数控加工技术
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课程评价
spContent=数控加工技术是先进制造技术的基础和重要组成部分。它的广泛应用,使全球制造业发生了根本变化。数控技术的水准、拥有和普及程度已经成为衡量一个国家综合国力和工业现代化水平的重要标志之一。为适应这种形势,需要大量培养数控专业技术人才。
—— 课程团队
课程概述

《数控加工技术》课程是机械工程学科中机电一体化、计算机控制技术、机械加工工艺和机械CAD/CAM技术等及其结合的专业主干课。本课程的任务是培养学生掌握现代机械制造中有关数控技术的基础理论,专业知识,并注重培养学生理论联系实际的能力和实践创新能力,使其具备为现代机械制造工艺过程,制造设备,数控系统进行设计,应用,研制的能力。


授课目标
(1)掌握数控加工工艺、数字控制原理、数控系统等基本理论知识; (2)具备编制数控加工程序及进行数控加工的基本能力; (3)了解伺服驱动原理与运动控制方法; (4)掌握数控机床的机械结构。
课程大纲

《数控加工技术》课程教学大纲

适用专业:机械设计制造及其自动化  材料成型与控制工程  本科

    时:48学时

    分:3学分

课程代码:B01001273

一、本课程的性质和任务

(一)课程性质:

《数控加工技术》课程是机械工程学科中机电一体化、计算机控制技术、机械加工工艺和机械CAD/CAM技术等及其结合的专业主干课。

(二)课程任务:

本课程的任务是培养学生掌握现代机械制造中有关数控技术的基础理论,专业知识,具备为现代机械制造工艺过程,制造设备,数控系统进行设计,应用,研制的能力。

二、本课程的基本內容

(一)数控技术概论

【教学目的和要求】

本章主要讲述数控机床的基本概念和特点、主要技术参数、分类以及技术与发展水平等。本章内容是数控机床的基本知识和内容,要求学生理解并掌握数控机床的基本概念、组成与特点以及分类,了解其发展趋势和在先进制造技术中的作用。

【教学内容】

1.数控技术的基本概念

2.数控机床的组成

3.数控机床的分类

4.数控机床的特点

5.数控技术的产生与发展

【教学重点与难点问题】

重点:数控机床的组成和各组成部分的功能;数控机床的分类

难点:全面了解数控机床的产生与发展

(二)计算机数控(CNC)系统

【教学目的和要求】

本章让学生了解数控系统的基本知识,掌握CNC系统的软、硬件结构。了解可编程控制器(PLC)在数控机床上的应用,掌握CNC系统的插补原理。了解CNC系统的输入/输出与通信要求。

【教学内容】

1CNC系统的组成与功能

2CNC装置的硬件结构

3CNC装置的软件结构

4CNC系统中的可编程控制器

5CNC装置的插补原理

【教学重点与难点问题】

重点:CNC装置的硬件结构;CNC装置的软件结构;逐点比较法直线插补和圆弧插补。

难点:CNC装置的插补原理

(三)数控机床的伺服系统

【教学目的和要求】

学习和研究高性能的数控机床伺服系统是掌握现代数控机床技术的关键之一。本章让学生了解数控机床伺服系统在按控制理论进行分类时,不同类型的伺服系统的组成及特点。掌握位置检测装置的组成、作用;重点让学生掌握伺服系统各组成部分的工作原理及性能特点,以便将来更好地应用。

【教学内容】

1.伺服系统的组成和分类

2.开环伺服系统

3.闭环伺服系统

4.位置检测元件

【教学重点与难点问题】

重点:步进电动机及驱动电路;交流伺服系统;常用的位置检测元件。

难点:光栅、脉冲编码器结构特点工作原理和工作过程

(四)数控加工工艺基础

【教学目的和要求】

本章让学生了解数控加工工艺与传统加工工艺的区别;掌握数控加工工艺的特点、主要内容、数控机床的合理使用; 掌握数控加工工艺分析、设计方法和常用的数学计算方法;掌握数控加工工艺文件的编制方法。

【教学内容】

1.数控加工工艺概述

2.数控车削加工工艺

3.数控铣削及加工中心加工工艺

【教学重点与难点问题】

重点:数控加工工艺的特点、主要内容、数控机床的合理使用;数控加工工艺分析、设计方法;数控加工工艺文件的编制方法。 

难点:数控车床、铣床和加工中心加工工艺文件的制定

(五)数控加工程序的编制

【教学目的和要求】

本章让学生了解数控编程编程的方法、内容和步骤。掌握有关数控坐标轴的确定和工件系的概念。重点掌握数控车床、数控铣床和加工中心的手工编程知识。了解自动编程编程以及宏程序的应用。当在生产实际中遇到具体问题时,应根据数控机床的编程知识,合理而又灵活地去解决实际问题。

