數(shù)控原理與系統(tǒng)

1、 國(guó)家骨干高等職業(yè)院校建設(shè)項(xiàng)目標(biāo) 志 性 建 設(shè) 成 果數(shù)控技術(shù)專業(yè)數(shù)控原理與系統(tǒng)課程標(biāo)準(zhǔn)二一三年六月- 13 -目 錄第一部分 課程概述- 2 -一、課程的性質(zhì)和作用- 2 -二、課程設(shè)計(jì)的基本理念- 2 -三、課程設(shè)計(jì)思路和依據(jù)- 2 -第二部分 課程目標(biāo)- 5 -一、知識(shí)目標(biāo)- 5 -二、技能目標(biāo)- 5 -三、人文目標(biāo)- 5 -第三部分 課程標(biāo)準(zhǔn)- 7 -一、課程信息- 7 -二、教學(xué)內(nèi)容及目標(biāo)要求- 7 -三、教學(xué)建議- 9 -第四部分 課程實(shí)施- 10 -一、教學(xué)條件- 10 -二、師資要求- 10 -三、教學(xué)方法- 10 -四、教材選用與編寫- 11 -五、課程資源的開發(fā)與利用-

2、11 -六、考核評(píng)價(jià)及標(biāo)準(zhǔn)- 11 -第一部分 課程概述一、 課程的性質(zhì)和作用本課程是數(shù)控技術(shù)專業(yè)的一門必修主干核心課程，不僅具有較強(qiáng)的理論性，同時(shí)具有較強(qiáng)的實(shí)踐性。課程以數(shù)控機(jī)床為研究對(duì)象，研究數(shù)字控制系統(tǒng)的工作原理、組成部分及其在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用。通過本課程的學(xué)習(xí)應(yīng)使學(xué)生掌握數(shù)字控制技術(shù)的基本原理和方法，學(xué)會(huì)數(shù)字控制的基本設(shè)計(jì)或選用一般機(jī)械裝置的數(shù)控系統(tǒng)，并培養(yǎng)學(xué)生正確使用數(shù)控設(shè)備的能力。本課程在高職數(shù)控專門人才的培養(yǎng)中具有重要的地位和作用。 在本課程講授之前，學(xué)生應(yīng)已修完以下課程：機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、微機(jī)原理與應(yīng)用、電器控制與可編程控制器、等課程，并經(jīng)過初級(jí)車工實(shí)訓(xùn)。二、課程設(shè)計(jì)的基本理

3、念本課程以培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)控技術(shù)的綜合應(yīng)用能力為總目標(biāo)。堅(jiān)持以高職教育培養(yǎng)目標(biāo)為依據(jù)，基于本課程在機(jī)電類專業(yè)知識(shí)、能力構(gòu)筑中的位置及這門技術(shù)的特點(diǎn)，體現(xiàn)“以必需、夠用為度”的原則，突出應(yīng)用能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，充分注意“教、學(xué)、做”三結(jié)合。學(xué)習(xí)過程符合學(xué)生的認(rèn)識(shí)過程和接受能力，符合由淺入深、由易到難、循序漸進(jìn)的認(rèn)識(shí)規(guī)律。把創(chuàng)新素質(zhì)的培養(yǎng)貫穿于教學(xué)中。采用行之有效的教學(xué)方法，注重發(fā)展學(xué)生思維、應(yīng)用能力。強(qiáng)調(diào)以學(xué)生發(fā)展為中心，幫助學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)。在學(xué)習(xí)中，注意與相關(guān)的專業(yè)技術(shù)“接口”。理論教學(xué)中除了課堂教學(xué)外還可以在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行教學(xué)，這可增加學(xué)生對(duì)數(shù)控機(jī)床機(jī)構(gòu)的感性認(rèn)識(shí)。實(shí)踐教學(xué)以實(shí)驗(yàn)形式開展。二、 課程設(shè)

