术是机械工程及自动化专业必修的一门专业课程，该课程是综合应用了电子计算机、自动 控制、同服驱动、精密检测与新型机械结构等方面的技术成果形成的专业课程。通过本课程的学习，使 学生达到以下目标： 目标1：了解数控机床的工作原理和组成、分类、发展动向等： 目标2：能根据需要选择合适运动驱动元件及位置检测装置的能力： 目标3：初步具备应用插补原理构建多轴联动运动控制系统的能力： 目标4：具备手工编写一般复杂程度工件数控加工程序的能力， 二、教学的基本要求 本课程教学的基本要求是：使学生建立数控机床及数控技术的基本概念，掌握两轴插补原理和刀 具半径补偿原理，掌握常用运动驱动元件（步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机）及位置检测装 置的原理及选用方法：了解数控技术的现状和发展，具有继续自学并结合工作实践应用、扩展的能 力。 本课程所能支排的毕业要求、以及本课程的教学目标与毕业要求的对应关系如下 序单业要求 业要求指标点具体内容 本课程的教学目标与半 县 指标点 业要求的对应关系 毕业要求1.4掌握机械设计、制造及其自动化领域的专业知目标1、4 1.4 识，能将其与数理基础和工程基础等知识相结合， 解决机械产品或生产系统的设计、控制或改进
《数控技术》课程教学大纲 课程编号:012029 课程名称（中／英文）： 数控技术 Numerical Control Technique 课程类型: 模块课 总 学 时：32 讲课学时：28 实验学时：4 学 分：2 适用对象: 机械工程及自动化专业本科生 先修课程：《电工学》、《控制工程基础》、《机械设计》、《微机原理及应用》等。 后续课程：《机电一体化系统设计》、《机器人技术基础》等。 开课单位：机械与动力工程学院 一、课程性质和教学目标 数控技术是机械工程及自动化专业必修的一门专业课程，该课程是综合应用了电子计算机、自动 控制、伺服驱动、精密检测与新型机械结构等方面的技术成果形成的专业课程。通过本课程的学习，使 学生达到以下目标： 目标 1：了解数控机床的工作原理和组成、分类、发展动向等； 目标 2：能根据需要选择合适运动驱动元件及位置检测装置的能力； 目标 3：初步具备应用插补原理构建多轴联动运动控制系统的能力； 目标 4：具备手工编写一般复杂程度工件数控加工程序的能力. 二、教学的基本要求 本课程教学的基本要求是：使学生建立数控机床及数控技术的基本概念，掌握两轴插补原理和刀 具半径补偿原理，掌握常用运动驱动元件（步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机）及位置检测装 置的原理及选用方法；了解数控技术的现状和发展，具有继续自学并结合工作实践应用、扩展的能 力。 本课程所能支撑的毕业要求、以及本课程的教学目标与毕业要求的对应关系如下: 序 号 毕业要求 指标点 毕业要求指标点具体内容 本课程的教学目标与毕 业要求的对应关系 1 毕业要求 1.4 1.4 掌握机械设计、制造及其自动化领域的专业知 识，能将其与数理基础和工程基础等知识相结合， 解决机械产品或生产系统的设计、控制或改进。 目标 1、4
