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1、数控技术应用本科专业计算机数控系统自学考试大纲 一、课程性质与设置目的（一）课程性质、特点和设置目的计算机数控系统是辽宁省高等教育自学考试数控技术（应用本科）专业考试计划规定的一门必考的主要专业基础课。通过本课程的学习，使学生掌握计算机数控系统的组成和工作原理，为深入学习和应用数控机床、以及从事机械设计与制造打下基础。（二）本课程的基本要求1.学习和系统掌握机床数控技术以及的先进制造技术的相关基本概念；2. 学习和掌握数控加工编程的基本原理与方法；3. 学习和理解数控系统的控制原理；4. 学习和认识计算机数字控制装置的硬件和元件系统的构成和工作原理； 5. 学习和认识数控机床的位置检测装置的类
2、型、特点和基本工作原理；6. 学习和掌握数控机床伺服系统的类型、特点和基本工作原理。（三）本课程与相关课程的关系先修课程除公共基础课外，还应包括电工与电子技术基础和机械制造技术基础等专业技术基础课程。二、课程内容与考核目标第1章 概述（一） 学习目的与要求初步掌握数控机床的组成与工作原理，掌握数控机床的分类，熟悉数控机床的特点与应用，了解数控技术的发展以及 以数控机床为基础的生产自动化技术，为进一步学习打基础。（二）课程内容1. 数控机床的组成与工作原理2. 数控机床的特点与应用3. 数控机床的分类4. 数控技术的发展5. 以数控机床为基础的生产自动化技术（三）考核知识点1. 数控机床的组成与
3、工作原理 （1）机床数控技术的基本概念（2）数控机床的组成（3）数控机床的工作原理2. 数控机床的特点与应用3. 数控机床的分类（1）按加工工艺及机床用途的类型分类（2）按机床运动的控制轨迹分类（3）按伺服控制方式分类（4）按数控系统的功能水平分类4. 数控技术的发展（1）数控机床的产生与发展（2）数控技术的发展趋势5. 以数控机床为基础的生产自动化技术（1）分布式数字控制（2）柔性制造单元（3）柔性制造系统（4）计算机集成制造系统（四）考核要求1. 识记NC，CNC，DNC，FMC，FMS，CIMS，PLC,伺服控制数控机床分类，多坐标联动2. 领会（1）数控机床的组成和工作原理（2）数控机
4、床的加工特点和应用（3）数控机床的发展趋势（4）数控机床的应用第2章 数控加工程序编制 （一）学习目的与要求 学习和掌握数控加工程序编制的基本知识，为理解数控系统的工作打基础，也为后续学习打基础。（二）课程内容1. 概述2. 数控加工的指令代码和程序结构3. 程序编制中的数学处理4. 计算机辅助数控编程（三）考核知识点1. 概述（1）零件程序编制的步骤与内容（2）数控编程方法2. 数控加工的指令代码和程序结构（1）程序结构（2）程序段格式（3）变量参数编程与用户宏程序（4）数控加工中的坐标系与相关G指令（5）刀具补偿指令（6）固定循环（7）轮廓铣削加工的程序编制3. 程序编制中的数学处理（1）
5、程序编制中数学处理的任务（2）非圆曲线的节点计算（3）列表曲线的插值与拟合4. 计算机辅助数控编程（1）计算机辅助编程技术的发展概况（2）典型的CAD/CAM软件介绍（四）考核要求1. 识记数控加工程序，程序段，功能字，机床坐标系，机床零点，工件坐标系手工编程，自动编程，起刀点，退刀点，固定循环和刀具补偿2. 领会（1）零件程序编制的步骤、内容和数控编程方法（2）数控加工的程序结构和常用指令代码；（3）了解计算机辅助数控编程，主要是CAD/CAM一体化编程的特点、原理与发展。3. 简单应用程序编制中的数学处理的任务和处理方法；4. 综合应用轮廓铣削加工的程序编制方法；第3章 数控系统的控制原理
