高教自考考試大綱編寫要求-上海電機學院

1、上海市高等教育自學考試數控技術應用專業(yè)（?？疲?（ A080744）數控技術（ 4077）自學考試大綱上海電機學院高等教育自學考試辦公室編上海市高等教育自學考試委員會組編2007 年 7 月版I 、課程性質及其設置的目的和要求 本課程的性質與設置的目的數控技術 是上海市高等教育自學考試數控技術應用專業(yè) （?？疲┍乜嫉囊婚T專業(yè)基礎課程， 是為培養(yǎng)和檢驗自學應考者掌握數控技術基本概念、 位置與速度檢測裝置、 數控系統(tǒng)的構成及基本原理、 伺服驅動系統(tǒng)等內容而專門開設的一門課程。本課程的基本要求數控技術是通過計算機用數字化信息控制生產過程的自動化技術。 數控技術是數控機床的核心技術、 是機械制造業(yè)技術

2、改造和技術更新的必由之路。 是未來工廠自動化的基礎。 數控技術的應用和發(fā)展正在改變著機械制造業(yè)的面貌。 隨著制造業(yè)的發(fā)展，社會對掌握數控技術人才的需求越來越大，要求也越來越高。開設數控技術這門課程的基本要求是：以數控機床為典型，通過系統(tǒng)的數控技術學習，向自學應考者傳授數控技術的基本概念、基本原理及基本應用；熟悉 CNC 系統(tǒng)的基本構成及主要模塊的實現（硬件與軟件）；了解數控機床中常用檢測元件工作原理及選用；了解步進電動機的工作原理及其控制；理解交、直流伺服驅動原理、 控制技術及特性分析方法， 同時也為他們今后進一步提高數控系統(tǒng)的設計能力打下初步基礎。與相關課程的聯系本課程是在學習了一些先修課程

3、后開設的， 同時又緊密結合生產實際。 本課程的先修課程是電子技術基礎、微機原理與接口技術、機械工程控制基礎、傳感器與檢測技術及機械制造基礎等課程。數控技術的后繼課程是數控機床故障診斷與維護。II 、課程內容與考核目標第一章緒論一、學習目的和要求通過本章的學習，了解數控機床的概念、加工原理、組成和適用范圍；了解數控技術的應用與發(fā)展；掌握數控機床的特點和分類。二、課程內容第一節(jié)概述什么是數控機床數控機床的加工原理加工過程。各組成部分的基本工作原理。數控機床的適用范圍第二節(jié)數控機床的特點和分類數控機床的特點數控機床的分類按運動軌跡分類。 按伺服系統(tǒng)控制方式分類。 按功能水平分類。 按工藝用途分類。第

4、三節(jié)數控技術的應用與發(fā)展現代制造技術的發(fā)展趨勢數控機床和數控系統(tǒng)的發(fā)展數控技術與計算機集成制造系統(tǒng)柔性制造單元。柔性制造系統(tǒng)。DNC。計算機集成制造系統(tǒng)。三、考核知識點數控機床的概念、組成、工作原理、適用范圍數控機床的特點和分類數控技術的應用與發(fā)展四、考核要求數控機床的概念、組成、工作原理、適用范圍1、識記：NC與 CNC概念；數控機床概念；數控機床的適用范圍。2、領會：數控機床的加工過程；各組成部分的基本工作原理。數控機床的特點和分類1、識記：數控機床的特點；數控機床的各種分類方法。2、領會：點位控制、直線控制、輪廓控制數控機床的區(qū)別與適用范圍。 開環(huán)控制、閉環(huán)控制、半閉環(huán)控制數控機床的區(qū)別

5、與適用范圍。數控技術的應用與發(fā)展1、識記：FMC概念；DNC概念；CIMS概念；了解數控技術的發(fā)展趨勢。2、領會：FMS組成與概念；數控機床高速高精度化對數控系統(tǒng)提出的要求。第三章插補計算原理、刀具半徑補償與速度控制一、學習目的和要求通過本章的學習，了解數控機床的產生、發(fā)展歷程、發(fā)展趨勢；了解柔性制造、計算機集成制造當今制造自動化技術；深刻理解數控機床的主要性能指標；掌握數控機床的組成、工作過程與特點；數控機床的分類與應用范圍。二、課程內容第一節(jié)概述插補的基本概念脈沖增量插補數據采樣插補第二節(jié)逐點比較法逐點比較法直線插補逐點比較法的直線插補原理。 節(jié)拍控制和運算程序流程圖。 不同象限的直線插補