2 毕业要求2.3能够应用机械工程原理、技术和方法，并综合目标23 2.3 文献研究，对复杂机械工程问题的原理进行深刻 理解，证实解决方案的合理性，以获得有效结迢 三、课堂教学内容及要求 1.概论（反映课程目标1） 熟悉数控机床相关的基本概念：了解机床数控加工的原理、特点和应用范围：掌握数控机床的分 类：熟悉数控机床的指标与功能。 2.数控加工程序的编制（反映课程目标4） ①了解程序编制的基本概念，包括手工编程和自动编程：掌握手工程序编制的内容和步骤：明确 数控加工的工艺分析和数控加工方法。 ②掌握数控编程的代码和数控加工程序的结构：明确数控机床的坐标系，包括机床坐标系和工件 坐标系：熟练掌握G指令编程方法，重点注意坐标指令、快速定位指令、直线和圆弧插补指令、刀具 半径补偿指令、刀具长度补偿指令等。 ③了解数控机床自动编程基础知识，熟悉自动编程基本工作原理及步骤：了解国内外典型的CM软 3.计算机数控装置（反映课程目标2、3） ①了解并掌握计算机数控装置的组成、功能及特点， ②了解CC装置的硬件结构单CPU和多CPU结构形式，理解多CPU结构的组建方式。 ③了解CC装置的软件结构形式并掌捏相应的基本概念（如：多任务并行处理、资源分时共享并 行处理、并发处理和流水处理、优先抢占调度机制、实时性任务分类等)。 ④理解机床数控插补的基本概念：熟悉数控插补方法的分类，包括脉冲增量插补和数据采样插补 两大类：理解插补周期与精度、速度之间的关系。 重点掌握逐点比较法插补原理，包括逐点比较法直线插补和逐点比较法圆弧插补：掌握时间分割 法直线与圆弧插补原理。 ⑤明确数控系统的刀具补偿目的和应用：掌握刀具半径补偿的方法，重点是C功能刀具半径补倍 原理：熟练掌握刀具半径补偿执行过程的步骤、刀具半径补偿类型、不同转接形式刀具半径补偿方法。 4.进给伺服驱动系统（反映课程目标2） ①了解数控机床对进给同服驱动系统的要求及进给伺服驱动系统的分类。 ②明确位置检测装置的分类。熟练掌握脉冲编码器、光栅传感器、旋转变压器的工作原理和分类 了解检测装置的特点及使用时注意事项。 ③掌握步进电动机原理、特点及其主要特，了解步进电机驱动控制系统的组成等 ④了解直线电动机在数控机床进给驱动中的应用。 5。数控机床运动系统与典型部件（反映课程目标3） ①了解数控机床机械结构的特点以及基本要求，明确数控机床与普通机床机械结构的不同点
2 毕业要求 2.3 2.3 能够应用机械工程原理、技术和方法，并综合 文献研究，对复杂机械工程问题的原理进行深刻 理解，证实解决方案的合理性，以获得有效结论 目标 2.3 三、课堂教学内容及要求 1．概论（反映课程目标 1） 熟悉数控机床相关的基本概念；了解机床数控加工的原理、特点和应用范围；掌握数控机床的分 类；熟悉数控机床的指标与功能。 2.数控加工程序的编制（反映课程目标 4） ①了解程序编制的基本概念，包括手工编程和自动编程；掌握手工程序编制的内容和步骤；明确 数控加工的工艺分析和数控加工方法。 ②掌握数控编程的代码和数控加工程序的结构；明确数控机床的坐标系，包括机床坐标系和工件 坐标系；熟练掌握 G 指令编程方法，重点注意坐标指令、快速定位指令、直线和圆弧插补指令、刀具 半径补偿指令、刀具长度补偿指令等。 ③了解数控机床自动编程基础知识，熟悉自动编程基本工作原理及步骤；了解国内外典型的 CAM 软 件。 3．计算机数控装置（反映课程目标 2、3） ①了解并掌握计算机数控装置的组成、功能及特点。 ②了解 CNC 装置的硬件结构单 CPU 和多 CPU 结构形式，理解多 CPU 结构的组建方式。 ③了解 CNC 装置的软件结构形式并掌握相应的基本概念（如：多任务并行处理、资源分时共享并 行处理、并发处理和流水处理、优先抢占调度机制、实时性任务分类等）。 ④理解机床数控插补的基本概念；熟悉数控插补方法的分类，包括脉冲增量插补和数据采样插补 两大类；理解插补周期与精度、速度之间的关系。 重点掌握逐点比较法插补原理，包括逐点比较法直线插补和逐点比较法圆弧插补；掌握时间分割 法直线与圆弧插补原理。 ⑤明确数控系统的刀具补偿目的和应用；掌握刀具半径补偿的方法，重点是 C 功能刀具半径补偿 原理；熟练掌握刀具半径补偿执行过程的步骤、刀具半径补偿类型、不同转接形式刀具半径补偿方法。 4．