(高纲1357)江苏省高等教育自学考试大纲
30455 数控机床
扬州大学编
江苏省高等教育自学考试委员会办公室
Ⅰ 课程性质与课程目标
一、课程性质和特点
数控技术是一种多学科交叉、综合的高新技术，是现代制造业实现自动化、柔性化、集成化的技术基础。本课程可作为机械工程及自动化、机械设计制造及自动化、机电一体化、模具设计与制造等专业的技术基础课或专业课，主要研究数控机床的基本结构特点、数控基本理论和运算方法、数控装置的硬件、软件及控制技术、伺服机构与检测装置的基本原理以及数控机床的机械结构等理论内容以及数控编程等与实践密切相关的内容。
二、课程目标
通过本课程的学习，考生应了解数控技术的起源及其发展的前沿趋势;理解数控机床的性能、组成、工作原理，为正确使用数控机床以及用先进技术改造传统生产装备奠定坚实基础;理解数控加工程序编制的基本概念及简单零件数控加工程序的编制;理解常用插补原理，掌握逐点比较法插补原理;理解数控系统基本原理与结构;了解位置伺服与位置检测以及数控机床的结构特点。
三、与相关课程的联系与区别
本课程以《电工电子学》、《机床电气控制》、《微机原理与接口技术》、《自动控制原理》、《传感器与检测技术》、《机械制造技术基础》为理论基础，以数控车床、铣床操作为实践基础。同时本门课程的学习对后续的课程设计、毕业设计等环节具有重要指导意义。
四、课程的重点和难点
本课程的重点为数控手工编程的基础及方法、计算机数控装置、数控装置的轨迹控制原理、数控机床的伺服系统等方面的内容，数控技术的基本概念、数控机床的机械结构以及数控技术的发展等内容也比较重要，自动编程技术及数控机床的故障诊断等内容要求一般掌握。考生可据此更好地学习和把握本课程的内容。
Ⅱ 考核目标
本课程的考核目标共分为三个能力层次：识记、理解、应用，它们之间是递进等级的关系，后者必须建立在前者基础之上。其具体含义为：
识记：要求考生能够识别和记忆本课程大纲中规定的有关知识点的主要内容(如定义、定理、表达式、公式、原则、重要结论、方法、步骤、特征、特点等)，并能够根据考核的不同要求，作出正确的表达、选择或判断。
理解：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，并能够根据考核的不同要求，作出正确的解释、简单计算、说明或论述。
应用：要求考生能够运用本大纲规定的多个知识点，分析和解决较复杂的应用问题，如一个考题中包括计算、绘图、简单设计、编程、分析和论述等。
Ⅲ 课程内容与考核要求
第一章 绪论
一、学习目的与要求
了解机床数控系统的基本原理，掌握数控机床的组成、机床数字控制的概念、数控机床的基本术语和定义，理解数控机床的特点、类型及其应用。
二、课程内容
数字控制与数控机床的基本概念、 加工过程、 特点、组成与分类，加工的适应性等。
三、考核知识点与考核要求
1.机床数控技术的基本概念
识记：数控机床的工作流程。
理解：数字控制以及数控技术的概念。
2.数控机床的组成和分类
识记：数控机床的各组成部分。
理解：点位控制、点位直线控制和轮廓控制数控机床;开环控制、半闭环控制和闭环控制数控机床。
应用：用框图描述数控机床的组成及各部分之间的控制关系。
3.数控机床的特点及适用范围
理解：数控机床的特点。
应用：数控机床的适用范围。
四、本章重点、难点
数控机床的组成、特点和分类。
第二章 数控加工编程基础
一、学习目的与要求
通过本章学习使学生充分理解：数控机床之所以具有“柔性”，是因为其加工过程可由加工程序来控制，而加工程序是根据某一个零件的加工需要编写出来的。通过学习，掌握数控机床的坐标系的设定与建立、数控代码的意义及其使用、数控加工的工艺分析等数控编程的基础知识。
二、课程内容
数控加工编程的基本概念、 数控加工程序的结构形式、机床坐标系、数控指令代码、数控加工的工艺处理及编程中的数值计算等。