6、。直線插補舉例。逐點比較法圓弧插補逐點比較法的圓弧插補原理。圓弧插補的運算過程。 圓弧插補舉例。 圓弧插補的象限處理與坐標變換。第三節(jié)數字積分法數字積分法的基本原理 DDA直線插補DDA直線插補原理。 DDA直線插補軟件流程。 DDA直線插補舉例。 DDA圓弧插補DDA圓弧插補原理。 DDA圓弧插補舉例。不同象限的脈沖分配。改進DDA插補質量的措施。多坐標直線插補。第六節(jié)刀具半徑補償刀具補償的基本原理刀補建立。刀補進行。刀補撤消。刀具半徑補償計算直線刀具半徑補償計算。圓弧刀具半徑補償計算。 C 功能刀具半徑補償計算C 功能刀具半徑補償的基本概念。C 刀具補償的基本設計思想。編程軌跡轉接類型。轉

7、接矢量的計算。刀具長度補償的計算。第七節(jié)進給速度與加減速控制進給速度控制脈沖增量插補算法的進給速度控制。數據采樣插補算法的進給速度控制。加減速度控制前加減速控制。后加減速控制。三、考核知識點插補的基本概念、分類逐點比較法數字積分法刀具半徑補償進給速度與加減速控制四、考核要求插補的基本概念、分類1、識記：插補的基本概念；插補的分類。逐點比較法1、識記：逐點比較法的基本原理；逐點比較法的四個節(jié)拍。2、應用：逐點比較法第I 象限直線插補；逐點比較法第I 象限圓弧插補。數字積分法1、識記：數字積分法的基本原理。2、應用：數字積分法 第I 象限直線插補。刀具半徑補償1、識記：刀具半徑補償計算的基本方法；

8、C 機能刀補的基本設計思路。2、領會：直線過渡的轉接情況分析及轉接矢量的計算；B刀補與 C刀補有何區(qū)別。 進給速度與加減速控制1、識記：脈沖增量插補算法的進給速度控制的常用方法；加減速控制有何作用。2、領會：加減速控制的實現方法。2、應用：脈沖增量插補算法的進給速度控制；數據采樣插補算法的進給速度控制。第四章 計算機數控系統(tǒng)（ CNC 系統(tǒng)）一、學習目的和要求通過本章的學習， 了解計算機數控系統(tǒng)的組成、 功能及工作過程； 了解計算機數控系統(tǒng)的軟硬件結構；理解運動軌跡的插補原理；掌握逐點比較法。二、課程內容第一節(jié)概述 CNC系統(tǒng)的組成 CNC系統(tǒng)的功能和一般工作過程CNC系統(tǒng)的功能。 CNC系統(tǒng)

9、的一般工作過程。第二節(jié)CNC系統(tǒng)的硬件結構 CNC系統(tǒng)的硬件構成特點 單 CPU結構 CNC系統(tǒng) 多 CPU結構 CNC系統(tǒng)多 CPU結構 CNC系統(tǒng)的典型結構。多 CPU結構 CNC系統(tǒng)基本功能模塊。第三節(jié) CNC系統(tǒng)的軟件結構 CNC系統(tǒng)軟硬件的界面 CNC系統(tǒng)控制軟件的結構特點CNC系統(tǒng)的多任務性。并行處理。實時中斷處理。常規(guī) CNC系統(tǒng)的軟件結構中斷型結構模式。前后臺型結構模式。第四節(jié)CNC系統(tǒng)的輸入輸出與通信功能 CNC系統(tǒng)的輸入輸出與通信要求數據輸入輸出設備。 外部機床控制面板。 通用的手搖脈沖發(fā)生器。 進給驅動線路和主軸驅動線路。 CNC系統(tǒng)常用外設及接口紙帶閱讀機輸入及工作理。

10、鍵盤輸入及接口。顯示。異步串行接口。近代CNC系統(tǒng)的網絡通信接口。第五節(jié)開放式數控系統(tǒng)的結構及其特點標準的軟件化、開放式控制器是真正的下一代控制器開放式數控系統(tǒng)所具有的主要特點軟件化數控系統(tǒng)內核擴展了數控系統(tǒng)的柔性和開放性。數控系統(tǒng)與驅動和數字 I/O 連接的發(fā)展方向是現場總線。網絡化是基于網絡技術的E-Manufacturing對數控系統(tǒng)的必然要求?；?LINUX的開放式結構數控系統(tǒng)系統(tǒng)組成。系統(tǒng)主要特點。三、考核知識點計算機數控系統(tǒng)的組成、功能及工作過程 CNC系統(tǒng)的硬件結構 CNC系統(tǒng)的軟件結構 CNC 系統(tǒng)的輸入輸出與通信功能 開放式數控系統(tǒng)的結構及其特點四、考核要求計算機數控系統(tǒng)的

