数控机床原理与结构 第2版PDF电子书下载

上篇 数控机床控制技术 2

第1章 数控机床组成及数字控制原理 2

1.1 数控机床的组成及分类 3

1.1.1 数控机床的控制技术 3

1.1.2 数控机床组成 4

1.1.3 数控机床的分类 6

1.2 国内外数控机床的现状及发展趋势 14

1.2.1 国外数控机床的发展与现状 15

1.2.2 我国数控机床的现状 16

1.2.3 数控机床的发展趋势 17

复习与思考题 22

第2章 插补与刀具补偿 23

2.1 数控加工技术基础 23

2.1.1 加工控制示例 23

2.1.2 插补控制原理 24

2.1.3 插补方法的分类 28

2.1.4 评价插补算法的指标 29

2.2 刀具半径补偿 30

2.2.1 刀具半径补偿的概念 30

2.2.2 刀具半径补偿功能的主要用途 31

2.2.3 刀具半径补偿的常用方法 31

2.2.4 刀具半径补偿的工作原理 32

2.2.5 C机能刀具半径补偿的转接形式和过渡方式 32

2.2.6 刀具半径补偿的实例 34

复习与思考题 34

第3章 数控系统的组成 36

3.1 数控系统的硬件结构 36

3.1.1 典型的数控系统的硬件结构 37

3.1.2 辅助控制接口模块 41

3.1.3 数字逻辑控制模块 42

3.1.4 位置控制模块 43

3.1.5 功能接口模块 45

3.2 数控系统的软件结构 46

3.2.1 数控系统的结构特点 46

3.2.2 微机系统 48

3.2.3 数控系统的软件结构类型 49

3.3 数控装置的技术特征 57

3.3.1 数控装置的特点 57

3.3.2 数控装置的功能 58

3.3.3 NC、CNC、SV与PMC的概念 60

3.3.4 现代数控技术的特征 61

复习与思考题 62

第4章 数控机床的电气控制系统 63

4.1 数控系统的电气控制 63

4.1.1 数控系统的电源控制 64

4.1.2 数控系统的连接 64

4.2 数控机床的电气控制 66

4.2.1 数控车床的电气控制系统 66

4.2.2 数控铣床的电气控制 70

4.2.3 典型数控机床电气控制系统原理图 74

4.3 数控机床电气控制设计示例 77

4.3.1 CK6142数控车床的电气控制要求 77

4.3.2 CK6142数控车床的电气控制方案设计 77

4.3.3 强电控制回路的设计 78

4.3.4 HANUC输入输出控制回路的连接与参数设置 79

4.3.5 机床信号的连接 81

4.3.6 HANUC系统伺服轴接口与伺服驱动器以及伺服电动机的连接与参数设置 82

4.3.7 HANUC系统与变频器、主轴编码器的连接与参数设置 84

复习与思考题 85

第5章 数控机床PLC控制 86

5.1 数控机床PLC及其功能介绍 86

5.1.1 数控机床中的可编程控制器 87

5.1.2 内装型PLC 87

5.1.3 独立型PLC 88

5.1.4 数控机床中PLC的功能 89

5.2 CNC、PLC、机床之间的信号处理 90

5.2.1 CNC侧与MT侧的概念 90

5.2.2 CNC、PLC、机床之间的信号处理过程 91

5.2.3 PLC、CNC、机床间的信息交换 91

5.2.4 数控机床PLC信号的种类与接口地址 91

5.2.5 M、S、T功能的实现 92

5.2.6 安全互锁 94

5.3 数控机床PLC系统的设计及调试 95

5.3.1 可编程序控制器系统设计要求 95

5.3.2 PLC控制系统设计的基本内容 96

5.3.3 PLC系统设计步骤 96

5.4 PLC程序设计 97

5.4.1 PLC程序设计的常用方法 98

5.4.2 PLC程序设计的一般步骤 98

5.4.3 PLC程序设计的一般原则 100

5.4.4 PLC调试的步骤 100

5.5 其他数控系统的可编程控制器 100

5.5.1 FANUC数控系统的可编程机床控制器 101

5.5.2 FANUC系统典型PLC的指令和程序编制 103

5.5.3 国产数控系统的PLC 104

复习与思考题 110

第6章 进给伺服控制与驱动 111

6.1 进给伺服系统的类型 111

6.1.1 数控加工对进给伺服系统的技术要求 112

6.1.2 进给伺服系统的分类 113

6.2 步进电动机及其驱动系统 117

6.2.1 步进电动机的结构类型 117

6.2.2 步进电动机的工作原理 119

6.2.3 反应式步进电动机的主要性能指标 122

6.2.4 驱动控制系统组成 125

6.2.5 步进电动机驱动控制技术 126

6.2.6 步进电动机的应用 130

6.3 直流伺服驱动系统 131

6.3.1 SCR速度控制系统 131

6.3.2 PWM速度控制系统 132

6.4 交流伺服驱动系统 135

6.4.1 交流伺服系统的特点 136

6.4.2 模拟式交流伺服控制系统 137

6.4.3 数字式交流伺服系统 138

复习与思考题 141

第7章 主轴伺服驱动系统 142

7.1 直流主轴驱动系统 142

7.1.1 直流主轴驱动系统的特点与构成 142

7.1.2 交流主轴驱动系统 143

7.1.3 主轴定向准停的控制 145

7.2 主轴变频驱动系统 146

7.2.1 变频器定义及工作原理 146

7.2.2 主轴变频器选用 151

7.2.3 西门子6SC650系列交流主轴驱动装置 152