三、考核知识点与考核要求
1.数控加工编程的基本概念和编程的内容
识记：数控编程的概念和方法。
理解：数控编程的内容和步骤。
应用：认识工艺对于编程人员的重要性。
2.编程的基础知识
识记：数控加工程序的结构、控制介质及代码的概念。
理解：数控程序段的格式、机床坐标系的建立、常用编程代码的种类和意义。
应用：常见数控机床坐标系的描述、常用M指令的使用。
3.常用准备功能指令的编程方法
识记：功能指令的概念
理解：常用G指令及其格式。
应用：常用G指令的使用方法。
4.数控编程的工艺处理
识记：工艺处理的重要性及内容、工艺文件的概念。
理解：加工路线的选择、一些“点”的概念和选择、工艺装备及工艺参数。
应用：针对不同类型的加工，如何合理的选择加工路线、工艺装备和工艺参数。
5.程序编制中的数值处理
识记：数值处理的目的。
理解：基点及节点的概念、非圆曲线的节点计算方法。
应用：具有简单轮廓的零件的基点的计算。
四、本章重点、难点
数控编程的内容和步骤、数控机床的坐标系、常用准备功能G指令及其使用、加工路线的选择以及基点的计算。
第三章 数控加工程序的编制
一、学习目的与要求
通过本章学习使学生了解常见数控机床的编程特点，理解数控自动编程的概念及自动编程技术的发展，掌握一般简单零件的数控加工编程的方法。
二、课程内容
数控车床的编程、数控铣床以及加工中心的编程、自动编程技术简介等。
三、考核知识点与考核要求
1.数控车床的程序编制
识记：数控车床的编程特点。
理解：车削编程中使用的循环指令、车削加工的工艺分析。
应用：给定零件，进行车削加工的编程。
2.数控铣床以及加工中心的程序编制
识记：数控铣床以及加工中心的编程特点。。
理解：铣削及加工中心编程中常用的功能指令、加工中心换刀程序的编制。
应用：给定零件，进行铣削加工的编程。
3.自动编程简介
识记：自动编程的概念、常见的自动编程系统。
理解：图像交互式自动编程系统的处理过程。
四、本章重点、难点
数控车床的编程、数控铣床的编程。
第四章 计算机数控装置
一、学习目的与要求
数控系统是一种自动控制系统。 通过本章学习使学生掌握：数控机床的控制类型，数控系统硬件组成，数控系统的软件构成，数控系统的刀具半径补偿的概念及实现方法。
二、课程内容
数控系统的组成及其主要功能、数控装置的硬件结构、数控装置的软件结构、数控装置的数据预处理等。
三、考核知识点与考核要求
1.CNC装置的组成及功能
识记：CNC系统的组成。
理解：CNC装置的主要功能。
应用：能用图表的方式表达CNC装置的软、硬件的构成。
2.CNC装置硬件结构
识记：CNC装置的分类、开放式数控系统及其特点、系统的实时性。
理解：单微处理器、多微处理器结构的区别和各自的特点;多微处理器结构CNC装置的功能模块、总线仲裁方式。
3. CNC装置软件结构
识记：CNC装置软硬件的分工。
理解：多任务并行处理方式及实时中断处理方式;两种典型软件结构模式。
4.CNC装置的数据预处理
识记：数据预处理的内容、数据的存放形式、坐标系转换、编程方式转换。
理解：译码处理、刀具补偿原理及两种不同刀补的处理过程、C刀补对轨迹的修正方式。
四、本章重点、难点
数控装置的硬件结构组成、数控装置的软件结构形式、数控装置的基本功能、C刀补原理及对轨迹修正的方式。
第五章 数控装置的轨迹控制原理
一、学习目的与要求
通过本章的学习，要求理解数控机床轨迹控制过程中两类不同的插补算法，并掌握逐点比较插补法、数字积分插补法和数据采样插补法的基本过程;了解进给速度控制的方法及加减速的处理方法。
二、课程内容
脉冲增量插补以及数据采样插补的一般方法;速度处理以及加减速处理的方法等。
三、考核知识点与考核要求
1.插补的的基本概念和方法
识记：插补的概念。
理解：脉冲增量插补以及数据采样插补的特点。
应用：数据采样插补的应用。
2.脉冲增量插补
