机床数控技术及应用PDF电子书下载

第1章 数控技术概论 1

1.1 数控技术的基本概念 1

1.2 机床数控技术的组成 1

1.2.1 机床本体 2

1.2.2 数控系统 2

1.2.3 外围技术 3

1.3 数控加工零件的过程 4

1.4 数控机床的特点与分类 5

1.4.1 数控机床的特点 5

1.4.2 数控机床的分类 6

1.5 数控技术的发展趋势 10

复习思考题 12

第2章 数控加工程序编制基础 13

2.1 概述 13

2.1.1 数控编程的基本概念 13

2.1.2 数控编程的内容和步骤 13

2.1.3 数控编程的方法 14

2.1.4 数控机床坐标系 15

2.1.5 加工程序结构与格式 17

2.2 数控编程中的常用指令 18

2.2.1 准备功能G代码 19

2.2.2 辅助功能M代码 25

2.2.3 F、S、T代码 28

2.3 数控编程中的工艺处理 28

2.3.1 数控加工工艺的特点与内容 28

2.3.2 数控加工零件或加工内容的选择 29

2.3.3 数控加工工艺性分析 29

2.3.4 数控加工工艺路线的设计 30

2.3.5 数控加工工序的详细设计 31

2.3.6 工艺处理的案例分析 42

2.4 高速加工及其工艺处理 44

2.4.1 高速加工概述 44

2.4.2 高速加工中的工艺处理 45

2.5 数控编程中的数学处理 47

2.5.1 直线、圆弧类零件的数学处理 48

2.5.2 非圆曲线节点坐标计算 49

2.5.3 列表曲线轮廓零件的数学处理 53

2.5.4 列表曲面轮廓零件的数学处理 56

2.5.5 刀位点轨迹的计算 57

复习思考题 60

第3章 数控加工编程方法 61

3.1 概述 61

3.2 手工编程方法 62

3.2.1 数控车床编程方法及编程实例 62

3.2.2 数控铣床编程方法及编程实例 78

3.2.3 数控线切割机床编程方法及编程实例 84

3.2.4 加工中心编程方法及编程实例 92

3.2.5 车铣复合机床编程方法及编程实例 103

3.2.6 宏程序编程方法 110

3.3 自动编程方法 115

3.3.1 概述 115

3.3.2 图形交互编程的主要过程 116

3.3.3 图形交互编程实例 117

复习思考题 124

第4章 计算机数控装置 127

4.1 概述 127

4.2 计算机数控装置的硬件结构 127

4.2.1 单微处理器结构 127

4.2.2 多微处理器结构 129

4.2.3 开放式数控系统 130

4.2.4 嵌入式数控系统 131

4.3 计算机数控装置的软件结构 133

4.3.1 CNC装置的软件组成 133

4.3.2 CNC系统软件的工作过程 133

4.3.3 C NC系统的软件结构 135

4.4 数控机床的可编程控制器 138

4.4.1 数控机床中可编程控制器实现的功能 138

4.4.2 PLC、CNC与数控机床的关系 139

4.4.3 PLC在数控机床上的应用举例 140

4.5 典型的CNC系统简介 141

4.5.1 FANUC公司的主要数控系统 141

4.5.2 SIEMENS公司的主要数控系统 145

复习思考题 148

第5章 数控机床的运动控制原理 149

5.1 概述 149

5.1.1 插补的基本概念 149

5.1.2 插补方法的分类 150

5.2 逐点比较法 152

5.2.1 逐点比较法直线插补 152

5.2.2 逐点比较法圆弧插补 155

5.3 数字积分法 159

5.3.1 DDA法直线插补 160

5.3.2 DDA法圆弧插补 163

5.3.3 提高DDA法插补质量的措施 166

5.3.4 其他函数的DDA法插补运算 171

5.4 直线函数法 172

5.4.1 直线函数法直线插补 172

5.4.2 直线函数法圆弧插补 172

5.5 扩展数字积分法 173

5.5.1 扩展DDA法直线插补 174

5.5.2 扩展DDA法圆弧插补 174

5.6 曲面直接插补 176

5.6.1 实现SDI的软件系统结构和工作流程 177

5.6.2 SDI算法的基本原理 178

5.6.3 SDI的信息输入 180

5.6.4 曲面直接插补的技术关键 181

5.7 刀具半径补偿 182

5.7.1 B刀具半径补偿 182

5.7.2 C刀具半径补偿 184

5.8 进给加减速控制方法 191

5.8.1 进给速度的控制方法 192

5.8.2 CNC装置的常见加减速控制方法 194

复习思考题 205

第6章 数控机床的检测装置 207

6.1 概述 207

6.1.1 数控机床对检测装置的主要要求 207

6.1.2 位置检测装置分类 207

6.2 旋转变压器 209

6.2.1 旋转变压器的结构 209

6.2.2 旋转变压器的工作原理 210

6.2.3 旋转变压器的应用 212

6.2.4 磁阻式多极旋转变压器简介 212

6.3 感应同步器 213

6.3.1 感应同步器的结构与种类 213

