机床数控系统教学大纲64学时.docx
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机床数控系统教学大纲64学时
无锡职业技术学院
《机床数控系统（A）》课程模块教学大纲
教育层次：
专科层次、学制三年
课程模块号：
D1C227A
课程模块教学时数：
64
学分数：
4
制订或修订执笔人：
张爱红完成日期：
2006年5月
审核小组：
院教学工作委员会审核日期：
2006年5月
课程模块审批通过文件号：
锡职院教字[2006]5号
第2次修订
签发人：
谈向群签发日期：
2006年5月
有效期至2010年7月
一、课程性质和任务
1．课程性质
本课程是数控设备应用与维护专业的一门专业主干课程。
2．课程任务
《机床数控系统（A）》课程的任务是：
通过任务引领的项目活动，使学生掌握机床数控系统的基本知识，具备典型数控系统连接与调试的基本技能，为后续《数控机床维修》课程的学习奠定良好的基础，同时培养学生爱岗敬业、团结协作的职业精神。
二、先修课程模块
1．先修课程模块名称
1）机床电气与PLC控制
2）数控机床伺服控制
2．先修课程模块编号
1）D1C204A
2）D1C206A
三、教学目标
1．知识目标
1）了解数控系统的概念、组成及分类；
2）了解现代数控系统的特点与发展方向；
3）理解数控加工程序预处理及插补、刀补等过程；
4）熟悉步进驱动控制系统的组成、工作原理；
5）熟悉闭环伺服系统的组成、工作原理；
6）熟悉主轴驱动系统的组成、分类、控制方法；
7）熟悉数控机床中的PLC及接口技术；
8）掌握典型数控系统的连接与调试的方法。
2．能力目标
1）具备查阅数控系统资料的能力；
2）具备识别典型数控系统部件的能力；
3）具备数控系统部件选型的能力；
4）具备参数设置、调整的能力；
5）初步具备数控机床PLC应用的能力；
6）初步具备数控系统性能分析、优化的能力；
7）初步具备典型数控系统连接与调试的能力。
四、教学内容及要求
项目一数控系统概述
1．课程教学基本要求
1）理解数控系统的基本概念。
2）了解数控系统的组成及各部分的功能。
3）了解数控系统的分类方法。
4）理解计算机数控系统的主要工作过程。
5）理解数控系统数据预处理的过程。
6）理解轨迹插补与刀具补偿的原理。
7）了解数控系统的主要功能。
8）了解现代数控系统的特点及发展方向。
2．教学重点、难点
1）教学重点
数控系统组成及各部分功能、数控系统的主要工作过程、数控系统数据预处理的过程、轨迹插补与刀具半径补偿。
2）教学难点
建立数控的概念、熟悉数控机床的一般工作过程。
项目二进给伺服驱动系统
1．课程教学基本要求
1）了解数控机床对进给伺服系统的要求。
2）了解进给伺服系统的分类。
3）了解步进驱动控制系统的组成。
4）理解步进电机的工作原理。
5）熟悉步进电机与驱动系统的连接。
6）熟悉交流伺服系统的组成。
7）理解永磁式同步交流伺服电动机的工作原理。
8）熟悉机床常用位置检测元件的结构与应用。
9）掌握伺服电动机、驱动器、数控系统的连接。
10）了解全数字伺服系统的构成及特点。
2．教学重点、难点
1）教学重点
步进驱动系统的组成、步进电机与驱动系统的连接与控制、交流伺服系统的组成、闭环位置控制的实现、机床常用位置检测元件的结构与应用、伺服电动机及伺服驱动器与数控系统的连接。
2）教学难点
步进电机的工作原理、永磁式同步交流伺服电动机的工作原理、闭环位置控制的实现、全数字伺服驱动系统。
项目三主轴驱动系统
1．课程教学基本要求
1）了解数控机床对主轴控制的要求。
2）了解主轴驱动系统的分类方法。
3）熟悉主轴驱动系统的组成。
4）熟悉主轴电机的工作特性。
5）熟悉主轴分段无级调速的方法。
5）掌握变频调速装置的接线。
6）能实现对三相感应电机的变频调速控制。
7）掌握主轴伺服驱动装置的接线。
8）熟悉主轴准停的四种控制方法。
2．教学重点、难点
1）教学重点
主轴驱动系统的组成、主轴电机的结构特点与工作特性、变频器及三相感应电机与三相交流电源的连接、主轴伺服驱动装置的接线、主轴准停方法。
2）教学难点
主轴分段无级调速、变频器的预置设定、数控系统准停方法。
项目四数控系统中的可编程控制器及其接口技术
1．课程教学基本要求
1）了解PLC在数控机床中的配置方式。
2）熟悉数控机床PLC的控制对象。
3）了解数控机床PLC的两种形式。
4）熟悉PLC开关量的输入/输出接口。
