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第1章 绪论 1

1.1 数控机床的组成及工作原理 1

1.1.1 数控机床的组成 1

1.1.2 数控机床的工作原理 3

1.1.3 数控机床的控制对象 3

1.1.4 数控机床的特点 3

1.2 数控机床的分类 5

1.2.1 按工艺用途分类 5

1.2.2 按运动轨迹分类 7

1.2.3 按伺服控制系统分类 8

1.3 数控技术的发展 10

1.3.1 数控系统的发展趋势 10

1.3.2 数控机床的发展趋势 11

1.4 以数控机床为基础的自动化生产系统 13

1.4.1 计算机直接控制技术 13

1.4.2 柔性制造单元及柔性制造系统 13

1.4.3 计算机集成制造系统 14

实训项目 有关数控机床知识的收集与整理 15

复习思考题 15

第2章 数控机床编程与操作 17

2.1 数控编程的概念 17

2.1.1 数控编程 17

2.1.2 编程内容和步骤 17

2.2 数控程序编制基础 18

2.2.1 数控机床坐标系 18

2.2.2 数控加工程序结构与格式 21

2.2.3 数控编程基本功能 22

2.2.4 常用基本指令 24

2.3 FANUC系统数控车床的操作 27

2.3.1 数控车床结构 27

2.3.2 数控车床控制面板 27

2.3.3 数控车床操作 31

2.4 华中系统数控铣床的操作 34

2.4.1 数控铣床结构 34

2.4.2 数控铣床控制面板 35

2.4.3 数控铣床操作 36

2.5 西门子SINUMERIK 802D系统操作 39

2.5.1 西门子SINUMERIK 802D系统操作面板 39

2.5.2 机床操作 41

实训项目 机床面板操作及数控代码编程 42

复习思考题 43

第3章 计算机数控（CNC）装置 44

3.1 CNC系统的组成和功能 44

3.1.1 CNC系统的组成 44

3.1.2 CNC装置的工作内容 44

3.1.3 CNC装置的功能 45

3.2 CNC装置的硬件结构 47

3.2.1 单微处理器结构及其特点 47

3.2.2 多微处理器结构及其特点 48

3.3 CNC装置的软件结构 49

3.3.1 CNC装置的软件组成 49

3.3.2 CNC系统的软件结构 50

3.3.3 CNC系统的插补原理 53

3.4 典型CNC系统及其应用 54

3.4.1 FANUC数控系统 54

3.4.2 SIEMENS数控系统 63

3.4.3 华中“世纪星”系列数控系统 73

实训项目1 数控系统的原理及组成 75

实训项目2 数控系统的连接 77

复习思考题 78

第4章 数控机床伺服系统 80

4.1 伺服系统的组成与分类 80

4.1.1 伺服系统的组成 80

4.1.2 伺服系统的分类 81

4.1.3 进给伺服系统的要求 83

4.2 步进伺服驱动系统 83

4.2.1 步进电动机的工作原理及特性 83

4.2.2 步进电动机的驱动控制电路 86

4.2.3 上海开通数控有限公司步进伺服系统的应用 88

4.3 直流进给伺服驱动系统 90

4.3.1 直流电动机的调速控制 90

4.3.2 直流进给伺服调速系统 91

4.3.3 FANUC PWM直流进给驱动 94

4.4 交流进给伺服驱动系统 97

4.4.1 交流伺服电动机的分类和特点 97

4.4.2 同步交流伺服电动机的速度控制 98

4.4.3 SIMODRIVE 611A系列交流伺服系统 101

4.5 主轴伺服驱动系统 105

4.5.1 常用直流主轴伺服系统 105

4.5.2 常用交流主轴伺服系统 106

4.5.3 主轴变频器调速 112

4.6 全数字式伺服系统 116

4.6.1 全数字式伺服系统的构成和特点 116

4.6.2 SIMODRIVE 611D数字伺服系统 117

4.6.3 SINAMICS S120驱动系统 118

实训项目1 步进伺服系统的调试与使用 120

实训项目2 FANUC系统α系列交流伺服单元的连接与调试 122

复习思考题 124

第5章 位置检测装置 126