11、組成、功能及工作過程1、識記：計算機數控系統(tǒng)的組成；計算機數控系統(tǒng)的功能；計算機數控系統(tǒng)的工作過程。CNC系統(tǒng)的硬件結構1、識記：CNC系統(tǒng)的硬件構成特點； 單 CPU結構CNC系統(tǒng)特點； 多CPUCNC系統(tǒng)的典型硬件結構；多 CPU結構CNC系統(tǒng)基本功能模塊。CNC系統(tǒng)的軟件結構1、識記：CNC系統(tǒng)控制軟件的結構特點；常規(guī) CNC系統(tǒng)的軟件結構。 CNC系統(tǒng)的輸入輸出與通信功能1、識記：CNC系統(tǒng)的輸入輸出與通信要求。2、領會：CNC系統(tǒng)常用外設及接口；對異步串行通信接口和網絡通信接口有所了解。開放式數控系統(tǒng)的結構及其特點1、識記：開放式數控系統(tǒng)的特點。第六章數控機床的伺服驅動系統(tǒng)一、學習目

12、的和要求通過本章的學習，了解數控機床伺服系統(tǒng)的概念、組成、分類、性能；了解直流、交流伺服驅動系統(tǒng)的原理。掌握步進電動機的工作原理、優(yōu)點、步距角、最大靜轉矩和啟動頻率；掌握位置檢測裝置的工作原理。二、課程內容第一節(jié)概述數控機床伺服系統(tǒng)的概念及組成伺服系統(tǒng)應具有的基本性能高精度。良好的穩(wěn)定性。動態(tài)響應速度快。調速范圍要寬，低速時能輸出大轉矩。高性能電動機。位置控制系統(tǒng)和速度控制系統(tǒng)的主要技術指標位置控制系統(tǒng)的主要技術指標。速度控制系統(tǒng)的主要技術要求。伺服系統(tǒng)的分類按照調節(jié)理論分類。按使用的驅動元件分類。按反饋比較控制方式分類。第二節(jié)步進電動機伺服系統(tǒng)步進電動機的分類、結構和工作原理步進電動機的分類

13、。步進電動機的結構。步進電動機的工作原理。步進電動機的主要特性步矩角。矩角特性、最大靜態(tài)轉矩和起動轉矩。起動頻率。連續(xù)運行的最高工作頻率。矩頻特性與動態(tài)轉矩。加減速特性。步進電動機的控制方法脈沖分配器。軟件脈沖分配。步進電動機伺服系統(tǒng)的功率驅動單電壓功率放大電路。 高低電壓功率放大電路。 斬波恒流功放電路。 調頻調壓驅動。步進電動機的細分驅動技術步進電動機細分控制原理。步進電動機細分控制的技術方案。提高步進伺服系統(tǒng)精度的措施反向間隙補償。螺距誤差補償。第三節(jié)數控機床的位置檢測裝置旋轉變壓器旋轉變壓器的結構。旋轉變壓器的工作原理。感應同步器感應同步器的結構和特點。感應同步器的工作原理。脈沖編碼器

14、脈沖編碼器的分類和結構。光電脈沖編碼器的工作原理。絕對式編碼器絕對式編碼器的種類。絕對式編碼器的工作原理?；旌鲜浇^對式編碼器光柵光柵的種類。 光柵的結構和工作原理。 直線光柵尺檢測裝置的辨向原理。提高光柵檢測分辨精度的細分電路。磁柵磁柵的結構。磁柵的工作原理。第四節(jié)直流電動機伺服系統(tǒng)直流伺服電動機的結構和工作原理直流伺服電動機的調速原理和常用的調速方法晶體管脈寬調制器式速度控制單元PWM系統(tǒng)的主回路。脈寬調制器。直流調速系統(tǒng)的動態(tài)響應過程直流調速系統(tǒng)的響應特性。 轉速負反饋單閉環(huán)無靜差調速系統(tǒng)。轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)。全數字直流調速系統(tǒng)原理。直流伺服系統(tǒng)的位置控制數字脈沖比較系統(tǒng)。相位比較伺

15、服系統(tǒng)。幅值比較伺服系統(tǒng)。第五節(jié)交流電動機伺服系統(tǒng)交流伺服電動機調速的原理和方法交流伺服電動機調速主電路交流伺服系統(tǒng)的控制回路一相 SPWM波調制原理。三相SPWM波的調制。 SPWM的同相調制和異相調制。三、考核知識點數控機床伺服系統(tǒng)的概念、組成、分類、性能步進電動機伺服系統(tǒng)數控機床的位置檢測裝置直流電動機伺服系統(tǒng)交流電動機伺服系統(tǒng)四、考核要求數控機床伺服系統(tǒng)的概念、組成、分類、性能1、識記：數控機床伺服系統(tǒng)的概念； 數控機床伺服系統(tǒng)的組成； 數控機床伺服系統(tǒng)的性能及主要技術指標；數控機床伺服系統(tǒng)的分類。步進電動機伺服系統(tǒng)1、識記：步進電動機的分類、結構；步進電動機的主要特性；步進電動機的控

