《数控原理与数控技术运用》课程自学考试大纲

辽宁省高等教育自学考试委员会

课程代码：05785

使用教材：《机床数控技术》，王爱玲主编，高等教育出版社，2013年6月第2版

课程性质和学习目的：

本大纲供机械设计制造及其自动化专业《数控原理与数控技术运用》自学考试课程使用。

《数控原理与数控技术运用》是机械设计制造及其自动化专业的一门专业课程，目的是使学生掌握数控原理与数控技术的运用，包括数控原理、数控机床的程序编制、计算机数字控制系统、位置检测装置、数控机床伺服系统、数控机床结构等，使学生建立机床数控技术的总体概念。

考核知识点及考核要求：

第1章 概论

1.1 数控技术与数控机床的基本概念

1.1.1 了解：数字控制；

1.1.2 了解：数控机床；

1.1.3 掌握：机床数字控制的原理；

1.1.4 了解：数控机床的组成及特点。

1.2 数控机床分类

了解：引言；

1.2.1 了解：按运动控制的特点分类；

1.2.2 掌握：按伺服系统的控制方式分类；

1.2.3 了解：按数控系统功能水平分类；

1.2.4 了解：按工艺用途分类。

1.3 数控机床技术的发展历程与趋势

1.3.1 了解：发展历程；

1.3.2 了解：我国数控机床技术发展概况；

1.3.3 了解：当前数控技术及数控加工发展趋势；

1.3.4 掌握：数控装备创新设计及发展动态；

1.3.5 了解：数字产品定义（MBD）技术；

1.3.6 了解：关注我国“数控一代”发展战略。

1.4 先进制造技术与数控装备

1.4.1 掌握：先进制造技术的内涵；

1.4.2 了解：先进制造技术的发展战略；

1.4.3 了解：先进制造技术及装备。

第2章 数控原理

2.1 插补方法

2.1.1 了解：插补的基本概念；

2.1.2 掌握：插补功能的基本要求；

2.1.3了解：插补方法的分类。

2.2 脉冲增量插补

了解：引言；

2.2.1 重点掌握：逐点比较插补法；

2.2.2 重点掌握：数字积分法。

2.3 数据采样插补

了解：引言；

2.3.1 掌握：概述；

2.3.2 了解：直线函数法；

2.3.3 了解：扩展DDA数据采样插补；

2.3.4 了解：其它插补方法简介。

2.4 刀具补偿原理

2.4.1 掌握：刀具补偿的基本概念；

2.4.2 了解：刀具半径补偿的计算方法；

2.4.3 掌握：刀具半径补偿的方法；

2.4.4 了解：刀具半径补偿的实例。

2.5 CNC装置的加减速控制

了解：引言；

2.5.1 了解：进给速度的计算；

2.5.2 了解：进给速度的控制。

第3章 数控机床的程序编制

3.1 概述

3.1.1 了解：数控编程的基本概念；

3.1.2 掌握：数控编程的内容与步骤；

3.1.3 了解：数控编程方法简介；

3.1.4 掌握：数控编程的几何基础；

3.1.5 了解：数控编程的工艺基础。

3.2 数控编程的标准

3.2.1 了解：数控编程的国际标准与国家标准；

3.2.2 了解：程序结构与程序段格式。

3.3 数控系统的指令代码

了解：引言；

3.3.1 掌握：准备功能指令—G指令；

3.3.2 掌握：辅助功能指令—M指令；

3.3.3 了解：子程序与宏程序。

3.4 手工编程

3.4.1 重点掌握：数控孔加工程序编制；

3.4.2 重点掌握：数控车削加工程序编制；

3.4.3 掌握：数控铣削加工程序编制。

3.5 数控编程的数学处理

了解：引言；

3.5.1 了解：基点和节点计算；

3.5.2 了解：刀位点的计算；

3.5.3 掌握：非圆曲线刀位轨迹的计算；

3.5.4 了解：空间曲线、曲面的刀位轨迹的计算。

3.6 自动编程简介

3.6.1 了解：自动编程的基本概念；

3.6.2 了解：常用CAD/CAM软件简介；

3.6.3 重点掌握：数控加工程序自动生成的方法与步骤。

第4章 计算机数字控制系统

4.1 概述

4.1.1 掌握：CNC系统的组成；

4.1.2 掌握：CNC装置的组成和工作原理；

4.1.3 掌握：CNC装置的主要功能和特点；

4.1.4 了解：CNC技术的发展。

4.2 CNC装置的硬件结构

了解：引言；

4.2.1 掌握：单微处理器数控装置的硬件结构；

4.2.2 掌握：多微处理器数控装置的硬件结构；

4.2.3 了解：开放式数控装置的体系结构。

4.3 CNC装置的软件结构

了解：引言；

4.3.1 掌握：CNC软件结构的特点；

4.3.2 了解：CNC软件结构模式。

4.4 数控系统常用接口

4.4.1 了解：概述；

4.4.2 了解：键盘输入及其接口；

4.4.3 了解：显示器及其接口；

4.4.4 掌握：机床开关量及其接口；

4.4.5 了解：串行通信及其接口；

4.4.6 了解：网络通信及其接口。

