数控原理与系统课程整体设计.docx

1、数控原理与系统课程整体设计常州工程职业技术学院数控原理与系统课程整体设计Principle & System of CNC管理信息课程名称：数控原理与系统课程代码： 制定人：金燕合作人：修订人：批准人：版次：时间：2008年8月26日课程性质学分：3学时：48授课对象：机电一体化专业（二年级）性质： 专业核心课先修课：高等数学、工程制图与CAD、电工与电子技术基础后续课：数控加工工艺与编程、数控机床电气控制、数控机床与机械结构、数控机床故障诊断与维修、毕业设计课程设计一、课程目标设计能力（技能）目标：能够根据计算机数字控制的基本原理合理选用数控系统，连接数控系统的各个模块，正确使用数控系统，并

2、对其进行参数设置与调试。能力目标分解：1）能够根据生产实际合理选用数控系统，使用数控系统；2）能够顺利阅读数控系统接线图、电气总图、PLC控制图等技术资料；3）能够识别CNC装置的各个组成部分，按接口电路图正确连接；4）能够正确连接各模块电源，并对电源驱动进行调试；5）能够根据实际场合选择合适的进给驱动装置，根据电气原理图正确连接进给驱动系统与电机、CNC装置，并进行调试；6）能够根据电气原理图正确连接主轴系统的主电路与控制电路，并进行调试；7）能够正确安装位置检测装置；8）能够对反向间隙及螺距误差进行测量及补偿；9）能够按照要求正确设置相关参数并进行修改；10）能够编制简单零件程序对整个数控

3、系统功能进行测试。知识目标：1）了解数控技术的基础知识；2）了解数控装置的各种接口类型及基本控制过程，总体把握数控系统的各个模块关系；认识CNC的部件与结构，理解CNC装置的电气原理图；3）了解进给驱动系统的组成与工作特性，掌握进给驱动系统的基本结构和工作原理；理解进给驱动系统模块的电气原理图；4）了解主轴驱动系统的组成与工作特性，掌握主轴系统的基本结构和工作分析；理解变频主轴驱动系统的电气原理图；5）了解位置检测装置的类型与工作分析，掌握位置检测装置的基本使用；理解光栅、光电编码器的连接原理图；6）了解数控系统参数的类型与作用，掌握参数的定义；7）掌握各模块连接的方法、步骤及注意事项。素质拓

4、展目标：1）通过本课程的学习可以培养学生对问题的认识分析能力、培养学生的团队合作精神、培养学生的钻研精神、培养学生的吃苦耐劳精神。2）培养学生诚信、务实的工作作风。3）培养学生的安全操作和环保意识。二、课程内容设计：课内项目（A组项目）：项目名称子项目名称学时分配TH7630加工中心SIEMENS数控系统的安装与调试1-1 CNC装置与供电系统的连接与调试121-2 进给驱动系统的连接与调试101-3 主轴系统的连接与调试101-4 位置检测装置的安装61-5 数控系统的参数设置与修改81-6数控系统功能的测试2合计48课外项目（B组项目）：TH7630加工中心FANUC数控系统的安装与调试三

5、、能力训练项目设计： 项目说明：通过“TH7630加工中心SIEMENS数控系统的安装与调试”训练项目的实施，使学生初步具有对数控机床安装、调试的能力，并在项目实施过程，培养学生的团队协助意识、语言表达能力、自我学习能力和吃苦耐劳、踏实肯干、爱岗敬业的职业道德。编号能力训练项目名称能力训练子项目名称任务拟实现的能力目标相关支撑知识训练方式手段及步骤结果（可展示）1TH7630加工中心SIEMENS数控系统的安装与调试1-1CNC装置与供电系统的连接与调试1-1-1认识CNC装置的各个组成1-1-2 l理解CNC装置的接口及数据传输过程；1-1-3识读CNC装置的电气原理图；1-1-4 CNC各

6、模块连接；1-1-5认识CNC系统的配电系统；1-1-6各模块电源连接及调试能够识别CNC装置的各个组成部分，按接口电路图正确连接；能够正确连接各模块电源，并对电源驱动进行调试。1、数控系统的组成、分类，CNC装置的基本结构、类型及组成部件2、CNC装置的接口及数据传输过程3、CNC系统的配电系统4、CNC装置的连接方法和步骤5、各模块电源连接与调试的方法和步骤1、布置任务；2、学生分组按所下达的任务，利用课余时间，查找资料，制定CNC装置与供电系统连接与调试的方案；3、汇报、修改方案；4、各小组按方案实施并修改方案；（教师巡视，释疑，记录学生操作中出现的不规范动作，并时刻提醒学生安全、规范使

