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第1章　数控机床概述 1

1.1　数字控制的基本概念 1

1.2　数控机床的组成及工作原理 2

1.2.1　数控机床的组成 2

1.2.2　数控机床的工作原理 4

1.3　数控机床的分类 6

1.3.1　按数控机床的运动轨迹分类 6

1.3.2　按所用的进给伺服系统的类型分类 6

1.3.3　按所用的数控装置类型分类 8

1.3.4　按数控系统功能水平分类 8

1.3.5　按数控机构类型分类 9

1.4　数控机床的特点及应用范围 11

1.4.1　数控机床的特点 11

1.4.2　数控机床的应用范围 12

1.5　数控机床的发展 12

1.5.1　数控机床的发展概况 12

1.5.2　数控机床的发展方向 13

第2章　数控机床的机械结构 15

2.1　概述 15

2.1.1　数控机床本体组成 16

2.1.2　数控机床机械结构的特点和要求 16

2.2　数控机床主传动系统结构 21

2.2.1 数控机床主传动系统的特点 21

2.2.2　数控机床主轴的变速形式 22

2.2.3　数控机床的主轴部件 23

2.3　数控机床进给传动系统结构 28

2.3.1 概述 28

2.3.2　进给传动系统的要求 29

2.3.3　进给传动装置 30

2.3.4　进给传动常用的消隙结构 36

2.3.5　数控机床导轨 39

2.4　数控回转工作台 44

2.4.1 回转工作台的种类 44

2.4.2　回转工作台的主要参数 44

2.4.3 回转工作台的结构形式 45

2.5　典型数控机床传动系统 49

2.5.1 MJ-50数控车床传动系统 49

2.5.2　XK5040数控铣床传动系统 49

第3章　CNC系统原理及结构 51

3.1　CNC系统的组成及特点 51

3.1.1 CNC系统的组成 51

3.1.2　CNC系统的工作原理 52

3.1.3 CNC系统的特点 54

3.2　CNC系统硬件结构 55

3.2.1 单处理器计算机数字控制 56

3.2.2 多微处理器结构的计算机数字控制装置 59

3.3　CNC系统软件结构 61

3.3.1 CNC系统软硬件界面 61

3.3.2　CNC系统数据转换流程 61

3.3.3 CNC系统的软件结构及控制 62

3.4　CNC系统中的可编程控制器（PLC） 71

3.4.1　数控机床上的两类控制信息 71

3.4.2　可编程控制器（PLC）及其工作过程 72

3.4.3 PLC在数控机床上的应用实例 77

3.5　CNC系统常用外设及接口 85

3.5.1 CNC系统的输入输出和通信要求 85

3.5.2　CNC系统的显示功能及其接口 85

3.5.3 CNC系统的I/O接口 86

3.5.4　CNC系统的串行数据通信及其接口 86

第4章　数控加工程序的编制 90

4.1　概述 90

4.1.1　数控编程的基本概念 90

4.1.2　编程的内容和步骤 90

4.2　数控机床的坐标系 93

4.2.1 编程坐标确定原则 93

4.2.2　标准坐标系 93

4.2.3　机床中坐标轴的确定方法 93

4.2.4　机床坐标系的建立 95

4.2.5　工件坐标系的建立 95

4.2.6 绝对坐标和增量（相对）坐标编程 96

4.2.7 附加坐标 96

4.3　数控加工工艺基础 97

4.3.1　数控加工工件的选取 97

4.3.2　加工工序的划分 97

4.3.3 工件的装夹方式 98

4.3.4　刀具的选择 100

4.3.5 选择合适的对刀点和换刀点 101

4.3.6　切削用量的选择 102

4.3.7　加工路线的确定 103

4.3.8　程序编制中的误差 106

4.4　程序的格式和内容 107

4.4.1　程序的结构 107

4.4.2　程序段格式 107

4.4.3　程序字 108

4.5　常用进给G指令的格式和编程实例 114

4.6　数控电火花切割编程 131

4.6.1 电火花加工原理 131

4.6.2　数控电火花线切割机床编程的基本方法 131

4.6.3 应用实例 136

4.7　手工编程和自动编程 138

4.7.1 概述 138

4.7.2 自动编程系统类型 138

4.7.3 CAM的实现过程——UG数控加工技术 139

第5章　数控装置的插补与刀具补偿 149

5.1 概述 149

5.2　评价插补算法的指标 150

5.3　插补方法的原理与分类 151

5.3.1 基准脉冲插补 151

5.3.2　数据采样插补 162

5.4　刀具半径补偿控制 172

5.4.1 刀具数据 172

5.4.2　刀具半径补偿 175

第6章　位置检测装置 184

6.1 概述 184

6.2　脉冲编码器 185

6.2.1 增量式脉冲编码器 186

6.2.2　绝对式脉冲编码器 190

6.3　光栅 192

6.3.1 光栅的结构 193

6.3.2　光栅的工作原理 194

6.3.3　光栅在数控机床中的应用 195

第7章　数控机床的伺服系统 197

7.1 概述 197

7.1.1 伺服系统的组成 197

7.1.2　伺服系统的基本要求 198

7.2　伺服系统的分类 199

7.2.1　按调节理论分类 199

7.2.2　按使用的驱动元件分类 199

7.2.3　按使用的伺服电机分类 200

7.2.4　按用途和功能分类 200

7.2.5　按反馈比较控制方式分类 201

7.3　数控机床伺服驱动装置 201

7.3.1　步进电机 202

7.3.2　直流伺服电机 206

7.3.3 交流伺服电机 211

7.3.4　直线电机 214

7.4　典型进给伺服系统（位置控制） 216

7.4.1 开环控制步进式进给伺服系统 216

7.4.2　闭环、半闭环进给伺服系统 218

7.5　伺服系统性能分析 223

参考文献 224