工具機數控技術課程是南京航空航天大學於2017年09月30日首次在中國大學MOOC開設的慕課、國家精品線上開放課程。該課程授課教師是游有鵬、陳蔚芳、羅福源、王宏濤、劉凱、冷晟、吳青聰、楊雪峰、繆群華。據2021年3月中國大學MOOC官網顯示，該課程已開課6次。
工具機數控技術課程共有十章，包括數控加工的程式編制基礎、數控加工編程方法、計算機數字控制裝置、數控工具機的運動控制原理、數控工具機的檢測裝置等內容。
基本介紹
- 中文名：工具機數控技術
- 授課教師：游有鵬、陳蔚芳、羅福源、王宏濤、劉凱、冷晟、吳青聰、楊雪峰、繆群華
- 提供院校：南京航空航天大學
- 類 別：慕課、國家精品線上開放課程
- 開課時間： 2017年09月30日（首次）
- 授課平台：中國大學MOOC
課程性質,課程背景,課程定位,開課信息,課程簡介,課程大綱,課前預備,預備知識,學習資料,授課目標,所獲榮譽,教師簡介,
課程性質
課程背景
21世紀，隨著數控工具機在機械製造行業中的普及套用，數控技術越來越凸顯出其重要性。在此背景下，南京航空航天大學開設了工具機數控技術課程，幫助機械工程專業的學生適應科學技術的高速發展，掌握數控技術在機械製造行業套用中的一些基本知識和技能，以便將來走上工作崗位能適應科學技術發展的需要。
課程定位
工具機數控技術課程是機械工程學科專業的一門必修課程。
開課信息
開課次數 | 開課時間 | 學時安排 | 授課教師 | 參與人數 |
|---|---|---|---|---|
第1次開課 | 2017年09月30日~2017年12月31日 | 4小時每周 | 游有鵬、陳蔚芳、羅福源、王宏濤、劉凱、冷晟、楊雪峰 | 1975 |
第2次開課 | 2018年05月08日~2018年07月31日 | 5573 | ||
第3次開課 | 2019年04月10日~2019年07月06日 | 3~5小時每周 | 2683 | |
第4次開課 | 2019年09月11日~2019年12月15日 | 6139 | ||
第5次開課 | 2020年03月10日~2020年06月22日 | 4學時每周 | 游有鵬、陳蔚芳、羅福源、王宏濤、劉凱、楊雪峰、吳青聰、繆群華 | 5931 |
第6次開課 | 2020年12月03日~2021年03月08日 | 游有鵬、陳蔚芳、羅福源、王宏濤、劉凱、冷晟、吳青聰、楊雪峰、繆群華 | 1979 |
（表格內容參考資料）
課程簡介
工具機數控技術課程涵蓋了數控技術概論、數控編程方法、數控裝置結構原理、工具機運動控制原理、數控工具機檢測裝置、數控工具機機械結構、分散式數控技術與柔性製造系統等數控技術知識內容。通過該課程的學習，學生能夠掌握數控基本概念、數控加工工藝過程、數控系統技術原理等專業理論知識，了解數控檢測裝置的基本檢測原理與安裝使用方法，了解分散式數控系統與柔性製造系統的基本概念和組成，並具備編制數控車床、銑床與加工中心等常用數控工具機的加工程式以及進行CAM加工的基本能力。
課程大綱
第一章：緒論 課堂教學內容：數控工具機的特點及套用，數控工具機的組成與分類，數控技術的發展趨勢。 第二章：數控加工的程式編制基礎 課堂教學內容：程式編制的內容和步驟、程式編制的工藝處理、程式編制的工藝指令、程式編制的數學處理、高速加工工藝等。 第三章：數控加工編程方法 課堂教學內容：數控車床、銑床與加工中心的手工編程方法。宏程式編程與圖形互動自動編程方法。 實驗教學：進行車、銑與加工中心的數控編程與加工仿真實驗。 第四章：計算機數字控制裝置 課堂教學內容：數控裝置的軟硬體結構、PLC控制器。可組織參觀。 第五章：數控工具機的運動控制原理 課堂教學內容：插補原理及基本插補算法：逐點比較 | 法、數字積分法等。 第六章：數控工具機的檢測裝置 課堂教學內容：位置檢測裝置（旋轉變壓器、感應同步器、光柵、編碼盤） 第七章：數控工具機的伺服驅動系統 課堂教學內容：步進電機的工作原理、交、直流伺服電機類型及特性 實驗環節：進行步進電機環形分配實驗。 第八章：數控工具機的機械結構與裝置 課堂教學內容：數控工具機主運動、進給運動系統，數控工具機典型功能部件。 第九章：分散式數字控制技術 DNC的基本組成與主要功能；NC系統的結構與控制。 第十章：柔性製造系統 系統定義與系統特點；FMS的基本組成；FMS500實例介紹。 |
