数字控制与计算机辅助制造PDF电子书下载

目录 1

第一章　数字控制引论 1

1.1　人和机器 1

1.2　数字控制 3

1.3　数控机床 5

1.3.1 定位 5

1.3.2　控制系统 8

1.3.3　通讯媒体 9

1.3.4　数控机床的结构 10

1.4　数控的应用 10

1.4.1　金属切削机床 11

1.4.2 自动绘图 11

1.4.3　电子组件 13

1.4.4　质量控制与检验 13

1.4.5 数控的其它应用 15

1.5　现状与发展趋向 16

参考文献 17

第二章　控制系统的基本原理 18

2.1　控制系统的概念 19

2.1.1　自动控制 19

2.1.2　开环控制 21

2.1.3　闭环控制 22

2.1.4　系统响应 23

2.2　反馈控制系统的元件 23

2.2.1　方框图 24

2.3　传递函数 25

2.3.1　传递函数举例 27

2.4　控制数学引论 28

2.4.1　控制系统方程 28

2.4.2　运算符号——拉氏变换 28

2.5.1　动态响应例题 28

2.4.3　表列变换式应用举例 30

2.4.4　举例说明二阶方程的求解 31

2.4.5　部分分式展开 32

2.4.6　部分分式应用举例 33

2.4.7　传递函数与运算表达式 35

2.4.8　控制系统传递函数 35

2.5　系统稳定性 38

2.5.2　利用根轨迹法判别稳定性 40

2.6　控制系统举例 42

2.6.1　决定系统响应的参数 46

参考文献 48

习题 48

第三章　数控机床的控制系统 53

3.1　数控系统的元件 54

3.1.1　机床控制装置 54

3.1.2　数控回路中的反馈 56

3.1.3　位置和速度反馈 59

3.1.4　灵敏度 60

3.2　反馈元件概述 63

3.2.1　传感器 63

3.2.2　功率放大器及驱动器 64

3.2.3　误差信号的识别 65

3.3　点位控制系统 67

3.3.1　点位系统的速度控制 68

3.3.2　定位误差 68

3.4　轮廓控制系统 70

3.4.1　轮廓系统的元件 70

3.4.2　插补 70

3.4.3　轮廓轨迹速度——补充考虑 77

3.5　点位系统与轮廓系统之间的差别 79

3.6　一个典型数控系统的分析 79

3.6.1　命令信号和误差检测 79

3.6.2　轮廓系统中的形状误差 82

3.6.3 系统性能和时间常数τ 85

3.6.4 系统带宽和转角误差 87

参考文献 89

习题 90

第四章　数控系统的元件 93

4.1　用于数控机床的传感器 94

4.1.1　传感器类型 94

4.1.2　直线式传感器 94

4.1.3　旋转式传感器 94

4.1.4　分解器 95

4.1.5　编码器 96

4.1.6　传感器的配置 98

4.1.7　传感器的信号处理 98

4.2　数控执行系统概述 99

4.3　电气机械式执行系统 100

4.3.1　步进电机 100

4.3.2　直流电动机 101

4.3.3　电功率放大 105

4.4　液压执行系统 107

4.4.1　液压动力源 107

4.4.2　液压执行机构 108

4.4.3　液压功率放大 110

4.5　气动执行系统 112

4.5.1　气压动力源 112

4.5.2　气动执行机构 113

4.5.3　气动功率放大 113

4.6　执行系统的比较 115

4.7　数控电子学基础 116

4.7.1　与门和或门 116

4.7.2　与非门和或非门 118

4.7.3　触发器电路 119

4.7.4　脉冲的产生 120

4.7.5　缓冲存贮器 121

4.7.6 二进制计数电路 122

参考文献 123

习题 123

第五章　数控机床设计考虑的问题 126

5.1　普通机床和数控机床在设计上的差别 126

5.1.1　控制系统设计考虑的问题 127

5.1.2 机械设计考虑的问题 127

5.1.3　总的设计标准 127

5.2　数控系统的无效运动 128

5.3　无效运动的来源 129

5.3.1　背隙 129

5.3.2　机床构件的扭转 130

5.3.3　说明计算扭转和无效运动的例子 131

5.3.4　变形 132

5.3.5　说明刚度对无效运动影响的一个例子 133

5.3.6　机床溜板的摩擦 134

5.3.7　爬行现象示例 135

5.4　数控机床的振动 138

5.4.1　机床的共振 138

5.3.8 与切削力有关的数控设计问题 139

5.4.2 固有频率计算示例 141

5.4.3　机床的颤振 141

5.4.4　颤振补偿 144

5.5　伺服机构的设计特点 145

5.5.1 执行系统的响应 145

5.5.2 功率放大器的响应 147

5.5.3　放大器的稳定性 148

5.6　数控对调整刀具的技术要求 150

5.7　公制化和数控系统 151

参考文献 153

习题 153

6.2.1　穿孔卡 156

6.2　媒体类型 156

第六章　数控系统的输入和输出 156

6.1　信息接口 156

6.2.2　穿孔带 158

6.2.3　磁性媒体 159

6.2.4 计算机传输的数控数据 161

