《數(shù)控技術(shù)與編程》教學(xué)大綱（機(jī)械）

1、PAGE PAGE 8數(shù)控技術(shù)與編程課程簡(jiǎn)介課程編號(hào)1240453014課程名稱數(shù)控技術(shù)與編程課程性質(zhì)限選學(xué) 時(shí)48學(xué) 分3學(xué)時(shí)分配授課：18 實(shí)驗(yàn)：16 上機(jī)：14 實(shí)踐： 實(shí)踐（周）：考核方式閉卷考試，平時(shí)成績(jī)占30% ，期末成績(jī)占70% 。開課學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院更新時(shí)間 適用專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)先修課程計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、金工實(shí)習(xí)、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造工藝學(xué)、電工電子技術(shù)、可編程控制器課程內(nèi)容：“數(shù)控技術(shù)與編程”是機(jī)械類專業(yè)的一門選修課程。通過本課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生在數(shù)控編程、數(shù)控原理、數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)以及數(shù)控新技術(shù)的發(fā)展等方面的專業(yè)知識(shí)，在理論與實(shí)踐相結(jié)合的基礎(chǔ)上，使得學(xué)生

2、一方面具備較為全面的專業(yè)知識(shí)和扎實(shí)的理論知識(shí)，另一方面具備一定的實(shí)際操作能力，為今后參加實(shí)際工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。課程內(nèi)容主要包括：數(shù)控技術(shù)概論、數(shù)控編程、數(shù)控原理、數(shù)控機(jī)床檢測(cè)元件、數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)、現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)基本知識(shí)等。本課程的教學(xué)目的是使學(xué)生掌握數(shù)控加工工藝過程、數(shù)控原理的基本理論知識(shí)；具備編制數(shù)控加工程序及進(jìn)行 CAM加工的基本能力；了解數(shù)控檢測(cè)元件的基本檢測(cè)原理與安裝使用方法。Brief Introduction Code1240453014TitleCNC technology and programmingCourse natureLimited OptionalSemeste

3、r Hours48Credits3Semester Hour StructureLecture：18 Experiment：16 Computer Lab：14 Practice：Practice (Week)：AssessmentClosed book examination, daily performance accounted for 30%, the final score accounted for 70%.Offered bySchool of Mechanical EngineeringDate forStudents Majoring in Mechanical Engine

4、ering and AutomationPrerequisiteComputer-aided design, metalworking, mechanical principles, mechanical design, mechanical manufacturing technology, electrical and electronic technology, PLCCourse Description: CNC technology and programming is a selective course for students majoring in mechanical en

5、gineering and automation. Through learning the course, students expertise in CNC programming, CNC principle, the structure of CNC machine tools machinery and CNC technology, based on a combination of theory and practice, on the one hand, students have a more comprehensive professional knowledge and

6、a solid theoretical knowledge, on the other hand, they can have the practical ability to lay a solid foundation for the future to participate in the actual work.Course contents include: Introduction to CNC technology, CNC programming, CNC principles, CNC machine detection components, CNC machine too

7、ls mechanical structure, modern CNC technology and so on. The purpose of this course is to enable students to master the CNC machining process, the CNC basic principle theory, NC machining program and CAM machining; understand basic CNC sensing element detection principle.數(shù)控技術(shù)與編程課程教學(xué)大綱課程編號(hào)1240453014

8、課程名稱數(shù)控技術(shù)與編程課程性質(zhì)選修學(xué) 時(shí)48學(xué) 分3學(xué)時(shí)分配授課：18 實(shí)驗(yàn)：16 上機(jī)：14 實(shí)踐： 實(shí)踐（周）：考核方式閉卷考試，平時(shí)成績(jī)占30% ，期末成績(jī)占70% 。開課學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院更新時(shí)間 適用專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)先修課程計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、金工實(shí)習(xí)、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造工藝學(xué)、電工電子技術(shù)、可編程控制器一、教學(xué)內(nèi)容第一章 數(shù)控技術(shù)概論 1.1什么是數(shù)控技術(shù)。 1.2數(shù)控技術(shù)的組成；機(jī)床本體、數(shù)控系統(tǒng)的組成；選講數(shù)控外圍技術(shù)。 1.3數(shù)控加工零件的工作過程；簡(jiǎn)介從零件圖到加工成品的整個(gè)過程。 1.4數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)與分類。1.5數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。教學(xué)難點(diǎn)：數(shù)控機(jī)床的