（註：課程大綱排版從左到右列）
第一單元 數控技術概論 1.4數控技術的發展趨勢 1.1-1.2數控概念與數控工具機的組成 1.3數控工具機的分類 第一單元作業--讀書報告 第二單元 數控加工程式編制基礎 2.5 數控編程中的數學處理 2.2 數控編程中的常用指令 2.3 數控編程中的工藝處理 2.4 高速加工及其工藝處理 2.1 概述 第二單元測驗 第三單元 數控加工編程方法 3.2 數控車削編程 3.1 概述 3.5宏程式編程 3.6 自動編程方法 3.3 數控銑削編程 3.4 加工中心編程 | 第三單元測驗 第四單元 計算機數控裝置 4.1 計算機數控裝置的硬體結構 4.3 數控工具機的可程式控制器 4.2 計算機數控裝置的軟體件結構 第四單元測驗 第五單元 數控工具機的運動控制原理 5.3 數字積分法插補原理 5.4 提高DDA法插補質量的措施 5.5 SDI與NURBS插補技術 5.2 逐點比較法插補原理 5.6 刀具半徑補償計算原理 5.1 數控插補概念與分類 第六單元 數控工具機的檢測裝置 6.1 概述 6.4 編碼器 6.2 旋轉變壓器 6.3 光柵 |
（註：課程大綱排版從左到右列）
01數控技術概論 課時 1.1數控的概念 1.2數控工具機的組成 1.3數控工具機的分類 1.4數控技術的發展趨勢 02數控加工程式編制基礎 課時 2.1 概述 2.2 數控編程中的常用指令 2.3 數控編程中的工藝處理 2.4 高速加工及其工藝處理 2.5 數控編程中的數學處理 03數控加工編程方法 課時 3.1 概述 3.2 數控車削編程 3.3 數控銑削編程 3.4 加工中心編程 3.5 宏程式編程 3.6 自動編程方法 04計算機數控裝置 課時 4.1 計算機數控裝置的硬體結構 4.2 計算機數控裝置的軟體件結構 | 05數控工具機的運動控制原理 課時 5.1 數控插補概念與分類 5.2 逐點比較法插補原理 5.3 數字積分法插補原理 5.4 提高DDA法插補質量的措施 5.5 SDI與NURBS插補技術 5.6 刀具半徑補償計算原理 06數控工具機的檢測裝置 課時 6.1 概述 6.2 旋轉變壓器與感應同步器 6.3 光柵 6.4 編碼器 07數控工具機的伺服驅動系統 課時 7.1 概述 7.2 步進驅動控制系統 7.3 直流伺服電機及其速度控制 7.4 交流伺服電機及其速度控制原理 7.5 直線電機的特點與工作原理 7.6 位置伺服控制系統的結構與原理 08數控工具機的機械結構與裝置 課時 8.1 數控工具機的機械結構特點與基本設計要求 8.2 數控工具機的主傳動系統 |
（註：課程大綱排版從左到右列）
01數控技術概論 課時 1.1數控的概念 1.2數控工具機的組成 1.3數控工具機的分類 1.4數控技術的發展趨勢 02數控加工程式編制基礎 課時 2.1 概述 2.2 數控編程中的常用指令 2.3 數控編程中的工藝處理 2.4 高速加工及其工藝處理 2.5 數控編程中的數學處理 03數控加工編程方法 課時 3.1 概述 3.2 數控車削編程 3.3 數控銑削編程 3.4 加工中心編程 3.5 宏程式編程 3.6 自動編程方法 04計算機數控裝置 課時 4.1 計算機數控裝置的硬體結構 4.2 計算機數控裝置的軟體件結構 05數控工具機的運動控制原理 課時 5.1 數控插補概念與分類 | 5.2 