6、 （一）学习目的与要求 学习和理解数控系统的控制原理，掌握数控加工程序的输入与处理过程；掌握数控系统插补的基本概念和分类，了解数控系统的刀具补偿原理、数控系统的速度控制和数控系统的位置控制等。（二）课程内容1. 数控系统的差补原理2. 数控系统的刀具半径补偿原理（三）考核知识点1. 数控系统的差补原理（1）插补的基本概念和分类（2）基准脉冲插补（3）数据采样插补（4）曲面直接插补（SDI）2. 数控系统的刀具半径补偿原理（1）程序段间的转接（2）转接矢量计算（3）进给速度和加减速控制（4）数控系统的位置控制（四）考核要求1. 识记数控机床的脉冲当量、数控系统插补的基本概念、分类特点、插补精度、
7、SDI直线加减速、指数加减速、速度增益和补偿2. 领会（1）基准脉冲插补中的逐点比较法和DDA法；（2）数据采样插补中的直线函数法、扩展DDA法和递归法；（3）数控系统的刀具补偿原理、数控系统的速度控制和数控系统的位置控制原理3. 简单应用（1）数据采样插补的精度分析（2）递归法插补分析第4章 计算机数字控制装置（一）学习目的与要求 学习和熟悉CNC装置的硬、软件结构和工作原理，了解常用数控系统的一般情况，为正确操纵和维护数控机床奠定基础。（二）课程内容1. 概述2. 计算机数字控制装置的硬件结构3. 计算机数字控制装置的功能4. 数控系统的可编程控制器（PLC）5. CNC装置的软件系统6.
8、 数控系统的接口电路和通信 7. 典型数控系统介绍（三）考核知识点1. 概述2. 计算机数字控制装置的硬件结构（1）大板式结构和模块化结构（2）单微处理器数控装置和多微处理器数控装置（3）开放式数控体系结构3. 计算机数字控制装置的功能（1）CNC装置的基本功能与工作过程（2）CNC装置的扩展功能4. 数控系统的可编程控制器（PLC）（1）PLC的组成、工作原理和特点（2）PLC在数控机床中的应用（3）PLC的应用实例5. CNC装置的软件系统（1）CNC软件的功能特点（2）CNC系统软件的总体结构6. 数控系统的接口电路和通信 （1）概述（2）机床开关量及其接口（3）串行通讯及接口（4）数控
9、系统网络通讯技术7. 典型数控系统介绍（1）国产数控系统介绍（2）国外数控系统介绍（四）考核要求1. 识记硬件，软件，存储，数据处理，位置控制，适时控制，中断，开关量，通讯，R232接口，计算机网络，通讯协议，FANUC和SIMENS。2、理解（1）CNC功能的特点和总体结构类型；（2）系统的接口电路和通信的一般情况；（3）CNC系统功能特点；（4）CNC软件结构；（5）计算机数字控制装置的硬件结构和基本类型，包括大板结构和模块化结构，单CPU和多CPU结构等；（6）PLC的构成、特点、工作方式及编程。3. 简单应用数控程序的处理过程4. 综合应用常用数控系统的特点分析第5章 位置检测装置 （
10、一）学习目的与要求 学习掌握数控机床对位置检测装置的基本要求、常用位置检测装置的类型、结构、工作原理及特点，并为正确选择、使用和维护打下技术基础。（二）课程内容1. 概述2. 光栅3. 编码器4. 旋转变压器5. 感应同步器6 磁栅（三）考核知识点1. 概述2. 光栅（1）计量光栅的种类；（2）计量光栅的工作原理。3. 编码器（1）绝对式编码器；（2）脉冲增量式码盘。4. 旋转变压器（1）旋转变压器的结构和工作原理；（2）旋转变压器的测量系统。5. 感应同步器（1）感应同步器的结构和工作原理；（2）感应同步器测量系统。6 磁栅（1）磁栅的结构与工作原理；（2）磁栅的测量系统。（四）考核要求1.