识记：脉冲增量插补的实质及几种常见方法。
理解：逐点比较法、DDA法插补的原理。
应用：逐点比较法直线和圆弧插补的运算过程。
3. 数据采样插补
识记：数据采样插补的基本原理和插补周期的选择
理解：直接函数法插补原理。
4.CNC装置的进给速度控制
识记：加减速度控制的必要性、前/后加减速的区别。
理解：进给速度的控制。
四、本章重点、难点
脉冲增量插补以及数据采样插补的特点、逐点比较法直线和圆弧插补的过程、直接函数法插补原理。
第六章 数控机床的伺服系统
一、学习目的与要求
通过本章的学习，掌握数控机床伺服系统的基本要求，数控机床伺服系统的基本组成、分类和性能;常见的执行元件和检测装置的原理和应用。理解开环步进伺服系统的构成和工作原理、鉴相式和鉴幅式伺服系统的工作原理、数字比较式伺服系统的构成和工作原理。
二、课程内容
数控机床对伺服系统的基本要求、数控机床伺服系统的基本组成及分类、开环步进系统、几种典型闭环系统及其执行元件和检测元件。
三、考核知识点与考核要求
1. 数控机床的伺服系统
识记：数控机床对伺服系统的基本要求。
理解：数控机床伺服系统的基本组成、分类。
应用：不同伺服系统的特点及其应用。
2. 开环步进式伺服系统
识记：开环系统的组成、工作原理和特点;步进电机的种类和结构、步进电机的主要特性。
理解：步进电机的工作原理、步进电机的驱动控制;步进系统的精度补偿。
应用：开环步进式伺服系统的应用和设计。
3.数控机床的检测装置
识记：数控机床对检测装置的要求、位置检测元件的分类。
理解：数控机床常用位置检测元件及其工作原理。
应用：常见位置检测元件的测量参数及应用方式和场合。
4.闭环伺服系统
识记：直流/交流伺服电机的工作原理和特性、直线电机的工作原理。
理解：晶体管脉宽(PWM)调速系统的原理、交流伺服电机的变频调速原理、鉴相式伺服系统的基本组成、工作原理、类别和主控电路;鉴幅式伺服系统的基本组成、工作原理和主控电路;数字比较式伺服系统的构成和主要功能部件。
应用：常见位置检测元件的测量参数及应用方式和场合、分析和判断数控机床进给伺服系统的类型。
5.闭环伺服系统分析
(此部分内容不作考试要求)
四、本章重点、难点
开环步进伺服系统的构成和工作原理、鉴相式和鉴幅式伺服系统的工作原理、数字比较式伺服系统的构成和工作原理;执行元件的种类和各自的工作特点、检测元件的工作原理、模拟式检测元件的幅值比较和相位比较工作方式。
第七章 数控机床的机械结构
一、学习目的与要求
通过本章学习使学生了解数控机床的机械结构特点、数控机床运动部件的特点和与通用机床的区别、数控机床的布局特点，掌握数控机床的主传动系统的类型、数控机床进给传动系统的常用传动环节、机床传动链的间隙调整及预紧、主轴准停功能、机床自动换刀系统的原理及其结构形式等。
二、课程内容
包括数控机床对结构的要求、数控机床的布局特点、数控机床的主运动部件、数控机床的进给运动系统、数控机床的自动换刀装置等内容。
三、考核知识点与考核要求
1. 数控机床对结构的要求
识记：数控机床的特点。
理解：数控机床的机械结构特点。
2. 数控机床的布局特点
识记：常见数控机床的布局方式及特点。
3. 数控机床的主运动部件
识记：主运动的功能及常见方式。
理解：主轴的支承方式、主轴的刀具夹紧、主轴准停的实现。
4. 数控机床的进给运动系统
识记：对进给传动系统的要求，静压丝杠、静压导轨的原理。
理解：齿轮传动的消隙、滚珠丝杠的支撑形式、滚珠丝杠螺母副的循环方式、滚珠丝杠螺母副的预紧、数控机床常见导轨形式和应用。
应用：滚珠丝杠的选择、贴塑导轨的实际应用意义。
5. 数控机床的自动换刀装置
识记：自动换刀装置的换刀形式。
理解：刀具的编码、识别以及刀具的选择方式。
四、本章重点、难点
机床传动链的间隙调整及预紧、主轴准停功能、机床自动换刀系统的原理及其结构形式。