16、制方法；步進電動機細分控制原理。2、領會：步進電動機的工作原理；提高步進伺服系統(tǒng)精度的措施。3、應用：開環(huán)伺服系統(tǒng)中步進電動機步距角、脈沖頻率、轉速的計算。常用步進電機伺服驅動攻放電路的工作原理數控機床的位置檢測裝置1、識記：對位置檢測裝置的要求；位置檢測裝置的分類；增量式與絕對式編碼器的區(qū)別；脈沖編碼器的作用。2、領會：位置檢測元件的精度和分辨率兩個概念的區(qū)別；常用位置檢測裝置的結構、特點、作用。3、應用： 脈沖編碼器用于測速的計算； 莫爾條紋的產生、特點、作用、辨向、細分； 莫爾條紋寬度計算。 工作臺位移量、速度的計算。 常用位置檢測裝置的工作原理。直流電動機伺服系統(tǒng)1、識記：直流伺服電動

17、機分類及適用場合；直流伺服電動機的結構和工作原理；直流伺服電動機常用的調速方法。2、領會：何實現的； 直流伺服電動機脈寬調制調速即直流伺服電動機脈寬調制器的組成和功用及主回路的組成和功用；PWM 調速是如直流伺服系統(tǒng)的位置控制形式。3、應用：能夠繪制單軸進給伺服系統(tǒng)的位置控制結構框圖并能說明相應伺服系統(tǒng)的工作原理。交流電動機伺服系統(tǒng)1、識記：交流伺服電動機分類及適用場合；交流伺服電動機調速的原理和方法；交流伺服電動機的矢量變換控制的實現應有一般的了解。2、領會：正弦脈寬調制調速（ SPWM 變頻調速）是如何實現的。3、應用：SPWM 波調制原理。III 、有關說明與實施要求一、關于考核目標的說

18、明為了使考試內容具體化和考試要求標準化，本大綱在列出考試內容基礎上，對各章節(jié)規(guī)定了考核目標， 包括考核知識點和考核要求。明確考核目標， 能夠使自學應考者進一步明確考試內容和要求，更有目的地系統(tǒng)地學習教材； 使社會助學者能夠更全面地有針對性地分層次進行輔導；使考試命題能夠更加明確命題范圍，更準確地安排試題的知識能力層次和難易度。本大綱在考核目標中， 按照識記、領會、應用三個層次規(guī)定其應達到的能力層次要求。各層次的含義是：識記：能了解有關的名詞、概念、知識的含義，并能正確認識和表述。領會：在識記的基礎上，能全面把握基本概念、基本原理，對知識有較深入的認識，并具有初步運用能力。應用：在領會的基礎上，

19、 能運用基本概念、 基本原理分析和解決有關的實際問題，或能用所學的綜合知識分析和解決工程實際問題。三個能力層次之間是遞進等級的關系，后者必須建立在前者的基礎上。二、關于自學教材的說明數控技術：趙玉剛、宋現春主編， 機械工業(yè)出版社， 2004 年 5 月第 1 版。三、自學方法指導1認真自學教材自學是高等教育自學考試的主要環(huán)節(jié)和基本方式， 要求考生認真刻苦地自學教材，以求按規(guī)定的要求掌握課程內容。在開始學習每一章時， 首先閱讀自學考試大綱， 大致了解該章的主要內容和要求。學習正文時， 可先粗讀一遍， 初步了解本章的具體內容， 對不懂的地方做一記號，然后再進行精讀。熟悉基本原理、基本概念和基本方法

20、，對重點、難點要反復鉆研，力求深入理解。建議閱讀正文時作讀書筆記，將每章的基本內容、重要原理、概念等扼要地記錄下來， 以加深對教材內容的理解和培養(yǎng)綜合歸納能力。閱讀正文以后， 應按復習思考題來檢查自己對教材內容掌握的程度，發(fā)現理解不深的地方要再次重點閱讀。建議將復習思考題的答案記在筆記本上，以便復習。2理論聯系實際本課程是實踐性很強的專業(yè)課，學習中必須重視理論聯系實際。四、對社會助學的要求1要熟悉考試大綱對課程提出的總的要求和各章的知識點。要掌握各知識點要求達到的能力層次，并深刻理解對各知識點的考核要求。2輔導時，要以考試大綱為依據，指定教材為基礎，不要隨意刪減內容，以免與大綱脫節(jié)。3輔導時，應注重基礎，突出重點。培養(yǎng)考生的正確學習方法，提高自學能力，在自學過程中善于提出