机床数控技术_南京航空航天大学

机床数控技术

开课时间： 2025年03月25日 ~ 2025年06月18日

学时安排： 4小时每周

进行至第6周，共13周已有 913 人参加

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课程详情

课程评价(7685)

spContent=数控机床已经走进了千千万万的现代化工厂，众多企业正在高薪聘请各路数控英才。你懂机床吗？你会编写数控程序吗？你会维修机床吗？你会设计数控系统吗？来吧，本课程将带你系统地学习机床数控技术的基本概念、基础知识、操作技巧、编程方法与控制原理，让你从数控小白一步一步地成为编程高手，数控达人！

数控机床已经走进了千千万万的现代化工厂，众多企业正在高薪聘请各路数控英才。你懂机床吗？你会编写数控程序吗？你会维修机床吗？你会设计数控系统吗？来吧，本课程将带你系统地学习机床数控技术的基本概念、基础知识、操作技巧、编程方法与控制原理，让你从数控小白一步一步地成为编程高手，数控达人！

—— 课程团队

课程概述

作为机械工程学科专业的一门必修课程，南京航空航天大学机电学院的“机床数控技术”课程具有悠久的开课历史与深厚的建设基础。在中国大学MOOC（爱课程网）上已经连续成功开设9个学期，为成千上万的数控技术爱好者提供了优质的视频、课件、习题、测验等系统化学习资源，受到了广泛好评。本在线课程全面涵盖了数控技术概论、数控编程方法、数控装置结构原理、机床运动控制原理、数控机床检测装置、数控机床机械结构、分布式数控技术与柔性制造系统等数控技术知识内容。通过本课程的学习，学生能够掌握数控基本概念、数控加工工艺过程、数控系统技术原理等专业理论知识，了解数控检测装置的基本检测原理与安装使用方法，了解分布式数控系统与柔性制造系统的基本概念和组成，并具备编制数控车床、铣床与加工中心等常用数控机床的加工程序以及进行CAM加工的基本能力。

课程配有由本课程教学团队编写出版的教材”机床数控技术及应用“，该教材为“十二五”国家级规划优秀教材与江苏省重点教材，作为“十四五”规划教材培育项目的第五版即将出版。

本课程在组织教学过程中，始终贯彻理论教学与实践教学相结合、教学内容与工程背景及科学研究相结合、课堂教学与课外教学相结合以及通识教育与个性教育相结合的教学理念，建立了多层次渐进式综合教学体系。

此外，充分发挥学科和产学研优势，追踪先进技术发展，及时更新理论知识，充分利用现代网络与多媒体技术，针对在线开放课程的特点，使教学内容体现科学性、先进性、趣味性和实用性，不断提高教学质量，并引导学生学以致用和自主研学，培养学生运用所学知识解决实际工程问题、开展实践创新的能力。

授课目标

通过本课程的学习，使学生掌握数控加工工艺过程、数字控制原理的基本理论；具备编制数控加工程序及进行CAM加工的基本能力；了解数控检测元件的检测原理与安装使用方法；了解DNC与FMS制造系统的基本概念。让学生具有较为全面的专业知识和一定的实际操作能力，为今后从事数控技术工作打下坚实的基础。

课程大纲

数控技术概论

课时目标：教学目标：能够分析数控机床的本质特征，对常见数控机床从运动形式、伺服方式等进行分类，指出数控机床各个组件的名称与作用，结合现状举例量化说明数控技术的发展趋势。

1.1 课程简介

1.2 数控概念与数控机床的组成

1.3 数控机床的分类

1.4 数控技术的发展趋势

数控加工程序编制基础

课时目标：教学目标：能够记忆和分辨常用数控指令的不同类型、功能与编程格式；结合机械制造工艺与数控机床特点制订数控加工工艺路线与工艺规程；识别高速加工的三要素，学会设置高速加工工艺参数与加工路线；写出等误差法和等步长法进行非圆曲线节点计算的步骤以及列表曲线数控加工处理的过程。

2.1 概述

2.2 数控编程中的常用指令

2.3 数控编程中的工艺处理

2.4 高速加工及其工艺处理

2.5 数控编程中的数学处理

数控加工编程方法

课时目标：教学目标：能够针对典型机械零件，通过分析数控加工工艺，选用适合的数控指令，正确编写出在数控车床、铣床与加工中心上进行实际加工的数控加工程序；能够应用宏指令编写复杂零件的参数化宏程序；阐述使用3D造型软件进行自动编程的步骤。

