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第1章 数控机床概述 1

1.1 数控机床简介 1

1.1.1 数控机床的产生 1

1.1.2 数字控制与数控机床 2

1.2 数控机床的组成、工作原理和特点 3

1.2.1 数控机床的组成及工作原理 3

1.2.2 数控机床的特点 5

1.3 数控机床的分类 6

1.3.1 按工艺用途分类 6

1.3.2 按控制的运动轨迹分类 7

1.3.3 按伺服系统的控制方式分类 7

1.3.4 按功能水平分类 9

1.4 数控机床的发展趋势 9

1.4.1 数控机床结构的发展 9

1.4.2 计算机控制性能的发展 10

1.4.3 伺服驱动系统的发展 10

1.4.4 自适应控制 10

1.4.5 计算机群控 11

1.4.6 柔性制造系统 11

本章小结 12

习题与思考题 12

实验1 数控机床总体结构观察认识实验 13

第2章 数控机床的典型机械结构 21

2.1 数控机床的结构组成及特点 21

2.1.1 数控机床机械结构的主要组成 21

2.1.2 数控机床机械结构的主要特点 23

2.2 数控机床的主传动系统及主轴部件 26

2.2.1 主轴驱动方式 26

2.2.2 数控机床的主传动系统 28

2.2.3 数控机床的主轴部件 31

2.3 数控机床进给运动系统 37

2.3.1 对进给系统的性能要求 37

2.3.2 滚珠丝杠螺母副 38

2.3.3 传动齿轮消隙机构 40

2.4 数控机床自动换刀系统 43

2.4.1 数控车床与车削中心刀架系统 43

2.4.2 加工中心自动换刀系统 46

2.5 分度工作台和回转工作台 49

2.5.1 分度工作台 50

2.5.2 数控回转工作台 50

2.6 数控机床辅助装置 52

2.6.1 数控机床对刀测量装置 52

2.6.2 数控机床排屑装置 53

本章小结 55

习题与思考题 55

实验2 数控机床典型机械结构装拆实验 56

实验3 数控工作台装拆实验 62

第3章 数控机床的数控系统 64

3.1 计算机数控（CNC）系统 64

3.1.1 CNC装置的工作原理 64

3.1.2 CNC装置的特点 66

3.1.3 CNC装置的硬件结构 67

3.1.4 CNC装置的软件结构 70

3.2 伺服驱动系统 73

3.2.1 伺服系统的组成和工作原理 74

3.2.2 伺服电机简介 75

3.2.3 开环步进电机伺服系统 76

3.2.4 闭环伺服电机驱动系统 79

3.3 CNC装置插补原理 88

3.3.1 脉冲增量插补原理 88

3.3.2 数字增量插补原理 95

3.4 数控机床的检测装置 97

3.4.1 检测装置的分类 97

3.4.2 检测装置的性能指标和要求 98

3.4.3 常用的位置检测装置简介 98

3.5 PLC与接口技术 103

3.5.1 PLC的作用和特点 103

3.5.2 数控机床PLC的控制对象 104

3.5.3 数控机床PLC的形式 105

3.5.4 输入／输出与通信接口 107

本章小结 108

习题与思考题 108

实验4 数控机床CNC系统工作原理实验 109

实验5 数控机床检测装置结构与使用实验 114

第4章 数控加工工艺及编程基础 121

4.1 数控机床加工工艺概述 121

4.1.1 数控加工的主要对象 121

4.1.2 数控机床加工工艺的基本特点 124

4.1.3 数控机床加工工艺的主要内容 125

4.2 数控机床加工工艺分析 126

4.2.1 数控机床加工零件的工艺性分析 126

4.2.2 数控机床加工工艺路线的拟订 128

4.3 数控机床加工工序的设计 134

4.3.1 进给路线的确定 135

4.3.2 定位与夹紧方案的确定 137

4.3.3 夹具的选择 139

4.3.4 刀具的选择 141

4.3.5 切削用量的选择 145

4.3.6 对刀点与换刀点确定 146

4.4 数控编程的基本知识 148

4.4.1 程序编制的内容 148

4.4.2 程序编制方法与格式 149

4.4.3 数控机床的坐标系和运动方向的规定 151

4.4.4 数控编程的数值计算 154

