機床數控原理與技術自學考試大綱

1、高綱1307江蘇省高等教育自學考試大綱05661機床數控原理南京工程學院編江蘇省高等教育自學考試委員會辦公室一、課程性質及其設置目的與要求（一）課程性質和特點機床數控原理課程是我省高等教育自學考試數控加工與模具設計專業(yè)（本科段）的一門專業(yè)基礎課。其任務是培養(yǎng)應考者系統(tǒng)地學習機床數控系統(tǒng)的基本概念和基本原理，了解機床數控技術的發(fā)展，深刻認識機床數控系統(tǒng)在模具設計與制造技術中的地位和作用，掌握機床數控系統(tǒng)使用的基本方法，為模具設計與制造行業(yè)培養(yǎng)應用人才。（二）本課程的基本要求本課程教材內容共分為八章。在對機床數控技術的應用和發(fā)展進行簡要介紹的基礎上，重點闡述了機床數控系統(tǒng)的基本原理、數控機床的組成

2、及功能、控制原理、伺服系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)。通過對本課程的學習，要求應考者對機床數控系統(tǒng)有一個全面的了解，具體應達到以下要求：1了解機床數控技術的現狀和發(fā)展過程，機床數控系統(tǒng)在模具設計與制造中的作用；2理解機床數控系統(tǒng)的組成、功能、特點及類型；3掌握機床數控系統(tǒng)的應用的基本方法。（三）本課程與相關課程的聯系機床數控原理課程涉及到機械基礎、電子技術、計算機技術、自動控制、可編程控制器、檢測技術，覆蓋的學科領域廣泛，緊密結合生產實際。本課程的前修課程主要包括機械制造技術、電子技術基礎、微機原理及應用、自動控制原理和電氣控制與PLC等課程。這些課程幫助應考者理解和掌握機床數控系統(tǒng)的基本原理和使用。二、課程

3、內容和考核目標第一章 數控系統(tǒng)概述（一） 課程內容本章簡要介紹了數字控制技術的定義、數控系統(tǒng)的組成與分類、數控系統(tǒng)的功能和數控系統(tǒng)的發(fā)展過程。（二）學習要求 了解機床數控系統(tǒng)的基本原理，理解機床數控系統(tǒng)的組成、功能、特點及類型。（三）考核知識點和考核要求1領會：機床數控系統(tǒng)的學科基礎，數控系統(tǒng)的發(fā)展過程；2掌握：數控技術、數控系統(tǒng)、數控機床的含義；機床數控系統(tǒng)的組成、功能、特點及類型；機床坐標系與工件坐標系的關系。3熟練掌握：數控機床的類型、特點和適用情況；數控程序指令字的名稱和功能。第二章 數控系統(tǒng)的插補與刀具補償原理（一）課程內容本章介紹了軸運動插補軟件算法和刀具半徑補償的基本原理。（二）

4、學習要求通過本章的學習，要求理解逐點比較插補法和數字積分插補法的基本概念；掌握刀具半徑補償的基本原理。（三）考核知識點和考核要求 1領會：插補的含義和插補算法的類型、刀具半徑補償的作用、刀補與插補的關系；2掌握：第1象限逐點比較法直線插補和逆圓弧插補的偏差判別、坐標進給、偏差計算、坐標計算及終點判別，列表寫出插補計算過程，畫出插補軌跡即走刀軌跡。逐點比較法4個象限坐標變換與終點判別，逐點比較法的合成進給速度分析；第1象限數字積分法直線插補和逆圓弧插補的積分運算、坐標進給、積分余數、坐標計算及終點判別，列表寫出插補計算過程，畫出插補軌跡即走刀軌跡。數字積分法4個象限坐標變換與終點判別；C功能刀補

5、直線過渡的轉接類型判別；加減速控制原理和方法。3熟練掌握：逐點比較法實現4象限直線插補和逆圓弧插補的計算過程；數字積分法實現第1象限直線插補的計算過程；與直線插補比較，數字積分法實現第1象限逆圓弧插補的異同之處。第三章數控系統(tǒng)的軟硬件及相關技術（一）課程內容 本章介紹了CNC系統(tǒng)的組成及特點、計算機數控系統(tǒng)硬件結構、CNC系統(tǒng)軟件結構及控制、CNC系統(tǒng)常用外設及結構等基本概念。（二）學習要求 通過本章的學習，要求理解CNC系統(tǒng)的定義與結構，計算機數控系統(tǒng)硬件模塊及安裝方式，控制軟件的結構特點及其工作過程，掌握CNC系統(tǒng)的輸入輸出裝置的工作過程。（三）考核知識點和考核要求1領會：CNC系統(tǒng)的定義