3.1 概述

3.2 数控车削编程

3.3 数控铣削编程

3.4 加工中心编程

3.5 宏程序编程

3.6 自动编程方法

数控加工编程方法

课时目标：教学目标：能够结合实际机床说明计算机数控装置的硬件与软件特点与组成结构；区分数控机床的可编程控制器（PLC）的类型；比较西门子与法那科两种代表性数控系统的异同点。

4.1 计算机数控装置的硬件结构

4.2 计算机数控装置的软件结构

4.3 数控机床的可编程控制器

数控机床的运动控制原理

课时目标：教学目标：能够结合数控加工实例说明数控插补的含义、作用与分类，采用逐点比较法与数字积分法分别对直线和圆弧进行插补计算，推导计算公式并写出计算过程，画出插补轨迹；比较左移规格化与余数寄存器预置数在作用与计算方法上的异同点；说明SDI与NURBS概念的含义以及在数控加工中的重要意义；阐述刀具半径补偿的类型、特点与轨迹点计算原理。

5.1 数控插补概念与分类

5.2 逐点比较法插补原理

5.3 数字积分法插补原理

5.4 提高DDA法插补质量的措施

5.5 SDI与NURBS插补技术

5.6 刀具半径补偿计算原理

数控机床的检测装置

课时目标：教学目标：能够区分绝对式检测和增量式检测、间接检测和直接检测、数字式检测与模拟式检测；指出检测装置在数控机床中的安装位置与主要作用；列出旋转变压器和感应同步器的主要组成部件与工作方式，并说明如何根据输出电压实现位置检测的原理；能够使用光栅和编码器进行位移、速度检测。

6.1 概述

6.2 旋转变压器与感应同步器

6.3 光栅

6.4 编码器

数控机床的伺服驱动系统

课时目标：教学目标：说明伺服的本质含义以及伺服控制的优点；使用步进电机建立简易数控系统并编写电机驱动程序；比较直流伺服电机的三种调速方法的优缺点，阐述PWM调速的原理并画出PWM换向调速的电路原理图。

7.1 概述

7.2 步进驱动控制系统

7.3 直流伺服电机及其速度控制

数控机床的机械结构与装置

课时目标：教学目标：能够指出数控机床与普通机床在机械结构设计上的主要区别；分析箱中箱结构和双丝杠驱动的优缺点；列举数控机床为了提高加工效率与加工精度在设计时所采取的措施或增加的装置；举例说明主传动系统的结构与主轴准停装置的工作原理。

8.1 数控机床的机械结构特点与基本设计要求

8.2 数控机床的主传动系统

智能制造系统

课时目标：教学目标：能够结合实例说明智能制造系统的基本概念、组成结构、数据采集与监控技术原理。

9.1 智能制造系统的概念与组成结构

9.2 智能制造系统的数据采集与监控

9.3 智能制造系统实例

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预备知识

在讲授本课程之前，需要学生能够掌握基本的机械设计与普通机床结构设计知识，对机械加工工艺有一定了解，有一定的工艺分析能力。具有使用计算机高级编程语言进行简单程序设计的能力。已经通过金工实习或其它途径掌握常用的金属切削加工工艺，对数控机床有一些感性认识和基本的操作能力。修过《微机原理与应用》、《机械原理》、《机械设计》、《机械制造工艺与装备》、《电工电子技术》、《可编程控制器》、《CAD/CAM技术基础》、《机械制造技术》等课程。

参考资料

[1]陈蔚芳，王宏涛. 机床数控技术及应用(第五版)[M]. 科学出版社, 2023.

[2]黄美发，李雪梅. 机床数控技术及应用[M]. 西安电子科技大学出版社, 2014.

[3]胡占齐，杨莉. 机床数控技术(第3版)(十二普通高等教育本科国家级规划教材)[M]. 机械工业出版社, 2014.

常见问题

Q : 机床数控技术课程的难点在哪里？

A : 难点主要有：复杂零件加工工艺分析；交流伺服系统工作原理；数控插补计算与刀具补偿原理。

Q : 参加机床数控技术需要学过什么课程？

A : 一般来说，需要修过《机械制造工艺与装备》、《机械原理》、《机械设计》、《电工电子技术》等，本课程还涉及《微机原理与应用》、《可编程控制器》与《CAD/CAM技术基础》课程的知识，但要求不高，如果没有这方面的知识不会有太大影响。

Q : 需要用到哪些教学工具？

A : 需要一部可上网的智能手机或个人电脑，最好两者都有。手机端使用“ 中国大学慕课”App，电脑端登录中国大学MOOC（爱课程网）进行学习。对于本期在校教学班级，将结合超星学习通软件进行线上教学，因此南京航空航天大学的学生还需在手机上安装学习通 App。

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