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《数控机床与编程》课程教学大纲

课程编号:07041201
课程名称:数控机床与编程
课程类型:专业必修课
总 学 时:64学时,其中:讲授52学时;实验4学时;上机8学时。
学    分:4学分
适用专业:机械设计制造及其自动化专业,四年制本科学生
先修课程:理论力学、材料力学、机械原理、机械设计、互换性与技术测量、金属切削原理与刀具、机械制造工艺学、金属切削机床、机电传动与控制
后续课程:数控机床与编程实训、毕业设计
一.课程性质、目的和任务
《数控机床与编程》是机制类专业十分重要的一门专业必修课,也是面向生产现场、实践性很强的一门专业技术课程。本课程的任务是介绍数控机床的基本原理,介绍数控加工的统一规定,介绍数控加工编程的工作方法,介绍数控机床的机械结构、电气结构和检测反馈装置,介绍数控加工工艺的有关知识,使学生了解和熟悉数控车床及数控加工中心机床的基本操作。学生在接受并完成本课程的理论学习与编程实训之后,应达到以下基本要求:

  1. 了解CNC数控系统的组成和数控计算机的特点;
  2. 了解数控机床的基本操作,能够掌握一般工件的数控加工程序编制方法;
  3. 学习了解与掌握数控机床的机械结构新技术;
  4. 理解数控机床进给伺服系统的基本工作原理;
  5. 了解数控机床检测元件的工作原理与选用原则。

二.教学内容和要求
(一) 绪论                                                   
教学内容:

  1. 数控机床的产生、发展、现状与特点;
  2. 数控机床的组成、数控系统的分类;
  3. 数控技术在国民经济中的地位与作用;
  4. 国内外数控技术的发展趋势。

重点:数控机床与数控编程加工技术的基本概念国内外数控技术的现状与发展趋势。
(二) 数控编程技术
教学内容:

  1. 数控机床的坐标系规定;
  2. 数控加工程序代码结构;
  3. 常用数控加工指令的编程方法;
  4. 数控车床的程序编制;
  5. 数控铣床的程序编制;
  6. 加工中心机床的程序编制;
  7. 数控程序编制中的数学处理方法。

教学要求:
熟练掌握数控机床坐标系的统一规定、数控机床的编程规则、数控加工准备功能G代码、辅助功能M代码、数控编程时的工艺处理方法、数控机床的数控系统控制面板、数控车床的基本操作、多重复合循环加工的编程。
重点:数控车床的坐标系统、数控车床的编程规则、准备功能G代码、辅助功能代码、数控车床对刀与找正。
难点:数控机床的编程规则及应用、多重复合循环加工、数控机床对刀与找正。
(三) 计算机数控系统
教学内容:

  1. 计算机数控(CNC)系统的组成;
  2. CNC系统的硬件结构;
  3. CNC系统的软件结构;
  4. CNC装置的插补原理与插补算法;
  5. 刀具半径补偿功能的方法与原理。

教学要求:
了解计算机数控的基本概念、CNC系统的软硬件结构、开放式数控系统的优点、数控加工方法插补原理、数控加工的误差补偿、数控加工辅助功能与PLC在数控机床中的作用。
重点:逐点比较法的直线插补与圆弧插补、插补运算的计算机运行框图           
难点:数控加工精度控制、B刀补与C刀补。
(四) 数控伺服系统和常用驱动元件
教学内容:

  1. 数控机床的伺服系统;
  2. 数控机床的驱动电机;
  3. 数控机床的驱动电源装置。

教学要求:
了解数控机床进给伺服系统的概念及要求,学习掌握步进驱动及开环进给控制方式、了解直流伺服驱动和交流伺服驱动装置的工作原理。
重点:进给伺服系统的分类、步进电机的工作方式、步距角的计算、小步距角步进电机的结构原理、伺服电机的工作原理、高低压切换驱动电路
难点:矢量变换变频调速。
(五) 数控机床的机械结构
教学内容:

  1. 数控机床机械结构的主要特点;
  2. 数控机床的主传动系统;
  3. 数控机床的进给传动系统;
  4. 数控机床的新型导轨结构;
  5. 数控机床的自动换刀装置;
  6. 数控机床的其它常用机构。

