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第1章 绪论 1

1.1 概述 3

1.2 数控机床的构成及加工过程 3

1.2.1 数控机床的构成 3

1.2.2 数控机床的加工过程 5

1.3 数控机床的特点及分类 5

1.3.1 数控机床的特点 6

1.3.2 数控机床的分类 7

1.4 数控机床的发展 10

本章小结 14

思考题 14

第2章 数控系统的插补原理 15

2.1 插补的基本概念 16

2.2 逐点比较法 16

2.2.1 直线插补 17

2.2.2 圆弧插补 20

2.2.3 逐点比较法的合成进给速度 24

2.3 数字积分法 26

2.3.1 数字积分法的基本原理 26

2.3.2 DDA直线插补 26

2.3.3 DDA圆弧插补 29

2.4 插补的实现 33

2.4.1 硬件逻辑实现直线插补 33

2.4.2 软件实现直线插补 36

2.4.3 基于单片机的直线插补控制系统 38

本章小结 43

思考题 43

第3章 计算机数控装置 44

3.1 数控系统的组成及工作过程 45

3.1.1 数控系统的组成 45

3.1.2 数控系统的功能和工作过程 48

3.2 CNC装置的硬件结构 51

3.2.1 单微处理器数控系统的结构 52

3.2.2 多微处理器数控系统的结构 52

3.2.3 开放式数控系统的结构 54

3.3 CNC装置的软件结构 59

3.3.1 CNC装置软硬件界面 59

3.3.2 CNC系统的软件结构特点 60

3.3.3 CNC装置软件结构模式 63

3.3.4 CNC系统软件的工作过程 65

3.4 数控系统的接口与连接 68

3.4.1 西门子802C base line数控系统 69

3.4.2 华中世纪星HNC-21数控系统 73

本章小结 82

思考题 82

第4章 数控机床的伺服系统 83

4.1 概述 84

4.1.1 伺服系统的概念 84

4.1.2 开环、闭环、半闭环伺服系统 85

4.1.3 数控机床对伺服系统的基本要求 86

4.2 步进电动机驱动系统 87

4.2.1 步进电动机的工作原理与运行特性 87

4.2.2 步进电动机的驱动 91

4.3 直流伺服电动机驱动系统 95

4.3.1 常用的直流伺服电动机 96

4.3.2 直流电动机的调速 96

4.3.3 单片微机控制的脉宽调制直流可逆调速系统 102

4.4 交流伺服电动机驱动系统 103

4.4.1 常用交流伺服电动机及其特点 103

4.4.2 交流伺服电动机的调速 103

4.5 进给驱动器的接口与连接 107

4.5.1 电源接口 108

4.5.2 指令接口 110

4.5.3 控制接口 114

4.5.4 状态与安全报警接口 115

4.5.5 反馈接口 116

4.5.6 通信接口 116

4.5.7 电动机电源接口 116

4.6 主轴驱动器的接口与连接 119

4.6.1 变频器基本接口 119

4.6.2 数控装置与变频器的连接 120

本章小结 120

思考题 122

第5章 数控机床的位置检测装置 123

5.1 概述 124

5.2 旋转变压器 125

5.2.1 旋转变压器的结构和工作原理 125

5.2.2 旋转变压器的工作方式 126

5.3 脉冲编码器 128

5.3.1 增量式编码器 128

5.3.2 绝对式编码器 129

5.3.3 编码器在数控机床中的应用 132

5.4 感应同步器 135

5.4.1 感应同步器的结构 135

5.4.2 感应同步器的工作原理 136

5.4.3 感应同步器的特点 138

5.5 磁栅 139

5.5.1 磁栅结构 139

5.5.2 磁栅的工作原理 140

5.5.3 磁栅的检测电路 141

5.6 光栅 142

5.6.1 光栅的结构 143

5.6.2 光栅测量的基本原理 144

5.7 位置控制原理 147

本章小结 149

思考题 149

第6章 PLC在数控机床中的应用 150

6.1 概述 151

6.1.1 PLC的应用领域 151

6.1.2 可编程控制器的基本组成和工作原理 152

6.1.3 PLC的编程语言 153

6.2 数控机床中的PLC 155

6.2.1 数控机床PLC的类型与作用 155

6.2.2 CNC装置、PLC、机床之间的信号处理 158

6.3 S7-200系列PLC 160

6.3.1 S7-200系列PLC数据类型及元件功能 160

6.3.2 S7-200系列PLC的基本指令及编程 164

6.4 CNC装置集成PLC 171

6.4.1 CNC装置与PLC接口信号种类与表示 172

6.4.2 PLC与数控系统及机床间的信息交换 173

6.4.3 机床I/O连接 176

6.4.4 标准程序说明 178

6.5 数控机床独立型PLC控制实例 182

6.5.1 PLC输入输出信号 182

6.5.2 PLC主程序 184

6.5.3 主要子程序 186

6.6 数控机床主轴PLC设计实例 193

本章小结 196

思考题 196

第7章 数控系统的电磁兼容设计 198

7.1 电磁兼容性概述 199

7.1.1 电磁兼容性的基本概念 199

7.1.2 电磁兼容的三要素 200

7.1.3 电磁干扰的危害 201

7.2 数控系统电磁兼容性要求 201

7.3 机床数控系统抗干扰措施 202

7.3.1 接地技术 203

7.3.2 屏蔽技术 211

7.3.3 滤波技术 213

7.4 电气控制柜设计指南 218

本章小结 218

思考题 218

第8章 典型数控机床电气控制系统分析 219

8.1 TK1640数控车床电气控制电路 221

8.1.1 机床的运动及控制要求 221

8.1.2 电气控制线路分析 221

8.2 XK713数控铣床电气控制电路 225

8.2.1 机床的运动及控制要求 225

8.2.2 电气控制线路分析 225

本章小结 230

思考题 230

参考文献 231