数控工程师考试大纲.docx

数控工程师师考试大纲数控工程师师考试大纲第一部分说明一、本大纲根据数控工程师职业资格标准相关内容编制。二、本大纲为数控工程师职业资格认证考试依据。三、本大纲知识点由本课程的基本知识、辅导知识和相关知识所构成。这三个方面的知识，具有不同的界限性， 但又是互相渗透的， 很难截然分开。教学和考试应以数控工程师的基本知识为主体，同时兼顾与数控工程师密切相关的其他方面的知识。只有这样，才能真正完成培养目标四、 考试内容应以本大纲为依据，允许超纲内容为10% 20%。第二部分 考试内容第一篇基础知识考核知识点与考核内容：第一章概述第一节数控技术的定义一、数字化装备技术二、机床数控技术第二节 数控技术在机床中的应用一、数控机床的组成二、数控机床的特点三、数控机床的工作过程四、数控机床的分类第三节数控技术的发展趋势一、数控技术的发展历程专用数控系统，开放式数控系统二、数控技术的发展现状复杂多轴运动控制技术、复合化多功能机床数控技术、高速高精度化数控技术三、数控技术的发展趋势数控技术构成的发展趋势、数控技术功能的发展趋势、全软件数控与STEP NC考核知识点与考核要求：1. 掌握数控技术、计算机数控系统、数控装置、数控机床的含义（识记）2. 数控装置的组成（识记）3. 数控机床的工作过程、特点及分类（领会）4. 数控机床伺服系统的控制方式及特点、主要区别（领会）5. 点位控制系统与连续控制系统的区别（领会）6. 数控机床高速高精度化对数控系统提出的要求（领会）7. 了解数控技术的发展趋势（领会）第二章数控机床及编程基础第一节数控机床的机械结构一、数控机床的结构特点二、提高机床刚度的措施三、减少振动的途径四、滚珠丝杠及滚动导轨五、刀库及刀具交换装置六、数控机床的特殊装置第二节数控加工工艺分析一、数控加工的特点二、工件的定位和夹紧方案的确定三、工序的划分四、加工程序的安排五、确定刀路线和工步顺序六、切削用量的选择第三节数控机床的坐标系一、坐标系的确定二、编程尺寸的取值方法（绝对坐标值、增量坐标值）三、程序编制中的数值计算第四节数控加工编程、手工编程1. 准备功能G2. 刀具功能T、进给功能F、主轴功能S3. 辅助功能M4. 程序结构5. 数控车床的编程及实例6. 数控铳床、加工中心的编程及实例二、自动编程简介考核知识点与考核要求1. 数控机床机械结构的主要特点及对它的要求（领会）2. 滚珠丝杠副的结构形式、支承方式及其应用场合，滚珠丝杠的选用原则（领会）3. 能根据要求选择滚珠丝杠副的参数及精度等级（简单应用）4. 自动换刀装置的特征、工作原理及其实现方法（领会）5. 了解数控机床的坐标轴和坐标系统（识记）6. 数控编程的含义和作用（领会）7. 零件加工程序编制的内容与方法（识记）8. 主要的G代码和M代码的意义（识记）9. 零件加工程序的结构与格式（识记）10. 机床坐标系与工件坐标系的关系（领会）11. 对刀点、起刀点、刀位点、参考点、工件零点、机床原点的含义（识记）12. 确定走刀路线要考虑的问题（领会）13. 编程时数值计算中的基点或节点坐标的计算（简单应用）14. 编程尺寸的取值方法（绝对坐标值、增量坐标值）（识记）15. 什么条件下可用零件轮廓编程？有何好处？（领会）16. 确定工件数控加工的工艺方案，掌握点位加工、车削加工和铳削加工的手工编程方 法（综合应用）17. 自动编程的含义和自动编程系统的类型（识记）18. 