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第1章 绪论 1

本章学习目标 1

1.1 基本概念 1

1.1.1 数控机床的产生背景 1

1.1.2 数控系统的发展 1

1.1.3 数控系统的组成 3

1.1.4 数控系统的分类 4

1.1.5 机床数字控制的原理 7

1.2 微机数控系统 8

1.2.1 微机数控系统的硬件构成 8

1.2.2 微机数控系统的软件构成 9

1.2.3 数控系统的功能 11

1.2.4 数控系统的发展趋势 13

1.3 数控系统与现代制造系统 16

1.3.1 柔性制造模块（FMM） 16

1.3.2 柔性制造单元（FMC） 17

1.3.3 柔性制造系统（FMS） 18

1.3.4 计算机集成制造系统（CIMS） 20

本章小结 23

习题与思考题 24

第2章 数控系统的插补原理与数据处理 25

本章学习目标 25

2.1 数控系统运动轨迹的插补原理 25

2.1.1 概述 25

2.1.2 逐点比较插补法 27

2.1.3 数字积分插补法 35

2.1.4 数据采样插补 39

2.2 数控系统的数据处理 42

2.2.1 译码 42

2.2.2 刀具补偿原理 43

2.2.3 辅助信息处理 47

本章小结 49

习题与思考题 50

第3章 位置检测装置 51

本章学习目标 51

3.1 概述 51

3.2 光栅 53

3.2.1 光栅的种类 53

3.2.2 光栅的结构与工作原理 54

3.2.3 光栅位移的数字转换系统 57

3.3 旋转变压器 58

3.3.1 旋转变压器的结构 58

3.3.2 旋转变压器的工作原理 59

3.3.3 旋转变压器工作方式 60

3.3.4 旋转变压器的应用 61

3.4 感应同步器 62

3.4.1 工作原理 62

3.4.2 感应同步器的工作方式 63

3.5 旋转编码器 64

3.5.1 增量式旋转编码器 64

3.5.2 绝对式旋转编码器 66

3.6 测速发电机 68

3.6.1 交流异步测速发电机 68

3.6.2 直流测速发电机 69

3.6.3 测速发电机的特点 70

本章小结 70

习题与思考题 71

第4章 数控机床的进给伺服系统 72

本章学习目标 72

4.1 伺服系统的基本概念 72

4.1.1 伺服系统的组成 72

4.1.2 对进给伺服系统的基本要求 73

4.1.3 伺服系统的分类 74

4.2 位置控制 76

4.2.1 开环控制系统 76

4.2.2 幅值伺服系统 84

4.2.3 相位伺服系统 90

4.2.4 脉冲比较伺服系统 92

4.2.5 全数字式伺服系统 94

4.3 速度控制 98

4.3.1 进给运动的速度控制 98

4.3.2 主轴驱动的速度控制 102

本章小结 110

习题与思考题 111

第5章 数控机床的可编程控制器 113

本章学习目标 113

5.1 可编程控制器概述 113

5.1.1 可编程控制器的产生 113

5.1.2 可编程控制器的特点 114

5.1.3 可编程控制器的基本组成和工作原理 115

5.1.4 可编程控制器的编程语言 118

5.2 数控机床的PLC 119

5.2.1 数控机床PLC的功能 119

5.2.2 数控机床PLC的类型 121

5.3 典型PLC的指令系统 122

5.3.1 FANUC PLC概述 122

5.3.2 FANUC PLC的基本指令 123

5.3.3 FANUC PLC的功能指令 128

5.3.4 FANUC PLC系统设计与调试 141

5.4 PLC在数控机床中的应用 142

5.4.1 数控机床主轴系统PMC控制 142

5.4.2 数控机床润滑系统PMC控制 145

5.4.3 加工中心刀库自动选刀控制梯形图 147

5.4.4 零件加工计数控制 149

本章小结 150

习题与思考题 152

第6章 经济型数控系统 154

本章学习目标 154

6.1 经济型数控系统的硬件组成 154

6.1.1 经济型数控系统的一般结构 154

6.1.2 经济型数控系统的微处理器 155

6.1.3 经济型数控系统的存储器 161

6.1.4 经济型数控系统的I/O接口 164

6.1.5 经济型数控系统的辅助电路及变频主轴驱动 172

6.2 经济型数控系统的软件组成 173

6.2.1 经济型数控系统的软件结构 173

6.2.2 经济型数控系统的系统总控程序 174

6.2.3 零件加工程序的输入和输出管理 174

6.2.4 零件加工程序的编辑 176

6.2.5 机床的手动调整控制 176

6.2.6 零件加工程序的解释和执行 176

6.2.7 插补计算 178

6.2.8 伺服控制 178

6.2.9 系统管理诊断程序 178

6.3 经济型数控系统举例 179

6.3.1 单片机控制的数控系统硬件组成 179

6.3.2 单片机控制的数控系统软件设计 182

本章小结 183

习题与思考题 183

第7章 标准型数控系统 184

本章学习目标 184

7.1 标准型数控系统的硬件结构 184

7.1.1 单微处理器CNC结构 184

7.1.2 多微处理器CNC结构 186

7.2 标准型数控系统的软件结构 188

7.2.1 CNC装置的软件组成 188

7.2.2 CNC装置的软件结构特点 189

7.2.3 软件结构模式 192

7.3 标准型数控系统举例 193

7.3.1 华中数控世纪星HNC-21数控系统简介 193

7.3.2 FUNUC公司的主要数控系统 194

7.3.3 德国SIEMENS（西门子）公司的SINUMERIK系列数控系统 199

本章小结 200

习题与思考题 200

第8章 数控系统的应用 201

本章学习目标 201

8.1 输入输出信号及其连接、调试 201

8.1.1 开关量接口电路 201

8.1.2 模拟量接口电路 202

8.1.3 输入输出信号及其连接、调试的实例 203

8.2 操作面板与显示器 211

8.3 通信接口 212

8.4 数控系统的主要应用功能 213

本章小结 217

习题与思考题 218

参考文献 220