数控技术

第1章 绪论 1
1.1 概述 2
1.1.1 机床数字控制的基本概念 2
1.1.2 数控加工原理 2
1.1.3 数控机床的组成 3
1.1.4 数控机床的特点 4
1.1.5 数控机床的适用范围 5
1.2 数控机床的分类 6
1.2.1 按运动轨迹分类 6
1.2.2 按伺服驱动系统控制方式分类 7
1.2.3 按功能水平分类 8
1.2.4 按工艺用途分类 9
1.3 数控技术的应用与发展 9
1.3.1 数控技术的发展历程及趋势 9
1.3.2 数控技术与现代制造系统 12
1.4 习题与思考题 15
1.5 参考文献 16
第2章 数控机床的程序编制 17
2.1 概述 18
2.2 数控编程基础知识 19
2.2.1 与数控机床编程有关的标准 19
2.2.2 数控机床坐标轴和运动方向的确定 19
2.2.3 数控加工程序格式 22
2.2.4 数控编程的内容和步骤 24
2.2.5 数控加工程序编制方法 28
2.3 数控编程中的数值计算 29
2.3.1 二维轮廓零件的数学处理 29
2.3.2 空间曲线的数学处理 38
2.4 手工编程 39
2.4.1 工艺规划 39
2.4.2 常用基本编程指令及其应用 44
2.4.3 编程实例 51
2.5 自动编程 54
2.5.1 语言式自动编程 55
2.5.2 自动编程系统软件的总体结构 56
2.5.3 图形交互式自动编程 57
2.6 数控编程技术的发展 57
2.6.1 典型的CAD/CAM软件介绍 58
2.6.2 MasterCAM软件介绍 59
2.7 习题与思考题 62
2.8 参考文献 64
第3章 计算机数控系统 65
3.1 概述 66
3.1.1 CNC系统的功能 66
3.1.2 CNC系统的组成及工作流程 67
3.2 CNC装置的硬件结构 68
3.3 CNC装置的软件结构 75
3.3.1 CNC装置的软硬件界面 75
3.3.2 CNC装置软件结构特点 75
3.3.3 常规CNC装置的软件结构 78
3.4 数控机床用可编程控制器 85
3.4.1 PLC的结构、工作原理及编程系统 86
3.4.2 数控机床用PLC 90
3.4.3 PLC在数控机床中的应用 97
3.5 CNC装置的I/O接口及通信网络 98
3.5.1 数控装置的I/O接口 98
3.5.2 CNC装置的数据通信接口 99
3.6 典型的CNC装置 102
3.6.1 CNC装置的主要生产厂家及其典型产品 102
3.6.2 国外主要CNC装置及其特点 104
3.6.3 国内主要CNC装置及其特点 106
3.7 习题与思考题 108
3.8 主要数控厂商及数控资料网址 109
3.9 参考文献 109
第4章 插补原理与刀具补偿技术 111
4.1 概述 112
4.2 刀具补偿技术 113
4.2.1 刀具位置和刀具长度补偿 113
4.2.2 刀具半径补偿 114
4.2.3 C功能刀具半径补偿 115
4.2.4 刀补的执行过程 123
4.3 数控机床的插补原理 124
4.3.1 逐点比较法 125
4.3.2 数字积分法 130
4.3.3 数据采样插补 137
4.3.4 其他插补方法简介 143
4.4 进给速度与加减速控制 147
4.4.1 进给速度控制 147
4.4.2 加减速度控制 148
4.5 习题与思考题 153
4.6 参考文献 153
第5章 数控机床的驱动与位置控制 155
5.1 概述 156
5.2 伺服系统的驱动元件 158
5.2.1 步进电动机 158
5.2.2 直流伺服电动机 162
5.2.3 交流伺服电动机 165
5.2.4 直线电动机 167
5.3 进给驱动 169
5.3.1 对进给驱动的要求 169
5.3.2 步进电动机驱动（控制电路 170
5.3.3 直流电动机的速度控制单元 177
5.3.4 交流电动机的速度控制单元 183
5.4 主轴驱动 188
5.4.1 对主轴驱动的要求 188
5.4.2 直流主轴控制单元 189
5.4.3 交流主轴电动机控制单元 190
5.5 数控机床常用的检测装置 194
5.5.1 位置检测装置的要求和分类 194
5.5.2 旋转变压器 195
5.5.3 感应同步器 196
5.5.4 脉冲编码器 197
5.5.5 光栅尺 199
5.5.6 磁尺（磁栅 201
5.6 位置控制 202
5.6.1 数字脉冲比较伺服系统 202
5.6.2 相位比较伺服系统 203
5.6.3 幅值比较伺服系统 204
5.7 习题与思考题 204
5.8 参考文献 205
第6章 数控机床的机械结构与部件 207
6.1 概述 208
6.2 数控机床的主传动系统及主轴部件 210
6.2.1 主传动系统 210
6.2.2 主轴变速方式 212
6.2.3 数控机床的主轴部件 214
6.2.4 主轴的准停装置与C轴单元 218
6.2.5 高速电主轴 219
6.3 数控机床的进给运动系统 221
6.3.1 对进给系统的性能要求 221
6.3.2 滚珠丝杠螺母副 222
6.3.3 消除间隙的齿轮传动机构 228
6.3.4 数控机床的导轨副 231
6.3.5 直线电动机传动 234
6.4 数控机床自动换刀系统 235
6.4.1 数控车床与车削中心刀架系统 235
6.4.2 加工中心自动换刀系统 237
6.5 数控分度工作台和回转工作台 242
6.5.1 数控分度工作台 242
6.5.2 数控回转工作台 246
6.6 习题与思考题 249
6.7 参考文献 249
第7章 数控机床的故障诊断 251
7.1 概述 252
7.1.1 数控机床的可靠性与故障 252
7.1.2 数控机床常见故障分类 253
7.1.3 数控机床故障诊断的流程 253
7.2 数控机床的机械故障诊断 256
7.2.1 数控机床主传动系统故障诊断与维修 256
7.2.2 进给部件故障诊断 258
7.2.3 自动换刀部件故障诊断 260
7.2.4 液压与气压传动系统的故障诊断 261
7.3 数控机床位置检测装置故障诊断 262
7.3.1 位置检测元件的维护 262
7.3.2 位置检测装置的故障诊断 264
7.3.3 位置检测装置的故障诊断举例 266
7.4 数控机床伺服系统的故障诊断 266
7.4.1 主轴伺服系统故障及诊断 266
7.4.2 进给伺服系统故障及诊断 271
7.4.3 PLC检测伺服系统故障及处理 277
7.5 习题与思考题 279
7.6 参考文献 279
第8章 现代数控技术 281
8.1 开放式数控系统 282
8.1.1 开放式数控系统的产生背景 282
8.1.2 开放式数控系统的基本特征 283
8.1.3 国内外开放式数控系统的研究动向 284
8.1.4 开放式数控系统的关键技术和研究方法 290
8.2 并联机床 291
8.2.1 并联机床的产生与发展 291
8.2.2 并联机床的设计理论与关键技术 292
8.2.3 并联机床的控制技术 295
8.3 习题与思考题 298
第9章 实验 299
9.1 数控车床的操作与加工实验 299
9.2 数控铣床的操作与加工实验 300
9.3 数控系统组成及其外设接口实验 302
9.4 机床用可编程控制器（PLC编程与调试实验 303
9.5 插补原理实验 304
9.6 加减速控制及其实现实验 305
9.7 伺服电动机控制实验 305
9.8 数控机床位置检测装置实验 306
9.9 数控机床典型机械结构拆装实验 307
索引 309