教学要求:
了解数控机床的机械结构与普通机床机械结构的本质区别,掌握数控机床主轴调速的方法原理,掌握数控机床进给传动系统中克服反向间隙提高传动精度的各种技术措施,了解加工中心主轴结构、刀库和自动换刀机械手、数控回转工作台、对刀仪、自动排屑机等提高数控机床生产效率的机械装置。
重点:加工中心主轴的刀具自动装卸夹紧装置、滚珠丝杠螺母副的原理与调整方法、齿轮消隙原理与装置、贴塑导轨、滚动导轨、直线滚动导轨副
难点:滚珠丝杠螺母副的预紧与预拉伸、加工中心主轴的刀具自动装卸夹紧装置
(六) 数控机床的位置检测装置
教学内容:

  1. 数控机床位置检测装置的要求;
  2. 光栅检测装置;
  3. 编码器检测装置;
  4. 磁栅检测装置;
  5. 其它位置检测装置。

教学要求:
了解位置检测装置在数控机床中的作用,学习各种位置检测装置的工作原理与结构,掌握数控机床位置检测装置的选用方法。
重点:莫尔条纹的工作原理和特点、纯二进制编码与循环码码盘、磁通响应磁头的原理与结构、激光测距原理
难点:循环码码盘结构、磁通响应磁头结构原理
(七) 自动编程方法与仿真加工
教学内容:

  1. 自动编程方法概述;
  2. 自动编程技术的发展动向;
  3. 数控编程仿真加工。

教学要求:
了解以APT语言为基础的自动编程方法和计算机图形学为基础的自动编程方法的工作原理,学会并基本掌握一种数控编程仿真加工方法。
重点:了解两种自动编程方法的工作原理和工作过程、学习并掌握一种数控编程仿真加工的方法
(八) 数控机床维修基础知识
教学内容:

  1. 数控机床维修概述;
  2. 数控机床电气故障诊断的基本方法;
  3. 数控机床机械故障诊断的基本方法。

教学要求:
学习数控机床维修的基础知识,初步了解各种数控机床电气故障和机械故障诊断的基本方法。
重点:初步了解各种数控机床电气故障和机械故障诊断的基本方法。
三.实践环节:
在本课程的实践教学环节中,安排课程实验4学时,安排上机8学时。力求以本课程为基础,通过实训教学强化本课程的教学内容。


序号

内容

学时

实验一

数控机床的组成、工作原理与典型机械结构

2学时

实验二

复杂零件的数控编程方法

2学时

上机实训

数控编程计算机仿真加工

8学时

 

 

 

合   计

 

12学时

四.课外习题
根据课程进程,先后布置三次课外习题。
五.教学方法与手段
本课程的教学采用粉笔板书讲解和采用多媒体教学课件相结合的方式进行,以课堂讲授为主,在教学中可以安排数控机床加工的参观。
六.学时分配:


序号

内容

讲课

实验

习题课

上机

其它

小计

1

绪 论

4

 

 

 

 

4

2

数控编程技术

18

4

 

 

 

22

计算机数控系统

8

 

 

 

 

8

数控伺服系统和常用驱动元件

6

 

 

 

 

6

数控机床的机械结构

6

 

 

 

 

6

数控机床的位置检测装置

6

 

 

 

 

6

自动编程方法与仿真加工

4

 

 

8

 

12

8

数控机床维修基础知识

2

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

合计

52

 

8

 

64

七.考核方式:
考核性质:考试。
考核方法:笔试。
八.参考教材及主要参考书:

  1. 参考教材:《机床数控技术》,魏斯亮主编,大连理工大学出版社, 2006年

《数控机床加工程序编程》(第4版),顾京主编,机械工业出版社,2009年

  1. 主要参考书:《数控技术及应用》,林其骏主编,机械工业出版社,2001年

《 数控机床与编程 》,刘书华主编,机械工业出版社,2001年
《数控加工实训指导》,詹华西编 ,西安电子科技大学出版社  2000年

  1. 参考软件:CAXA制造工程师、MasterCAM、斯沃数控仿真软件等

大纲批准:         大纲审定:          大纲编制:        修订日期:2011年6月