进给伺服驱动系统（反映课程目标 2） ①了解数控机床对进给伺服驱动系统的要求及进给伺服驱动系统的分类。 ②明确位置检测装置的分类。熟练掌握脉冲编码器、光栅传感器、旋转变压器的工作原理和分类， 了解检测装置的特点及使用时注意事项。 ③掌握步进电动机原理、特点及其主要特，了解步进电机驱动控制系统的组成等。 ④了解直线电动机在数控机床进给驱动中的应用。 5．数控机床运动系统与典型部件（反映课程目标 3） ①了解数控机床机械结构的特点以及基本要求，明确数控机床与普通机床机械结构的不同点
②掌握数控机床主运动系统的机械机构，包括对主运动系统的要求、主传动方式、主轴部件的结 构、主轴部件的支承、准停装置、电主轴等。 ③掌握数控机床进给运动系统的机械机构，包括对进给运动系统的要求、齿轮副间隙的消除、滚 珠丝杆螺母副的特点与预紧、数控回转工作台等。 ④掌捉数控机床的床身基本结构与常用导轨。 ⑤了解数控机床的自动换刀装置，包括回转刀架换刀、更换主轴换刀、更换主轴箱换刀等，熟悉刀 库的几种形式及刀具交换装置 6.典型数控机床（反映课程目标4） 了解数控车床及车削中心、数控铣床及加工中心、数控磨床、数控特种加工机床的组成及工作原 理、结构特点等。 7.数控加工技术的发展趋势（反映课程目标1） ①了解数控机床的主机、数控系统及伺服驱动系统的发展趋势。 ②了解柔性制造技术的发展。 四、课程建设与改革（含教学思想、教学方法、教学手段） 实验安排在数控课程内，开设2个实验： 1,数控编程实验 2学时 2.数控机床操作与加 2学时 为达到本课程的教学基本要求，课外习题不应少于20题（练习手工编程）。 采用教师课堂讲授、辅以学生自学及课堂讨论的方式进行。 五、各教学环节学时分配 讲课 习题课讨论课 实验 其他 合计 概述 3 数控加工程序的编制 计算机数控装置 6 6 进给饲服平动系统 机床运动系统与典型部件 典型数控机床 2 4 数控加工技术的发展趋势 2 复习、答疑 合计 8 4 32 六、考核及成绩评定方式 本课程采用闭卷考试，成绩评定由：卷面考试成绩80%+作业成绩10%+平时成绩10%=100%
②掌握数控机床主运动系统的机械机构，包括对主运动系统的要求、主传动方式、主轴部件的结 构、主轴部件的支承、准停装置、电主轴等。 ③掌握数控机床进给运动系统的机械机构，包括对进给运动系统的要求、齿轮副间隙的消除、滚 珠丝杆螺母副的特点与预紧、数控回转工作台等。 ④掌握数控机床的床身基本结构与常用导轨。 ⑤了解数控机床的自动换刀装置，包括回转刀架换刀、更换主轴换刀、更换主轴箱换刀等，熟悉刀 库的几种形式及刀具交换装置 6.典型数控机床（反映课程目标 4） 了解数控车床及车削中心、数控铣床及加工中心、数控磨床、数控特种加工机床的组成及工作原 理、结构特点等。 7.数控加工技术的发展趋势（反映课程目标 1） ①了解数控机床的主机、数控系统及伺服驱动系统的发展趋势。 ②了解柔性制造技术的发展。 四、课程建设与改革（含教学思想、教学方法、教学手段） 实验安排在数控课程内，开设 2 个实验： 1.数控编程实验 2 学时 2.数控机床操作与加工 2 学时 为达到本课程的教学基本要求，课外习题不应少于 20 题（练习手工编程）。 采用教师课堂讲授、辅以学生自学及课堂讨论的方式进行。 五、各教学环节学时分配 讲 课 习题课 讨论课 实验 其他 合计 概 述 3 3 数控加工程序的编制 5 2 7 计算机数控装置 6 6 进给伺服驱动系统 4 4 机床运动系统与典型部件 4 4 典型数控机床 2 2 4 数控加工技术的发展趋势 2 2 复习、答疑 2 2 合 计 28 4 32 六、考核及成绩评定方式 本课程采用闭卷考试，成绩评定由：卷面考试成绩 80%+作业成绩 10%+平时成绩 10% =100%
