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第1章 数控机床 1

1.1 数控机床的产生和发展过程 1

1.1.1 数控机床的产生 1

1.1.2 数控机床的发展过程 2

1.2 数控机床的组成、工作原理及特点 6

1.2.1 数控机床的组成 6

1.2.2 数控机床的工作原理 9

1.2.3 数控机床的特点 9

1.3 数控机床的分类 10

1.3.1 按控制运动方式分类 10

1.3.2 按伺服系统的控制方式分类 11

1.3.3 按功能水平分类 12

1.4 数控机床的发展趋势 12

1.4.1 适应超高速、高效、超精密加工的发展 12

1.4.2 进一步提高数控系统的自动化水平 13

习题1 14

第2章 计算机数控(CNC)系统 15

2.1 CNC系统的定义及组成 15

2.1.1 CNC系统的定义 15

2.1.2 CNC系统的组成 15

2.2 CNC系统的特点 17

2.3.2 中断型软件结构 18

2.3 CNC系统的软件 18

2.3.1 CNC系统的软件组成 18

2.3.3 前后台型软件结构 21

2.4 单片机CNC系统硬件的组成 21

2.4.1 MCS-51单片机简介 22

2.4.2 存储器扩展电路 24

2.4.3 面板操作键和方式选择开关 28

2.4.4 与强电的接口 31

2.5 全功能型CNC系统硬件的特点 32

2.5.1 采用具有高精度、高速度运算能力的微处理器 32

2.5.2 采用单/多微处理器的模块化结构 33

2.5.3 采用资源共享结构 35

2.6 可编程控制器(PLC) 38

2.6.1 可编程控制器定义 38

2.6.2 可编程控制器(PLC)种类 38

2.6.3 可编程控制器(PLC)的性能特点 38

2.6.4 可编程控制器(PLC)的结构和工作原理 42

2.6.5 可编程控制器(PLC)的硬件结构 43

2.6.6 PLC的指令系统 44

习题2 45

3.1.2 数字增量插补 46

3.1.1 脉冲增量插补 46

第3章 插补原理与计算 46

3.1 插补的基本知识 46

3.2 逐点比较法 47

3.2.1 圆弧插补 47

3.2.2 直线插补 50

3.2.3 四象限的逐点比较法插补原理 53

3.3 数字积分插补法 54

3.3.1 插补原理 54

3.3.2 直线插补 54

3.3.3 圆弧插补 57

3.4 数字增量插补法 59

3.4.1 直线插补的算法 60

3.4.2 圆弧插补的算法 61

习题3 63

第4章 数控加工工艺分析及编程基础 65

4.1 数控机床的坐标系 65

4.1.1 坐标系建立的原则 65

4.1.2 机床坐标轴的确定方法 66

4.1.3 机床坐标系与工件坐标系 67

4.1.4 绝对坐标系与相对(增量)坐标系 68

4.2.1 零件的装夹方法 69

4.2 零件装夹方法及对刀点的确定 69

4.2.2 对刀点的确定 70

4.3 工序的划分和走刀路线的确定 71

4.3.1 工序划分原则 71

4.3.2 走刀路线的确定 72

4.4 刀具和切削用量的选择 74

4.4.1 刀具的选择 74

4.4.2 切削用量的选择 77

4.5 常用编程指令的应用及手工编程 77

4.5.1 编程基础知识 77

4.5.2 常用编程指令的应用 79

4.5.3 手工编程 81

4.6 数值计算 82

4.6.1 基点的计算 82

4.6.2 非圆曲线节点的计算 83

4.6.3 列表曲线的数学处理 86

4.6.4 曲面的处理 87

4.7 自动编程简介 88

4.7.1 自动编程概述 88

4.7.2 CAXA软件自动编程 90

4.8.2 刀具调整单 91

4.8.1 工序卡 91

4.8 工艺文件的编制 91

4.8.3 机床调整单 92

4.8.4 加工程序单 92

习题4 92

第5章 数控车床编程 94

