第一章绪论

学习和掌握数控机床的组成、基本工作原理、数控机床的产生、分类、数控机床的特点及其应用范围以及数控机床的发展等方面的知识和概念。

●1.1数控机床的产生与发展

通过学习数控机床产生的历史，了解数控机床发展的趋势

●1.2数控机床的组成与工作原理

掌握数控机床的主要组成单元并对各个单元的简单工作原理进行理解；同时了解数控机床与传统机床的异同点和应用场合

●1.3数控机床的分类

掌握数控机床的分类和各类机床的应用。

第二章数控加工程序的编制

学习数控加工程序编制基础、数控编制工艺和数控程序编制中的数值计算方法，掌握数控编程方法和常用数控指令的应用，能够针对中等复杂零件进行工艺规划和数控程序编写、仿真验证和操作实践。知晓数控加工自动编程的原理、软件工具和方法。

●2.1数控加工编程基础知识

掌握数控机床的编程基本概念，常用的数控编程的方法。掌握数控机床编程与其它编程不同之处以及编程语言的语法和结构

●2.2数控编程中的坐标系

掌握数控机床的坐标轴的相关规定以及运动方向的相关规定，深刻理解机床坐标系和工件坐标系的关系，并能将工件坐标系在实际编程中进行应用

●2.3常用编程指令

深刻理解并熟练应用常用的基本指令、坐标指令和运动控制指令，能对编程中各个指令的注意点把握到位。理解刀具补偿的含义，并熟练应用各类刀具补偿功能。

●2.4程序编制中的工艺处理

结合传统加工工艺，理解数控加工工艺，并关注两者之间的异同。能合理制定指定产品的工艺路线，选取合理的切削参数，正确合理划分工序以及合理的走刀路线。

●2.5数控编程中的数值计算

理解编程中数据计算中的基点和节点的含义，并能理解复杂曲线的的处理方法。

第三章计算机数控系统（CNC系统）

学习、了解和掌握数控装置的作用、特点；对CNC装置的硬件和软件结构、分类、功能学习，并了解数控系统的接口相关内容，最后要学会合理选择数控装置。

●3.1数控装置概述

掌握CNC系统的组成以及各个模块的功能，并对CNC系统的一般工作过程理解掌握。

●3.2数控装置的硬件结构

深刻理解数控装置的硬件结构和分类，对各结构形式的硬件功能进行学习。对单CPU和多CPU硬件结构进行深刻理解掌握。

●3.3数控装置的软件结构

掌握数控软件的特点、基本结构形式，以及用户界面的划分。理解CNC系统的软件多任务并行处理系统，以及几种典型的CNC软件结构模式。

●3.4数控系统为用户提供的接口

了解输入/输出接口的任务以及数控系统为用户提供的常见接口。

第四章数控机床的控制原理

本章主要介绍数控系统的控制原理，包括插补原理和刀具半径补偿原理。主要内容有插补概念、插补方法的分类，逐点比较法和数字积分法的基本原理和具体应用，刀具半径补偿的概念、功能，刀具半径补偿的过程。通过本章内容的学习，学习者应理解数控系统的插补原理和刀具半径补偿原理，掌握数控系统常用的插补方法和刀具半径补偿功能，最终全面掌握数控机床的控制原理。

●4.1插补原理概述

本节主要介绍插补的概念、插补方法的分类。

●4.2逐点比较法

本节主要介绍逐点比较法的四个节拍，并以第一象限直线和逆圆弧为例介绍逐点比较法插补的方法、过程和具体应用。

●4.3数字积分法

本节主要介绍数字积分法插补的数学原理和脉冲分配原理，并以第一象限直线和逆圆弧为例介绍数字积分法插补的方法、过程和具体应用。

●4.4刀具半径补偿

本节主要介绍刀具半径补偿的概念、原理，刀具半径补偿的过程及注意事项。

第五章数控机床的伺服系统与检测装置

学习数控机床伺服控制系统的构成及其工作原理，掌握主流伺服电动机和常用检测元件的结构及其控制和工作原理，能够结合实践任务需求和机械本体设计知识，进行伺服系统元器的设计计算和选型。如：步进电机、伺服电机、伺服驱动器、编码器、光栅尺、运动控制器及数控系统等的选择。