4.5 可编程控制器在数控机床中的应用

4.5.1 了解：可编程控制器（PLC）与数控机床的关系；

4.5.2 掌握：可编程控制器及其工作过程；

4.5.3 了解：可编程控制器在数控机床上的应用实例。

第5章 位置检测装置

5.1 概述

了解：引言；

5.1.1 了解：位置检测装置的组成与作用；

5.1.2 了解：位置检测装置的分类。

5.2 旋转变压器

5.2.1 掌握：旋转变压器的结构和工作原理；

5.2.2 了解：旋转变压器的应用；

5.2.3 了解：旋转变压器的主要参数。

5.3 了解：测速发电机

5.4 感应同步器

5.4.1 掌握：感应同步器的结构和工作原理；

5.4.2 了解：感应同步器的应用；

5.4.3 了解：感应同步器检测装置的优点；

5.4.4 了解：感应同步器的主要技术性能参数。

5.5 脉冲编码器

了解：引言；

5.5.1 了解：增量式脉冲编码器；

5.5.2 了解：绝对值式脉冲编码器。

5.6 光 栅

了解：引言；

5.6.1 了解：光栅的结构；

5.6.2 掌握：光栅的工作原理；

5.6.3 了解：光栅位移-数字变换电路；

5.6.4 了解：光栅尺主要应用。

第6章 数控机床的伺服系统

6.1 概 述

了解：引言；

6.1.1 了解：伺服系统的组成；

6.1.2 掌握：数控机床对伺服系统的基本要求；

6.1.3 了解：伺服系统的分类；

6.1.4 了解：伺服系统的发展。

6.2 伺服电动机

了解：引言；

6.2.1 掌握：直流伺服电动机及其工作特性；

6.2.2 了解：交流伺服电动机及其工作特性；

6.2.3 掌握：步进电动机及其工作特性；

6.2.4 了解：直线电动机系统。

6.3 速度控制

掌握：引言；

6.3.1 掌握：直流进给运动的速度控制；

6.3.2 了解：直流主轴驱动的速度控制；

6.3.3 了解：交流进给运动的速度控制；

6.3.4 了解：交流进给驱动的速度控制；

6.3.5 了解：交流主轴驱动的速度控制；

6.3.6 了解：交流伺服电动机的矢量控制。

6.4 位置控制

了解：引言；

6.4.1 掌握：位置控制的基本原理；

6.4.2 掌握：数字脉冲比较位置控制伺服系统；

6.4.3 了解：全数字控制伺服系统。

第7章 数控机床结构

7.1 概 述

了解：引言；

7.1.1 掌握：数控机床结构组成；

7.1.2 掌握：数控机床机械结构的主要特点。

7.2 数控机床的总体布局

了解：引言；

7.2.1 掌握：数控车床的布局形式；

7.2.2 了解：加工中心的布局形式；

7.2.3 了解：高速数控机床的布局形式；

7.2.4 了解：虚轴数控机床。

7.3 数控机床主传动系统

了解：引言；

7.3.1 重点掌握：主传动的基本要求和变速方式；

7.3.2 了解：直流或交流电动机的无级调速；

7.3.3 重点掌握：主传动系统的机械结构；

7.3.4 掌握：高速主轴单元。

7.4 数控机床进给传动系统

7.4.1 掌握：进给传动系统的特点；

7.4.2 重点掌握：滚珠丝杠螺母副；

7.4.3 重点掌握：传动齿轮间隙消除机构；

7.4.4 了解：直接驱动技术。

7.5 数控机床导轨

7.5.1 掌握：数控机床对导轨的基本要求；

7.5.2 掌握：数控机床导轨的类型与特点。

7.6 自动交换刀具和自动交换工件系统

了解：引言；

7.6.1 掌握：自动换刀装置；

7.6.2 了解：工件自动交换系统。

7.7数控机床回转工作台

了解：引言；

7.7.1 掌握：数控回转工作台；

7.7.2 掌握：分度工作台。

试题举例：

一、单项选择题（本大题共10小题，每小题1分，共10分）

1. 圆弧插补指令G03 X Y I J 中，I、J后的值是圆弧

A．起点坐标值             B．圆心坐标相对于起点的值  

C．终点坐标值             D．圆心坐标相对于终点的值

二、多项选择题（本大题共5小题，每小题2分，共10分）

11. 数控机床按伺服系统的控制方式分类可分为

A．硬线数控系统    B．软线数控系统    C．开环控制系统

D．闭环控制系统    E．半闭环控制系统

三、填空题（本大题共10小题，每题1分，共10分）

16. 数控机床的精度主要是指加工精度、定位精度和 精度。

四、名词解释（本大题共5小题，每小题3分，共15分）

26. 数控机床

五、简答题（本大题共6小题，每小题5分，共30分）

31. 简述数控机床按数控系统功能水平的分类。

六、综合题（本大题共2小题，共25分）

37. 已知直线OA，起点为坐标原点O（0，0），终点为A（2，3），用逐点比较法进行插补，写出插补过程并绘出插补轨迹图。（单位：脉冲当量）