9、組成與分類教學(xué)重點(diǎn)：數(shù)控加工零件的工作過程第二章 數(shù)控加工的程序編制基礎(chǔ) 2.1 概述 1）、數(shù)控編程的內(nèi)容與步驟。 2）、機(jī)床坐標(biāo)系的確定。展示不同種類的數(shù)控機(jī)床，其常用坐標(biāo)系的建立與標(biāo)定。 3）、數(shù)控程序的結(jié)構(gòu)與格式，擴(kuò)展介紹主程序與子程序。2.2 數(shù)控編程中的常用指令 數(shù)控編程中常用的指令；G準(zhǔn)備功能代碼與M輔助功能代碼。介紹F、S、T代碼。2.3 數(shù)控編程中的工藝處理 1）、數(shù)控加工工藝的特點(diǎn)、數(shù)控加工零件的選擇。 2）、數(shù)控加工工藝性分析。通過一些圖例分析與對(duì)比，讓學(xué)生直觀地掌握數(shù)控加工工藝性良好的實(shí)例。 3）、數(shù)控加工工藝路線設(shè)計(jì)與分析。 4）、工序的設(shè)計(jì)。講解數(shù)控加工零件的裝夾、

10、典型數(shù)控用夾具、數(shù)控加工刀具的選擇、切削用量的選擇 5）、對(duì)刀點(diǎn)、起刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)。 6）、加工路線的設(shè)計(jì)與分析。重點(diǎn)介紹什么是切入、切出；如何選擇走刀路線。2.4 數(shù)學(xué)處理 1）、直線、圓弧的數(shù)學(xué)處理?；c(diǎn)、節(jié)點(diǎn)的概念。 2）、非圓曲線節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算。重點(diǎn)介紹等步長(zhǎng)法、等誤差法。 3）、用圓弧逼近非圓曲線。主要介紹雙圓弧法，可通過作圖法，使得學(xué)生了解什么是雙圓弧逼近，通過幾何計(jì)算，確定雙圓弧逼近節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)。教學(xué)難點(diǎn)：數(shù)控加工工藝性分析，數(shù)控加工工藝路線設(shè)計(jì)與分析教學(xué)重點(diǎn)：數(shù)控加工工藝路線設(shè)計(jì)與分析第三章 數(shù)控加工編程方法 3.1 概述 手工編程與自動(dòng)編程的基本流程。3.2 手工編程 1）、數(shù)控車

11、。通過實(shí)例，介紹數(shù)控車床的加工程序的編寫；要求學(xué)生基本掌握車床加工指令；根據(jù)零件圖的要求，能夠完成簡(jiǎn)單的數(shù)控車床加工程序的編制。 2）、數(shù)控銑。了解鏡像功能、行切法、三坐標(biāo)與五坐標(biāo)加工；學(xué)會(huì)坐標(biāo)系設(shè)定，可通過實(shí)例，重點(diǎn)講解輪廓銑的加工程序編制。要求學(xué)生根據(jù)零件圖的要求，能夠獨(dú)立完成數(shù)控銑床加工程序的編制。 3）、數(shù)控線切割。 4）、點(diǎn)位加工程序編制。要求學(xué)生能夠數(shù)量運(yùn)用固定加工循環(huán)語句進(jìn)行編程。 5）、數(shù)控加工中心。掌握換刀程序；子程序的編寫與調(diào)用；學(xué)會(huì)刀具補(bǔ)償?shù)氖褂谩?.3 自動(dòng)編程 自動(dòng)編程的流程。結(jié)合UG軟件，掌握CAM技術(shù)基礎(chǔ)。教學(xué)難點(diǎn)：數(shù)控加工自動(dòng)編程軟件的操作和分析教學(xué)重點(diǎn)：輪廓銑