第八章 数控机床的故障诊断
(此部分内容不作考试要求)
第九章 数控技术的发展与机械加工自动化
一、学习目的与要求
通过本章学习使学生掌握：数控技术的发展方向，柔性制造系统的基本组成和工作过程。了解DNC、FMC、FMS、CIMS的概念。
二、课程内容
包括数控机床的发展趋向以及先进制造技术的一般介绍。
三、考核知识点与考核要求
1. 数控机床的发展趋向
识记：数控机床的主要发展趋向。
2. 先进制造技术简介
识记：DNC、FMC、FMS的概念。
理解：柔性制造系统的基本组成和工作过程。
3. CIMS的简介
识记：CIMS的概念和一般结构。
四、本章重点、难点
数控机床的主要发展趋、向柔性制造系统的基本组成和工作过程。
Ⅳ 关于大纲的说明与考核实施要求
一、自学考试大纲的目的和作用
课程自学考试大纲是根据专业自学考试计划的要求，结合自学考试的特点而确定。其目的是对个人自学、社会助学和课程考试命题进行指导和规定。
课程自学考试大纲明确了课程学习的内容以及深广度，规定了课程自学考试的范围和标准。因此，它是编写自学考试教材和辅导书的依据，是社会助学组织进行自学辅导的依据，是自学者学习教材、掌握课程内容知识范围和程度的依据，也是进行自学考试命题的依据。
二、课程自学考试大纲与教材的关系
课程自学考试大纲是进行学习和考核的依据，教材是学习掌握课程知识的基本内容与范围，教材的内容是大纲所规定的课程知识和内容的扩展与发挥。课程内容在教材中可以体现一定的深度或难度，但在大纲中对考核的要求一定要适当。
大纲与教材所体现的课程内容应基本一致;大纲里面的课程内容和考核知识点，教材里一般也要有。反过来教材里有的内容，大纲里就不一定体现。(注：如果教材是推荐选用的，其中有的内容与大纲要求不一致的地方，应以大纲规定为准。)
三、关于自学教材
本课程使用教材为：《数控技术》(第2版)，普通高等教育机电类规划教材编委会编，朱晓春主编，机械工业出版社，2012年。
四、关于自学要求和自学方法的指导
本大纲的课程基本要求是依据专业考试计划和专业培养目标而确定的。课程基本要求还明确了课程的基本内容，以及对基本内容掌握的程度。基本要求中的知识点构成了课程内容的主体部分。因此，课程基本内容掌握程度、课程考核知识点是高等教育自学考试考核的主要内容。
为有效地指导个人自学和社会助学，本大纲已指明了课程的重点和难点，在章节的基本要求中一般也指明了章节内容的重点和难点。
本课程共4学分(不包括实验内容的学分)。
自学是高等教育自学考试的主要环节和基本方式，要求考生认真刻苦地自学教材，以求按规定的要求掌握课程内容。在开始学习每一章时，首先阅读自学考试大纲，大致了解该章的主要内容和要求。学习正文时，可先粗读一遍，初步了解本章的具体内容，对不懂的地方做一记号，然后再进行精读。熟悉基本原理、基本概念和基本方法，对重点、难点要反复钻研，力求深入理解。建议阅读正文时作读书笔记，将每章的基本内容、重要原理、概念等扼要地记录下来，以加深对教材内容的理解和培养综合归纳能力。阅读正文以后，应按复习思考题来检查自己对教材内容掌握的程度，发现理解不深的地方要再次重点阅读。建议将复习思考题的答案记在笔记本上，以便复习。
本课程是实践性很强的专业课，学习中必须重视理论联系实际。
五、应考指导
1. 如何学习
很好的计划和组织是你学习成功的法宝。如果你正在接受培训学习，一定要跟紧课程并完成作业。为了在考试中作出满意的回答，你必须对所学课程内容有很好的理解。使用“行动计划表”来监控你的学习进展。你阅读课本时可以做读书笔记。如有需要重点注意的内容，可以用彩笔来标注。如：红色代表重点;绿色代表需要深入研究的领域;黄色代表可以运用在工作之中。可以在空白处记录相关网站，文章。
2. 如何考试
卷面整洁非常重要。书写工整，段落与间距合理，卷面赏心悦目有助于教师评分，教师只能为他能看懂的内容打分。回答所提出的问题。要回答所问的问题，而不是回答你自己乐意回答的问题!避免超过问题的范围