11、 识记系统分辨率，数字式测量，模拟式测量，绝对式测量，相对式测量， 直线测量，角度测量，鉴相式测量，鉴幅式测量，莫尔条纹，电磁感应和读数磁头。2. 领会（1）旋转变压器的结构与工作原理；（2）感应同步器结构与工作原理；（3）磁栅的结构与工作原理。3. 简单应用（1）常用光栅尺结构与工作原理；（2）绝对式编码器和脉冲增量式码盘的工作原理。第6章 数控机床的伺服控制系统（一）学习目的与要求 学习和掌握数控机床伺服系统的类型、特点及发展，伺服电机工作原理及其速度控制，了解伺服系统的工作原理及性能分析，为伺服电机及伺服系统的使用和维护打下技术基础。（二）课程内容1. 概述；2. 直流伺服电机及其速度控
12、制；3. 交流伺服电机及其速度控制系统；4. 步进电机开环位置控制系统；5. 直线电动机；6. 进给伺服系统分析。（三）考核知识点1. 概述（1）数控机床伺服系统的分类；（2）数控机床对伺服系统的要求；（3）机床伺服系统的发展。2. 直流伺服电机及其速度控制（1）直流数控机床伺服系统的分类；（2）晶体管直流脉宽调制调速控制；（3）主轴直流电机。3. 交流伺服电机及其速度控制系统（1）永磁交流伺服电机；（2）正弦波脉宽调制 （SPWM）调速；（3）交流主轴电机；（4）交流电机的矢量控制。4. 步进电机开环位置控制系统（1）步进电机的工作原理；（2）步进电机的类型与选择；（3）步进电机的控制原理。
13、5. 直线电动机6. 进给伺服系统分析（1）概述；（2）数学模型；（3）性能分析。（四）考核要求1. 识记伺服驱动，直流电机，交流电机，步进电机，直线电机，电主轴，PWM，SPWM，变频调速，矢量控制，定位精度，跟随误差，轮廓误差。2. 领会（1）熟悉步进电机的工作原理、技术参数与控制原理；（2）直流电机调速原理与方法。3. 简单应用（1）永磁交流伺服电机结构与工作原理；（2）熟悉直流电机晶体管脉宽调制（PWM）调速控制原理，了解H型开关功率放大器；（3）正弦波脉宽调制 （SPWM）调速的工作原理；（4）交流主轴电机的类型和调速原理；（5）交流伺服电动机的矢量控制工作原理。4. 综合应用（1）
14、掌握数控机床伺服系统的分类及要求；（2）进给伺服系统的数学模型和性能分析，包括开环和半闭环系统的定位误差、闭环系统的稳定性、系统跟随误差对轮廓加工误差的影响等。三、有关说明与实施要求（一）关于“考核要求” 中四个“能力层次”的说明识记：要求考生能够识别和记忆本大纲规定的有关知识点的主要内容，并能根据考核的不同要求，做出正确的表述，选择和判断。领会：要求考生能够领悟和理解本大纲规定的有关知识点的内涵与外延，熟悉其内容要点和它们之间的区别与联系。并能够根据考题要求，作出正确的解释和表述。简单应用：要求考生能够运用本大纲规定的知识点分析和解决一般应用问题。综合应用：要求考生能够运用本大纲规定的知识点分析和解决较复杂的应用问题。（二）关于学习教材与主要参考书1. 杨继昌等主编,数控技术基础. 北京:化学工业出版社,2005.82. 富大伟等主编,数控技术. 北京:化学工业出版社,2005,93王仁德等编著, 机床数控技术. 沈阳:东北大学出版社,2002.94王爱玲主编,现代数控原理与系统.北京:国防工业出版社,2005.15黄家善主编,计算机数控技术.北京:机械工业出版社,2004.16任玉田等编著,新编机床数控技术.北京:北京理工大学出版社,2005.5（三）自学方法指导1认真阅读