12、的加工程序編制第四章 計(jì)算機(jī)數(shù)字控制裝置 4.1 硬件結(jié)構(gòu) 1）、單微處理器結(jié)構(gòu)。結(jié)合結(jié)構(gòu)框圖，介紹總線結(jié)構(gòu)以及單微處理器的硬件組成。 2）、多微處理器結(jié)構(gòu)。結(jié)合結(jié)構(gòu)框圖，介紹共享總線結(jié)構(gòu)、共享存儲(chǔ)器這兩種用以實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊之間互聯(lián)與通訊的結(jié)構(gòu)。 3）、開放式數(shù)控系統(tǒng)。4.2 軟件結(jié)構(gòu) CNC系統(tǒng)軟件的工作過程。4.3 PLC 數(shù)控機(jī)床中通過PLC實(shí)現(xiàn)的功能： M、S、T。PLC與CNC以及數(shù)控機(jī)床的關(guān)系。4.4 典型CNC系統(tǒng)介紹教學(xué)難點(diǎn)：CNC系統(tǒng)軟件的工作過程教學(xué)重點(diǎn)：CNC系統(tǒng)軟件架構(gòu)、工作過程第五章 數(shù)控機(jī)床的控制原理 5.1 概述 插補(bǔ)基本概念、插補(bǔ)方法分類。5.2 逐點(diǎn)比較法 1）

13、、逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ)。根據(jù)直線插補(bǔ)的四個(gè)步驟，介紹插補(bǔ)公式推導(dǎo)過程，通過例題，分析計(jì)算直線插補(bǔ)過程。 2）、逐點(diǎn)比較法圓弧插補(bǔ)。介紹插補(bǔ)公式推導(dǎo)過程，通過例題，分析計(jì)算圓弧插補(bǔ)過程。 3）、象限變換分析。通過對(duì)第一象限公式與計(jì)算過程的說明，引導(dǎo)學(xué)生掌握運(yùn)用坐標(biāo)變換插補(bǔ)其他象限圓弧的計(jì)算方法。 4）、逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)速度分析。5.3 數(shù)字積分法 1）、DDA直線插補(bǔ)。重點(diǎn)講述清楚算法如何通過二進(jìn)制累加器實(shí)現(xiàn)插補(bǔ)計(jì)算。讓學(xué)生能夠理解通過對(duì)x、y方向終點(diǎn)坐標(biāo)值進(jìn)行累加實(shí)現(xiàn)插補(bǔ)計(jì)算的過程。 2）、DDA圓弧插補(bǔ)。重點(diǎn)分析算法是通過對(duì)x、y瞬時(shí)點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行累加實(shí)現(xiàn)插補(bǔ)計(jì)算的過程。通過例題，分析計(jì)算DDA直線

14、插補(bǔ)過程。5.4 直線函數(shù)法 1）、直線函數(shù)法直線插補(bǔ)。介紹插補(bǔ)周期T、步長(zhǎng)l以及x，y的計(jì)算方法。 2）、直線函數(shù)法圓弧插補(bǔ)?？上韧ㄟ^圖示，明確幾何關(guān)系，再推導(dǎo)出公式。5.5 刀具半徑補(bǔ)償介紹刀補(bǔ)方式的工作過程。教學(xué)難點(diǎn)：逐點(diǎn)比較法 數(shù)字積分法教學(xué)重點(diǎn)：插補(bǔ)原理及基本插補(bǔ)算法第六章 數(shù)控機(jī)床的檢測(cè)裝置 6.1 概述 數(shù)控機(jī)床對(duì)檢測(cè)裝置的要求。位置檢測(cè)裝置分類。可以用表格對(duì)比介紹，便于區(qū)分理解。6.2 旋轉(zhuǎn)變壓器 1）、旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)。介紹不同種類的旋轉(zhuǎn)變壓器。 2）、介紹其工作原理與普通變壓器類似；講清勵(lì)磁電壓與感應(yīng)電壓，通過圖示以及動(dòng)畫，展現(xiàn)感應(yīng)電壓的變化過程；講解其與機(jī)床的連接方式和如