6、與結構、CNC系統(tǒng)軟件的組成、多微處理機結構的特點、CNC系統(tǒng)的多任務并行處理特性；2掌握：CNC系統(tǒng)控制軟件的輸入、存儲、譯碼、預計算、插補計算、輸出等模塊的工作過程；CNC系統(tǒng)的網絡通信接口及協議。3熟練掌握：單微處理器結構和多微處理結構的特點；CNC裝置的中斷處理的類型和特點；數控系統(tǒng)I/O接口電路的作用和類型。第四章 數控機床伺服驅動系統(tǒng)（一）課程內容本章介紹了數控機床伺服驅動系統(tǒng)的發(fā)展、類型及伺服驅動裝置的接口和選型。（二）學習要求 通過本章的學習，要求了解數控機床伺服驅動系統(tǒng)的基本組成、分類和性能；理解步進式伺服系統(tǒng)、直流伺服系統(tǒng)和交流伺服系統(tǒng)的控制原理。（三）考核知識點和考核要求

7、1領會：步進式伺服系統(tǒng)、直流伺服驅動系統(tǒng)和交流伺服驅動系統(tǒng)的特點；步進電動機的種類、結構及工作原理，步進電動機的功率驅動電路、細分技術和控制原理。2掌握：直流伺服電動機組成方案，PWM驅動系統(tǒng)及數學模型；無刷直流電動機伺服控制系統(tǒng)的結構；交流伺服系統(tǒng)的組成單元和結構，交流伺服系統(tǒng)的控制策略；伺服驅動系統(tǒng)的接口類型和作用，伺服驅動裝置選型的原則及各部分常用類型的適用情況。3熟練掌握：步進式伺服系統(tǒng)、直流伺服驅動系統(tǒng)和交流伺服驅動系統(tǒng)的組成和作用。第五章 數控機床主軸驅動系統(tǒng)（一）課程內容本章介紹了數控機床主軸驅動系統(tǒng)的組成、與其他設備的連接及控制。（二）學習要求通過本章的學習，要求理解數控機床主

8、軸驅動系統(tǒng)的功用；理解主軸驅動裝置的特點及連接方式；理解主軸變速控制、主軸準停控制及主軸與進給軸的關聯控制的工作機理；了解高速電主軸的結構和關鍵技術。（三）考核知識點和考核要求1領會：數控機床主軸驅動系統(tǒng)的組成及數控機床對主軸控制的要求；主軸驅動裝置的功能和類型；2掌握：數控裝置與模擬主軸連接信號原理；主軸變速控制類型和實現方法；自動換檔的工作時序；主軸與進給軸的關聯控制的類型和作用。3熟練掌握：主軸準?？刂频囊饬x和方法第六章 可編程機床控制器（一）課程內容本章介紹了數控機床用可編程控制器的原理、指令系統(tǒng)及應用實例。（二）學習要求通過本章的學習，要求理解數控機床用可編程控制器的基本原理、PMC

9、的指令系統(tǒng)及典型功能的梯形圖設計。（三）考核知識點和考核要求1領會：可編程控制器的特點和應用領域；可編程控制器的組成和工作過程；數控機床用可編程控制器的類型、控制對象、信號存儲器及地址。2掌握：數控機床用可編程控制器梯形圖結構和順序程序的執(zhí)行過程；PMC的常用指令類型、格式及含義；梯形圖的設計流程及具體內容，PMC控制信號的類型，數控機床中典型控制功能的梯形圖設計和分析。3熟練掌握：PMC的主要功能指令類型和用法；隨機刀具位置選刀控制的工作流程。第七章數控機床位置檢測裝置（一）課程內容 本章介紹了數控機床常用的旋轉變壓器、光電編碼器、光柵、感應同步器、磁柵和測速發(fā)電機等檢測裝置的結構、工作原理

10、、信息處理和應用。（二）學習要求通過本章的學習，要求理解直線型檢測裝置的結構特點、用于直線位移測量的工作原理、信息處理的電路分析和方法；理解旋轉型檢測裝置的結構特點、用于角度位移測量的工作原理、信息處理的電路分析和方法。（三）考核知識點和考核要求1領會：旋轉變壓器的基本結構和類型、光電編碼器的結構和類型、光柵尺的構造與種類、感應同步器的結構特點和類型以及測速發(fā)電機的結構和特點。2掌握：旋轉變壓器的鑒相式和鑒幅式工作方式；光電編碼器的工作原理；莫爾條紋形成的原理和特點、鑒向倍頻的原理；感應同步器鑒相式和鑒幅式工作方式；磁柵相位測量原理；。3熟練掌握：旋轉變壓器在數控機床中的應用；光電編碼器正反轉