●5.1数控机床伺服系统的概念及组成

主要讲述伺服系统的组成与发展，以及数控机床对伺服系统的基本要求。

●5.2步进电机的工作原理

深刻理解步进伺服系统、结构和工作原理、工作状态；对步进电机的主要特性和参数进行深入学习，掌握步进电机的驱动电路。

●5.3直流伺服电动机

主要学习直流伺服电动机的结构和工作原理以及直流伺服电机的调速原理和常用的调速方法重点掌握直流伺服电机的PWM调速原理。

●5.4交流伺服电机

学习交流伺服电机结构以及交流伺服电机调速的原理方法，PWM逆变器和交流电动机变频调速特性。

●5.5数控检测装置

理解位置检测装置的分类和要求，对常见的数控设备检测装置如旋转变压器、感应同步器、编码器、光栅的组成和工作原理、工作方式进行学习，深刻理解工作原理和工作方式。

第六章数控机床机械结构与装置

本章主要介绍数控机床的机械结构，数控机床的机械结构包括：机床的床身、立柱和导轨；工作台；主轴部件；进给系统；刀架和刀库；自动换刀装置；其他辅助装置。

●6.1数控机床的机械结构特点

1)结构简单、操作方便、自动化程度高 主轴箱、进给箱结构简单；电机直接连主轴、滚珠丝杠；采用直线电机、电主轴则不需丝杠、主轴箱；不需手柄等操作机构； 2)广泛采用高效、无间隙传动装置 滚珠丝杠副、塑料滑动导轨、静压导轨、 直线滚动导轨 3)具有适应无人化、柔性化加工的特殊部件 工艺复合化、功能集成化。自动换刀装置、动力刀架、自动排屑装置、自动润滑 装置、自动工作台交换装置、自动装卸、自动对刀、破损检测、立卧转换等。 4)对机械结构、零部件要求高（刚度、功率、精度……） 高速、高精度、高效。 无人化、工艺复合、功能集成。 开机时间长、工作负载增加、粗精合一 对机械结构的基本要求: 刚度高；抗振性好；热变形小

●6.2数控机床的主传动系统

主传动系统作用：产生主切削力 对主传动系统的要求： 1)足够的转速范围 2)足够的功率和扭矩 3)各零部件应具有足够的精度、强度、刚度和抗振性 4)噪声低、运行平稳 主传动的变速方式： 1) 采用变速齿轮传动 通过少数几对齿轮降速，使之成为分段无级变速。滑移齿轮的移位采用液压拨叉或电磁离合器控制。 应用：大中型数控机床 2) 采用同步齿形带传动 主要应用在小型数控机床，可避免齿轮传动引起的振动和噪声，但它只适用于低扭矩特性要求的主轴。 常用带：多楔带、同步带 3)采用主轴电机直接驱动（一体化主轴，电主轴） 主轴与电机制成一体，使主轴驱动机构简化。电主轴组成：空心轴转子、带绕组的定子、速度检测元件。空心轴转子，既是电机的转子，也是主轴。 主轴准停功能： 每次机械手自动装取刀具时，必须保证刀柄上的键槽对准主轴的端面键 为满足主轴这一功能而设计的装置称为主轴准停装置或称主轴定向装置 在加工精密的坐标孔时，由于每次都能在主轴的固定圆周位置换刀，故能保证刀尖与主轴相对位置的一致性，从而减少被加工孔的尺寸分散度

●6.3数控机床的进给传动系统

进给传动系统是将伺服电机的旋转运动转变为执行部件的直线运动或回转运动。 进给系统组成:伺服电机及检测元件、传动机构、运动变换机构、导向机构、执行件 常用的传动机构:一到两级传动齿轮和同步带； 运动变换机构:丝杠螺母副、蜗杆蜗轮副、齿轮齿条副等； 导向机构:滑动导轨、滚动导轨、静压导轨、轴承等 对进给传动系统的要求： 有较高的工作精度；响应速度快；调速范围宽；稳定性好；可靠性高 按丝杠与螺母的摩擦性质分： 滑动丝杠螺母副：主要用于旧机床的数控化改造、经济型数控机床等； 滚珠丝杠螺母副：广泛用于中、高档数控机床； 静压丝杠螺母副：主要用于高精度数控机床、重型机床。 丝杠（螺母）旋转，滚珠在封闭滚道内沿滚道滚动、迫使螺母（丝杠）轴向移动，从而实现将旋转运动变换成直线运动。 导轨分类：滑动导轨、滚动导轨、静压导轨 塑料滑动导轨--塑料与金属相摩擦，导轨的滑动性好，在数控机床上广泛采用 静压导轨通常在两个相对运动的导轨面间通人压力油，使运动件浮起。油压能随外加负载的变化自动调节，保证导轨面间始终处于纯液体摩擦状态。摩擦系数极小，功率消耗少，磨损少、精度保持性好，寿命长 。制造成本较高。目前静压导轨一般应用在大型、重型数控机床上 。 分度工作台分度过程：工作台上升→工作台旋转分度→分度到位工作台下降→分度完成 数控回转工作台 为消除累积误差，数控回转工作台设有零点 数控回转工作台可作任意角度的回转和分度，因此能够达到较高的分度精度

●6.4数控机床其他部件

分类: 回转刀架式 、转塔式 回转刀架换刀装置，常用于数控车床。 可设计成四方、六方刀架或圆盘式轴向装刀刀架，并相应地安装四把、六把或更多的刀具。 加工中心自动换刀装置：盘式刀库；链式刀库

第七章增材制造方法

增材制造（Additive Manufacturing，AM）俗称3D打印，融合了计算机辅助设计、材料加工与成型技术、以数字模型文件为基础，通过软件与数控系统将专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料，按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积，制造出实体物品的制造技术。本章主要学习增材制造和传统制造之间的辩证关系以及典型的增材制造工艺方法。

●7.1增材制造方法

理解增材制造定义及概念，理解绿色再制造与增材制造之间的关系。理解传统加工与3D增材制造异同。

●7.2增材制造工艺

主要介绍3D增材制造典型工艺-LOM、SLS、FDM、SLA技术，掌握各种工艺方法的技术原理和实现途径以及各种方法的优缺点。

●7.3金属增材制造工艺

主要介绍金属增材3D打印的SLM和EBM工艺，掌握各种工艺方法的技术原理和实现途径以及各种方法的优缺点。