15、何通過感應(yīng)電壓來檢測(cè)位移信號(hào)。6.3 感應(yīng)同步器 1）、感應(yīng)同步器的結(jié)構(gòu)與種類。結(jié)合實(shí)際使用，介紹感應(yīng)同步器的安裝。 2）、簡(jiǎn)單介紹感應(yīng)同步器的工作原理。分析感應(yīng)同步器的特點(diǎn)。6.4 光柵 1）、介紹光柵的種類與精度。 2）、圖示光柵的結(jié)構(gòu)，講解光柵的基本測(cè)量原理。莫爾條紋的特性。3）、磁柵。6.5 編碼器 1）、接觸式編碼器。圖示接觸式碼盤，講解什么是碼道、二進(jìn)制碼盤、4位格雷碼盤，介紹工作原理。 2）、光電式編碼器。圖示光電式編碼器的結(jié)構(gòu)。講解工作原理。 3）、電磁式編碼器4）、編碼器在數(shù)控中的應(yīng)用。介紹如何測(cè)量位移、主軸控制。教學(xué)難點(diǎn)：旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器、光柵、編碼盤的結(jié)構(gòu)原理教學(xué)重

16、點(diǎn)：旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器、光柵、編碼盤的結(jié)構(gòu)原理第七章 數(shù)控機(jī)床的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 7.1 概述 數(shù)控機(jī)床對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的要求。7.2 步進(jìn)電機(jī) 工作原理。動(dòng)畫展示步進(jìn)電機(jī)的工作狀態(tài)，分析電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向、轉(zhuǎn)動(dòng)頻率、轉(zhuǎn)動(dòng)角度與繞組的相數(shù)、通電狀態(tài)、通電頻率的關(guān)系。步進(jìn)電機(jī)特性。簡(jiǎn)介步矩角、矩角特性、啟動(dòng)頻率。7.3 直流伺服電機(jī) 1）、直流伺服電機(jī)的機(jī)結(jié)構(gòu)與分類。2）、直流伺服電機(jī)的調(diào)速原理與方法。3）、直流伺服電機(jī)的PWM調(diào)速控制系統(tǒng)。7.4 交流伺服電機(jī) 交流伺服電機(jī)的分類與特點(diǎn)。交流伺服電機(jī)的變頻調(diào)速。教學(xué)難點(diǎn)：步進(jìn)電機(jī)的工作原理、交、直流伺服電機(jī)類型及特性教學(xué)重點(diǎn)：步進(jìn)電機(jī)的工作原理、交、直

17、流伺服電機(jī)類型及特性第八章 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)與裝置8.1 概述 數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的基本要求。8.2 主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng) 1）、結(jié)合主軸圖，介紹主軸部件的結(jié)構(gòu)。數(shù)控機(jī)床主軸部件的支承。 2）、數(shù)控機(jī)床的準(zhǔn)停裝置。介紹什么是準(zhǔn)停，如何實(shí)現(xiàn)。介紹自動(dòng)換刀裝置。8.3 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng) 1）、滾珠絲杠。根據(jù)圖示，介紹滾珠絲杠的兩種循環(huán)方式。 2）、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。分別介紹分度工作臺(tái)、數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。8.4 導(dǎo)軌 通過圖片，介紹不同的數(shù)控機(jī)床上常用的導(dǎo)軌。8.5 自動(dòng)換刀裝置與其他輔助裝置 通過圖片，介紹不同的自動(dòng)換刀裝置。教學(xué)難點(diǎn)：數(shù)控機(jī)床主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)教學(xué)重點(diǎn)：數(shù)控機(jī)床主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)

