《数控原理及编程技术》课程教学大纲（本科）

1、数控原理及编程技术(NC principle and programming technology)课程编号：3410100学分：2学 时：32 （其中：讲课学时：26、实验学时：6、上机学时：0 ）先修课程：机械工程导论、电工电子学A、机械CAD、单片机原理及应用、机械 制造技术基础A、控制工程基础适用专业：机械设计制造及其自动化教 材：数控技术，李斌、李曦主编，华中科技大学出版社，2010.4一、课程的性质与课程目标（一）课程性质数控原理及编程技术是高等学校机械设计制造及其自动化专业的一门专业基 础选修课程，本课程以培养学生掌握数控技术的基本知识、应用能力和操作技能为导 向，将理论知识和实

2、践知识有机结合，以数控手工编程、自动编程、数控系统工作原 理和组成、伺服系统工作原理和组成、数控机床组成和主要功能部件等为主体构建课 程体系，通过课堂授课、专题报告、讨论和实验等形式，培养具有较广数控加工技术 知识和应用能力的高级工程技术人才，能够从事数控技术相关方面的数控系统和数控 机床开发、数控程序编制、生产和维护、数控技术教育和培训等工作。（二）课程目标.能根据数控原理和数控编程基本知识，针对生产实际中的零部件加工要求，能 够编制出数控加工工艺卡和数控加工程序，能够在数控机床上运行和验证，分析加工 质量和加工效率，提出工艺和程序的改进方案。.在认识数控技术对提高产品制造质量和加工效率的基

3、础上，进一步要求了解高 性能伺服系统、高精度数控插补方法、五联动轴数控机床、新型超硬数控刀具、高速 电主轴和车铳复合工艺等数控核心技术和关键部件的应用，能够提升和推动整个制造 业发展的重要性。.通过课堂、讲座及其相关文献检索和分析，了解数控机床、数控系统及其关键 零部件的国内外发展现状，熟悉技术前沿与发展方向。性、选做实验的数量和完成情况，以及对实验报告的批改，进行评分，并将成绩 记录在册。.实验成绩含各单项实验成绩和实验总评成绩，按百分制的形式给出。.此实验不单独算学分，将实验成绩报给任课教师，按教学大纲规定的比例纳入课 程的总成绩。六、参考资料.数控技术实验指导书，江苏大学工业中心，自编指

4、导书，2012.机床数控技术，李斌、李曦主编，华中科技大学出版社，2010.图解数控机床编程方法与加工实例，顾京、王振宇编著，中国电力出版社， 2009.UGNX5.0CAM实例解析，沈春根，机械工业出版社，20072017年9月25日课程简介课程编码：03410100课程名称：数控原理及编程技术英文名称：NC Principle and Programming Technology学 分：2学 时：32 （其中：讲课学时：26、实验学时：6、上机学时：0）课程内容：数控原理及编程技术主要介绍数控原理及编程技术基础相关的基 本知识、基本理论和基本方法，包括数控装置、进给伺服驱动系统、机 床运动

5、系统等工作原理和基本组成，以及数控编程技术的应用方法。通 过本课程的学习，培养学生掌握数控加工工艺及其编程技术的基本知识 和技能，了解数控装置、伺服驱动系统和机床运动系统的组成和工作原 理，了解数控加工技术和数控机床的发展趋势和关键技术，具备根据零 件加工要求制定数控加工工艺和数控编程的能力，具备根据中等复杂程 度的零件型面进行自动编程的能力，以及能够进行常见数控机床相关编 程操作的能力。选课对象：机械设计制造及其自动化专业先修课程：机械工程导论、电工电子学A、机械CAD、单片机原理及应用、机械 制造技术基础A、控制工程基础教 材：数控技术，李斌、李曦主编，华中科技大学出版社，2010二、课程

6、内容及教学要求第1章概述(-)课程内容(1)数控机床基本概念、数控机床种类和分类；(2)数控系统工作原理、应用范围及其数控系统性能指标；(3)数控系统和数控机床选用的基本方法。(二)教学要求(1)使学生掌握数控加工、计算机数控系统，数控机床等基本概念；(2)使学生了解数控机床的特点，数控装置的主要技术指标和选用方法；(3)初步具备利用将一些工程中的数学问题转化为编制数控程序的能力。(三)重点和难点(1)数控系统的工作原理和数控系统的性能指标；(2)数控系统性能指标的作用和选用方法。第2章数控加工程序的编制(含自动编程)(一)课程内容(1)数控程序编制的基本步骤、数控机床坐标系和工件坐标系、数控

7、加工工艺分 析和工序卡的编制；(2)数控编程格式和常用命令；(3)数控车削编程实例和数控铳削编程实例(4)基于UG NX软件自动编程工作流程、常见自动编程的操作类型。(二)教学要求(1)熟练掌握手工编制数控加工程序的基本原理、基本步骤和编制格式；(2)基本掌握基于UG NX CAM模块自动编程的工作流程和常用操作类型；(3)初步具备利用将一些工程中的数学问题转化为编制数控程序的能力。(三)重点与难点(1)数控加工工艺基本要求，数控程序编程基本格式、常用命令和基本步骤，数 控车编程方法和实例，数控铳削(加工中心)编程方法和实例；(2) CAM软件自动编程的工作流程、后处理方法、常见操作类型和应用