了解图形交互式自动编程系统的工作原理和后置处理程序的功能（领会）第三章位置与速度检测装置一、课程内容第一节概述第二节脉冲编码器测量原理光电信号的转换，脉冲编码器的基本原理，脉冲信号的计数方法第三节光栅测量原理光的干涉原理，莫尔条纹与脉冲信号的产生，计数倍频原理第四节激光测量原理激光特点，激光干涉法测距原理， 单频激光干涉仪工作原理，双频激光干涉仪工作原理第五节旋转变压器原理旋转变压器工作原理，两种工作方式（鉴相式和鉴幅式）的原理及电路分析第六节 感应同步器原理感应同步器结构及工作原理，两种工作方式（鉴相式和鉴幅式）的原理及电路分析二、考核知识点与考核要求1. 位置检测元件在 CNC系统的功用、要求和分类（识记）2. 位置检测元件的精度和分辨率两个概念的区别（领会）3. 脉冲编码器的工作原理和适用场合（领会）4. 脉冲编码器的辨向和倍频（领会）5. 了解直线投射光栅工作时莫尔条纹的产生和特点（领会）6. 如何提高直线投射光栅的分辨率？如何进行方向判别？（领会）7. 感应同步器的结构组成和两种工作方式（识记）8. 激光干涉仪和旋转变压器的特点和应用场合（识记）第四章数控系统的构成及基本原理一、课程内容第一节数控系统的构成一、数控系统的体系结构1. 专用数控装置2. 开放式数控装置二、数字控制软件完成的任务，开放式系统软件结构，控制程序的组成第二节数控装置硬件构成一、CNC装置的基本功能控制轴数、联动轴数、插补功能、定位精度及重复定位精度、主轴转速及调节、进给速度及调节、准备功能（G功能）、辅助功能（M功能）、刀具功能（管理和补偿）、零件 程序管理及编程方式、操作功能、误差补偿功能、开关量接口、机床顺序控制、字符及图形 显示、通信接口及协议、自诊断功能二、 主控硬件的各部分组成及功能（CPU、存储器、输入/输出接口、显示器接口）第三节数控装置软件结构第四节轴运动控制软件算法一、插补软件逐点比较插补法（直线、圆弧）的基本原理，数字积分插补法（直线、圆弧）的基本原 理，数字增量插补即数据采样插补的基本原理（直线、圆弧）二、刀具补偿原理刀具半径补偿的基本概念，C机能刀补的基本设计思路，直线过渡的转接情况分析及转 接矢量的计算三、加减速检测第五节PLC在数控机床中应用数控系统PLC结构中、工作原理以及在数控中的功能，基本程序的编写，PLC与主控系统的数据交换及接口考核知识点与考核要求1. 数控装置应具备的功能（领会）2. 数控装置的组成（识记）3. 了解数控装置的体系结构（专用数控装置一单微处理器结构 CNC装置；开放式数控 装置一多微处理器结构CNC装置）（领会）4. CNC装置软件的特点及典型的软件结构形式（领会）5. PLC的组成、工作方式、功能特点及其在数控机床中的应用类型（领会）6. 数控机床I/O接口的作用和常用的接口器件（领会）7. 对异步串行通信接口和网络通信接口有所了解（领会）8. 插补的含义和插补算法的类型（识记）9. 按逐点比较法直线和圆弧插补的偏差判别、坐标进给、偏差计算、坐标计算及终点判 别，列表写出插补计算过程，并画出插补轨迹即走刀轨迹（综合应用）10. 按数字积分法直线和圆弧插补的积分运算、坐标进给、积分余数、坐标计算及终点 判别，列表写出插补计算过程，并画出插补轨迹即走刀轨迹（综合应用）11. 分析逐点比较法的进给速度变化范围（领会）12. 掌握数字增量插补即数据采样插补的插补周期与被插补的线型（直线或圆弧）、插 补误差、进给速度的关系（领会）13. 掌握每个插补周期的 X轴和Y轴的位移增量 AX、AY的计算（简单应用）14. 数字增量插补适用的场合（领会）15. 何谓刀具半径补偿？