5）理解数控机床PLC典型控制程序。
6）了解数控装置的键盘输入及其接口。
7）了解数控装置的显示功能及其接口。
8）了解数控装置的串行通信接口。
9）了解数控装置的网络通信接口。
2．教学重点、难点
1）教学重点
数控机床PLC的控制对象、PLC开关量的输入/输出接口、数控机床典型PLC控制程序、数控装置的接口及功能。
2）教学难点
数控机床PLC的信号处理、数控机床润滑系统自动控制程序。
项目五西门子数控系统
1．课程教学基本要求
1）了解西门子数控系统的发展概况。
2）能正确连接西门子数控系统各部件。
3）熟悉西门子数控系统部件的供电与接地。
4）熟悉西门子PLC应用程序的设计规范。
5）熟悉西门子PLC基本控制逻辑的设计方法。
6）会根据机床电气的技术要求调试PLC应用程序。
7）会设置与调试西门子数控系统的基本参数。
8）能对西门子数控系统的数据进行备份与恢复。
2．教学重点、难点
1）教学重点
西门子数控系统的功能部件、西门子PLC应用程序设计规范、西门子PLC软件离线编程、西门子PLC软件在线编程与调试、设置与调试西门子数控系统基本参数、备份数控系统数据并恢复。
2）教学难点
西门子数控系统的功能部件、西门子PLC软件离线编程及在线编程与调试、设置与调试西门子数控系统基本参数。
项目六FANUC数控系统
1．课程教学基本要求
1）了解FANUC数控系统的发展概况。
2）能区分FANUC数控系统各模块。
3）能完成FANUC数控系统各模块的互连。
4）能根据模块LED显示来判断其所处的状态。
5）熟悉机床I/O接口的连接。
6）理解急停与超程解除控制线路的设计原理。
7）熟悉FANUCPMC的接口。
8）熟悉FANUCPMC编程指令与编程方法。
9）理解FANUCPMC梯形图程序的工作原理。
10）会设置或修改FANUCPMC参数。
11）会设置与调整FANUC数控系统参数。
12）能对FANUC数控系统的数据进行备份与恢复。
2．教学重点、难点
1）教学重点
FANUC数控系统组成模块、FANUCPMCI/O接口、FANUCPMC编程方法、FANUC数控系统参数设置、备份与恢复。
2）教学难点
FANUC数控系统各模块的互连、FANUCPMC应用程序分析、FANUC数控系统参数设置与调整。
项目七华中数控系统
1．课程教学基本要求
1）了解华中（世纪星）数控系统的特点。
2）熟悉华中数控系统功能部件的接口与功能。
3）能完成华中数控系统各模块的连接。
4）熟悉华中数控系统、驱动器的供电与接地。
5）理解急停与超程解除控制线路的设计原理。
6）了解华中数控系统参数的分类与功能。
7）会查看与设置华中数控系统参数。
8）能对华中数控系统的数据进行备份与恢复。
9）熟悉华中数控系统初次运行与调试的步骤与方法。
2．教学重点、难点
1）教学重点
华中数控系统功能部件的接口与功能、华中数控系统参数的分类与功能、华中数控系统的数据进行备份与恢复、华中数控系统初次运行与调试的步骤与方法。
2）教学难点
华中数控系统的部件连接、华中数控系统参数、华中数控系统的运行与调试
五、教学时数分配
表1《机床数控系统（A）》课程学时分配表
序号
课程内容
学时分配
讲授
习题课
实验
合计
1
项目一数控系统概述
数控系统基本概念
8
2
10
数控系统的组成、功能、分类
计算机数控系统主要工作过程
数控系统数据预处理的过程
轮廓插补和刀具补偿技术
2
项目二进给伺服驱动系统
步进驱动系统的构成
4
2
6
步进电机的工作原理
步进电机与驱动系统的连接与控制
交流伺服驱动系统的构成
交流伺服电动机的工作原理
常用的位置检测元件
交流伺服驱动系统连接与控制
3
项目三主轴驱动系统
主轴驱动系统的组成
6
6
主轴电机的结构与特性
主轴分段无级调速
主轴变频器的接线与控制
主轴伺服驱动装置的接线与控制
主轴准停控制
4
项目四数控系统中的可编程控制器及其接口技术
数控机床PLC的控制对象和形式
6
6
PLC开关量的输入输出接口
数控机床PLC控制程序
数控系统中的接口技术
5
项目五西门子数控系统
西门子数控系统的型号与功能
10
2
12
驱动电源模块接线
连接数控系统各部件
数控系统与伺服驱动器的供电
西门子PLC应用程序的设计规范
西门子PLC软件离线编程
西门子PLC软件在线编程与调试
设定驱动器基本参数
设置数控系统的基本参数
西门子数控系统存储器的结构
备份及恢复数控系统的数据
6
项目六法拉克数控系统
FANUC数控系统的系列与特点
