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第1章　概论 1

1.1　数控机床的产生和发展 1

1.1.1　数控机床的诞生 1

1.1.2　数控机床的发展过程 1

1.1.3　我国数控机床的发展简介 2

1.1.4　数控机床的发展趋势 3

1.2　数控机床的基本组成及工作过程 5

1.2.1　数控机床的组成 5

1.2.2　数控机床的基本工作过程 7

1.3　数控机床的分类 8

1.3.1　按加工方式分类 8

1.3.2　按控制运动的方式分类 10

1.3.3　按同时控制轴数分类 10

1.3.4　按伺服系统分类 11

1.4　数控机床的加工特点及应用 12

1.4.1　数控机床加工的特点 12

1.4.2　数控机床的应用 13

练习与思考题 14

第2章　数控机床的典型结构 15

2.1 数控机床的机械结构概述 15

2.1.1　数控机床机械结构的主要组成 15

2.1.2　数控机床机械结构的特点 15

2.2　数控机床主轴系统 16

2.2.1　数控机床对主轴系统的要求 16

2.2.2　主轴的传动方式 17

2.2.3　主轴组件 21

2.3　数控机床进给传动系统 32

2.3.1　对进给传动机构的要求 32

2.3.2　齿轮传动装置 33

2.3.3　丝杠螺母副 36

2.3.4 导轨 43

2.4　机床支承件 51

2.4.1 支承件的性能要求及其改善措施 51

2.4.2　床身 53

2.4.3 立柱 55

练习与思考题 57

第3章　数控车床 58

3.1 概述 58

3.1.1　数控车床的工艺范围 58

3.1.2　数控车床的分类 58

3.1.3　数控车床的组成 60

3.1.4　数控车床的布局形式 61

3.1.5　数控车床的特点与发展 63

3.2　数控车床的传动与结构特点 64

3.2.1 主传动系统及主轴箱结构 64

3.2.2　进给传动系统 69

3.2.3　尾座 71

3.2.4　刀架 72

3.3　车削中心 73

3.3.1 车削中心的工艺范围 73

3.3.2　车削中心的C轴 74

3.3.3　车削中心的主传动系统 75

3.3.4　车削中心自驱动力刀具典型结构 77

练习与思考题 79

第4章　数控铣床 80

4.1 概述 80

4.1.1 数控铣床的加工工艺范围 80

4.1.2　数控铣床的分类 82

4.1.3　数控铣床的结构特点 84

4.2　数控铣床的使用要求与布局 85

4.2.1　数控铣床的使用要求 85

4.2.2　运动分配与部件的布局 86

4.3 数控铣床的传动与结构特点 87

4.3.1 主传动系统 87

4.3.2　数控铣床的换刀机构 89

4.3.3　主轴轴承的常用配置形式及其润滑与冷却 90

4.3.4　进给系统 91

4.4　XK714B型数控立式铣床 92

4.4.1　XK714B型数控立式铣床的组成及技术参数 92

4.4.2　XK714B型数控铣床传动系统 93

4.4.3　XK714B数控铣床的主要结构 94

4.5　数控铣床的辅助装置 97

4.5.1　润滑系统 97

4.5.2　排屑装置 97

练习与思考题 98

第5章　加工中心 99

5.1 概述 99

5.1.1　加工中心的特点 99

5.1.2　加工中心的分类 101

5.1.3　加工中心的构成 103

5.1.4　加工中心的布局结构特点 104

5.1.5　加工中心的发展 106

5.2　加工中心的传动系统 108

5.2.1　主传动系统 108

5.2.2　直线进给传动系统 113

5.2.3　VMC650立式加工中心 114

5.2.4　回转工作台 116

5.3　加工中心自动换刀装置 119

5.3.1　加工中心刀库的形式 121

5.3.2　几种典型换刀过程 124

5.4　加工中心支承系统 127

5.4.1 支承件的功用和要求 127

5.4.2　加工中心支承件典型结构 127

5.5　对刀装置 128

5.5.1　对刀装置的种类 128

5.5.2　对刀装置的使用 128

5.5.3　对刀方法和对刀工具 129

练习和思考题 130

第6章　数控特种加工机床 131

6.1　特种加工概述 131

6.1.1　特种加工的产生及发展 131

6.1.2　特种加工的分类 131

6.2　数控电火花成形加工机床 132

6.2.1　电火花加工概述 132

6.2.2　数控电火花成形加工机床 134

6.3　数控电火花线切割加工机床 138

6.3.1 电火花线切割加工机床的工作原理 139

6.3.2　电火花线切割加工的特点 139

6.3.3 电火花线切割机床的分类和型号 140

6.3.4　线切割机床的组成 141

6.4　数控激光切割机床 145

6.4.1　激光加工的原理与特点 145

6.4.2　数控激光加工机床的组成 147

练习与思考题 151