其功用是什么？（领会）16. C功能刀补直线过渡的转接类型判别（领会）17. 掌握刀补与插补的关系（领会）18. 了解加减速控制的实现方法（识记）第五章伺服驱动原理与分析课程内容第一节概述第二节步进电机及其控制原理一、步进电机的工作原理二、相位通电顺序与脉冲分配原理三、步进电机伺服放大电路四、步进电机工作特性分析第三节直流伺服电机及其控制原理一、直流伺服电机的工作原理二、直流伺服电机的速度控制原理三、直流伺服电机的特性四、脉宽调制（PWM）原理与系统第四节交流伺服电机及其控制原理一、交流伺服电机的工作原理二、交流变频调速系统基本分析三、正弦脉宽调制（SPWM）变频器的基本原理四、交流伺服电机的矢量控制调速系统的基本原理第五节主轴电机及其控制原理主轴电机的工作基本原理（着重与伺服电机的比较），主轴速度控制方法的基本原理一、主轴驱动装置的工作原理二、主轴速度检测方法的基本原理三、主轴驱动装置的工作原理四、主轴驱动装置的特点五、交流主轴电动机六、主轴分段无级调速及控制1. 自动变档控制2. 自动变档的实现七、主轴准停控制1. 机械准停控制2. 电气准停控制八、电主轴简介第六节进给伺服机构及其动态特性分析一、进给伺服系统的分类二、进给伺服系统的数学模型三、数控进给系统特性分析四、数控进给系统特性对加工精度的影响五、进给伺服系统参数的匹配原则考核知识点与考核要求1. 伺服系统的组成、功用及要求（识记）2. 进给伺服系统（开环、半闭环及闭环）的组成和特点（领会）3. 主轴伺服系统的特点（识记）4. 掌握步进电动机转速的计算和不同通电方式下步距角的计算以及开环伺服系统脉冲 当量的计算（简单应用）5. 了解步进电动机主要性能指标（识记）6. 了解步进电动机驱动电源的组成、功用、主要类型及特点（识记）7. 直流伺服电动机脉宽调制调速即直流伺服电动机PWM调速是如何实现的？重点掌握 脉宽调制器的组成和功用及主回路的组成和功用（领会）8. 交流伺服电动机（包括同步和异步）转速的计算式理解（领会）9. 正弦脉宽调制调速（SPWM变频调速）是如何实现的（领会）10. 对交流伺服电动机的矢量变换控制的实现应有一般的了解（领会）11. 对交流电主轴的结构、组成和调速作一般的了解（领会）12. 掌握主轴系统的转矩和功率特性（恒转矩和恒功率范围）（领会）13. 建立起进给伺服控制系统的整体概念，能够绘制单轴进给伺服系统的位置控制框图，并根据工作要求选择相应的检测元件和驱动元件，并能说明相应伺服系统的工作原理（综合应用）14. 了解伺服系统（重点闭环和半闭环）数学模型的建立和特性分析（领会）15. 了解伺服系统的特性（如增益、系统稳定性和可靠性等）对加工精度和加工效率的 影响（领会）第六章数控系统实例分析课程内容第一节基于运动控制卡的开放式数控系统第二节华中世纪星数控系统第三节FUNUC oi数控系统第四节西门子840D数控系统考核知识点与考核要求1. 了解开放式数控系统的基本含义和构成方式（识记）2. 了解各数控系统的基本构成和主要功能及硬件、软件结构上的特点（识记）六、课程实验（一）实验的目的和要求1. 通过实验加深理解和验证学过的基本理论和知识。2. 考生受到必要的基本技能训练。3. 培养考生理论联系实际，独立解决工程技术问题的能力。4. 实验通过后，必须写出实验报告。实验报告经指导教师检查并签字后，方能取得本课 程的学分。（二）实验环节实验一典型数控机床的结构分析及操作实验二 数控车床、铳床或加工中心编程及加工实验三轮廓插补算法实验实验四伺服系统动态特性实验