天津市自考05785数控原理与数控技术运用考试大纲

天津市高等教育自学考试课程考试大纲

课程名称：数控原理与数控技术运用（含实践）                课程代码：05785  05786

第一部分   课程性质与目标

一、课程性质与特点

本课程是高等教育自学考试机械电子工程专业本科段的必修课。数控技术是综合了计算机、自动控制、电机、电气传动、测量、监控、机械制造等学科领域成果而形成的一门技术，是智能制造的核心支撑技术。

本课程以数控技术的基本概念和基本原理为基础，以机床的数字控制为主线，讲授数控技术的基本概念、基本原理、数控编程、计算机数控装置、进给伺服系统及数控机床的机械结构等。课程内容面向工程实际，强调学科领域之间的交叉融合。

二、课程目标与基本要求

1、掌握数控技术和数控机床的基本概念及数控机床的工作原理、数控加工的特点及应用；掌握常用数控加工编程指令，具有编制数控加工程序的能力。

2、了解计算机数控装置软、硬件结构；掌握常用数控机床的检测和伺服驱动方式，掌握刀具半径补偿、插补等功能原理。

3、了解数控机床的机械结构；理解数控机床的运动系统。

三、与相关课程的联系与区别

    本课程以《理论力学》、《机械工程控制基础》、《传感器与检测技术》等课程为基础，又与《机器人基础》、《机电一体化系统设计》等课程起补充配合作用。

第二部分   考核内容与考核目标

第一章   数控技术概论

一、学习目的与要求

了解数控加工的过程；理解数控机床的特点及分类；掌握数控技术、数控机床的基本概念。

二、考核知识点与考核目标    

（一）数控技术的基本概念（重点）

理解：数控技术。

（二）机床数控技术的组成（次重点）

      理解：数控机床及机床数控技术的组成。

（三）数控加工零件的过程（一般）

识记：数控加工零件的过程。

（四）数控机床的特点与分类（重点）

理解：数控机床的特点及分类。

第二章   数控加工程序编制基础

一、学习目的与要求

了解数控编程中的工艺处理，了解数控编程的内容和步骤；理解数控编程、机床坐标系和工件坐标系的概念；掌握常用的数控编程指令，能够编写简单的数控铣削加工程序。

二、考核知识点与考核目标       

（一）概述（次重点）

识记：数控编程的内容和步骤。

理解：数控编程、机床坐标系和工件坐标系。

  应用：设定工件坐标系。

（二）数控编程中的常用指令（重点）

识记：其他指令。

理解：准备功能G指令和辅助功能M指令。

应用：运用常用指令编制简单的数控铣削加工程序。

（三）数控编程中的工艺处理（一般）

      识记：数控编程中工艺处理的内容。

（四）数控铣削编程（重点）

      应用：综合运用本章所学知识编制数控铣削加工程序。

第三章   计算机数控装置

一、学习目的与要求

了解CNC装置的组成、数控机床中PLC实现的功能；理解CNC装置的硬件结构；掌握CNC装置软件系统的特点和结构模式。

二、考核知识点与考核目标       

（一）CNC装置及其硬件结构（次重点）

识记：CNC装置及其组成。

理解：CNC装置的硬件结构（单微处理器结构）。

（二）CNC装置的软件结构（重点）

识记：CNC装置的软件组成及其工作过程。

理解：CNC系统的软件结构、多任务并行处理、前后台型软件结构、中断型软件结构。

（三）数控机床的可编程序控制器（一般）

识记：数控机床中PLC实现的功能，CNC、PLC与数控机床的关系。

第四章   数控机床的运动控制原理

一、学习目的与要求

理解数控机床运动轨迹控制原理及算法；掌握基准脉冲插补和数据采样插补的原理和算法，掌握刀具半径补偿原理。

二、考核知识点与考核目标       

（一）概述（重点）

理解：插补的概念及插补方法的分类。

（二）逐点比较法（重点）

理解：逐点比较法原理。

应用：逐点比较法直线插补和圆弧插补计算。

（三）数字积分法（一般）

识记：数字积分法（DDA）原理、DDA法直线插补和圆弧插补的算法。

（四）直线函数法（次重点）

理解：直线函数法直线插补和圆弧插补。

（五）刀具半径补偿（重点）

理解：B功能刀具半径补偿、C功能刀具半径补偿。

第五章   数控机床的检测装置

一、学习目的与要求

理解数控机床对检测装置的主要要求；掌握常用位置检测装置的工作原理。

二、考核知识点与考核目标       

（一）概述（次重点）

识记：数控机床对检测装置的主要要求、位置检测装置的分类。

（二）光栅（次重点）

识记：光栅的种类。

理解：光栅的结构、光栅的基本测量原理。

（二）编码器（重点）

识记：编码器。

理解：增量式光电编码器的结构和测量原理、编码器在数控机床中的应用。

第六章   数控机床的伺服驱动系统

一、学习目的与要求

了解进给伺服驱动系统及数控机床对进给伺服系统的要求；掌握步进电机及其驱动控制系统。

二、考核知识点与考核目标       

（一）概述（次重点）

识记：伺服驱动系统、数控机床对进给伺服系统的要求。

（二）步进电机及其驱动控制系统（次重点）

识记：步进电机的工作原理、步进电机的分类。

理解：步进电机的主要特性、步进电机的环形分配器。

第七章   数控机床的机械结构与装置

一、学习目的与要求

了解数控机床机械结构的特点和基本要求、数控机床的自动换刀装置；掌握数控机床主传动系统和进给传动系统的传动方式、数控机床的主要机构和结构。

二、考核知识点与考核目标       

（一）概述（次重点）

识记：数控机床机械结构的特点、数控机床机械结构的基本要求。

（二）数控机床的主传动系统（次重点）

识记：主轴的准停装置。

理解：主传动方式。

（三）数控机床的进给传动系统（重点）

识记：滚珠丝杠螺母副。

理解：进给传动方式。

（三）数控机床的自动换刀装置（一般）

识记：自动换刀装置的主要类型、特点及适用范围，刀库和刀具交换装置。

第三部分   有关说明与实施要求

一、考核目标的能力层次表述

    本课程的能力考核目标共分为三个能力层次：“识记”、“理解”、“应用”。各能力层次为递进等级关系，后者必须建立在前者的基础上，其含义是：
    识记：能够识别和记忆本课程中的有关名词、概念及规律的主要内容，并能够根据考核的不同要求，做出正确的表述、选择和判断。

