课程代码：0202010404 学 分：3 总学时：48
理论学时：40 实践学时：8
一、课程的性质与任务
本课程是机械设计制造及自动化专业的一门专业技术基础课程，它的基本任务是使学生了解数控原理、数控技术、数控加工工艺和编程操作等内容，进而使学生掌握数控技术的分析应用和设计基本方法，提高学生解决具体工艺问题的能力和编程能力，达到培养学生对机电一体化产品的应用和设计能力的目的。
二、课程教学的基本要求
通过本课程的学习,使学生掌握数控装置、伺服系统、检测装置数控编程在数控机床上的功能和应用，并掌握这些部件与机床本体配接的知识。学生应具有初步分析现场生产问题、进行数控机床简单设计、进行数控机床调试和维修的能力。
1．知识目标
（1）掌握机电结合及多学科融合的综合系统分析、设计、制造和使用能力。为从事现代制造工程（如CAD/CAM、FMS、CIMS等技术工作）打下基础。
（2）掌握数控技术的基本理论和所涉及的基本技术，具有分析、选用和设计机械设备、数控系统的能力。
（3）具有编制、分析和调试数控加工程序（中等复杂程度）的能力。掌握数控编程中的数学处理方法和自动编程的原理。
（4）掌握数控技术实验的原理和方法，具有实验分析能力，使用计算机能力以及实验研究的初步能力。
（5）了解数控技术发展的新理论、新技术和最新发展趋势
2．能力目标
通过数控机床与应用课程教学，应注意培养学生以下能力：
（1）独立获取知识的能力——具有手工编程和自动编程的基本能力。具有正确使用ISO编程的基本技能。能够正确查阅标准、规范、手册、图册等技术资料进行维护数控机床。
（2）科学观察和思维的能力——通过观察、分析、综合、归纳等方法培养学生发现问题和提出问题的能力，并对所涉投影问题有一定深度的理解。
（3）分析问题和解决问题的能力——培养机械与工艺的思维能力，使学生具备运用数控知识解决工程实际问题的初步能力。
3．素质目标
通过数控机床与应用的课程教学，应注重培养学生以下素质：
（1）求实精神——培养学生的团队协助精神和沟通能力，通过数控机床与应用课程教学，培养严谨的科学态度和良好的职业道德，追求真理的勇气、严谨求实的科学态度和刻苦钻研的作风。
（2）创新意识——通过学习，激发学生的求知热情、探索精神、创新欲望。
（3）实践能力——使学生树立较强的安全意识、质量意识和环保意识，培养学生的实践动手能力，使学生掌握数控机床的基本原理及应用方法。
三、课程教学内容和要求
第1章 数控技术概论
内容：
1．数控机床的产生和特点
2．数控机床的组成
3．数控机床的分类
4．数控机床的适用范围
5．数控机床的发展趋势
要求：
了解数控机床的产生和发展和我国数控机床的现状和特点；了解什么是数控机床；掌握数控机床加工零件的过程和数控机床的四大组成；了解按工艺用途的分类；掌握按运动轨迹的分类；掌握按伺服控制的分类；了解按系统功能的分类；了解按联动轴数的分类。了解数控机床加工的特点及应用和不同机床的适用范围。了解数控机床结构的发展趋势；了解计算机控制性能的发展趋势；掌握伺服系统的发展趋势；了解数控系统发展展望。
重点：数控机床的四大组成、四大分类
难点：伺服系统的发展趋势
第2章 数控加工编程技术
内容：
1．数控编程的基础知识
2．数控机床的坐标系
3．数控程序代码结构
4．常用指令的编程方法
5．数控车床的程序编制
6．数控铣床的程序编制
7．加工中心的程序编制
8. 程序编制中的数学处理
9. 自动编程技术概要
要求：
掌握数控编程的内容和步骤和掌握数控程序的编制方法；1．掌握数控机床的标准坐标系；了解坐标运动的正方向；掌握编程坐标系；了解坐标系的确定方法；掌握机床坐标系、工件坐标系、绝对坐标和相对坐标；掌握数控编程的内容和步骤；了解数控程序的组成部分；掌握数控程序段格式；掌握字地址符的含义、字地址符的特点、主程序与子程序的确定方法；掌握数控机床的标准坐标系；了解坐标运动的正方向；掌握编程坐标系；了解坐标系的确定方法；了解数控车床工艺；了解数控车床编程特点；掌握车削常用循环指令；了解其他常用的车床编程指令；掌握数控车削编程实例（FANUC）；了解数控铣床工艺，掌握数控铣床编程基础；熟悉加工中心编程基础知识；掌握加工中心的固定循环指令；熟悉自动编程基本方法及相关软件。
