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目录 1

第1章概述 1

1.1数控机床简介 1

1.1.1基本概念 1

1.1.2数控机床的特点 2

1.2数控机床的工作原理及组成 3

1.2.1数控机床的工作原理 3

1.2.2数控机床的组成 3

1.3数控机床的分类 5

1.3.1按工艺用途分类 5

1.3.2按运动轨迹分类 5

1.3.3按伺服控制系统分类 7

1.3.4按数控系统的功能水平分类 8

1.4现代数控机床的发展 9

1.4.1数控技术的产生与发展 9

1.4.2直接数字控制系统 10

1.4.3 柔性制造单元及柔性制造系统 11

1.4.4计算机集成制造系统 13

1.4.5现代数控机床的发展趋势 14

第2章数控加工的信息处理及程序编制 18

2.1 数控机床的信息处理 18

2.1.1输入方式 18

2.1.2信息处理 18

2.2数控编程的内容与步骤 19

2.1.3 信息输出 19

2.2.1 数控程序编制的方法 20

2.2.2数控加工的工艺分析 21

2.3数控程序的编制 23

2.3.1 数控程序编制的国际标准和国家标准 23

2.3.2 数控加工程序段格式和程序结构 24

2.3.3数控机床的坐标系 24

2.3.4数控机床的最小设定单位 27

2.3.5数控加工程序常用的编程指令 27

2.4 自动数控编程 34

2.4.1 自动编程的特点 34

2.4.2 APT自动编程系统 36

2.5 STEP-NC简介 38

2.4.3 图形交互自动编程系统 38

2.5.1 发展概况 39

2.5.2 STEP-NC对CNC系统的影响 40

2.5.3 STEP-NC的实施 41

第3章数控机床位置检测 43

3.1位置检测装置的主要要求和分类 43

3.1.1位置检测装置的主要要求 43

3.1.2位置检测装置的分类 43

3.2旋转变压器 44

3.2.1 结构 44

3.2.2工作原理 44

3.3感应同步器 45

3.3.1感应同步器的组成和原理 46

3.3.2感应同步器的特点和使用 47

3.3.3感应同步器检测系统应用 47

3.4光电编码器 49

3.4.1 光电编码器的结构 49

3.4.2光电脉冲编码器的工作原理 49

3.4.3 光电脉冲编码器在数控机床上的应用 50

3.5 光栅 51

3.5.1 光栅的结构和工作原理 51

3.5.2光栅的种类 53

3.5.3 光栅测量装置的位移－数字变换电路 53

3.6.1磁尺位置检测装置的组成和原理 54

3.6磁尺 54

3.6.2磁栅测量装置的工作方式 55

3.7激光在机床位置检测上的应用 56

3.7.1激光干涉法测距 56

3.7.2 多普勒效应 57

3.7.3双频激光干涉仪基本原理 57

第4章计算机数字控制系统 59

4.1 计算机数字控制系统的组成和装置的功能 59

4.1.1 CNC系统的组成 59

4.1.2CNC装置的功能 60

4.2 计算机数字控制装置的硬件结构 60

4.2.1单微处理器结构 61

4.2.2多微处理器结构 63

4.2.3专用型和通用型结构数控装置 64

4.2.4开放式数控系统 65

4.3计数机数字控制装置的软件结构 66

4.3.1 CNC装置的软件组成 67

4.3.2 CNC系统软件的工作过程 67

4.3.3计算机数字控制系统的软件结构特点 68

4.4数控机床的可编程序控制器 71

4.4.1 PLC的原理 71

4.4.2数控机床中PLC的功能 73

4.4.3 PLC的指令和程序编程 74

4.5数控插补原理 78

4.5.1逐点比较法 78

4.5.2数字积分法 81

4.5.3数据采样插补法 85

4.6数控系统的刀具补偿原理 88

4.6.1 刀具半径补偿的概念 88

4.6.2 B刀具半径补偿 89

4.6.3 C刀具半径补偿 90

第5章进给伺服系统 94

5.1 数控机床的进给伺服系统的组成和分类 94

5.1.1进给伺服系统的组成 94

5.1.2数控机床进给伺服系统的分类 94

5.1.3数控机床对进给伺服系统的要求 96

5.2数控机床伺服进给系统的伺服驱动装置 97

5.2.1 步进电机 97