4、計(jì)思路和依據(jù)本課程依據(jù)國(guó)家職業(yè)技能標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控車工及企業(yè)對(duì)數(shù)控加工人員崗位工作任務(wù)與職業(yè)能力要求設(shè)計(jì)課程內(nèi)容，以典型零件的加工為載體，有機(jī)地融入理論知識(shí)與操作技能，教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)成模塊化項(xiàng)目，包括以下部分內(nèi)容：項(xiàng)目1 數(shù)控系統(tǒng)認(rèn)知 項(xiàng)目2 數(shù)控加工程序輸入及預(yù)處理項(xiàng)目3 數(shù)控插補(bǔ)原理算法項(xiàng)目4 主軸及進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)項(xiàng)目5 可編程序機(jī)床控制器PMC項(xiàng)目6 典型數(shù)控系統(tǒng)通過教學(xué)體現(xiàn)： （1） 通過對(duì)數(shù)控系統(tǒng)基本概念、微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的硬軟件構(gòu)成的學(xué)習(xí)，了解數(shù)控系統(tǒng)的主要工作過程，為后續(xù)學(xué)習(xí)建立感性認(rèn)知。 （2） 以加工程序具體流程為主線，學(xué)習(xí)加工程序的輸入方法；數(shù)控加工程序的譯碼與診斷、軟件實(shí)現(xiàn)；刀具補(bǔ)償

5、原理，刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償、半徑補(bǔ)償；數(shù)控加工程序、進(jìn)給速度預(yù)處理等知識(shí)。 （3） 數(shù)控插補(bǔ)原理算法是數(shù)控系統(tǒng)的核心，通過對(duì)脈沖增量插補(bǔ)算法、數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)算法、逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)原理、數(shù)字積分法插補(bǔ)原理、數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)原理的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生掌握數(shù)控加工編程指令是如何通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為實(shí)際運(yùn)動(dòng)指令的過程。 （4） 學(xué)習(xí)開環(huán)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、開環(huán)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的工作原理、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及其性能指標(biāo)、脈沖驅(qū)動(dòng)電源、脈沖分配與速度控制、傳動(dòng)間隙及傳動(dòng)誤差、開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)軟件、開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)軟件的內(nèi)容、開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)軟件的速度控制、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)環(huán)行分配程序、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)自動(dòng)升降速程序、傳動(dòng)間隙及傳動(dòng)誤差軟件補(bǔ)償程序等知識(shí)，使學(xué)生掌握開環(huán)伺服執(zhí)行機(jī)

6、構(gòu)的基本原理。 （5） 學(xué)習(xí)閉環(huán)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、直流電動(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng)、交流電動(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng)、使學(xué)生熟悉閉環(huán)伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)的基本原理。 （6） 通過對(duì)主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)學(xué)習(xí)，掌握主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的工作原理、主軸分段無(wú)級(jí)調(diào)速及控制、主軸的進(jìn)給功能與準(zhǔn)停控制。（7） 通過對(duì)數(shù)控系統(tǒng)中PMC的應(yīng)用實(shí)例的分析，掌握數(shù)控系統(tǒng)中PMC的信息交換、數(shù)控系統(tǒng)中PMC控制功能實(shí)現(xiàn)方式。 （8） 熟悉典型數(shù)控系統(tǒng)。學(xué)習(xí)程度用語(yǔ)主要使用“了解”、“掌握”、“理解”、“能”或“會(huì)”等用語(yǔ)來(lái)表述。“了解”、“掌握”用于表述事實(shí)性知識(shí)的學(xué)習(xí)程度?！袄斫狻庇糜诒硎鲈硇灾R(shí)的學(xué)習(xí)程度。“能”或“會(huì)”用于表述技能的學(xué)習(xí)程度。第二部分 課程目標(biāo)一

7、、 知識(shí)目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)掌握以下基本知識(shí)：（1） 掌握了解數(shù)控機(jī)床的組成和工作過程； （2） 掌握數(shù)控裝置的硬件結(jié)構(gòu)和軟件結(jié)構(gòu)； （3） 掌握數(shù)控加工程序的輸入方法； （4） 掌握數(shù)控加工程序的譯碼和診斷； （5） 掌握數(shù)控插補(bǔ)的原理與算法； （6） 掌握數(shù)控機(jī)床的環(huán)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及相關(guān)電氣執(zhí)行元件的工作原理和選用；（7） 掌握數(shù)控機(jī)床的主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的工作原理與控制方法； （8） 掌握現(xiàn)有數(shù)控機(jī)床的可編程序機(jī)床控制器PMC； （9） 熟悉典型數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)二、 技能目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)掌握以下職業(yè)能力：（1）了解數(shù)控系統(tǒng)的構(gòu)造； （2） 具備數(shù)控機(jī)床故障模塊的發(fā)現(xiàn)能力；