7、用工具）5、各组交流方案和实施过程中的心得体会，对系统的工作原理、安装过程中出现的问题进行分析讨论，并进一步完善方案；6、教师点评指导；7、学生对安装好的系统进行调试，并作好调试记录；（教师巡视，记录学生操作中出现的不规范动作，并时刻提醒学生安全、规范使用工具）8、各组交流调试记录，对调试中出现的问题进行讨论并找出解决方法；9、教师点评指导；10、学生完善方案，继续进行调试，直至完成；（教师巡视、指导）11、学生整理工作现场；（教师指导）12、教师总结1、各组成模块名称标签2、接口电路图3、系统连接与调试的最终方案1-2进给驱动系统的连接与调试1-2-1认识进给驱动系统的组成；1-2-2识读进

8、给驱动系统电气原理图；1-2-3连接进给驱动系统；1-2-4进给驱动装置的调试能够根据实际场合选择合适的进给驱动装置，根据电气原理图正确连接系统与电机、CNC装置，并进行调试。1、数控机床进给驱动系统的组成、分类、主要部件和附件2、进给驱动系统的工作原理、各种电机的应用场合3、进给驱动系统与电机、CNC装置连接、调试的方法和步骤1、布置任务；2、学生分组按所下达的任务，利用课余时间，查找资料，制定进给驱动系统连接与调试的方案；3、汇报、修改方案；4、各小组按方案实施并修改方案；（教师巡视，释疑，记录学生操作中出现的不规范动作，并时刻提醒学生安全、规范使用工具）5、各组交流方案和实施过程中的心得

9、体会，对系统的工作原理、安装过程中出现的问题进行分析讨论，并进一步完善方案；6、教师点评指导；7、学生对安装好的进给驱动系统进行调试，并作好调试记录；（教师巡视，记录学生操作中出现的不规范动作，并时刻提醒学生安全、规范使用工具）8、各组交流调试记录，对调试中出现的问题进行讨论并找出解决方法；9、教师点评指导；10、学生完善方案，继续进行调试，直至完成；（教师巡视、指导）11、学生整理工作现场；（教师指导）12、教师总结1、进给驱动系统连接与调试的最终方案；2、进给驱动系统电气连接 图 1-3 主轴系统的连接与调试1-3-1认识主轴系统的组成1-3-2识读主轴系统控制原理图与控制流程分析1-3-

10、3变频器相关参数的设置与连线1-3-4连接主轴系统1-3-5主轴系统的调试与运行能够根据电气原理图正确连接系统主电路与控制电路，并进行调试。1、主轴驱动系统的组成、工作特性、基本结构和工作原理；2、变频主轴驱动系统的电气原理图，掌握变频器参数设置的方法与步骤；3、系统与电机、CNC装置的连接与调试的方法与步骤1、布置任务；2、学生分组按所下达的任务，利用课余时间，查找资料，制定主轴系统连接与调试的方案；3、汇报、修改方案；4、各小组按方案实施并修改方案；（教师巡视，释疑，记录学生操作中出现的不规范动作，并时刻提醒学生安全、规范使用工具）5、各组交流方案和实施过程中的心得体会，对系统的工作原理、

11、安装过程中出现的问题进行分析讨论，并进一步完善方案；6、教师点评指导；7、学生对安装好的主轴系统进行调试，并作好调试记录；（教师巡视，记录学生操作中出现的不规范动作，并时刻提醒学生安全、规范使用工具）8、各组交流调试记录，对调试中出现的问题进行讨论并找出解决方法；9、教师点评指导；10、学生完善方案，继续进行调试，直至完成；（教师巡视、指导）11、学生整理工作现场；（教师指导）12、教师总结1、主轴系统连接与调试的最终方案；2、变频参数设置记录1-4 位置检测装置的安装与测试1-4-1编码器与数控装置 的连接；1-4-2反向间隙误差测量及补偿；1-4-3螺距误差测量及补偿能够正确安装位置检测装

12、置；能够对反向间隙及螺距误差进行测量及补偿。1、数控机床位置检测装置的组成与工作过程；2、位置检测装置在机床上的安装方法；3、半闭环控制误差的测量及补偿方法1、布置任务；2、学生分组按所下达任务，利用课余时间，查找资料，制定位置检测装置安装与测试的方案；3、各小组按方案实施，并修改方案；（教师巡视，释疑）4、各组交流方案及实施过程中的心得体会，并对实施中出现的问题进行分析讨论；5、教师点评指导；6、学生进一步完善方案，并继续完成任务；7、教师小结；1、位置检测装置的安装与测试的最终方案；2、反向间隙与螺距误差测量及补偿数据1-5 数控系统的参数设置与修改1-5-1硬件配置参数的设置；1-5-2