【教学内容】

1.数控机床编程基础

2.数控车床程序编制

3.数控铣床及加工中心程序编制

4.自动编程

【教学重点与难点问题】

重点:数控加工程序的编程方法与步骤;常用G代码的指令格式、功能原理、应用条件;零件的孔加工、车加工和铣削加工手工编程方法。

难点:数控机床坐标系;车削复合循环指令;孔加工循环指令。

(六)数控机床的机械结构

【教学目的和要求】

本章让学生了解数控机床对主传动系统、进给传动系统的要求。了解主轴的调速方法;熟悉主轴部件、滚珠丝杠螺母副、直线电动机、数控机床的导轨、自动换刀装置。认识数控回转工作台、分度工作台等主要辅助装置。为学生初步具有设计机床传动系统的能力打下基础。

【教学内容】

1.数控机床机械结构的组成与特点

2.数控机床的主传动系统

3.数控机床的进给传动系统

4.数控机床的自动换刀装置

5.数控机床的主要辅助装置

【教学重点与难点问题】

重点:主轴端部结构、主轴轴承选用;滚珠丝杠副的工作原理、特点及使用方法;数控机床的结构形式;滚动导轨的选择计算方法;四方回转刀架工作原理。

难点:滚珠丝杠副的工作原理、特点及使用方法

三、学时分配建议

课程内容

理论讲授

实验课

习题课

小计

(一)数控技术概论

2

 

 

2

(二)计算机数控(CNC)系统

6

 

 

6

(三)数控机床的伺服系统

6

 

 

6

(四)数控加工工艺基础

6

 

 

6

(五)数控加工程序的编制

12

4

 

16

(六)数控机床的机械结构

10

 

 

10

 

44

4

 

48

四、其它说明

(一)教材:《机床数控技术》,刘军,电子工业出版社,201512月;

参考教材:

《数控技术及应用》,刘军,北京大学出版社,201310月;

《数控加工技术》,周文玉, 高等教育出版社,20105月;

《数控加工编程及操作教程》,周文玉,刘赛赛,中国轻工业出版社,20092月;

(二)考核方式:本课程为考试课,成绩按百分制,其中卷面成绩约占80%,实验、作业等平时成绩约占20%

(三)先修课程:电工电子技术、控制工程基础、机械制造装备设计、金属切削技术、机械制造工艺学、机床电气控制、液压与气压传动等。

(四)后续课程:因为该课程应用性较强,此课程后应接连安排数控实习(训)3-4周,数控技能取证培训2-3周。

(五)建议本课程在第6学期开设。

预备知识

机械原理、机械设计、电工电子技术、控制工程基础、机械制造装备设计、金属切削技术、机械制造工艺学、机床电气控制、液压与气压传动等

证书要求

(1)完成相关教学视频的学习;

(2)完成相关章节的单元测验;

(3)完成期末考试;

(4)根据单元测验的成绩和期末考试的成绩计算课程成绩。


参考资料

参考文献

[1] 刘军,张秀丽.机床数控技术[M].北京:电子工业出版社,2015.

[2] 刘军.数控技术及应用[M].北京:北京大学出版社,2013.

[3] 周文玉,杜国臣等.数控加工技术[M].北京:高等教育出版社,2010.

[4] 周文玉,刘赛赛.数控加工编程及操作教程[M].北京:中国轻工业出版社,2009.


常见问题

课程的重点、难点及解决办法

1.重点

(1)数控原理及控制方法;

(2)数控加工工艺与编程;

2.难点

(1)《数控加工技术》一课包含了工程控制理论和电机控制、数控原理、伺服系统控制、传感器原理,内容多,难度大;

(2)数控加工技术是一门实践性很强的课程,学生感性认识差,较难将数控程序与数控工艺设计,刀具轨迹等加工运动准确结合,需要培养数控工艺与编程的综合运用能力。

3.解决办法

(1)和相关课程教师交流,避免讲述相同内容,侧重于和数控设备有关的相关内容,理论紧密联系实际;

(2)改进教学方法,积极实行案例式、讲练结合式、讨论启发式、归纳式、现场教学式、模块教学式、仿真式、顶岗式等多种教学方法,来提高教学效率;

(3)对实验进行了重新审核和研讨,加大实验改革力度:减少验证性实验,增加创意性实验,提高学生的学习兴趣;

(4)采用现代教学手段,开展多媒体教学,减少理论课时,增加案例解析,加强实践性环节教学,进一步增加感性认识。