5.1 数控车床编程特点和基础 94

5.1.1 数控车床编程特点 94

5.1.2 数控车床编程基础 94

5.2 数控车床编程方法 97

5.2.1 工件坐标系设定(G50) 97

5.2.2 圆弧插补(G02,G03) 98

5.2.3 米制输入与英制输入(G21,G20) 100

5.2.4 参考点指令(G27,G28,G29) 100

5.2.5 螺纹切削(G32,G33,G34,G92) 101

5.2.6 单一固定循环(G90,G94) 106

5.2.7 多重复合切削循环(G70～G76) 108

5.2.8 刀具补偿功能 114

5.2.9 子程序 117

5.3 数控车床编程实例 118

习题5 123

6.1.2 数控铣床编程基础 129

6.1.1 数控铣床编程特点 129

6.1 数控铣床编程特点和基础 129

第6章 数控铣床编程 129

6.2 数控铣床编程方法 132

6.2.1 设定工件坐标系(G92) 132

6.2.2 绝对值输入G90指令和增量值输入G91指令 132

6.2.3 平面选择(G17,G18,G19) 133

6.2.4 圆弧插补(G02,G03) 133

6.2.5 刀具长度补偿A(G43,G44,G49) 134

6.2.6 刀具半径补偿C(G41,G42,G40) 135

6.2.7 机械坐标系选择(G53) 139

6.2.8 加工坐标系选择(G54～G59) 139

6.2.9 局部坐标系(G52) 141

6.2.10 单一方向定位(G60) 142

6.2.11 准确停止(G09) 142

6.2.12 准确停止方式(G61) 142

6.2.13 切削方式(G64) 142

6.2.14 参考点指令(G27～G30) 143

6.2.15 固定循环指令(G73～G89) 144

6.2.16 用户宏程序A 148

6.3 数控铣床编程实例 151

习题6 155

7.1.1 数控车床的结构特点 159

第7章 数控机床的机械结构 159

7.1 数控机床的结构特点 159

7.1.2 数控铣床的结构特点 161

7.1.3 加工中心的结构特点 163

7.2 数控机床主传动系统特点及结构 165

7.2.1 数控机床主传动系统特点 165

7.2.2 数控机床主传动的结构 166

7.3 数控机床进给传动系统特点及传动结构 168

7.3.1 数控机床进给传动系统特点 168

7.3.2 数控机床进给传动系统的传动结构 169

7.3.3 进给系统机械结构的关键元件 170

7.4 加工中心的自动换刀系统及工作台 175

7.4.1 加工中心的自动换刀系统 175

7.4.2 加工中心的工作台 179

习题7 182

第8章 伺服驱动系统及位置检测装置 183

8.1 伺服驱动系统的组成和工作原理 183

8.1.1 伺服驱动系统的组成 183

8.1.2 数控机床对伺服系统的要求 183

8.1.3 伺服系统的工作原理 184

8.2.1 步进电机种类 185

8.2 步进电机及伺服特性 185

8.2.2 三相反应式步进电机工作原理 186

8.2.3 步进电机的主要特性 187

8.2.4 步进电机的驱动电路 188

8.3 直流电动机及伺服系统 191

8.3.1 直流伺服电机的结构 191

8.3.2 直流伺服电机的调速方式 193

8.3.3 直流伺服电机的机械特性 194

8.3.4 直流伺服电机的应用 196

8.4.1 交流伺服电机的基本结构 197

8.4 交流电动机及伺服系统 197

8.4.2 交流伺服电机的工作原理 198

8.4.3 交流伺服电机的控制方法与机械特性 199

8.4.4 交流伺服电机的应用 201

8.5 伺服驱动系统的位置检测装置 201

8.5.1 脉冲编码器 201

8.5.2 旋转变压器 202

8.5.3 感应同步器 203

8.5.4 光栅 205

8.5.5 磁尺 206

习题8 207

参考文献 208