逐點比較法插補原理 5.3 數字積分法插補原理 5.4 提高DDA法插補質量的措施 5.5 SDI與NURBS插補技術 5.6 刀具半徑補償計算原理 06數控工具機的檢測裝置 課時 6.1 概述 6.2 旋轉變壓器與感應同步器 6.3 光柵 6.4 編碼器 07數控工具機的伺服驅動系統 課時 7.1 概述 7.2 步進驅動控制系統 7.3 直流伺服電機及其速度控制 7.4 交流伺服電機及其速度控制原理 7.5 直線電機的特點與工作原理 7.6 位置伺服控制系統的結構與原理 08數控工具機的機械結構與裝置 課時 8.1 數控工具機的機械結構特點與基本設計要求 8.2 數控工具機的主傳動系統 09分散式數控與柔性製造系統 課時 9.1 DNC 9.2 FMS |
（註：課程大綱排版從左到右列）
課前預備
預備知識
學習工具機數控技術課程之前，需要學生能夠掌握基本的機械設計與普通工具機結構設計知識，對機械加工工藝有一定了解，有一定的工藝分析能力。具有使用計算機高級程式語言進行簡單程式設計的能力。已經通過金工實習或其它途徑掌握常用的金屬切削加工工藝，對數控工具機有一些感性認識和基本的操作能力。修過微機原理與套用、機械原理、機械設計、機械製造工藝與裝備、電工電子技術、可程式控制器、CAD/CAM技術基礎、機械製造技術等課程。
學習資料
書名 | 作者 | 出版時間 | 出版社 |
|---|---|---|---|
《工具機數控技術及套用（第四版）》 | 陳蔚芳，王宏濤 | 2019年 | |
《工具機數控技術及套用》 | 黃美發，李雪梅 | 2014年 | |
《工具機數控技術（第3版）》 | 胡占齊，楊莉 | 2014年 |
（註：表格內容參考資料）
授課目標
通過該課程的學習，使學生完成以下授課目標：
1、掌握數控加工工藝過程、數字控制原理的基本理論；
2、具備編制數控加工程式及進行CAM加工的基本能力；
3、了解數控檢測元件的檢測原理與安裝使用方法；
4、了解DNC與FMS製造系統的基本概念；
5、理解CNC的概念、數控工具機的組成與分類以及數控技術的發展趨勢；
6、掌握數控編程的基礎知識、常用指令與工藝處理方法，了解高速數控加工的特點及其工藝處理特殊之處，懂得數控編程中的常用數學處理方法；
7、掌握數控車床、銑床與加工中心的數控加工程式編制方法，學會使用宏程式編程，了解自動編程的步驟與技巧；
8、理解計算機數控裝置的硬體結構與軟體結構，了解SIEMENS、FANUC常見數控系統的類型、特點與軟硬體結構；
9、理解數控插補的概念與分類，掌握逐點比較法、數據積分法的插補原理以及提高DDA法插補質量的措施，了解SDI與NURBS插補技術以及刀具半徑補償的類型與計算方法；
10、理解數控工具機檢測裝置的作用、類型，掌握旋轉變壓器、感應同步器、光柵與編碼器等常用檢測裝置的結構與工作原理；
11、理解數控工具機伺服驅動系統的作用與組成，掌握步進電機、直流伺服電機、交流伺服電機的結構及其速度控制原理，了解直線電機的特點與工作原理以及各種位置伺服控制系統的結構與原理；
12、了解數控工具機區別於普通工具機的機械結構特點與基本設計要求，了解數控工具機的主傳動系統的結構與特點；結合工程實例掌握分散式數控（DNS）與柔性製造系統（FMS）的概念、組成、功能與特點。
讓學生具有較為全面的專業知識和一定的實際操作能力，為從事數控技術工作打下基礎。
所獲榮譽
2019年1月8日，該課程被教中華人民共和國教育部認定為“2020年國家精品線上開放課程”。
教師簡介
游有鵬，南京航空航天大學教授。
陳蔚芳，南京航空航天大學教授。
羅福源，南京航空航天大學副教授。
王宏濤，南京航空航天大學教授。
劉凱南，京航空航天大學副教授。
冷晟，南京航空航天大學副教授。
吳青聰，南京航空航天大學講師。
楊雪峰，南京航空航天大學講師。
繆群華，南京航空航天大學講師。