18、系統(tǒng)二、教學(xué)要求第一章 數(shù)控技術(shù)概論 教學(xué)要求：了解數(shù)控技術(shù)的組成，掌握數(shù)控加工零件的工作過程。第二章 數(shù)控加工的程序編制基礎(chǔ) 教學(xué)要求：了解數(shù)控加工工藝的特點(diǎn)。掌握程序編制的內(nèi)容和步驟、程序編制的工藝處理、程序編制的工藝指令、程序格式及編程指令代碼。第三章 數(shù)控加工編程方法 教學(xué)要求：了解數(shù)控車編程、掌握數(shù)控銑，加工中心編程方法和機(jī)床操作步驟。學(xué)會(huì)利用UG軟件對(duì)零件的三軸數(shù)控編程。第四章 計(jì)算機(jī)數(shù)字控制裝置 教學(xué)要求：了解數(shù)控裝置的軟硬件結(jié)構(gòu)、PLC控制器。通過圖解，讓學(xué)生掌握CNC裝置的軟件構(gòu)成，以及軟件系統(tǒng)的工作過程。第五章 數(shù)控機(jī)床的控制原理 教學(xué)要求：了解插補(bǔ)原理及基本插補(bǔ)算法：逐點(diǎn)

19、比較法、數(shù)字積分法等。分析計(jì)算DDA 直線插補(bǔ)過程。第六章 數(shù)控機(jī)床的檢測(cè)裝置 教學(xué)要求：了解四種位置檢測(cè)裝置：旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器、光柵、編碼盤的工作原理第七章 數(shù)控機(jī)床的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 教學(xué)要求：掌握步進(jìn)電機(jī)的工作原理、了解交、直流伺服電機(jī)類型及特性.第八章 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)與裝置教學(xué)要求：掌握數(shù)控機(jī)床主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，了解數(shù)控機(jī)床典型裝置上機(jī)實(shí)驗(yàn)部分：實(shí)驗(yàn)一 數(shù)控插補(bǔ)原理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)和使用數(shù)控插補(bǔ)教學(xué)軟件，熟悉常用的插補(bǔ)算法；通過插補(bǔ)算法編程，實(shí)現(xiàn)逐點(diǎn)比較的直線插補(bǔ)算法。2學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)二 二維平面銑削的自動(dòng)編程了解數(shù)控加工自動(dòng)編程基礎(chǔ)，運(yùn)用UG等CAD/CAM軟件實(shí)現(xiàn)2維平面銑削的自動(dòng)編程。4學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)三 三維固定軸銑削的自動(dòng)編程運(yùn)用UG等CAD/CAM軟件實(shí)現(xiàn)三維固定軸銑削加工的自動(dòng)編程。4學(xué)時(shí)。實(shí)驗(yàn)四 數(shù)控加工仿真實(shí)驗(yàn) 運(yùn)用UG、斯沃?jǐn)?shù)控仿真系統(tǒng)軟件、VERICUT、CIMCO Edit等軟件，對(duì)數(shù)控加工過程進(jìn)行模擬仿真，檢驗(yàn)程序是否正確。4學(xué)時(shí)。實(shí)驗(yàn)部分：實(shí)驗(yàn)一 數(shù)控原理實(shí)驗(yàn)了解數(shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn)、基本組成和應(yīng)用。了解數(shù)控系統(tǒng)常用部件的原理與作用。熟悉數(shù)控系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)的連接與基本操作。 2學(xué)時(shí)。實(shí)驗(yàn)二 數(shù)控綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)電氣控制分析實(shí)驗(yàn) 按照數(shù)控綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)電氣原理圖，檢查