    理解：能够领悟和理解本课程中有关概念及规律的内涵，全面把握基本概念、基本原理、基本方法，能掌握有关概念、原理、方法的区别与联系，并能够根据考核的不同要求，对问题进行逻辑推理和论证，做出正确的判断、解释和说明。

应用（包含简单应用和综合应用）：能在理解基本概念和原理的基础上，联系实际掌握数控技术及数控机床的基本原理及应用；能利用常用编程指令编制数控铣削加工程序。

二、指定教材

指定教材为考生自学、社会助学和考试命题的依据。

指定教材：《机床数控技术及应用》（第四版） 陈蔚芳、王宏涛主编 科学出版社 2019年9月。

三、自学方法指导

1、必须要认真阅读教材，开始阅读每一章之前，应先认真学习大纲中有关该章的考核知识点、自学要求以及对知识点的能力层次要求和考核要求。以便在阅读教材时做到心中有数，有的放矢。

2、使用教材时，应在泛读即通读的基础和掌握较全面的知识背景条件下，对考核知识点进行重点地逐段细读，逐句推敲，以求做到对基本概念深刻理解，对基本理论牢固掌握。切忌在没有全面学习教材的情况下孤立地抓考核知识点，以免生吞活剥，不能真正地理解和灵活地运用。

3、在自学过程中，既要思考问题，也要做好阅读笔记并归纳出要点，从而加深对问题的认知、理解和记忆。有利于突出重点，并涵盖全部课程内容，同时锻炼提高自己的自学能力。

4、在自学过程中，既要注重理论知识，也应重视实际运用能力的培养。如运用常用编程指令编制数控铣削加工程序等。

5、考生在自学过程中也可参考李斌、李曦主编的《数控技术》（华中科技大学出版社，2010年版）辅助学习、理解相关知识。

四、对社会助学的要求

1.社会助学者应根据本大纲规定的考试内容和考核目标，认真钻研自学考试指定教材，明确本课程与其他课程不同的特点和学习要求，对自学应考者进行切实有效的辅导，引导他们防止自学中的各种偏向，把握社会助学的正确导向。

2.要正确处理基础知识和应用能力的关系，努力引导自学应考者将识记、理解与应用联系起来，把基础知识和理论转化为应用能力，在全面辅导的基础上，着重培养和提高自学应考者的分析问题和解决问题的能力。

3.要正确处理重点、次重点和一般的关系。课程内容有重点、次重点和一般之分，但考试内容是全面的，而且三者之间是相互联系的，不是截然分开的。社会助学者应指导自学应考者全面系统地学习教材，掌握全部考试内容和考核知识点，在此基础上再突出重点。总之，要把重点学习同兼顾一般结合起来，切勿孤立地抓重点，把自学应考者引向猜题押题。

4．助学学时建议。本课程共7学分，其中理论5学分，助学建议不少于90学时；实践2学分，助学建议不少于36学时。课程学时分配见下表，考生也可参考该表安排自学时间。

五、关于命题考试的若干规定

1、本大纲各章所提到的内容和考核目标都是考试的内容。

2、试卷中对不同能力层次要求和试题所占的比例大致是：“识记”为30%，“理解”为40%，“应用”为30%。

3、试题难易程度要合理，可分为四档：易、较易、较难、难，这四档在每份试卷中所占比例依次为2：3：3：2左右。

4、每份试卷中，各类考核点所占比例约为：重点占65%，次重点占25%，一般占10%。

5、试题题型一般分为：填空题、判断题、简答题、数控编程题、插补计算题等。

6、考试采用闭卷笔试，考试时间为150分钟，采用百分制评分，60分为及格。

六、 题型示例（样题）

（一）填空题

数控技术是综合了__________、自动控制、电机、电气传动、测量、监控、机械制造等学科领域成果而形成的一门技术。

（二）判断题

数控机床与普通机床相比具有适应性、灵活性好的特点。

（三）简答题

数控机床有哪些主要特点？

（四）数控编程题

请根据说明补全加工程序并画出编程轨迹和刀具中心轨迹。

（五）插补计算题 

采用逐点比较法插补直线OA，请列表计算并画出插补轨迹图。 

七、实践考核内容与实施要求

（一）实验项目一：数控机床（数控技术）基本原理

1、实施要求

（1）通过实验掌握数控技术及数控机床的基本概念及基本原理；

（2）通过实验掌握数控机床的基本操作。

2、实验设备

加工中心

3、具体内容

（1）数控机床的组成、数控机床的基本工作原理、数控加工的特点、数控机床的坐标系等；

（2）数控机床的开机、关机、回参考点，设定工件坐标系等。

（二）实验项目二：数控铣削加工

1、实施要求

（1）通过实验掌握常用数控加工编程指令；

（2）通过实验掌握数控铣削零件的手工编程及操作。

2、实验设备

加工中心

3、具体内容

（1）准备功能G指令、辅助功能M指令和其他指令；

（2）根据零件图纸编制数控铣削加工程序并实际操作加工中心加工出零件。