11、辨別的原理；光柵測量系統(tǒng)的組成和功用。第八章 常用數控系統(tǒng)（一）課程內容本章介紹了目前常用的數控系統(tǒng)的結構及工作原理。（二）學習要求通過本章的學習，要求了解常用數控系統(tǒng)的發(fā)展、特點及軟件和硬件組成。（三）考核知識點和考核要求1領會：SIEMENS數控系統(tǒng)、FANUC數控系統(tǒng)和華中數控系統(tǒng)的特點和類型。2掌握：西門子840D硬件系統(tǒng)的組成和功用，西門子840D系統(tǒng)的軟件結構；FANUC0i系統(tǒng)的特點、硬件和軟件部分的組成，FANUC0i系統(tǒng)的電源模塊和伺服模塊的功用；華中數控系統(tǒng)的組成、軟件結構的組成和作用。三、有關說明和實施要求（一）關于“課程內容與考核目標”中有關提法的說明在大綱的考核要求中

12、，提出了“領會”、“掌握”、“熟練掌握”等三個能力層次的要求，它們的含義是：1領會：要求應考者能夠記憶規(guī)定的有關知識點的主要內容，能夠理解規(guī)定的有關知識點的內涵，熟悉其內容要點和它們之間的區(qū)別與聯系，根據考核的不同要求，作出正確的解釋、說明和闡述。2掌握：要求應考者掌握有關的知識點，正確理解和記憶相關內容的原理、方法步驟等。3熟練掌握：要求應考者必須掌握的課程中的核心內容和重要知識點。（二）自學教材本課程使用教材為：數控原理與系統(tǒng)，蔣麗主編，國防工業(yè)出版社，2011年版。（三）自學方法的指導本課程作為一門專業(yè)基礎課程，其涉及學科知識面廣、內容多、難度較大，應考者在自學過程中應該注意以下幾個方面

13、：1應考者學習前，應仔細閱讀課程大綱的第一部分，了解課程的性質、地位和任務，熟悉課程的基本要求以及本課程與有關課程的聯系，在學習中緊緊圍繞課程的基本要求。2在閱讀某一章教材內容前，應先認真閱讀大綱中該章的考核知識點、自學要求和考核要求，注意對各知識點的能力層次要求，以便在閱讀教材時做到心中有數。3閱讀教材時，應根據大綱要求，要逐段細讀，逐句推敲，吃透每個知識點。對基本概念必須深刻理解，基本原理必須牢固掌握。在閱讀中遇到個別細節(jié)問題不清楚，在不影響繼續(xù)學習的前提下，可暫時擱置。4學完教材的每一章節(jié)內容后，應認真完成教材中的習題和思考題，這一過程可有效地幫助自學者理解、消化和鞏固所學的知識，提高分

14、析問題、解決問題的能力。（四）對社會助學的要求1應熟知考試大綱對課程所提出的總的要求和各章的知識點。2應掌握各知識點要求達到的層次，并深刻理解各知識點的考核要求。3對應考者進行輔導時，應以指定的教材為基礎，以考試大綱為依據，不要隨意增刪內容，以免與考試大綱脫節(jié)。4對應考者進行輔導時，應對應考者進行學習方法的指導，提倡應考者“認真閱讀教材，刻苦鉆研教材，主動提出問題，依靠自己學懂”的學習方法。5對應考者進行輔導時，要注意基礎、突出重點，幫助應考者對課程內容建立一個整體的概念，對應考者提出的問題，應以啟發(fā)引導為主。6注意對應考者能力的培養(yǎng)，特別是自學能力的培養(yǎng)。要引導應考者逐步學會獨立學習，在自學

15、過程中善于提出問題、分析問題、作出判斷和解決問題。7要使應考者了解試題難易與能力層次高低兩者之間不完全是一回事，在各個能力層次中都存在著不同難度的試題。（五）關于命題和考試的若干規(guī)定1本大綱各章所提到的考核要求中，各條細目都是考試的內容，試題覆蓋到章，適當突出重點章節(jié)，加大重點內容的覆蓋密度。2試卷對不同能力層次要求的試題所占的比例大致是：“領會”20%，“掌握”40%，“熟練掌握”為40%。3試題難易程度要合理，可分為四檔：易、較易、較難、難，這四檔在各份試卷中分值所占的比例約為2：3：3：2。4本課程考試試卷可能采用的題型有：單項選擇題、名詞解釋、簡答題、作圖題和問答題（包括論述題）等類型（見附錄題型示例）。5考試方式為閉卷筆試，考試時間為150分鐘。評分采用百分制，60分為