重点: 编程的基础知识、车床的程序编制、铣床的程序编制
难点：加工中心的程序编制
第3章 计算机数控系统
内容：
1．概述
2．CNC系统的硬件结构
3．CNC系统的软件结构
4．插补原理与计算
5．刀具补偿原理
6．数控机床中常用的PLC
要求：
熟悉CNC装置的组成及其工作过程；了解CNC装置的特点及可执行的功能；掌握单微处理器结构和多微处理器结构；了解I/O接口电路及相应的外部设备与开放式数控系统。了解CNC装置的软件结构工作过程；了解CNC装置的软件结构的特点；熟悉插补的概念；掌握逐点比较法直线插补和逐点比较法圆弧插补；了解数字积分法；了解刀具半径补偿原理；掌握刀具半径补偿工作过程和常用方法，了解刀具半径补偿程序段间转接情况分析；了解数控机床中的PLC的控制原理与方法。
重点：CNC系统的硬件结构、CNC系统的软件结构
难点：插补原理与计算
第4章 数控机床的伺服系统和常用的驱动元件
内容：
1．数控机床的伺服系统
2．数控机床的驱动电动机
3．数控机床的驱动装置
要求：
熟悉伺服系统的概念；掌握数控机床对伺服系统的要求；了解进给伺服系统的分类。了解步进电动机的特点和工作原理；掌握主轴电动机的特点和工作原理。了解步进驱动装置的工作原理；了解直流伺服驱动装置的工作原理；掌握交流伺服驱动装置的工作原理。
重点：数控机床的伺服系统
难点：数控机床的驱动电动机
第5章 数控机床的机械结构
内容：
1．数控机床的主传动系统
2．数控机床的进给传动系统
3．数控机床的导轨
4．刀库及自动换刀装置
5．数控机床的其他常用机构
要求：
了解数控机床加工特点；掌握数控机床加工机械结构特点；熟悉数控机床传动系统特点。掌握数控机床主轴调速的方法；了解数控机床主轴部件的结构；了解高速精密电主轴的结构；了解同步带传动简介。掌握数控机床的进给传动系统的要求；了解滚珠丝杆螺母副传动；了解静压丝杆螺母副简介；了解直线电动机进给系统；了解齿轮传动装置及其间隙消除；了解轴上零件连接的间隙消除。了解直线贴塑滑动导轨和直线滚动导轨。了解回转工作台、自动排屑装置、对刀仪、润滑系统的工作特点；了解液压与气压传动系统。
重点: 数控机床的主传动系统、数控机床的进给传动系统
难点：自动换刀装数控机床的其他常用机构
第6章 位置检测装置
内容：
1．概述
2．脉冲编码器
3．旋转变压器
4．感应同步器
5．光栅位移检测装置
6．磁栅
7. 激光干涉仪
要求：
了解位置检测装置的要求；掌握位置检测装置的分类。了解旋转变压器的结构，掌握旋转变压器的工作原理；了解旋转变压器的应用。了解感应同步器的结构；掌握直线感应同步器的工作原理；了解直线感应同步器的处理方法。了解光栅的种类，掌握光栅的工作原理；了解光栅位移和计量光栅的特点；了解光栅读数头的工作原理。了解编码器的分类与规格；掌握增量式电脉冲编码器和绝对式电脉冲编码器的工作方式。了解磁栅的工作特点，掌握磁栅的工作原理。
重点：旋转变压器、感应同步器、光栅
难点：激光干涉仪
第7章 数控刀具系统
内容：
1．数控刀具系统的特点
2．数控车床刀具系统
3．数控铣床与加工中心刀具系统
4．数控机床的对刀装置
5. 高速切削对刀装置
6. 数控车床的刀架
要求：
了解数控刀具的特点及其分类，熟悉数控车床、铣床与加工中心的刀具类型及其刀具材料，掌握数控机床的对刀的定义、目的及常用的对刀方法，了解数控机床与高速切削的对刀装置基本组成与对刀原理，掌握数控车床的刀架类型与刀架的使用方法。
重点：数控车床、数控加工中心的刀具系统
难点：数控机床的对刀原理
第8章 数控维修
内容：
1．概述
2．数控机床故障诊断的基本方法
3．数控机床机械故障诊断
4.数控机床电气故障诊断
要求：
了解数控机床维修安全规范；掌握数控机床维修主要内容。了解故障追踪方法、直观检查法、自诊断功能法、参数检查法、功能程序测试法、交换替代法、转移法、测量比较法、敲击法、局部升温法、原理分析法等11种数控机床故障诊断的基本方法。了解数控机床机械系统的故障诊断方法；掌握典型机床机械系统的故障诊断和处理方法。了解数控机床电气故障诊断主要内容。
