数控原理与系统

第1章　绪论　1
1.1　基本概念　1
1.1.1　数控及数控系统　1
1.1.2　数控系统的组成结构　2
1.2　数控技术的产生和发展　3
1.3　数控系统的分类　5
1.3.1　按数控装置类型分类　5
1.3.2　按控制方式分类　5
1.3.3　按功能水平分类　7
1.3.4　按被控机床的运动轨迹分类　8
1.4　数控系统相关知识　9
1.4.1　零件加工程序　9
1.4.2　零件加工程序的编码　10
1.4.3　数控机床的坐标系　10
1.5　常见数控系统产品简介　12
1.5.1　日本FANUC数控系统　13
1.5.2　德国SIEMENS公司的CNC产品　14
1.5.3　西班牙FAGOR公司的CNC产品　15
1.5.4　国产数控系统　16
小结　17
习题　18
第2章　计算机数控装置　19
2.1　计算机数控（CNC）装置组成结构　19
2.1.1　CNC装置的硬件结构　19
2.1.2　CNC装置的软件结构　21
2.1.3　零件加工程序的处理过程　23
2.2　数控加工程序的输入　25
2.2.1　输入装置　25
2.2.2　数控加工程序输入过程　29
2.3　数控加工程序的预处理　32
2.3.1　数控加工程序的译码　32
2.3.2　刀具补偿原理　35
2.3.3　进给速度处理　43
2.4　轮廓插补原理　44
2.4.1　逐点比较法插补　44
2.4.2　数字积分法插补　52
2.4.3　数据采样法插补　56
2.5　位置控制原理　61
小结　64
习题　65
第3章　数控位置检测装置　67
3.1　概述　67
3.1.1　对位置检测装置的基本要求　67
3.1.2　常用位置检测装置的分类　67
3.1.3　位置检测装置的性能指标　68
3.2　旋转变压器　68
3.2.1　旋转变压器的工作原理　69
3.2.2　旋转变压器的应用　70
3.3　旋转编码器　70
3.3.1　增量式旋转编码器　71
3.3.2　绝对值式编码器　73
3.4　光栅尺　74
3.4.1　光栅的组成结构和检测原理　74
3.4.2　测量电路工作原理　76
3.5　感应同步器　77
3.5.1　感应同步器的结构　77
3.5.2　感应同步器的工作原理　79
3.6　磁栅　80
3.6.1　磁栅测量装置的组成结构　80
3.6.2　磁栅工作原理　81
3.6.3　磁栅检测电路　83
3.7　激光干涉仪　85
小结　87
习题　88
第4章　伺服驱动系统　89
4.1　伺服系统概述　89
4.2　开环步进电机驱动系统　90
4.2.1　步进电动机　91
4.2.2　步进电机的驱动及控制　94
4.3　直流伺服系统　98
4.3.1　直流伺服电动机　98
4.3.2　直流伺服驱动系统　99
4.3.3　直流伺服驱动装置的信号连接　101
4.4　交流伺服系统　102
4.4.1　交流伺服电动机　102
4.4.2　交流伺服驱动系统　103
4.5　典型数控伺服驱动系统简介　104
4.5.1　FANUC公司的伺服驱动系统　104
4.5.2　FAGOR公司的伺服驱动系统　106
小结　107
习题　108
第5章　进给运动的控制　109
5.1　开环进给系统性能分析　109
5.2　闭环进给位置控制系统的结构分析　110
5.3　电气传动部分对位置误差的影响　112
5.4　机械传动链对位置控制特性的影响　116
5.4.1　对机械传动链的要求　116
5.4.2　机械传动链对位置控制特性的影响　117
5.5　进给运动控制参数的设置　119
5.5.1　一般参数的设定　119
5.5.2　返回参考点参数设置　121
5.5.3　进给运动的补偿设定　122
小结　124
习题　124
第6章　主轴驱动及控制　125
6.1　概述　125
6.1.1　数控机床对主轴系统的要求　125
6.1.2　主轴系统的分类与特性　125
6.1.3　CNC与主轴驱动装置的连接　127
6.2　主轴的分段无级调速及控制　130
6.3　主轴准停控制　132
小结　135
习题　136
第7章　数控机床电气控制电路与辅助功能的实现　137
7.1　概述　137
7.1.1　数控机床电气控制电路　137
7.1.2　数控辅助功能　137
7.1.3　数控系统中的可编程控制器（PLC）　139
7.2　JBK-30型数控系统及其在CJK0630A车床上的应用　140
7.2.1　JBK-30型数控系统简介　140
7.2.2　CJK0630A数控车床传动结构和控制要求　141
7.2.3　控制电路工作原理　141
7.3　FAGOR 8025/8030数控系统及其在CK6150数控车床上的应用　146
7.3.1　FAGOR 8025/8030数控系统简介　146
7.3.2　CK6150数控机床结构及控制要求　149
7.3.3　控制电路工作原理　151
7.3.4　PLC程序分析　156
7.4　数控系统中PLC的信息交换及M、S、T功能的实现　162
7.4.1　基本概念　162
7.4.2　内装型PLC及其信息交换　163
7.4.3　M、S、T功能的实现　166
小结　168
习题　168
第8章　典型数控系统及应用　170
8.1　FANUC数控系统　170
8.1.1　FANUC数控产品特点　170
8.1.2　FANUC 0系列数控系统　170
8.1.3　FANUC 0i系列数控系统　178
8.1.4　FANUC 16i/18i/21i系列数控系统　185
8.2　SIEMENS数控系统　187
8.2.1　功能特点　188
8.2.2　系统基本构成　189
8.2.3　内部硬件组成　191
8.2.4　系统软件结构　 192
8.2.5　各单元模块的外部连接端口功能　193
8.2.6　系统连接　196
8.2.7　参数设置　196
8.2.8　系统应用　198
8.3　FAGOR数控系统　200
8.3.1　FAGOR CNC 8055 基本构成　201
8.3.2　FAGOR CNC 8055 基本性能　202
8.3.3　FAGOR数控伺服系统　203
8.3.4　系统应用　205
8.4　华中HNC-21T/22M数控系统　206
小结　208
习题　209
附录　210
附录1　ISO代码和EIA代码　210
附录2　ASCII（美国标准信息交换码）表　211
参考文献　212