5.2.2直流伺服电机 99

5.2.3 交流伺服电机及其速度控制 104

5.3典型进给伺服系统 109

5.3.1 步进电机开环伺服系统 109

5.3.2 闭环进给位置伺服系统 110

5.3.3半闭环进给伺服系统 112

5.4全数字伺服系统 114

5.4.1全数字伺服系统的特点 114

5.4.2前馈控制简介 115

5.4.3全数字伺服系统举例 116

第6章现代数控机床的结构 118

6.1 数控机床的结构特点 118

6.1.1提高机床的结构刚度 118

6.1.2提高机床结构的抗振性 123

6.1.3减小机床的热变形 126

6.1.4改善运动导轨副的摩擦特性 128

6.2数控机床主轴部件 131

6.2.1 主轴端部的结构形状 131

6.2.2主轴部件的支承 132

6.2.3主轴的准停装置 135

6.2.4 自动换刀装置 136

6.3进给传动系统 139

6.3.1齿轮传动副 139

6.3.2滚珠丝杠螺母副 141

6.3.3静压蜗杆蜗轮副和齿轮齿条副 144

6.3.4 回转工作台 145

6.4.1 自动换刀装置 146

6.4 自动换刀机构 146

6.4.2刀库 149

6.4.3刀具交换装置 151

第7章数控刀具 152

7.1数控刀具的特点 152

7.2数控工具系统 153

7.2.1数控刀具的分类 153

7.2.2数控机床工具系统 155

7.3数控刀具材料 156

7.3.1高速钢 157

7.3.2硬质合金 157

7.3.3陶瓷 158

7.3.4立方氮化硼 160

7.3.5金刚石 161

7.4刀具涂层技术 162

7.4.1涂层技术的种类 162

7.4.2刀具涂层材料 163

7.5数控加工刀具的选择 165

7.6 数控刀具的切削用量选择 165

7.7数控刀具的换刀装置 166

7.7.1 换刀装置的基本形式 166

7.7.2 自动换刀装置 167

7.7.3刀具尺寸预调 168

7.7.4刀具的识别 169

8.1.2主要技术性能 171

8.1.1机床的用途及组成 171

第8章数控加工设备 171

8.1立式加工中心 171

8.1.3传动系统 173

8.1.4自动换刀装置 173

8.1.5数控系统 176

8.2数控五轴联动激光加工机 178

8.2.1 系统构成 178

8.2.2系统工作原理 178

8.2.3 系统设计 179

8.2.4数控系统 180

8.2.5 激光切割加工焦点位置的检测系统设计 181

9.1.1 C618车床的改造 186

9.1机械系统的改造 186

第9章普通机床的数控改造 186

9.1.2 CA6150卧式车床的数控改造 188

9.1.3 X62W铣床的改造 188

9.2普通机床的数控改造中的数控系统 189

9.2.1 自行开发的数控系统 190

9.2.2现成的数控系统 191

9.3机床的数控改造实例 192

9.3.1 C616普通车床的数控改造 192

9.3.2 CA6140车床的数控改造 196

第10章高速数控机床及其技术 199

10.1 高速切削和高速机床的关键技术 199

10.1.1 高速切削的特点 200

10.1.2高速机床的关键技术 202

10.2高速主轴单元 203

10.2.1 高速电主轴的结构 203

10.2.2高速主轴的散热 204

10.2.3高速精密轴承 204

10.3高速进给系统 206

10.3.1高速机床对进给系统的要求 206

10.3.2新型快速进给系统 207

10.4高速刀具系统 213

10.4.1 高速切削对刀具的要求 213

10.4.2 高速切削的常用刀具材料 213

10.4.3高速刀具的几何结构设计 215

10.4.4高速切削刀具系统的动平衡 216

10.4.5高速刀具与机床的连接 217

10.4.6高速切削刀具的安全性 220

10.5高速控制系统 222

10.5.1高速主轴矢量控制器 222

10.5.2实时控制伺服系统 222

10.5.3精简指令集系统 223

10.5.4其他辅助控制技术 224

10.6高速加工监测技术 224

10.6.1关键技术 224

10.6.2监测内容 225

参考文献 226