8、（3） 具備使用數(shù)控設(shè)備的能力；（4） 熟練掌握幾種典型數(shù)控系統(tǒng)三、 人文目標(biāo)（1）養(yǎng)成獨(dú)立思考的習(xí)慣，能對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行較為全面的比較、概況和闡述； （2）能在學(xué)習(xí)過程中積極與他人合作，相互幫助，共同完成學(xué)習(xí)任務(wù)； （3）具有熱愛科學(xué)、實(shí)事求是的學(xué)風(fēng)和創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新精神；（4）具有良好的人文素質(zhì)和職業(yè)道德，能夠與人和睦相處，團(tuán)隊(duì)意識(shí)強(qiáng)；（5）樂于接觸并了解國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)品。第三部分 課程標(biāo)準(zhǔn)一、課程信息課程編號(hào)30326 課程名稱數(shù)控原理與系統(tǒng)課程類別 純理論課(A類)課程類型專業(yè)技術(shù)平臺(tái)課課程學(xué)分3.5計(jì)劃課時(shí)56課程性質(zhì)專業(yè)必修課適用專業(yè)數(shù)控技術(shù)職業(yè)資格開課

9、部門機(jī)械工程系制訂人員楊春花制訂時(shí)間2013.6課程負(fù)責(zé)人楊春花批準(zhǔn)人楊潤(rùn)澤二、教學(xué)內(nèi)容及目標(biāo)要求序號(hào)項(xiàng)目（情境）名稱主要教學(xué)內(nèi)容學(xué)習(xí)目標(biāo)及要求學(xué)時(shí)1數(shù)控系統(tǒng)認(rèn)知數(shù)控系統(tǒng)基本概念、組成；數(shù)控加工程序的基本概念；安全生產(chǎn)的具體內(nèi)容；數(shù)控系統(tǒng)的主要工作過程、分類、發(fā)展；微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的硬、軟件構(gòu)成；數(shù)控系統(tǒng)的功能、發(fā)展趨勢(shì)；1 了解數(shù)控系統(tǒng)的主要工作過程、分類、發(fā)展；2 理解微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的硬、軟件構(gòu)成；3 具備識(shí)別數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床的能；4 會(huì)分析數(shù)控機(jī)床控制對(duì)象；5 會(huì)畫數(shù)控機(jī)床基本組成框圖。42數(shù)控加工程序輸入及預(yù)處理數(shù)控加工程序輸入及預(yù)處理加工程序的輸入方法數(shù)控加工程序的譯碼與診斷、軟件實(shí)現(xiàn)；

10、刀具補(bǔ)償原理，刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償、半徑補(bǔ)嘗數(shù)控加進(jìn)給速度預(yù)處理1 理解數(shù)控加工程序輸入及預(yù)處理；2 掌握加工程序的輸入方法；3 理解數(shù)控加工程序的譯碼與診斷、軟件實(shí)現(xiàn)；4 理解刀具補(bǔ)償原理，刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償、半徑補(bǔ)嘗；5 數(shù)控加進(jìn)給速度預(yù)處理；6 掌握各種輸入方法，能對(duì)程序進(jìn)行人工譯碼，并能進(jìn)行后續(xù)處理。53數(shù)控插補(bǔ)原理算法數(shù)控插補(bǔ)原理算法；插補(bǔ)原理概述；逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)原理；算法具體實(shí)現(xiàn)；插補(bǔ)實(shí)例；數(shù)字積分法插補(bǔ)原理；算法具體實(shí)現(xiàn)；插補(bǔ)實(shí)例；數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)原理；算法具體實(shí)現(xiàn)插補(bǔ)實(shí)例1 掌握逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)原理；2 掌握數(shù)字積分法插補(bǔ)原理；3 理解數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)原理；4 能根據(jù)給定坐標(biāo)和要求，用各種算法描繪插補(bǔ)