4.5 典型表面数控加工工艺 156

4.5.1 车削类零件典型表面数控加工工艺 156

4.5.2 铣削类零件典型表面数控加工工艺 159

4.5.3 钻、镗类零件典型表面数控加工工艺 162

4.6 工艺文件的编制 164

4.6.1 数控机床加工工序卡 164

4.6.2 数控机床刀具调整单 165

4.6.3 数控机床加工程序单 166

本章小结 167

习题与思考题 168

实验6 车削类零件典型表面数控加工工艺实验 168

实验7 铣削类零件典型表面数控加工工艺实验 172

第5章 数控机床安装、调试与故障诊断 176

5.1 数控机床的选用 176

5.1.1 选用依据 176

5.1.2 确定典型加工工件 176

5.1.3 数控机床规格的选择 177

5.1.4 机床精度的选择 177

5.1.5 数控系统的选择 179

5.1.6 购置订货时应注意的问题 180

5.2 数控机床安装与调试 180

5.2.1 机床初就位 180

5.2.2 机床连接 181

5.2.3 数控系统的连接与调试 181

5.2.4 通电试车 184

5.2.5 机床精度和功能的调试 184

5.2.6 试运行 185

5.2.7 数控机床的验收 185

5.3 数控机床的使用与维护 190

5.3.1 机床使用要点 190

5.3.2 数控机床维修的基本概念 195

5.3.3 预防性维护 196

5.3.4 数控机床的故障诊断方法 199

5.4 机械故障诊断 202

5.4.1 常见故障分类 202

5.4.2 故障的判断 203

5.4.3 常见机械故障的处理 204

5.5 伺服系统故障诊断 206

5.5.1 进给伺服系统故障诊断 206

5.5.2 主轴伺服系统故障诊断 208

5.6 常见的故障操作 209

5.6.1 常见故障分类 209

5.6.2 故障的常规处理 210

5.6.3 故障的一般判断法 210

5.6.4 常见故障分析举例 211

本章小结 213

习题与思考题 213

实验8 数控机床故障诊断实验 214

实验9 数控机床安装调试精度检验实验 216

附录5.1 数控车床的精度要求 219

附录5.2 数控铣床的精度要求 226

实训篇 230

第6章 CAD/CAM自动编程概述 230

6.1 CAD/CAM自动编程发展概述 230

6.2 CAD/CAM系统组成 232

6.3 数控语言自动编程 232

6.4 图形交互自动编程 234

6.5 常用编程软件 237

6.6 CAD/CAM自动编程的发展方向 239

本章小结 240

习题与思考题 241

第7章 CAXA自动编程 242

7.1 CAXA自动编程软件简介 242

7.2 “CAXA制造工程师2004”用户界面 243

7.3 “CAXA制造工程师2004”加工造型功能 248

7.4 “CAXA制造工程师2004”数控加工功能 264

本章小结 290

习题与思考题 290

第8章 MasterCAM自动编程 295

8.1 MasterCAM自动编程软件功能简介 295

8.2 MasterCAM的主要功能模块 296

8.3 MasterCAM软件自动编程 297

8.4 MasterCAM自动编程要点及编程步骤 299

8.5 MasterCAM自动编程实例 300

8.5.1 零件及工艺方案分析 300

8.5.2 程序编制 301

本章小结 310

习题与思考题 311

第9章 Unigraphics自动编程 314

9.1 UG自动编程软件简介 314

9.2 UG CAM初始化加工环境 315

9.2.1 UG CAM加工界面 315

9.2.2 UG CAM工具条 315

9.2.3 UG CAM数控编程步骤 317

9.3 UG铣削加工（Milling） 319

9.4 UG自动编程实例 321

9.4.1 零件工艺方案分析 321

9.4.2 加工坐标系设定 321

9.4.3 建立装配主模型 321

9.4.4 创建毛坯 323

9.4.5 创建刀具、方法和几何体父节点组 326

9.4.6 创建刀具轨迹 334

9.4.7 生成车间工艺文件 352

本章小结 353

习题与思考题 354

参考文献 356