8、方法。(3)程序编制中固定循环、子程序命令及其宏程序应用方法；(4)自动编程中刀路分布模式和分类，以及机床坐标系、参考坐标系和工件坐标 系的区别和应用方法。第3章计算机数控装置(一)课程内容(1)数控装置的工作过程：程序输入、译码、数据处理、插补、位置控制、输入 /输出控制、显示、诊断；(2)数控装置的硬件结构：单片机组成的数控装置、单微处理机数控装置、基于 网络的数控装置；(3)数控软件：数控软件的数据转换流程、数控软件的基本结构；(4)数控装置的输入/输出接口:接口标准化、接口的任务；(5) PLC控制：PLC的基本概念、PLC编程的基本方法和工作过程；(6)插补原理：插补的基本概念和分类

9、；插补算法：逐点比较法、数字积分法、 数字增量插补算法；(7)刀具补偿原理：刀具补偿的概念、原理和常见类型。(二)教学要求(1)熟练掌握基准脉冲类逐点比较法，了解数字积分法插补原理、数据采样类直 线函数法、扩展DDA插补法的插补原理；(2)掌握刀具补偿原理、类型、实践运用及进给速度控制原理；(3)初步具备利用将一些工程中的数学问题转化为编制数控程序的能力。(三)重点与难点(1)数控插补概念、原理、类型和常见算法；(2)车刀偏置补偿、刀尖半径补偿、刀具半径补偿和长度补偿的基本概念和实际 应用方法；(3)刀具半径补偿的建立和取消，以及对应命令的实际应用方法。第4章进给伺服驱动系统(一)课程内容(1

10、)进给伺服驱动系统：伺服系统的组成、基本要求和分类；(2)位置检测装置作用和分类；(3)旋转变压器结构组成、工作原理和应用；感应同步器的结构、工作原理和应 用；绝对式编码器和增量式脉冲编码器工作原理；光栅结构、工作原理和位移一数字 转换系统；(4)步进电机工作原理、主要性能指标、控制和驱动以及开环控制步进电机伺服 系统的工作原理；(5)交流伺服系统电机和速度控制方法。(二)教学要求(1)掌握伺服系统的工作原理、组成和分类方法；(2) 了解旋转变压器、感应同步器的结构与工作原理和应用；(3)掌握脉冲编码器、光栅的结构与工作原理、性能指标和选用方法。(三)重点与难点(1)伺服系统的组成和分类；检测

11、系统的种类、工作原理和选用方法；(2)脉冲编码器的工作原理、种类、性能指标和选用的基本原则；(3)光栅的工作原理、种类、性能指标和选用的基本原则。第5章机床运动系统与典型部件(-)课程内容(1)数控机床主运动和进给运动的特点；(2)数控机床的主运动系统、主运动参数和传动形式、主轴部件和控制功能、新 型电主轴结构和发展趋势；(3)数控机床的进给运动系统基本结构、齿轮传动副、滚珠丝杠螺母副、同步 带、刀轨和工作台、数控机床的换刀装置及过程和自动换刀形式、刀库结构以及刀具 交换装置。(二)教学要求(1) 了解数控机床的组成、主运动和进给运动结构；(2)具备选用数控机床典型部件和分析其性能参数的能力。

12、(三)重点与难点(1)高速电主轴结构、性能指标和控制方法；(2)主轴准停结构、类型和控制方法；(3)滚珠丝杠螺母副结构特点、误差形成原因和分析。第6章典型数控机床(一)课程内容(1)数控车床及车削中心的组成和特点、数控铳床及加工中心的组成和特点；(2)数控磨床的组成和特点、数控特种加工机床的组成和特点。(二)教学要求(1)掌握实际生产中数控机床基本结构分析的方法；(2)具备选用数控机床关键功能部件以及确定工艺应用范围的能力。(三)重点与难点(1)数控车床、数控铳和数控加工中心的组成、特点和加工工艺应用范围；（2）数控加工中心、车铳复合中心、五轴联动加工中心的机床结构组成，以及 各自的工艺应用范

13、围。第7章数控加工技术的发展趋势（一）课程内容（1）数控机床主机的发展趋势、数控加工控制系统的发展、伺服驱动系统的发展 趋势；（2）柔性制造技术的发展、基于网络的数控加工技术。（二）教学要求了解数控机床中新型主机、数控系统、伺服系统、测量系统等关键技术的发展趋 势和工程应用。（三）重点与难点（1）数控装置系统、伺服驱动系统的关键技术和发展趋势；（2）伺服驱动系统关键技术；（3）多轴联动加工中心的组成和在叶轮、复杂模具上的加工应用。三、 学时分配及教学方法注：1.课程实践学时按相关专业培养计划列入表格；章（按序填 写）教学形式及学时分配主要教学方法支撑的课程目 标课堂 教学实验上 机课程 实践小