11、軌跡；184主軸及進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)開環(huán)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，開環(huán)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的工作原理，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及其性能指標(biāo)，脈沖驅(qū)動(dòng)電源，脈沖分配與速度控制，傳動(dòng)間隙及傳動(dòng)誤差；開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)軟件，開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)軟件的內(nèi)容，開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)軟件的速度控制，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)環(huán)行分配程序，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)自動(dòng)升降速程序，傳動(dòng)間隙及傳動(dòng)誤差軟件補(bǔ)償程序；閉環(huán)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，直流電動(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng)；交流電動(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng)；主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述，主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的工作原理；主軸分段無(wú)級(jí)調(diào)速及控制，主軸的進(jìn)給功能與準(zhǔn)停控制。1 理解開環(huán)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工作原理；2 理解閉環(huán)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工作原理；3 理解主軸伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工作原理；4 能夠進(jìn)行伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的配置與

12、連接；5 掌握伺服電機(jī)的工作原理、工作特性及參數(shù)設(shè)定方法；6 知道影響閉環(huán)伺服系統(tǒng)性能指標(biāo)的參數(shù)；7 能夠進(jìn)行主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的配置與連接；205可編程序機(jī)床控制器PMC數(shù)控系統(tǒng)中PMC的信息交換；數(shù)控系統(tǒng)中PMC控制功能實(shí)現(xiàn)；數(shù)控系統(tǒng)中PMC的應(yīng)用實(shí)例。1 了解數(shù)控系統(tǒng)中PMC的信息交換；2 理解數(shù)控系統(tǒng)中PMC控制功能實(shí)現(xiàn)；3 理解數(shù)控系統(tǒng)中PMC的應(yīng)用實(shí)例；4 能夠讀懂主軸、潤(rùn)滑、換刀等輔助功能的PMC梯形圖；76典型數(shù)控系統(tǒng)FANFUC數(shù)控系統(tǒng)、SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)華中數(shù)控系統(tǒng)、開放式數(shù)控系統(tǒng)1 了解FANFUC數(shù)控系統(tǒng)；2 了解SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)；3 了解華中數(shù)控系統(tǒng)、開放式數(shù)控系

13、統(tǒng)；2總學(xué)時(shí)56三、教學(xué)建議1.數(shù)控原理與系統(tǒng)是一門主要的專業(yè)課程，安排在第三學(xué)期實(shí)施教學(xué)。本課程將前面三年所學(xué)知識(shí)進(jìn)行了概括、總結(jié)和提升，在整個(gè)人才培養(yǎng)計(jì)劃中起到了非常重要的作用。 2數(shù)控原理與系統(tǒng)課程的教學(xué)重點(diǎn)是機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部信息流的處理過程及數(shù)控功能的具體實(shí)現(xiàn)方法。 3數(shù)控原理與系統(tǒng)課程的教學(xué)難點(diǎn)是刀具補(bǔ)償計(jì)算、輪廓插補(bǔ)原理和位置控制策略的實(shí)現(xiàn)，以及整個(gè)系統(tǒng)觀的理念建立。 4數(shù)控原理與系統(tǒng)課程的教學(xué)方法比較適宜采用“粗細(xì)綜合”的思路逐步深入展開，注重培養(yǎng)學(xué)生定性分析和綜合知識(shí)的能力。 5要求在學(xué)習(xí)本課程之前先修機(jī)械基礎(chǔ)、機(jī)械制造技術(shù)、數(shù)控編程與C

14、AM、自動(dòng)控制原理、電機(jī)與拖動(dòng)、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、機(jī)床電器與PLC、微機(jī)原理及應(yīng)用、單片機(jī)應(yīng)用和檢測(cè)技術(shù)等課程。 6要注意本課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與課程設(shè)計(jì)內(nèi)容之間的聯(lián)系與區(qū)別，特別是側(cè)重點(diǎn)不完全相同的問題。第四部分 課程實(shí)施一、 教學(xué)條件能容納50-60人的多媒體教室一間。數(shù)控維修實(shí)驗(yàn)室一間。三、 師資要求最低師資配置要求如下（3人）：1具備講師以上職稱的專職理論教師一名；2具備技師以上職稱的數(shù)控車專職一線實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師二名；附件1：主講教師情況表姓 名職務(wù)職稱技能職稱楊天云副教授楊春花講師 技師謝小四講師技師湯 田張 強(qiáng)劉春美二、 教學(xué)方法1本課程采用以項(xiàng)目為主的模塊結(jié)構(gòu)，將理論與實(shí)踐的內(nèi)容進(jìn)行