5.1 概述 126

5.1.1 位置检测装置的性能指标与要求 126

5.1.2 位置检测的分类 127

5.2 脉冲编码器 128

5.2.1 增量式脉冲编码器 128

5.2.2 绝对式脉冲编码器 130

5.2.3 脉冲编码器在数控机床中的应用 131

5.3 光栅检测装置 132

5.3.1 光栅种类 132

5.3.2 直线透射光栅的组成及工作原理 133

5.3.3 光栅测量系统的应用 137

5.4 旋转变压器 138

5.4.1 旋转变压器的工作原理 138

5.4.2 旋转变压器的工作方式 140

5.5 感应同步器 141

5.5.1 感应同步器的结构和分类 141

5.5.2 直线型感应同步器的工作原理 142

5.5.3 感应同步器的工作方式 144

5.5.4 感应同步器的应用 145

5.6 磁栅 147

5.6.1 磁栅的结构 147

5.6.2 磁栅的工作原理 148

5.6.3 磁栅检测电路 149

实训项目 感应同步器的安装与使用 150

复习思考题 152

第6章 数控机床中的PLC控制 155

6.1 数控机床PLC概述 155

6.1.1 数控机床PLC的输入／输出控制及应用 155

6.1.2 数控机床PLC的分类 156

6.1.3 数控机床常用输入／输出元件 157

6.2 FANUC系统的PLC控制 160

6.2.1 FANUC系统PMC类型 160

6.2.2 PMC的信号地址 161

6.2.3 FANUC系统PMC指令 163

6.2.4 PMC在数控机床中的应用 171

6.3 SIEMENS系统的PLC控制 178

6.3.1 SIEMENS 810系统PLC 178

6.3.2 SINUMERIK 802S/C/D系统PLC 181

6.3.3 导轨润滑PLC程序 186

实训项目 FANUC数控系统PMC编程 189

复习思考题 190

第7章 数控机床的电气控制 192

7.1 电气控制分析 192

7.1.1 电气控制分析内容 192

7.1.2 电气原理图的分析方法 193

7.2 数控车床电气控制 193

7.2.1 数控车床组成 193

7.2.2 电气控制原理分析 194

7.3 数控铣床电气控制 199

7.3.1 数控铣床的功能 199

7.3.2 电气控制原理分析 200

7.4 立式加工中心电气控制 203

7.4.1 立式加工中心简介 203

7.4.2 数控系统 204

实训项目 经济型数控车床的电气控制 207

复习思考题 208

第8章 数控机床的机械结构 210

8.1 机床的结构特点与要求 210

8.1.1 高的结构刚度 210

8.1.2 良好的抗振性 212

8.1.3 减小机床热变形 213

8.1.4 改善运动导轨副摩擦特性 214

8.2 数控机床主传动系统及主轴部件 214

8.2.1 主传动系统的特点及配置形式 214

8.2.2 主轴部件结构 215

8.2.3 电主轴 219

8.3 数控机床进给传动系统 219

8.3.1 对进给传动系统的要求 219

8.3.2 进给传动系统的结构 219

8.3.3 数控机床的导轨 224

8.3.4 数控工作台 227

8.4 自动换刀机构 229

8.4.1 换刀形式 229

8.4.2 刀库 232

8.4.3 刀具的选择方式 233

8.4.4 刀具交换装置 234

实训项目1 拆装数控机床机械传动部件和支承部件 236

实训项目2 认识数控机床的刀库及换刀机构 237

复习思考题 238

第9章 数控机床的使用、维护及故障诊断 240

9.1 数控机床的安装与使用 240

9.1.1 数控机床的安装和调试 240

9.1.2 数控机床的使用 242

9.2 数控机床的维护保养与总检管理 243

9.2.1 数控机床的维护保养 243

9.2.2 数控机床的点检管理 244

9.3 数控机床故障诊断 246

9.3.1 对维修人员的要求 246

9.3.2 数控系统的诊断方法 247

9.3.3 数控机床故障处理 250

实训项目 数控机床的管理及维护 252

复习思考题 254

参考文献 255