6.3　符号代码 162

6.3.1　二进制展开的例子 163

6.3.2　二-十进制代码 164

6.3.3　美国信息交换标准代码（ASCⅡ） 165

6.4　纸带输入格式 166

6.5　机床控制装置与外界的通信 168

6.6　基本的数控输入数据 169

6.6.1 顺序号 169

6.6.2　准备功能 170

6.6.3　辅助功能 171

6.6.4　刀具功能 171

6.6.5　幻-3码 173

6.6.6　说明幻-3码的例子 174

6.6.7　反比时限码 174

6.7　有关功能规范的一些说明 176

6.7.1　进给速度 176

6.7.2　下切误差 177

6.7.3　计算过冲的一个例子 179

6.7.4　恒定的表面速度 179

6.8　数控输入的校验 181

6.8.1　加工代用材料 181

6.8.2　图形验证 182

参考文献 183

习题 184

第七章　数控程序编制 188

7.1　手工程序编制方法 188

7.1.2　手工计算坐标数据示例 189

7.1.1　坐标系的命名 189

7.1.3　数控程序的类型 190

7.1.4　点位式操作举例 190

7.2　点位式程序编制的应用 191

7.3　连续轨迹程序编制的应用 193

7.3.1　容差对曲线逼近的影响举例 195

7.3.2 圆弧逼近的其它方法 195

7.3.3 圆弧插补 197

7.3.4　抛物线插补 197

7.3.5　刀具轨迹的偏置 197

7.4　简单几何图形的手工编程 199

7.5　计算机辅助数控编程 204

7.5.1　计算机化的零件程序 205

7.5.2　处理程序 205

7.5.3　后置处理程序 205

7.6 一种简易的零件编程语言——SPPL 206

7.6.1 SPPL几何语句举例 209

7.6.2 SPPL程序的翻译 210

7.6.3 运动语句和特殊语句指令 211

7.6.4 一个SPPL程序 212

7.7　后置处理程序 216

7.7.1 减速时间的计算 218

7.7.2　后置处理程序的辅助功能 219

7.8　工业中的程序语言——APT 222

参考文献 227

习题 227

第八章　数字控制中应用的数字 233

8.1　数控中的解析几何 234

8.1.1　直线-圆弧计算 234

8.1.2　确定圆弧 237

8.2　计算机辅助分析 240

8.3.1　数学样条 243

8.3　外形的拟合过程 243

8.3.2　参数样条 244

8.3.3　参数样条一例 248

8.3.4　插补与法线 249

8.3.5　插补与偏置的例子 251

8.3.6　样条在数控中的应用 253

8.4 曲面 253

8.4.1　解析曲面 253

8.4.2　数控语言中解析曲面的实现 254

8.4.3　二次曲面语句举例 255

8.5　自由曲面 256

8.5.1 多变量曲线插值 256

8.5.2 双三次曲面块 258

8.5.3　计算M矩阵的例子 261

8.5.4 数控语言中自由曲面的实现 262

参考文献 263

习题 264

第九章　过程最优化 267

9.1　适应控制 267

9.1.1　优化适应控制 268

9.1.2　适应控制数控系统 269

9.2　适应数控系统的组成部分 272

9.2.1　约束修正方式 273

9.2.2　优化方式 274

9.2.3　最速上升法 275

9.2.4　序贯单形寻优法 275

9.3　适应控制用的检测方法 276

9.3.1　适应控制的测试设备 277

9.3.2 空程和断续切削 279

9.4　切削加工性 279

9.4.1 切削加工性数据与数控 280

9.5　计算机化的切削加工性系统 282

9.4.2　切削加工性数据和适应控制 282

9.5.1　数学模拟程序 283

9.5.2　数据库系统 283

9.5.3 综合的切削加工性系统——EXAPT 284

参考文献 286

习题 286

第十章　计算机辅助制造 288

10.1　计算机辅助制造分级结构 288

10.2　计算机辅助制造中的数字控制 290

10.3　计算机辅助制造的组成部分 291

10.3.1　计算机辅助制造的数据库 291

10.3.2　生产管理 293

10.3.3　制造控制 294

10.4　计算机管理的数控系统 295

10.5 计算机化的数字控制（CNC） 296

10.5.1　计算机数控的功能要素 296

10.5.2　软件插补 297

10.5.3　计算机数控的优点 298

10.6　直接数字控制（DNC） 299

10.6.1　直接数控系统的结构 300

10.6.2　读带机旁路系统 301

10.6.3　具有专用机床控制的直接数控系统 302

10.6.4　直接数控系统的比较 303

10.7　可编程序的机床误差补偿 305

10.7.1　轴向校准 305

10.7.2　实时误差补偿 307

10.7.3　维修能力 307

10.8　计算机辅助制造系统中的监测 307

10.8.1　监测要求 308

10.8.2　信号采集技术 309

10.9　计算机辅助制造的趋势 310

参考文献 311