15、整合。教師在教學(xué)中應(yīng)積極改革教學(xué)方法 ，采用行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)模式，積極探索和綜合使用各種適合情景教學(xué)的方法。2教師應(yīng)按照項(xiàng)目的學(xué)習(xí)目標(biāo)編制項(xiàng)目任務(wù)書。項(xiàng)目任務(wù)書應(yīng)明確教師講授（或演示）的內(nèi)容；明確學(xué)習(xí)者預(yù)習(xí)的要求；提出該項(xiàng)目整體安排以及各模塊訓(xùn)練的時(shí)間、內(nèi)容等。如以小組形式進(jìn)行學(xué)習(xí)，對(duì)分組安排及小組討論（或操作）的要求，也應(yīng)作出明確規(guī)定。3教師應(yīng)以學(xué)習(xí)者為主體設(shè)計(jì)教學(xué)結(jié)構(gòu)，營(yíng)造民主、和諧的教學(xué)氛圍，激發(fā)學(xué)習(xí)者參與教學(xué)活動(dòng)，注重教學(xué)的有效性，注重智慧技能的培養(yǎng)，提高學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)積極性，增強(qiáng)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)信心與成就感。4教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)習(xí)者完整地完成項(xiàng)目，并將有關(guān)知識(shí)、技能與職業(yè)道德和情感態(tài)度有機(jī)融合。四、 教

16、材選用與編寫選用教材：1數(shù)控原理與系統(tǒng)第2版 主編：鄭曉峰 機(jī)械工業(yè)出版社，2013.4參考教材：數(shù)控原理與典型系統(tǒng)數(shù)控原理與系統(tǒng)機(jī)床數(shù)控原理與系統(tǒng) 五、課程資源的開發(fā)與利用1 教案：數(shù)控原理教學(xué)教案2 教學(xué)課件：PPT格式；3 視頻教學(xué)資料：教師演示教學(xué)視頻；4 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)課程：學(xué)校網(wǎng)站數(shù)控原理與系統(tǒng)等相關(guān)數(shù)控類課程；六、考核評(píng)價(jià)及標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：學(xué)生能建立數(shù)控機(jī)床控制原理的基本框架，能識(shí)讀一套完整的數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)原理圖，能運(yùn)用電腦、網(wǎng)絡(luò)等工具查找技術(shù)信息，解決數(shù)控應(yīng)用問題，能與他人合作學(xué)習(xí)，共享成果。具體專業(yè)能力評(píng)價(jià)指標(biāo)有： 1、注重對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐分析問題、解決問題能力的考核。 2、

17、為全面考核學(xué)生的知識(shí)與技能掌握情況，本課程主要以過程考試為主。課程考核涵蓋項(xiàng)目任務(wù)全過程，主要包括以下幾個(gè)方面： （1） 學(xué)生能描述數(shù)控機(jī)床的基本原理及組成； （2） 學(xué)生能說出CNC系統(tǒng)的硬件組成和軟件任務(wù)； （3） 學(xué)生能進(jìn)行機(jī)床參考點(diǎn)的設(shè)置與調(diào)整方法，讀懂?dāng)?shù)控系統(tǒng)的信號(hào)反饋電纜圖； （4） 學(xué)生能說出伺服電動(dòng)機(jī)與普通電動(dòng)機(jī)的區(qū)別，伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理，讀懂伺服電動(dòng)機(jī)的接口說明書； （5） 學(xué)生能說出調(diào)速裝置的工作原理，識(shí)讀驅(qū)動(dòng)裝置的框圖； （6） 學(xué)生能說出位置控制的原理，識(shí)讀FANUC或SIEMENS的位置控制芯片和位置控制模板圖； （7） 學(xué)生能說出輪廓加工誤差的來(lái)自控制系統(tǒng)方面的原因，讀懂伺服設(shè)定和監(jiān)控頁(yè)面； （8） 學(xué)生能說出對(duì)主軸的控制要求，識(shí)讀變頻器接線圖； （9） 學(xué)生能說出輔助功能的種類，PLC的工作原理，識(shí)讀梯形圖； （10） 學(xué)生能識(shí)讀一套完整的數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)原理圖考核方式：1、 終結(jié)性考核：占總成績(jī)的80%。以下考核完成后，按比例折算成百分制成績(jī)，再按所占成績(jī)比重60%進(jìn)行折算