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第一章 绪论 1

第一节 数控技术与数控机床概述 1

一、数控技术与数控机床定义 1

二、数控机床的组成及各部分的功能 1

三、数控机床的加工步骤 3

第二节 数控机床的特点 4

一、对零件加工的适应性好 4

二、能加工出形状复杂的零件 5

三、加工精度高，加工质量稳定 5

四、生产效率高 5

五、减轻工人劳动强度 5

六、易于建立计算机通讯网络 5

第三节 数字控制系统 5

一、概述 5

二、点位控制系统、点位直线控制系统与轮廓控制系统 5

三、开环控制系统、半闭环控制系统与闭环控制系统 6

四、多功能与经济型数控系统 7

五、适应控制系统与直接数控系统 7

第四节 数控机床的常见种类 8

一、数控车床 8

二、数控铣床 10

三、数控磨床 12

四、加工中心 12

五、电火花机床 13

六、数控线切割机床 14

七、数控回转冲床 14

第五节 数控技术与数控机床的发展 15

一、数控技术的发展过程 15

二、数控系统与数控机床的发展趋势 16

第二章 数控编程技术 20

第一节 数控编程的基础知识 20

一、数控编程的基本概念 20

二、数控机床坐标系和运动方向的规定 20

三、数控编程的特征点 24

四、直线插补、圆弧插补及刀具补偿 25

五、数控编程的内容与步骤 27

六、程序编制的方法 28

第二节 数控加工零件工艺性分析 29

一、零件图纸上尺寸数据的给出应符合编程方便的原则 29

二、零件各加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点 29

三、切削刀具的选择与切削用量的确定 30

四、加工路线的确定 31

第三节 数控编程技术 34

一、数控编程的标准与代码 34

二、程序结构与格式 38

三、常用编程指令 41

四、子程序 46

五、固定循环切削指令 47

六、SINUMERIK数控系统的编程举例 55

第四节 图形交互式编程 59

一、图形交互式编程 59

二、MasterCAM软件简介 59

三、型腔零件数控加工编程实例 61

第三章 计算机数控系统 83

第一节 计算机数控系统的组成与计算机的功用 83

一、CNC系统的组成 83

二、CNC系统中计算机的功用 85

第二节 数控系统的模块化设计 89

一、模块化设计的概述 89

二、总线标准 90

三、总线功能模块 93

四、模块化数控系统举例 95

第三节 计算机数控系统的控制基础——插补 96

一、插补的基本概念 96

二、逐点比较插补法 98

三、数字积分插补法（DDA） 107

四、数据采样插补 115

第四节 数控系统的硬件结构 118

一、常规数控系统硬件结构 119

二、开放式数控系统的硬件结构 122

第五节 数控系统的软件结构 124

一、常规的CNC软件结构特点 124

二、CNC系统的软件结构模式 127

三、开放式CNC软件结构 131

第六节 数控机床控制中的可编程逻辑控制器PLC 132

一、可编程控制器PLC与机床的关系 132

二、可编程控制器的分类 133

三、可编程控制器在数控机床上的应用——机床专用FANUC-PLC简介 134

第四章 数控机床的机械结构特点 141

第一节 数控机床对机械结构的要求 141

一、较高的机床静、动刚度 141

二、减少机床的热变形 142

三、减少运动间的摩擦和消除传动间隙 142

四、提高机床的寿命和精度保持性 142

五、减少辅助时间和改善操作性能 142

第二节 数控机床的总体布局 143

一、满足多刀加工的布局 143

二、满足换刀要求的布局 143

三、满足多坐标联动要求的布局 144

四、适应快速换刀要求的布局 144

五、适应多位加工要求的布局 145

六、适应可换工作台要求的布局 145

七、工件不移动的机床布局 145

八、为提高刚度减小热变形要求的布局 145

九、并联机床的布局特点 146

第三节 数控机床主传动系统 147

一、数控机床对主传动的要求 147

二、数控机床主传动的配置方式 147

三、主轴部件 148

第四节 数控机床的进给传动系统 155

一、数控机床对进给传动系统的要求 155

二、数控机床的进给传动系统 155

第五节 数控机床的导轨 164

一、数控机床对导轨的基本要求 164

二、数控机床常用的导轨 165

第六节 数控机床回转工作台 167

一、数控回转工作台 167

二、分度工作台 169

第七节 数控机床换刀系统 170

一、自动换刀装置的形式 170

二、刀库 172

三、换刀机械手 176

第五章 数控伺服系统 181

第一节 伺服系统基本知识 181

一、伺服系统静态性能指标 181

二、伺服系统的动态性能指标 182

三、伺服系统的基本要求 184

四、伺服驱动系统的分类与组成 184

五、常用伺服执行部件 185

第二节 直流伺服电动机及其驱动技术 186

一、永磁式直流伺服电机结构和工作原理 186

二、直流电机的基本特性 187

三、直流伺服电机调速方法 189

四、直流伺服电机的特性曲线 190

五、直流伺服电机的驱动单元结构和工作原理 191

六、直流伺服电机PWM调速技术 192

七、直流驱动装置应用实例 194

第三节 交流伺服电动机及其驱动技术 195

一、同步交流伺服电机 195

二、异步交流伺服电动机 196

三、交流电机调速方法 197

四、交流伺服电机的矢量控制技术 198

五、同步交流伺服电机（PMSM）的驱动控制 201

六、异步交流伺服电机的驱动控制 203

七、交流伺服驱动控制系统的主电路 205

八、交流驱动装置应用 207

第四节 步进电机 208

一、步进电动机结构与工作原理 209

二、步进电机的控制方法 210

三、步进电动机的运行性能 210

四、步进电机的驱动装置 213

五、步进电机驱动装置应用实例 217

第五节 位置与速度检测 218

一、光电编码器 218

二、光栅尺 220

三、旋转变压器 222

第六节 数控进给伺服系统 224

一、数控机床对进给伺服系统的要求 224

二、数控进给伺服系统结构 225

三、数控进给伺服系统的工作原理 227

四、数控进给伺服系统的位置控制方法 227

第七节 主轴运动控制 234

一、基本知识 234

二、数控机床主轴电机的驱动控制方法 236

三、主轴分段无级变速原理 238

四、主轴准停控制 239

第八节 数控伺服系统的应用 241

一、伺服系统与数控系统的信号连接 242

二、伺服系统与市电电源的连接 243

三、伺服系统的运动控制要求、动力输出要求分析 244

第六章 典型数控机床简析 248

第一节 FV-800机床的用途、布局及技术参数 248

一、机床的用途 248

二、FV-800立式加工中心的特点 248

三、FV-800立式数控加工中心的布局 249

四、机床的主要技术参数 249

五、机床的传动系统 250

六、机床主要部件的结构 250

第二节 FV-800数控系统的硬件、软件结构 253

一、FV-800数控系统的硬件结构 255

二、FANUC0i-MA系统的软件结构简介 270

第三节 FANUC0i-MA数控系统的程序编制 271

一、FANUC0i-MA数控系统的功能指令 271

二、FANUC0i-MA系统的程序编制 276

附录1常用《机床数控技术》缩略语英汉对照 279

附录2常用刀具的切削参数 280

参考文献 284