重点：机械故障诊断
难点：数控机床电气故障诊断
四、课程教学时数分配
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序号 |
教学内容 |
学时 |
学时分配 |
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讲课 |
实验 |
习题课、讨论课 |
课程设计（大作业） |
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1 |
第1章 数控技术概论 |
4 |
4 |
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2 |
第2章 数控加工编程技术 |
14 |
10 |
4 |
|
|
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3 |
第3章 计算机数控技术 |
6 |
4 |
2 |
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4 |
第4章 数控机床的伺服驱动系统和常用驱动元件 |
6 |
6 |
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5 |
第5章 数控机床的机械结构 |
6 |
6 |
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|
|
|
6 |
第6章 位置检测装置 |
4 |
2 |
2 |
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7 |
第7章 数控刀具系统 |
4 |
4 |
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8 |
第8章 数控机床维修基础知识 |
4 |
4 |
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小 计 |
48 |
40 |
8 |
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五、教学建议
以教师讲授为主，有重点的讲授，辅以多媒体课件、课堂讨论与练习、实验练习、注重理论联系实际。在学习课本知识的同时，通过课外数控的基础知识来解决机械加工应用中遇到的实际问题，引导学生参加各种数控竞赛。培养学生们尝试专研自动编程的兴趣，为将机械加工运用到现代设计等领域打下坚实的基础。
六、本课程与其它课程的关系
本课程是在《控制工程基础》，《几何精度控制与应用》，《电工学》，《微机应用基础》，金工实习、《机械设计》，《机械制造技术基础》的学习基础上，对其进行深入系统的学习，其中金工实习、电工学、机床电器自动控制、控制工程基础、机械制造技术基础是本课程学习的重要基础。学生通过本课程的学习，除了加深对已学课程理解之外，重要的是要掌握数控机床结构、基本理论、数控加工工艺与编程等综合性的知识。
先修课程：金工实习，《机械设计》，《机械制造技术基础》，《控制工程基础》，《几何精度控制与应用》，《电工学》，《微机应用基础》
后修课程：毕业设计
本课程在专业培养计划中安排在第7学期。
七、考核方法
1．考试命题
以笔试的方式进行考核，题型设有填空、选择、简答、编程、计算等，以数控机床的组成与工作原理、插补原理计算、数控车床与加工中心手工编程为重点，适当考查数控机床机械结构、位置检测以及机床维护等知识，考试内容不超出大纲。
2．考核方式
考核方式为笔试：每学期平时成绩（包括作业成绩、缺课和听课、实验等情况）占总评成绩的30%，期末考试笔试成绩占70%。
八、教材及教学参考书
主教材：
《机床数控技术》魏斯亮主编, 大连理工出版社，2015第三版
参考书：
1．《数控技术及其应用》胡仁喜编著，机械工业出版社，2009
2．《机床数控技术及应用》陈蔚芳主编,科学出版社,2010