10
2
12
FANUC数控系统各模块
机床I/O接口的连接
急停与超程解除控制线路的设计原理
FANUCPMC的接口种类
FANUCPMC指令编程
设置（或修改）FANUCPMC参数
FANUCPMC基本控制逻辑程序
在线编程与调试PMC程序
FANUC数控系统参数的分类与功能
设置（或调整）数控系统的参数
备份及恢复数控系统的数据
7
项目七华中数控系统
华中数控系统的特点
8
2
10
华中数控系统功能部件的接口与功能
连接华中数控系统各功能模块
急停与超程解除控制线路的工作原理
查看、设置华中数控系统参数
华中数控系统数据的备份与恢复
华中数控系统运行与调试的步骤与方法
8
课程测试
2
2
总计
54
10
64
六、课程实践教学内容
表2课程实践教学项目及时间分配表
序号
课程实践教学项目
课时数
1
刀具补偿与轮廓插补原理
2
2
闭环伺服系统的组成与连接
2
3
西门子数控系统的数据保护
2
4
FANUC数控系统的数据保护
2
5
华中数控系统的数据保护
2
合计
10
七、学习评价
1．评价形式
1）出勤；
2）阶段测试；
3）期末测试；
4）平时作业。
5）实验报告
2．课程评分结构
课程评分结构见表3、表4。
表3列为考试课程时评分结构表
测试成绩（%）
平时测试成绩比例（%）
期末测试成绩比例（%）
理论
实践
100
24
6
70
表4列为考查课程时评分结构表
测试成绩（%）
平时成绩比例（%）
出勤
平时作业
实践教学
若干个阶段或项目测试
7
7
6
80
3．测试的评分等级与规则
1）测试的评分等级
列为考试课程时采用百分制、列为考查课程时一般采用优、良、中、及格、不及格五等级制。
2）测试的评分规则
课程测试评分规则见表5、表6。
表5列为考试课程时平时成绩评分规则
机床数控系统/D1C227A/64学时
项目名称/学时
测试项目
单项
成绩
项目成绩合计
阶段测试成绩/开、闭卷形式
总计（30%）
项目成绩+
阶段成绩
项目一/10学时
平时作业
1
3
期中测试10/开、闭卷形式任选
30
出勤
1
实践教学
1
项目二/6学时
平时作业
1
3
出勤
1
实践教学
1
项目三/6学时
平时作业
1
3
出勤
1
实践教学
1
项目四/6学时
平时作业
1
2
出勤
1
项目五/12学时
平时作业
1
3
出勤
1
实践教学
1
项目六/12学时
平时作业
1
3
出勤
1
实践教学
1
项目七/12学时
平时作业
1
3
出勤
1
实践教学
1
备注:
表6列为考查课程时成绩评分规则
机床数控系统/D1C227A/64学时
项目名称/学时
测试项目
单项
成绩
项目成绩合计
阶段测试成绩/开、闭卷形式
总计（30%）
项目成绩+
阶段成绩
项目一/10学时
平时作业
1
3
期中测试10+期未测试70/开、闭卷形式任选
100
出勤
1
实践教学
1
项目二/6学时
平时作业
1
3
出勤
1
实践教学
1
项目三/6学时
平时作业
1
3
出勤
1
实践教学
1
项目四/6学时
平时作业
1
2
出勤
1
项目五/12学时
平时作业
1
3
出勤
1
实践教学
1
项目六/12学时
平时作业
1
3
出勤
1
实践教学
1
项目七/12学时
平时作业
1
3
出勤
1
实践教学
1
备注:
八、建议选用教材或讲义及教学参考资料
教材选用：
《典型数控系统及应用》邹晔主编高等教育出版社
《机床数控系统实验指导书》校本教材
教学参考资料：
《数控机床调试、使用与维护》王钢编著化工出版社
《典型数控系统及应用》罗学科赵玉侠编著化工出版社
九、本课程所需仪器、设备清单和消耗所需费用及承担者
课程所需仪器、设备清单见表7。
表7《机床数控系统》课程仪器、设备清单
序号
名称
规格/型号
数量/人
价格（元）
承担者
备注
1
计算机
1人/台
5000元/台
数控
2
FANUC数控系统实验台
FANUC0i
-TC、MB
6～8人/台
数控
3
西门子数控系统实验台
西门子802S/802D/810D/840D
6～8人/台
数控
4
华中数控系统实验台
HNC-21TF
6～8人/台
数控
合计
十、教学法建议
1）宜将课堂搬到实验实训室,以适应任务引领的课程改革需要；
2）充分利用现代教育技术手段促进教学活动开展。
3）实践教学的形式不拘一格，开设选做实验，实施因材施教。
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