数控机床电气控制课程教学大纲

1、数控机床电气控制课程教学大纲课程编号0070681课程类别必修课参考理论学时数技方向92+（ 30 实验）加工方向48+（ 10 实验）4、-4y八 参考学分数技方向5加工方向3先修课程电工与电子技术、数控机床适用专业数控技术、机电一体化、电气自动化、课程性质与目的它以数控实“数控机床电气控制”是为数控技术应用专业开设的一门重要的职业技术课。用技术为背景，理论联系实际，课程体系完整。通过本课程的学习，使学生掌握数控机床电 气系统的基本知识和基本的分析、计算方法，并得到必要的实践技能的训练，为将来成为数控技术专门人才打下基础。二、课程基本要求1. 掌握数控机床电气控制的基本理论，进给运动控制（点

2、位控制、直线控制、轮廓控制 ）， 闭环控制，主轴控制，辅助控制。2. 熟悉掌握数控机床电路的基本分析方法，分析主电路、控制电路、独立电源的基本特 性。3. 重点掌握数控系统I/O接口、模拟接口电路，分析接口的基本概念、主要信号功能, 了解接口信号相互作用。4. 了解电磁兼容概念，运用电磁兼容采取抗干扰措施。电路连接。5. 熟练掌握伺服系统特性，估算扭矩，了解电机与驱动器的选用、6. 了解国内、外典型数控装置特性、功能，了解选用方法、系统连接、调试。7. 掌握PLC控制电路特点，了解在数控机床上的典型应用，梯形图设计与调试。8. 了解系统参数的作用、形式、功能，调试方法。9. 掌握数控车床、铳床

3、、加工中心的控制特点、电路设计、电路配线、连接、联调。10.学会正确使用常用的仪器和仪表、调节设备，掌握电气系统的基本测试技术。6三、课程教学内容1.数控机床控制基础（Cha pter 1 ）7.德国SIEMENS 数控系统(810/820 系统、802 系统、调试方法。(Chapter 7)840系统)外结构特点、内部结构、接口连接、参数设定、数控技术的发展历程、数控机床的结构、数控机床控制系统、进给运动控制(插补) 开关量(顺序)控制。2. 数控机床电气系统(Chapter 2)机床电气原理图识图、数控机床常用控制电器及选择(隔离开关、断路器、接触器、继 电器、主令电器、保护电器)机床动力

4、线路、机床控制线路、机床电源线路、配线规则(载 流量、颜色)抗电磁干扰。3. 可编程序控制器 PLC( Chapter 3)PLC概述、PLC的基本应用知识、 数控系统与PLC系统，数控机床PLC系统的设计及 调试、数控机床PLC应用实例。4.数控机床运动控制与位置检测(Chapter 4)进给运动控制方式、步进电机及驱动、直流伺服电机及驱动、交流伺服电机及驱动、全 数字交流伺服、主轴运动控制、交流变频器、编码器、光栅尺、闭环控制实现。5. 国产典型数控系统(Chapter 5) 数控系统体系结构、接口连接、参数设定。6.日本FANUC数控系统(chapter 6)调试方法。(6系统、0系统、

5、18系统)外结构特点、内部结构、接口连接、参数设定、8.数控车床控制(chapter 8辅助控制、分进给辅助控制,电路设数控车床电气控制特点与功能、二坐标控制、主轴控制、换刀控制、/转进给控制、主轴转速检测，电路设计、连接、联调方法。9.数控铳床控制(chapter 9)数控铳床电气控制特点与功能、三坐标控制、主轴控制、换刀控制、计、连接、联调方法。10.加工中心控制(Chapter 10)加工中心电气控制特点与功能、主轴准停控制、刀库与换刀机械手控制、旋转工作台控 制、交换工作台控制，电路设计、连接、联调方法。四、理论学时分配表:序号内容数技方向课时数加工方向课时数1数控机床控制基础442数

6、控机床电气控制1283可编程序控制器1244数控机床运动控制与位置检测1285国产典型数控系统1246日本FANUC数控系统847德国SIEMENS数控系统848数控车床控制849数控铳床控制8410加工中心控制84合计9248五、本课程实验内容及要求,2学时正确完成机床电路的配线，通电测试电路功能。1. 交流主电路、交流控制电路实验 要求:学会各种机床电器安装及连线,2学时2. 直流控制电路与接口电路实验，,正确连接后通电要求:先剖析一台数控装置对外接口电路，再正确选择外部元件和设备 试验，加深对开关量信号和模拟量信号控制特性的理解，3. PLC控制实验，4学时，然后要求：先用一台PLC装置

7、通过对外接口连接局部控制电路，编制梯形图（程序） 通电试验，加深梯形图（程序）对电路功能的理解。4. 步进电机特性与驱动实验 2学时要求:先用一台数控装置正确连接驱动器与步进电机，通电后再调到高、中、低不同速 度，加载观其现象、测其特性，加深对矩频特性的理解。5. 直流伺服电机特性与驱动实验2学时要求：先用一台数控装置正确连接驱动器与直流伺服电机，通电后再调到高、中、低不 同速度，加载观其现象、测其特性，加深对控制特性的理解。6. 交流伺服电机特性与驱动实验2学时要求：先用一台数控装置正确连接驱动器与交流伺服电机，通电后再调到高、中、低不 同速度，加载观其现象、测其特性，加深对控制特性的理解。

8、7. 主轴电机、交流变频控制实验2学时要求 : 先用一台主轴电机正确连接驱动器或交流变频器， 低不同速度，加载观其现象、测其特性，加深对负载特性的理解。8. 编码器、光栅尺实验 2 学时 要求 :先将编码器、光栅尺正确连接的电源，再通过转动或直线运动，用示波器观察和 分析输出信号波形，测量位置与数据关系。9. 数控系统实验， 2 学时要求 :首先将数控装置与多轴进给驱动、主轴进行连接，通电后再在手动、手轮、 自动方式下工作， 理解速度、 位置、联动的关系以及正常、 异常现象的表现。通电后用控制信号调到高、中、MDI、10系统参数实验， 2 学时要求 : 先将数控装置与进给驱动、主轴进行连接，通

9、电后改变系统参数，再在手动、手 轮、MDI、自动方式下工作，反复改变系统参数，观察现象，理解参数功能，作用。11. 数控车床换刀控制实验 2 学时要求 : 先将数控装置、 PLC 与电动刀架连接， 通电后再设置系统参数， 理解改变参数后 刀架定位的变化 ,掌握其调整方法。12. 多轴联动实验， 2 学时 要求 : 先将数控装置与多轴进给驱动、滑台进行连接，通电后再在手动、手轮、自动方式下工作，设置各轴在不同速度下运动，观察轨迹变化，编制整圆运动程序，观察各 轴运动变化，加深联动控制的理解。13 加工中心刀库找刀及换刀控制 , 4 学时要求: 先熟悉找刀捷径原理、 机械手的基本特性 , 再用 PLC 实现控制， 学会梯形图设计 原理，调试方法。以上共计 13 个实训项目，MDI 、六、本课程实训内容及要求总计 30 学时 （数控加工方向选作 5 个，10 学时 ） 。附加课时）8 学时8 学时1数控车床全电路实训，2数控铣床全电路实训，3加工中心全电路实训，要求：根据实训条件，选择国产数控系统、日本 FANUC 数控系统、德国 SIEMENS 数 控系统，设计全电路，完成连线、调试、测试。8 学时七、参