13、 PMC系统参数的设置；1-5-3坐标轴参数的设置；1-5-4数控系统参数的设置能够按照要求正确设置相关参数并进行修改。1、数控系统参数的类型与作用；2、参数的定义、设置及修改的方法、步骤1、布置任务；2、学生分组按所下达任务，利用课余时间，查找资料，制定参数设置的方案；3汇报、修改方案；4、各小组设置参数，并根据实际操作情况修改方案；（教师巡视，释疑）5、各组交流方案及实施过程中的心得体会，对参数的定义、设置方法进行分析讨论，并进一步完善方案；6、教师点评指导；7、学生修改参数（教师巡视，记录学生操作中出现的错误情况）8、学生最后完善方案，并整理工作现场；（教师指导）9、教师总结1、参数设置

14、记录表2、参数设置与修改的最终方案1-6数控系统功能的测试数控系统功能的测试能够编制简单零件程序对整个数控系统功能进行测试。1、连线检测的方法与步骤；2、简单零件的编程方法与步骤；3、机床操作面板1、布置任务；2、学生分组按所下达任务，利用课余时间，查找资料，制定参数设置的方案；3汇报、修改方案；4、各小组拆卸液压元件，并根据实际操作情况修改方案；（教师巡视，释疑）5、各组交流方案及实施过程中的心得体会，对参数的定义、设置方法进行分析讨论，并进一步完善方案；6、教师点评指导；7、学生清洗、装配液压元件；（教师巡视，记录学生操作中出现的不规范动作，并时刻提醒学生安全、规范使用工具）8、学生最后完

15、善方案，并整理工作现场；（教师指导）9、教师总结四、进程表设计（以2节课为最小单元）课次周次上课时间学时教学目标和主要内容单元标题能力目标能力训练项目编号知识目标其他内容（课程主要内容）考核内容方法12认识CNC装置能够认识CNC装置的各个组成部分并知道各自的作用；能够对数控技术的应用有初步的了解；具有资料查阅能力和语言表达能力。1-11、了解CNC装置的组成、结构与分类；2、初步了解CNC装置的应用1、 师生互相介绍；2、 明确本门课程的各项目标、考核方法及实施方案；3、 展示CNC系统应用的实例，并请同学讲讲自己所知道的数控技术的应用实例；4、讨论数控加工与普通机床加工的区别与联系；5、讨

16、论数控加工的特点及适用场合；6、布置任务：1）数控技术的应用和发展2）CNC装置的组成与连接方法详见考核方 案22CNC装置的接口及数据传输过程能够识别CNC装置的各类接口，并能画出接口电路图。1-11、了解数控装置的各种接口类型及基本控制过程；2、总体把握数控系统的各个模块关系；3、学会画电气图的基本方法和步骤4、了解数据传输的过程及信号传递的方式1、数控接口的作用；2、指出CNC装置的接口并描述功能；3、分析数控装置各个模块关系；4、绘制电气图的基本方法和步骤；5、CPU 、伺服等各模块之间的信号传递，通过接口与外部主轴、伺服、检测装置等的基本传递32识读CNC装置的电气原理图能够读懂CN

17、C装置的电气原理图。1-11、了解CNC装置的工作原理；2、熟悉阅读电气原理图的方法和步骤；3、理解CNC装置的工作流程与控制过程1、阅读一般电气原理图的方法和步骤；2、CNC各模块的电路连接42连接CNC各模块能根据电气原理图和接口电路正确连接CNC装置的各模块。1-11、熟悉CNC各模块之间的关系及各自的作用；2、掌握原理图和实物之间一一对应的关系；3、掌握连接方法及注意事项；4、熟练使用相关工具1、连接前的准备工作和要求；2、连接应遵循的原则及注意事项3、CPU 模块、存储器模块、伺服驱动模块、 PLC 模块的连接及各自在系统中的作用；4、相关工具的正确使用52认识CNC系统的配电系统能