3. 如何处理紧张情绪
正确处理对失败的惧怕，要正面思考。如果可能，请教已经通过该科目考试的人，问他们一些问题。做深呼吸放松，这有助于使头脑清醒，缓解紧张情绪。考试前合理膳食，保持旺盛精力，保持冷静。
4. 如何克服心理障碍
这是一个普遍问题!如果你在考试中出现这种情况，试试下列方法：使用“线索”纸条。进入考场之前，将记忆“线索”记在纸条上，但你不能将纸条带进考场，因此当你阅读考卷时，一旦有了思路就快速记下。按自己的步调进行答卷。为每个考题或部分分配合理时间，并按此时间安排进行。
六、对社会助学的要求
1、要熟悉考试大纲对课程提出的总的要求和各章的知识点。要掌握各知识点要求达到的能力层次，并深刻理解对各知识点的考核要求。
2、辅导时要以考试大纲为依据，指定教材为基础，不要随意删减内容，以免与大纲脱节。
3、辅导时应注重基础，突出重点。培养考生的正确学习方法，提高自学能力，在自学过程中善于提出问题、分析问题、解决问题。
4、助学学时：本课程理论学习共4学分。建议助学学时不少于64学时。助学学时分配如下：
| 章 次 | 内 容 | 学 时 |
| 第一章 | 概论 | 3 |
| 第二章 | 数控加工编程基础 | 10 |
| 第三章 | 数控加工程序的编制 | 8 |
| 第四章 | 计算机数字控制装置 | 8 |
| 第五章 | CNC装置的轨迹控制原理 | 8 |
| 第六章 | 数控机床的伺服系统 | 14 |
| 第七章 | 数控机床的机械结构 | 8 |
| 第八章 | 数控机床的故障诊断 | 2 |
| 第九章 | 数控技术的发展与机械加工自动化 | 3 |
| 总 计 | 64 | |
七、对考核内容的说明
本课程要求考生学习和掌握的知识点内容都作为考核的内容。课程中各章的内容均由若干知识点组成，在自学考试中成为考核知识点。因此，课程自学考试大纲中所规定的考试内容是以分解为考核知识点的方式给出的。由于各知识点在课程中的地位、作用以及知识自身的特点不同，自学考试将对各知识点分别按三个层次(识记、理解、应用)确定其考核要求。
八、关于考试命题的若干规定
1、考试方式闭卷，考试时间150分钟，采用百分制，60分及格。只可携带2B铅笔、橡皮、水笔、直尺、圆规和计算器等常用文具。
2、本大纲各章所提到的考核目标中各知识点都是考试内容。试题覆盖到章，适当突出重点章节，加大重点内容的覆盖密度。
3、命题不应有超出大纲中考核知识点范围的题目，考核目标不得高于大纲中所规定的相应的最高能力层次要求。命题应着重考核自学者对基本概念、基本知识和基本理论是否了解或掌握，对基本方法是否会用或熟练。不应出与基本要求不符的偏题或怪题。
4、不同能力要求比例：“识记”占20%、“理解”占40%、“应用”占40%。
5、试题难易程度分为：易、较易、较难、难，在试卷中所占比例分别为：2：3：3：2。
6、本课程试卷可能采用的题型有：单项选择题、名词解释、简答题、作图和编程题。
附录 题型举例
一、单项选择题
如： 接收输入介质的信息，并将其代码加以识别、存储、运算，输出相应的指令脉冲以驱动伺服系统。
A. 数控机床 B. PLC C. 光栅尺 D. 数控装置
二、名词解释
如：FMS
三、简答题
如：简述C功能刀具补偿。
四、作图题
如：如图1所示，设AB为第一象限逆圆弧，圆心为原点，起点为(5，0)，终点为(0，5)，设寄存器位数为3。试用DDA法分析逆圆弧插补的运算过程，并在图中画AB圆弧插补轨迹。
图1
五、编程题
如：在数控车床上加工的零件如图2所示，先用外圆车刀T1精加工零件的外轮廓，后用切槽刀T2切槽，试用图4所示坐标系，编写零件的加工程序。
图2
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