7.2.4 三菱FR-A500系列变频器简介 155

7.2.5 变频器调试与参数的设定 158

复习与思考题 159

第8章 位置检测装置 160

8.1 位置检测装置的要求和分类 160

8.1.1 对检测装置的要求 160

8.1.2 检测装置的类型 161

8.2 位置检测装置简介 163

8.2.1 旋转变压器 163

8.2.2 感应同步器 166

8.2.3 脉冲编码器 176

8.2.4 光栅 181

8.2.5 磁栅 185

复习与思考题 189

下篇 数控机床的机械结构 192

第9章 数控机床的主体结构 192

9.1 数控机床的特点 192

9.1.1 数控机床的加工特点 192

9.1.2 数控机床的结构特点 193

9.2 数控机床的结构要求 194

9.2.1 较高的结构刚度 194

9.2.2 良好的抗振性能 199

9.2.3 低速进给运动的平稳性和运动精度 201

9.2.4 减小机床的热变形 202

9.3 床身 203

9.3.1 床身结构 203

9.3.2 床身截面形状 204

9.3.3 床身的刚度 205

9.4 导轨副 206

9.4.1 数控机床对导轨的要求 206

9.4.2 数控机床上导轨的种类 207

9.5 数控机床的总体布局 212

9.5.1 总布局与工件形状、尺寸和质量的关系 213

9.5.2 运动分配与部件的布局 214

9.5.3 总体布局与机床结构性能 216

9.5.4 自动换刀数控卧式镗铣床（加工中心）的总布局 218

9.5.5 机床的使用要求与总布局 219

9.5.6 数控机床总布局的其他趋向 220

复习与思考题 221

第10章 数控机床的主传动系统 222

10.1 主传动系统的要求与特点 222

10.1.1 对主传动系统的要求 222

10.1.2 主传动变速的配置 223

10.2 主轴部件结构 226

10.2.1 主轴本体 227

10.2.2 主轴部件的支承 228

10.2.3 刀具自动夹紧和吹屑装置 230

10.2.4 主轴的润滑与密封 231

10.2.5 主轴的定向准停装置 234

10.3 典型机床主轴的结构 239

10.3.1 数控车床的主轴部件 239

10.3.2 自动换刀数控铣床的主轴部件 240

复习与思考题 243

第11章 数控机床的进给系统 244

11.1 对进给系统的要求 244

11.2 电动机与丝杠的传动 246

11.2.1 齿轮传动 246

11.2.2 齿轮传动结构间隙的消除 247

11.2.3 联轴器传动 250

11.3 滚珠丝杠螺母副 254

11.3.1 滚动螺旋副的工作原理与特点 254

11.3.2 滚珠的循环方式 255

11.3.3 滚珠丝杠的选定 256

11.3.4 滚珠丝杠的支承结构 259

11.3.5 滚珠丝杠的制动 264

11.3.6 滚珠丝杠副的防护及润滑 265

11.4 静压丝杠螺母副 265

11.4.1 工作特点和原理 265

11.4.2 静压丝杠副的结构 267

11.4.3 控制方式 267

11.5 双导程蜗杆蜗轮副 268

11.5.1 双导程蜗杆蜗轮副的特点 268

11.5.2 双导程蜗杆的工作原理 269

11.5.3 双导程蜗轮副的间隙调整结构 270

11.5.4 双导程渐开线蜗杆齿轮传动 270

11.6 静压蜗杆蜗条副 270

11.6.1 工作原理 271

11.6.2 特点 271

11.6.3 材料 272

11.6.4 传动方案 272

11.7 直线电动机驱动 273

11.7.1 直线电动机的工作原理 274

11.7.2 直线电动机的分类 275

11.7.3 结构与工作方式 276

复习与思考题 278

第12章 工作台与自动换刀装置 279

12.1 分度工作台 279

12.1.1 插销定位的分度工作台 279

12.1.2 齿盘定位的分度工作台 280

12.1.3 多齿盘分度工作台 282

12.1.4 带有交换托盘的分度工作台 284

12.2 数控回转工作台 286

12.2.1 开环数控工作台 286

12.2.2 闭环数控工作台 288

12.2.3 双导程蜗杆传动分度工作台 288

12.3 刀架换刀装置 290

12.3.1 自动换刀装置的形式 291

12.3.2 回转刀架换刀装置 291

12.3.3 多主轴转塔头换刀装置 295

12.3.4 排刀式刀架 296

12.4 刀库自动换刀系统 297

12.4.1 刀库的形式 298

12.4.2 刀具选择形式 303

12.4.3 刀具交换装置 305

12.4.4 机械手结构原理 307

12.4.5 动力刀具的结构 311

复习与思考题 312

第13章 其他辅助装置 313

13.1 一般辅助机构 313

13.1.1 润滑系统 313

13.1.2 冷却系统 313

13.1.3 排屑装置 314

13.1.4 过载保护、超程限位和回机床参考点装置 315

13.2 数控机床液压系统 316

13.2.1 液压系统的组成 316

13.2.2 数控机床上典型的液压回路分析 318

13.3 数控机床上典型气压回路的分析 327

13.3.1 H400型卧式加工中心气动系统 327

13.3.2 数控车床用真空卡盘 331

13.3.3 数控加工中心气动换刀系统 332

复习与思考题 333