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目录 1

第1章　绪论 1

1.1　数控系统的组成及工作原理 1

1.1.1　数字控制技术 1

1.1.2　数控机床的组成及工作原理 1

1.2　数控机床的特点及分类 3

1.2.1　数控机床的特点 3

1.2.2　数控机床的分类 4

1.3.1　数控机床的发展趋势 9

1.3　数控机床的发展水平和趋势 9

1.3.2　数控系统的发展趋势 10

1.3.3　伺服系统的发展趋势 11

1.3.4　自适应控制的应用 11

1.4　思考与练习题 12

第2章　位置检测装置 13

2.1　概述 13

2.1.1　位置检测装置的要求 13

2.1.2　位置检测装置的分类 13

2.2　脉冲编码器 14

2.2.1　增量式脉冲编码器 14

2.2.2　绝对式旋转编码器 16

2.2.3　脉冲编码器在数控机床中的应用 17

2.3　光栅位置检测装置 18

2.3.1　光栅种类 19

2.3.2　直线透射光栅的组成及工作原理 19

2.3.3　直线光栅检测装置的辨向 20

2.3.4　提高光栅分辨精度的措施 21

2.3.5　光栅检测装置的特点 22

2.4　磁栅位置检测装置 22

2.4.1　磁性标尺 22

2.4.2　拾磁磁头及工作原理 22

2.5　思考与练习题 24

第3章　驱动电机 25

3.1　步进电动机 25

3.1.1　步进电动机的工作原理 25

3.1.2　步进电动机的主要工作特性 28

3.1.3　步进电动机的选用 29

3.2　伺服电动机 31

3.2.1　直流伺服电动机 32

3.2.2　交流伺服电动机 35

3.3　主轴电动机 36

3.3.1　直流主轴电动机 37

3.3.2　交流主轴电动机 38

3.4　思考与练习题 39

第4章　驱动装置 40

4.1　概述 40

4.1.1　驱动装置分类 40

4.1.2　功率器件 42

4.2　步进驱动装置 57

4.2.1　环形分配器 58

4.2.2　驱动放大电路 60

4.2.3　步进电动机的微机控制 64

4.3.1　直流电动机的调速控制 66

4.3　晶闸管直流驱动装置 66

4.3.2　晶闸管直流调速系统 67

4.4　直流脉宽调制驱动装置 71

4.4.1　PWM主回路 71

4.4.2　PWM控制回路 72

4.4.3　FANUC PWM直流进给驱动 77

4.5　交流异步电动机驱动装置 79

4.5.1　交流调速的基本概念 79

4.5.2　正弦波脉宽调制（SPWM） 80

4.5.3　通用变频器 82

4.5.4　矢量变换变频调速 88

4.5.5　矢量变换SPWM变频调速实例 90

4.6　交流同步电动机驱动装置 94

4.6.1　永磁同步电动机的自控变频 95

控制 95

4.6.2　永磁同步电动机矢量变频控制 97

4.7　思考与练习题 98

第5章　数控机床伺服系统 100

5.1　概述 100

5.1.1　伺服系统的组成 100

5.1.2　数控机床对进给伺服系统的要求 102

位置比较实现的方法 103

5.2　位置控制 103

5.3　主轴定向控制 107

5.3.1 主轴定向控制的作用 108

5.3.2　主轴定向控制的实现方式 108

5.4　全数字式伺服系统 109

5.4.1 全数字式伺服系统的构成 109

5.4.2　全数字式伺服系统的特点 110

5.5　思考与练习题 110

6.1.2　微机系统 111

6.1.1　经济型数控系统的组成 111

6.1 经济型数控系统 111

第6章　数控系统的组成 111

6.1.3　外围电路 112

6.1.4　软件结构 113

6.2　标准型数控系统 115

6.2.1 标准型数控系统的基本组成 115

6.2.2　标准型数控系统的硬件结构 116

6.2.3　标准型数控系统的软件结构 118

6.3　数控系统中的通信接口 126

6.3.1 异步串行通信接口 126

6.3.2 网络通信接口 127

6.4　典型数控系统介绍 128

6.4.1　FANUC数控系统简介 128

6.4.2　FANUC数控系统功能特点 129

6.4.3　FANUC数控系统系统构成 130

6.4.4　SIEMENS数控系统 133

6.4.5　SIEMENS数控系统功能特点 135

6.4.6　SIEMENS数控系统控制面板 135

6.4.7　SIEMENS数控系统工作方式选择 137

6.4.8　SIEMENS数控系统构成 139

6.5.1 开放式数控系统特点 145

6.5　开放式数控系统 145

6.5.2　华中Ⅰ型数控系统 146

6.5.3　PMAC控制器 147

6.6　思考与练习题 149

第7章　PLC在数控机床电气控制中的应用 150

7.1　可编程控制器概述 150

7.1.1　可编程控制器的基本知识 150

7.1.2　可编程控制器的构成 152

7.1.3　可编程控制器的基本指标 158

7.1.4　可编程控制器基本工作过程举例 160

7.2.1　数控机床的可编程控制器的控制对象 161

7.2　数控机床的可编程控制器 161

7.2.2　FANUC PMC的信号地址 162

7.2.3　数控机床常用输入／输出元件 164

7.3　FANUCPMC指令系统 166

7.3.1　概述 166

7.3.2　FANUC PMC基本指令 167

7.3.3　FANUC PMC功能指令 170

7.4　PLC在数控机床电气控制中的应用 177

7.4.1　主轴定向控制 177

7.4.2　主轴正／反转控制 178

7.4.3　齿轮换档控制 181

7.4.4　刀库选刀控制 183

7.4.5　润滑系统自动控制 185

7.5　思考与练习题 186

第8章　数控机床控制技术应用实例 187

8.1　普通车床数控改造 187

8.1.1　机械结构改造 187

8.1.2　数控系统 189

8.1.3　机床操作面板 191

8.1.4　进给驱动及步进电动机 191

8.1.5　电气控制 193

8.1.6　调试 195

8.2　XH714立式加工中心电气控制 196

8.2.1　机床简介 196

8.2.2　数控系统 198

8.2.3　伺服系统 200

8.2.4　I/O控制 202

8.2.5 电源 205

8.3　思考与练习题 205

9.1　数控机床维修概述 207

9.1.1　维修的基本要求 207

第9章　数控机床电气故障与维修基础 207

9.1.2　常见故障分类 211

9.1.3　故障的常规处理方法 213

9.1.4　预防性维护方法 215

9.1.5　常用的故障自诊断技术 216

9.1.6　常用的故障检查方法 220

9.1.7　常用的片级维修方法 226

9.2　伺服系统的故障分析与维修 236

9.2.1　伺服系统概述 236

9.2.2　主轴伺服系统的故障分析与维修 237

9.2.3　进给伺服系统的故障分析与维修 238

9.3　位置检测系统的故障分析与维修 241

9.4　数控机床PLC的故障分析与维修 242

9.4.1　数控机床PLC故障的表现形式 242

9.4.2　数控机床PLC故障诊断的方法 244

9.5 电源维护及故障诊断 249

9.5.1 电源配置 249

9.5.2　通过电气原理图诊断电源故障 250

9.5.3　负载对地短路的故障诊断 251

9.6　思考与练习题 252

参考文献 253