技术实验为从属理论课的实验，不单独进行考核，成绩根据实验预习情况、实验报告的质量和实 验态度等综合评定。实验成绩计入课程平时成绩，其百分比为课程平时成绩的5%。完成实验少于实验 总量二分之一的学生，实验成绩按零分计。 1.综合评分法 课程目标 目标1目标2目标3目标4考核环节成绩 毕业要求 1.4 2.3 2.3 1.4 比例合计(%) 考核环节及成绩作业 10 比例(%) 平时表现 10 课程考核 20 20 20 20 80 毕业要求指标点所占比例合计(%) 30 30 20 20 100 2.评分标准： 1)作业：每次作业必须在规定时间上交，迟交作业或不交作业者，以零分计，每次作业按5分 制评分，作业总成绩按20分评分。 作业的评分标准： 完成情况 得分 严格按照作业要求并及时完成，基本概念清渐，解决问题的方案正确、合理， 4-5分 能提出不同的解决问题方案。 基本按照作业要求并及时完成，基本概念基本清晰，解决问愿的方案基本正 3分 确、基本合理 不能按照作业要求完成作业，基本概念不清晰，解决问题的方案基本不正确、 1-2分 不合理 2)平时成绩为课堂表现 课堂表现：随堂考勒、案例分析讨论、知识点讨论、作业讨论等，按10分制评分。 3)期终考试：按期终考试的标准答案、评分标准百分制评分，总评后折算成80分。 七、教材和参考书目 教材： 《数控技术》，李斌等编著，华中科技大学出版社，2010年。 参考书目： 《数字控制机床》，廖效果编著，华中理工大学出版社，1996年。 《数控技术》，廖效果编著，湖北科学技术出版社，2002年
技术实验为从属理论课的实验，不单独进行考核，成绩根据实验预习情况、实验报告的质量和实 验态度等综合评定。实验成绩计入课程平时成绩，其百分比为课程平时成绩的 5%。完成实验少于实验 总量二分之一的学生，实验成绩按零分计。 1.综合评分法 课程目标 目标 1 目标 2 目标 3 目标 4 考核环节成绩 毕业要求 1.4 2.3 2.3 1.4 比例合计（%） 考核环节及成绩 比例（%） 作业 10 平时表现 10 课程考核 20 20 20 20 80 毕业要求指标点所占比例合计（%） 30 30 20 20 100 2.评分标准： 1）作业：每次作业必须在规定时间上交，迟交作业或不交作业者，以零分计，每次作业按 5 分 制评分，作业总成绩按 20 分评分。 作业的评分标准： 完成情况 得分 严格按照作业要求并及时完成，基本概念清晰，解决问题的方案正确、合理， 能提出不同的解决问题方案。 4-5 分 基本按照作业要求并及时完成，基本概念基本清晰，解决问题的方案基本正 确、基本合理 3 分 不能按照作业要求完成作业，基本概念不清晰，解决问题的方案基本不正确、 不合理 1-2 分 2）平时成绩为课堂表现 课堂表现：随堂考勤、案例分析讨论、知识点讨论、作业讨论等，按 10 分制评分。 3）期终考试：按期终考试的标准答案、评分标准百分制评分，总评后折算成 80 分。 七、教材和参考书目 教 材： 《数控技术》，李斌等编著，华中科技大学出版社，2010 年。 参考书目： 《数字控制机床》，廖效果编著，华中理工大学出版社，1996 年。 《数控技术》，廖效果编著，湖北科学技术出版社，2002 年
八、说明 教学中应注重学生利用所学知识分析问题、解决问题能力的培养。 大纲制订人：侯伯杰、高建设、丁顺良、贾志刚 大纲审定人：侯伯杰 制订日期：2017/6/17 修订日期：2020/7/20
八、说明 教学中应注重学生利用所学知识分析问题、解决问题能力的培养。 大纲制订人：侯伯杰、高建设、丁顺良、贾志刚 大纲审定人：侯伯杰 制订日期：2017/6/17 修订日期：2020/7/20