14、 计第一章22讲授法目标2、3第二章8412讲授法目标1、2第三章628讲授法目标1、2第四章63讲授法目标1、2第五章22讲授法目标1、2第六章11讲授法目标3第七章11讲授法目标3合计266322.主要教学方法包括讲授法、讨论法、演示法、研究型教学方法（基于问题、项目、案例等教 学方法）等。四、课程考核考核形式考核要求考核权重支撑的课程 目标课堂表现以随机的形式，在每章内容进行中或结束后， 随堂提问或者测试1-3题，主要考核学生课堂的 听课效果和课后及时复习消化本章知识的能 力，结合平时的随机点名，进行综合考核。5%目标1、2平时作业课后完成10-15个习题，主要考核学生对每章知 识点的复

15、习、理解和掌握程度，计算全部作业 的平均成绩。5%目标1、3大作业针对数控编程操作技能的行业要求，完成数控 车、加工中心手工编程大作业和自动编程(CAM)大作业各一份。10%目标1期末考试采用闭卷考试，试卷题型包括填空题、选择 题、判断题、简答题和综合应用题等5种考核 形式。其中考核概论、典型数控机床和数控加 工技术的发展趋势等基础知识占20%；考核数 控技术的工程应用、实验操作能力知识占 50%；考核针对数控原理知识中的概念、术语、 方法和命令及其在实践中应用能力占30%。70%目标1、2、 3实验完成4个实验，主要考核学生应用数控原理和 数控编程知识进行实验、实践和工程综合应用 的能力，并

16、对实验结果进行分析与评价的能 力。10%目标1注：1.分学期设置和考核的课程应按学期分别填写上表。.考核形式主要包括课堂表现、平时作业、阶段测试、期中考试、期末考试、大作业、小 论文、项目设计和作品等。.考核要求包括作业次数、考试方式(开卷、闭卷)、项目设计要求等。.考核权重指该考核方式或途径在总成绩中所占比重。五、课程目标达成度评价课程对应考核形式实际评测结果目标（学生达到的平均水平）课程目标1平时成绩、大作业、期末 考试、实验（课堂表现义5%+平时作业义5%） /2+期末考试 对应试题平均分x70%+实验平均分X10%课程目标2平时成绩、大作业、期末 考试（课堂表现x5%+平时作业x5%）

17、 /2+期末考试 对应试题平均分x70%六参考书目及学习资料.现代数控原理及控制系统，张吉堂，国防工业出版社，2009.数控编程手册，彼得斯密德，化学工业出版社，2012.UGNX5.0CAM实例解析，沈春根，机械工业出版社，2007七 大纲说明（内容可包括实验内容与基本要求、习题要求及其它一些必要的说明）.采用多媒体教学手段，保证讲课进度的同时注意学生的掌握程度和课堂的气 氛；.在第一章讲授结束时，布置课程报告的选题和要求。2017年9月25日数控原理及编程技术课程实验教学大纲(NC principle and programming technology)课程编号：3410100课程教学总

18、学时：32 实验总学时：6 总学分：2先修课程：机械工程导论、电工电子学A、机械CAD、单片机原理及应用、机械制造 技术基础A、控制工程基础适用专业：机械设计制造及其自动化一、目的与任务本课程是机械设计与制造自动化专业必修实验课。通过实验，使学生加深对数控原 理及编程技术有关基本知识、基本理论和基本技能的理解和掌握，拓宽知识面，掌握 实验的基本方法和技能，学会使用有关数控机床和数控编程软件的操作流程和操作方 法，着重培养学生的实际动手能力及综合运用所学知识分析和解决一般数控相关技术 问题的能力。二实验教学的基本要求(1)复习实验相关理论和基础知识，认真写好预习报告；(2)利用数学工具和数控编程

19、软件，根据要求实现实验数据和数控加工程序的处 理，获得实验结果和实现数控机床加工零件；(3)分析存在的问题及改进的方法。三 实验内容 性质 学时分配及对毕业要求的支撑序 号实验项目 名称实验内容学时对课程 目标的 支撑类型备注1数控插补 原理与伺 服控制实 验本实验为验证性实验，通过教师演 示和学生动手，能够掌握数控插补 的基本原理及其常见插补算法的应 用方法；掌握采用逐点比较法完成 手工计算直线、圆弧的插补轨迹及 其程序编写方法；利用编写的插补 程序，应用到运动控制开发平台， 实现插补控制目标。2目标1验证性必做2数控车床本实验为验证性实验，通过手工编2目标1验证性必做编程与操 作实验程演示和数控机床操作的演示，掌 握数控车床的机床坐标系、参考坐 标系和工件坐标系等设置方法以及 车削数控系统的主要组