18、够正确识别CNC系统的配电系统；具备资料查阅与语言表达能力。1-11、了解数控系统的整体配电方式；2、熟悉从外部电网到内部分模块的系统的配电过程；3、了解相关的电气器件。1、数控系统的整体配电方式；2、分析讨论从外部电网到内部各分模块的配电过程；3、相关电气器件的了解及其功能说明；4、相关工具的正确使用62各模块电源连接及调试能够按照系统配电方式，正确连接各模块电源。1-11、明确连接前的准备工作和要求；2、初步掌握系统安装、调试的一般方法、步骤和注意事项1、连接前的准备工作和要求；2、连接应遵循的原则及注意事项；3、调试前的准备工作及注意事项；4、刀架配电、主轴配电、伺服配电、进给配电、 I

19、/O 板配电等的连接与功能说明；5、相关工具、仪表的正确使用72进给驱动系统的组成与结构能够根据实际应用选择进给驱动系统的各个组成部分。1-21、了解进给驱动系统的组成、结构、分类及作用；2、理解进给驱动系统的工作原理1、查资料了解进给驱动系统的组成；2、分析进给驱动系统的工作原理；3、分析步进电机、伺服电机的工作过程与应用场合82识读进给驱动系统电气原理图能够读懂进给驱动系统的电气原理图。1-21、了解进给驱动系统的工作原理；2、熟悉相关电气器件的图形符号；3、进一步熟悉阅读电气原理图的方法和步骤；4、理解进给驱动的控制原理1、阅读电气原理图的方法和步骤；2、步进驱动模块的仪器设备的图形符号

20、认知；3、控制原理与控制流程分析94连接进给驱动系统能够根据电气原理图正确连接进给驱动系统及其与其他模块的连接。1-21、熟悉进给驱动模块各组成之间的关系及各自的作用；2、理解原理图和实物之间一一对应的关系；3、掌握连接方法及注意事项；4、掌握工具、仪表的使用方法1、连接前的准备工作和要求；2、连接应遵循的原则及注意事项3、X轴、Y轴的进给驱动模块、电动机及相关电气器件的连接及各自在系统中的作用；4、数控装置与进给驱动模块的主回路与控制回路的连线；5、相关工具及仪表的正确使用102进给驱动装置的调试能够对进给轴系统进行简单调试。1-21、掌握调试的方法、步骤及注意事项；2、熟悉调试并通电运行的

21、过程；3、掌握相关工具、仪表的使用1、调试前的准备工作及要求；2、调试应遵循的原则和注意事项；3、相关参数设置，并通电试运行；4、相关工具及仪表的正确使用112主轴系统的组成与结构能够根据实际应用选择主轴系统的各个组成部分。1-31、了解主轴系统的组成与工作特性；2、掌握主轴系统的基本结构和工作分析1、分析讨论变频主轴、伺服主轴、电主轴形式及其对应的控制过程；2、122识读主轴系统控制原理图与控制流程分析能够读懂主轴系统的电气原理图。1-31、熟悉相关电器元件的图形符号；2、理解主轴驱动系统的电气原理图1、拆卸单杆液压缸，分析其工作原理、结构特点及在系统中的作用；2、单杆液压缸的图形符号；3、

22、单杆液压缸的主要参数及其计算；4、液压缸的类型及选用原则；5、清洗、检验；6、装配液压缸；7、拆装工具的正确使用132变频器相关参数的设置与连线能够对变频器进行相关参数的设置；能够正确连接变频器。1-31、了解变频器的应用、原理、工作过程；2、掌握变频器参数设置的方法与步骤；3、掌握变频器的连线1、查阅资料清楚变频器的应用、发展历程；2、变频器参数设置的方法、步骤及注意事项；3、书面记录参数设置过程及数值；4、变频器连线；5、相关工具的正确使用142连接主轴系统能够根据电气原理图正确连接主轴系统及其与其他模块的连接。1-31、理解原理图和实物之间一一对应的关系；2、掌握系统的连接方法、步骤及注

23、意事项；3、掌握系统与电机、CNC装置的连接方法、步骤及注意事项；4、熟悉相关工具、仪表的使用1、作好连接前的准备工作；2、连接步骤及注意事项；3、连接主回路；4、连接控制回路；5、相关工具、仪表的正确使用152主轴系统的调试与运行能够对主轴系统进行简单调试。1-31、掌握调试的方法、步骤及注意事项；2、熟悉调试并通电运行的过程；3、掌握相关工具、仪表的使用1、作好调试运行前的准备工作；2、调试运行步骤及注意事项；3、书面记录调试过程；4、相关工具、仪表的正确使用162编码器与数控装置 的连接能够按照系统要求正确安装编码器。1-41、了解位置检测装置的作用；2、掌握位置检测装置安装的一般方法和