6.3.2 感应同步器的安装 214

6.3.3 感应同步器的工作原理 215

6.3.4 感应同步器的特点 217

6.4 光栅 218

6.4.1 光栅的种类与精度 218

6.4.2 光栅的结构与测量原理 219

6.4.3 光栅测量系统 221

6.5 编码器 223

6.5.1 接触式编码器 224

6.5.2 光电式编码器 225

6.5.3 编码器在数控机床中的应用 226

6.6 磁栅 227

6.6.1 磁栅的工作原理与结构 227

6.6.2 磁栅位移检测装置的结构类型 231

6.7 激光干涉仪 232

6.7.1 激光干涉法测距基本原理 232

6.7.2 双频激光干涉仪 233

6.8 位置检测装置的输出接口与传输协议 234

复习思考题 238

第7章 数控机床的伺服驱动系统 239

7.1 概述 239

7.2 步进电机及其驱动控制系统 240

7.2.1 步进电机的工作原理 240

7.2.2 步进电机的主要特性 242

7.2.3 步进电机的分类 243

7.2.4 步进电机的环形分配器 245

7.2.5 功率放大电路 247

7.3 直流伺服电机及其速度控制 250

7.3.1 直流伺服电机的分类 250

7.3.2 直流伺服电机的调速原理与方法 251

7.3.3 直流伺服电机速度控制单元的调速控制方式 252

7.4 交流伺服电机及其速度控制系统 257

7.4.1 交流伺服电机的分类与特点 257

7.4.2 交流伺服电机的变频调速 258

7.4.3 交流电机变频调速特性 262

7.4.4 交流伺服电机的矢量控制 262

7.4.5 永磁式交流伺服电机的矢量控制 265

7.4.6 感应式交流伺服电机的矢量控制 267

7.5 直线电机及其在数控机床中的应用简介 268

7.5.1 直线电机的特点 268

7.5.2 直线电机的基本结构和分类 269

7.5.3 直线电机的基本工作原理 271

7.5.4 直线电机在机床上的应用 271

7.6 位置伺服系统的结构与原理 272

7.6.1 概述 272

7.6.2 相位比较伺服系统 274

7.6.3 幅值比较伺服系统 279

7.6.4 数字脉冲比较伺服系统 280

7.6.5 全数字控制伺服系统 281

7.6.6 多轴同步控制原理 281

复习思考题 283

第8章 数控机床的机械结构与装置 284

8.1 概述 284

8.1.1 数控机床机械结构的特点 284

8.1.2 数控机床机械结构的基本要求 284

8.1.3 综合应用箱中箱完全对称结构和双丝杠驱动结构的实例 290

8.2 数控机床主运动系统 291

8.2.1 主传动方式 291

8.2.2 主轴部件的结构 292

8.2.3 主轴部件的支承 292

8.2.4 主轴的准停装置 294

8.2.5 自动换刀装置 295

8.2.6 高速电主轴装置 297

8.3 数控机床的进给传动系统 300

8.3.1 齿轮传动副 301

8.3.2 滚珠丝杠螺母副 303

8.3.3 齿轮齿条副 305

8.3.4 回转工作台 306

8.4 数控机床的导轨 311

8.4.1 带有塑料层的滑动导轨 311

8.4.2 滚动导轨 312

8.4.3 静压导轨 312

8.5 数控机床的自动换刀装置 313

8.5.1 自动换刀装置 313

8.5.2 刀库 316

8.5.3 刀具交换装置 317

8.6 数控机床的辅助装置 317

8.6.1 液压和气动装置 317

8.6.2 排屑装置 317

8.6.3 其他辅助装置 319

复习思考题 319

第9章 分布式数控技术 320

9.1 概述 320

9.1.1 DNC的产生 320

9.1.2 DNC的特点 321

9.1.3 DNC的基本组成 321

9.1.4 DNC的主要功能 322

9.2 DNC系统结构与控制 323

9.3 DNC系统的通信方式 325

9.3.1 基于异步串行通信的点对点型 325

9.3.2 基于网络的分布式型 326

9.3.3 混合通信型 328

9.4 DNC系统中的数据采集与信息监视 329

9.4.1 数据采集与信息监视技术 329

9.4.2 信息采集的实现方案与策略 329

9.4.3 OPC原理与规范 331

9.4.4 OPC技术在DNC中的应用 333

9.5 DNC系统实例分析 335

复习思考题 337

第10章 柔性制造系统 338

10.1 概述 338

10.1.1 柔性制造系统定义 338

10.1.2 柔性制造系统特点 339

10.2 柔性制造系统基本组成 340

10.2.1 FMS制造工作站 340

10.2.2 物料储运系统 341

10.2.3 FMS管理与控制系统 347

10.3 FMS实例 352

10.3.1 FMS-500系统概况 352

10.3.2 FMS-500系统递阶控制结构与系统功能 353

10.3.3 FMS-500的特点 354

复习思考题 355

参考文献 356