第7章　数控系统 152

7.1　CNC系统的总体结构及各部分功能 152

7.1.1　CNC系统的总体结构 152

7.1.2　数控系统各部分的功能 152

7.2　CNC装置的硬件 155

7.2.1　单微处理器结构 155

7.2.2　多微处理器结构 157

7.3　CNC系统的软件功能及其实现 159

7.3.1　CNC系统的软件功能 160

7.3.2　CNC系统的软件功能的实现 160

7.3.3 CNC系统控制软件的结构特点 161

7.4　插补原理 163

7.4.1　脉冲增量插补 163

7.4.2　数据采样插补 169

7.5　可编程序控制器 175

7.5.1　PLC的结构 175

7.5.2　PLC的特点 178

7.5.3 数控机床中PLC的分类 178

7.5.4　数控系统中PLC的信息交换 179

练习与思考题 180

第8章　数控机床伺服系统 181

8.1 概述 181

8.1.1　对伺服系统的基本要求 181

8.1.2　伺服系统的分类 182

8.2　步进电动机伺服系统 183

8.2.1　步进电动机的分类 183

8.2.2　步进电动机的工作原理和主要特性 184

8.2.3　开环控制步进电动机伺服系统的控制原理 192

8.3　直流电动机伺服系统 192

8.3.1 直流伺服电动机的结构与工作原理 192

8.3.2　直流伺服电动机的速度控制方法 193

8.4　交流电动机伺服系统 196

8.4.1 交流伺服电动机的结构与工作原理 197

8.4.2　交流伺服电动机的速度控制方法 198

练习与思考题 202

第9章　数控机床的检测装置 203

9.1　旋转编码器 203

9.1.1　增量式光电编码器 203

9.1.2　绝对式旋转编码器 204

9.1.3　编码器在数控机床中的应用 206

9.2　旋转变压器 207

9.3　感应同步器 208

9.3.1 感应同步器的工作原理 208

9.3.2　感应同步器的应用 210

9.4 光栅 211

9.4.1　直线透射式光栅 211

9.4.2　光栅的特点 213

9.5　磁尺 214

练习与思考题 216

第10章　数控机床的压力控制与辅助系统 217

10.1 数控机床的液压与气动系统 217

10.1.1　液压系统和气压系统的组成及工作原理 217

10.1.2　液压系统与气压系统的应用范围 218

10.1.3　液压及气压系统在数控机床中的辅助功能 218

10.1.4　液压系统在数控机床上的应用实例 219

10.2　数控机床的润滑与冷却系统 222

10.2.1　数控机床的润滑系统 222

10.2.2　数控机床的冷却系统 225

练习与思考题 227

第11章　数控机床的应用 228

11.1　数控机床的选型 228

11.1.1　典型零件的确定与机床的选择 228

11.1.2　数控机床规格的选择 228

11.1.3　数控机床精度的选择 229

11.1.4　数控机床系统的选择 230

11.1.5　数控机床驱动电动机的选择 230

11.1.6　自动换刀装置的选择 231

11.1.7　技术服务 231

11.2　数控机床的安装与调试 231

11.2.1　数控机床的安装 232

11.2.2　数控机床的调试 233

11.3　数控机床的验收 235

11.3.1 数控机床几何精度的检查 235

11.3.2　机床定位精度的检查 236

11.3.3　机床切削精度的检查 236

11.3.4　机床性能及数控系统性能检查 236

11.3.5　数控机床外观检查 238

11.4　数控机床的保养与维修 238

11.4.1 使用数控机床应注意的问题 239

11.4.2　数控机床的日常维护保养 239

11.4.3　数控机床的故障诊断与维修基本方法 240

11.4.4　数控机床故障诊断与维修实例 243

练习与思考题 244

第12章　数控机床的编程技术 245

12.1　数控机床的编程基础 245

12.1.1　数控机床的编程内容、步骤及方法 245

12.1.2　数控机床的程序结构与格式 246

12.1.3　数控机床的坐标系 249

12.1.4　对刀点和换刀点的确定 251

12.1.5　程序编制中的数学处理 251

12.2　数控车床编程 252

12.2.1　数控车床概述 252

12.2.2　数控车床程序的编制 254

12.3　数控铣床编程 263

12.3.1　数控铣床概述 263

12.3.2　数控铣床坐标系统 264

12.3.3　数控铣床编程指令 264

练习与思考题 273

第13章　机床的数控技术改造 275

13.1　机床数控改造概述 275

13.2　机床的数控技术改造实例 277

13.2.1　机械结构改造 277

13.2.2　数控系统配置 279

13.2.3　调试 283

练习与思考题 283

参考文献 284