24、步骤1、连接前的准备工作和要求；2、连接应遵循的原则及注意事项；3、连接工具、仪表的正确使用172反向间隙误差测量及补偿能够手动测量反向间隙并对其进行补偿。1-41、了解反向间隙的定义及影响；2、掌握消除反向间隙的方法和步骤1、测量前的准备工作和要求；2、测量应遵循的原则及注意事项；3、测量工具、仪表的正确使用；4、补偿的方法182螺距误差测量及补偿能够对螺距误差进行测量并补偿。1-41、了解螺距误差的定义及影响；2、掌握消除螺距误差的方法和步骤1、测量前的准备工作和要求；2、测量应遵循的原则及注意事项；3、测量工具、仪表的正确使用4、补偿的方法198设置相关参数能够按照要求对相关参数进行设置

25、及修改1-51、了解各种参数的定义、作用及管理权限；2、掌握硬件配置参数、主轴相关参数、进给轴相关参数、位置检测装置相关参数、PMC 相关参数设置及调试的方法和步骤1、分析讨论数控系统参数、机床厂家参数、用户参数的作用；2、参数设置与修改前的准备工作及设置时的注意事项；3、各种参数设置的方法与步骤202数控系统功能的测试能够编制简单零件加工程序对整个数控系统进行调试。1-61、进一步加深理解数控机床各个组成部分的功用及合理组合；2、掌握简单零件的编程方法与步骤；3、熟悉机床面板的操作方式1、编程语言的简单说明；2、程序输入的方法；3、机床面板的认识；4、测试前的准备工作及注意事项五、第一节课梗

26、概1、教学情景设计：常州永进数控机床有限公司数控一车间新近一批员工，需要完成以下工作：连接数控机床各模块对连接好的数控系统进行参数设置与调试学生即为新近员工，教师为该项目负责人，负责员工的管理、培训和考核。2、项目介绍：说明本课程的能力目标和知识目标，所要完成的项目3、考核方式介绍4、考核时间、考核内容、计分方式、分数分配5、说明主要参考资料、教材6、提出本次课的目标能力目标（1）能够认识CNC装置的各个组成部分并知道各自的作用；（2）能够对数控技术的应用有初步的了解。知识目标（1）了解CNC装置的组成、结构与分类；（2）初步了解CNC装置的应用。进入教学主题引入：1）向学生展示结构复杂零件（

27、普通机床上加工困难），让学生了解数控机床的起源与发展。2）展示数控机床实物录像；用三维动画表达数控机床各部件间的功能联系、数控系统及电气PLC中控制动作的相互联系。3）在实际数控机床上加工一个零件，启发学生归纳总结数控机床的特点，并探究如何实现机床的自动加工。六、考核方案设计（强调操作技能，体现综合应用能力，加强过程考核）（1）本课程总成绩由A项目成绩75%+B项目成绩25%构成；（2）A项目成绩由5个子项目构成，每个子项目成绩= 注：每项任务成绩评定见相应评价表；式中N为子项目中包括的任务数目。以总评成绩为依据，课程结束后颁发相应的等级证书（90分以上为五星级维修技术员， 75以上为四星级维

28、修技术员, 60分以上为三星级维修技术员, 60分以下为无星级维修技术员）。项目完成评定成绩构成总表序号项目名称子项目名称权重（%）备注1TH7630加工中心SIEMENS数控系统的安装与调试(A组项目)CNC装置与供电系统的连接与调试20按“系统的连接与调试过程评价表”进行评分进给驱动系统的连接与调试15按“系统的连接与调试过程评价表”进行评分主轴系统的连接与调试15按“系统的连接与调试过程评价表”进行评分位置检测装置的安装10按“位置检测装置的安装过程评价表”进行评分数控系统的参数设置与修改10按“数控系统的参数设置与修改过程评价表”进行评分数控系统功能的测试5按“数控系统功能测试过程评价

29、表”进行评分2TH7630加工中心FANUC数控系统的安装与调试(B组项目)FANUC数控系统的安装与调试25按“B项目系统的安装与调试过程评价表”进行评分综合素质评价表（A项目）项目名称综合素质测评班级姓名成绩考核点考核标准得分道德素质（25分）组织纪律观念强，做事态度认真，与组内其他成员团结协助，积极进行项目训练前的准备工作，22-25分。组织纪律观念较强，做事态度较认真，与组内其他成员团结协助，进行项目训练前的准备工作，18-22分。有一定的组织纪律观念，做事态度一般，能与组内其他成员协助，进行项目训练前的准备工作，15-18分。组织纪律观念淡薄，做事态度不认真，不能与其他成员团结协助，进行项目训练前的准备工作，1-15分。