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第1章 绪论 1

1.1数控技术概述 1

1.2数控机床的组成及工作原理 1

1.2.1数控机床的组成 1

1.2.2数控机床的工作原理 3

1.2.3数控系统的工作过程 3

1.3数控机床的分类、特点和应用 4

1.3.1数控机床的分类 4

1.3.2数控机床的特点 6

1.3.3数控机床的应用 7

1.4数控机床的产生和发展 7

1.4.1数控机床的产生 7

1.4.2数控机床的发展历程 7

1.4.3数控机床的发展趋势 8

1.4.4数控机床在我国的发展情况 10

1.5典型数控系统 12

1.5.1 FANUC数控系统 12

1.5.2 SIEMENS数控系统 15

1.5.3开放式数控系统 18

习题 20

第2章 数控编程基础 21

2.1概述 21

2.1.1数控编程的基本概念 21

2.1.2数控编程的内容和步骤 21

2.1.3数控编程的方法 22

2.2编程的基础知识 22

2.2.1零件加工程序的结构 22

2.2.2数控机床的坐标系 24

2.2.3功能代码简介 29

2.3常用准备功能指令的编程方法 33

2.3.1与坐标系相关的指令 33

2.3.2运动控制指令 35

2.3.3刀具补偿指令 39

2.3.4固定循环指令 41

2.3.5车削固定循环指令 48

2.4数控编程的工艺处理 51

2.4.1合理确定零件的加工路线 51

2.4.2合理选择对刀点、换刀点 52

2.4.3合理选择工件的装夹方法、刀具和切削用量 53

2.5手工编程 53

2.5.1孔的加工程序编制 54

2.5.2数控车削程序的编制 56

2.5.3数控铣削加工程序的编制 59

2.6发展中的STEP-NC标准 61

2.6.1 STEP-NC标准的提出 61

2.6.2 STEP-NC标准与STEP标准 62

2.6.3 STEP-NC的数据模型 62

2.6.4 STEP-NC数控程序结构 63

2.6.5 STEP-NC标准的发展 64

习题 64

第3章 开环伺服系统及轮廓轨迹形成 66

3.1概述 66

3.2步进电动机及其驱动控制 66

3.2.1步进电动机的工作原理 66

3.2.2永磁式步进电动机 69

3.2.3混合式步进电动机 69

3.3步进电动机的运行 70

3.3.1步进电动机的运行性能 70

3.3.2步进电动机的驱动电源 74

3.3.3步进电动机的选用 77

3.4开环系统的轮廓轨迹形成 78

3.4.1逐点比较法 79

3.4.2数字积分法 88

3.5提高开环伺服系统精度的措施 97

3.5.1传动间隙补偿 97

3.5.2螺距误差补偿 97

3.5.3细分线路 98

习题 99

第4章 闭环伺服系统及轨迹实现 100

4.1概述 100

4.1.1伺服系统组成 100

4.1.2对伺服系统的基本要求 101

4.1.3伺服系统的分类 102

4.2交流伺服电动机原理 102

4.2.1交流伺服电动机的类型 102

4.2.2永磁交流同步伺服电动机 103

4.3交流伺服电动机的变频调速 105

4.3.1交-直-交变频调速 105

4.3.2正弦脉宽调制 108

4.4闭环伺服系统常用检测装置 109

4.4.1光栅 110

4.4.2脉冲编码器 111

4.4.3旋转变压器 115

4.4.4感应同步器 117

4.5数据采样插补 120

4.5.1插补周期与采样周期 121

4.5.2插补周期与精度、速度之间的关系 121

4.5.3直线函数法 122

4.5.4扩展数字积分法 124

4.5.5数据采样插补算法的速度控制 127

习题 129

第5章 激光雕刻机实验平台 131

5.1概述 131

5.1.1数控雕刻机平台简介 131

5.1.2激光雕刻机加工的优势 131

5.2激光雕刻机机械系统设计 132

5.2.1激光雕刻机的总体方案设计 132

5.2.2激光雕刻机部件选型 134

5.2.3激光雕刻机三维建模 145

5.3激光雕刻机硬件控制系统设计 147

5.3.1控制系统总体方案设计 147

5.3.2控制系统硬件设计 149

5.3.3激光雕刻机的PID参数整定 157

5.4激光雕刻机软件控制系统设计 164

5.4.1激光雕刻机软件控制系统总体结构 164

5.4.2矢量字库中字体的存储格式及矢量字体的提取 164

5.4.3截取BMP图像并对其进行镜像处理 170

5.4.4提取汉字“龙”轮廓 171

5.4.5输出汉字“龙”轮廓G代码和实心G代码 173

5.5激光雕刻机误差补偿 178

5.5.1激光跟踪仪原理 178

5.5.2双向螺距误差补偿原理和实现 180

参考文献 184