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第1章 绪论 1

1.1 数控机床的基本组成及加工原理 1

1.1.1 数控机床的产生 1

1.1.2 计算机数控的概念与发展 1

1.1.3 数控机床的基本结构及工作原理 2

1.2 数控机床的分类 4

1.2.1 按加工工艺方法分类 4

1.2.2 按控制运动的方式分类 5

1.2.3 按驱动装置的特点分类 6

1.3.1 数控机床的加工特点 8

1.3 数控机床的特点及应用范围 8

1.3.2 数控机床的使用特点 9

1.3.3 数控机床的应用范围 9

复习题 10

第2章 数控加工的工艺与编程 11

2.1 数控加工程序编制基础 11

2.1.1 穿孔纸带及代码 11

2.1.2 数控机床的坐标轴和运动方向 13

2.1.3 程序段格式 15

2.2 数控机床的加工工艺及编程步骤 16

2.2.1 工序的划分 16

2.2.2 编制加工程序的内容及步骤 16

2.2.3 零件的安装和对刀点的确定 17

2.2.4 确定加工路线 18

2.2.5 切削用量及刀具的选择 19

2.2.6 数值计算 20

2.3 数控车床的编程 22

2.3.1 数控车床的编程基础 22

2.3.2 数控车床的基本编程功能 23

2.3.3 数控车床的基本编程方法 26

2.3.4 固定循环功能 28

2.3.5 螺纹切削 33

2.4 数控铣床及加工中心的编程 36

2.4.1 数控铣床及加工中心的编程基础 36

2.4.2 数控铣床及加工中心的基本编程功能 37

2.4.3 数控铣床及加工中心的基本编程方法 38

2.4.4 刀具补偿功能 41

2.4.5 固定循环 46

2.4.6 子程序 53

复习题 55

第3章 计算机数控系统 58

3.1 计算机数控（CNC）系统的基本概念 58

3.2 微处理器数控（MNC）系统的组成 58

3.2.1 中央处理单元（CPU）和总线（BUS） 59

3.2.2 存储器（memory） 60

3.2.3 输入／输出（I/O）接口电路及相应的外部设备 61

3.3.1 单微处理机与多微处理机结构 66

3.3 CNC系统的硬件结构 66

3.3.2 大板式结构与功能模块式结构 69

3.4 CNC系统的软件 71

3.4.1 CNC系统软件的组成与功能 71

3.4.2 CNC系统软件的特点和结构 84

3.5 CNC系统的工作过程 95

3.5.1 CNC系统的数据段历程 95

3.5.2 CNC系统自动工作时的总体流程 95

3.6 运动轨迹的插补原理 96

3.6.1 运动轨迹插补的概念 96

3.6.2 运动轨迹插补的方法 97

3.6.3 逐点比较法 99

3.6.4 DDA法——数字积分法 110

3.6.5 数据采样法 121

3.7 进给运动的误差补偿 127

3.7.1 机床加工零件误差的来源 127

3.7.2 螺距误差补偿 128

3.7.3 反向间隙误差补偿 129

3.7.4 热变形补偿 130

3.7.5 其他因素引起的误差补偿 131

3.8 辅助功能与PLC 132

3.8.1 可编程序控制器在机床数控中的应用 132

3.8.2 M，S，T功能的实现 135

3.9.1 FANUC-0系统的硬件结构 137

3.9 FANUC-O系统介绍 137

3.9.2 FANUC-0系统的软件结构 139

3.9.3 FANUC-0系统的伺服结构 139

复习题 141

第4章 进给运动的控制 143

4.1 概述 143

4.1.1 进给伺服系统 143

4.1.2 伺服驱动系统的分类 143

4.1.3 位置伺服驱动系统的开环、闭环控制 144

4.2 步进驱动及开环进给控制 145

4.2.1 步进电动机的工作原理 145

4.2.2 步进电动机的驱动电源 148

4.2.3 步进电动机的进给控制 151

4.2.4 步进电动机的主要特性及其选择 153

4.3 位置检测装置 157

4.3.1 位置检测元件的分类及要求 157

4.3.2 光电编码器 157

4.3.3 光栅尺 159

4.3.4 直线感应同步器 163

4.4 直流、交流伺服驱动装置 165

4.4.1 直流伺服驱动装置 165

4.4.2 交流伺服驱动装置 171

4.4.3 进给伺服电动机的选用 177

4.5.2 闭环位置控制的实现 180

4.5 进给运动闭环位置控制 180

4.5.1 闭环位置控制的概念 180

4.5.3 位置控制回路的数学模型 181

4.6 闭环位置控制系统的性能分析 183

4.6.1 定位过程的误差分析 183

4.6.2 直线插补轮廓误差分析 185

4.6.3 圆弧插补轮廓误差分析 186

4.6.4 拐角轮廓误差分析 187

4.7 进给传动机构对位置控制特性的影响 188

4.7.1 机械传动机构的基本要求 188

4.7.2 传动刚度与阻尼对位置控制特性的影响 188

4.7.3 传动间隙和惯量对位置控制特性的影响 190

复习题 192

第5章 主轴驱动及控制 193

5.1 概述 193

5.2 主轴驱动装置的工作原理 193

5.2.1 主轴驱动装置的特点 193

5.2.2 交流主轴电动机 194

5.2.3 交流主轴驱动装置 195

5.2.4 交流主轴驱动特性曲线 197

5.3 主轴分段无级调速及控制 198

5.3.1 概述 198

5.3.3 自动变挡的实现 200

5.3.2 自动变挡控制 200

5.4 主轴准停控制 201

5.4.1 概述 201

5.4.2 机械准停控制 202

5.4.3 电气准停控制 202

复习题 205

第6章 数控机床的机械结构与特点 207

6.1 数控机床的结构要求 207

6.1.1 数控机床机械结构的主要组成 207

6.1.2 数控机床机械结构的特点和要求 207

6.2.1 数控机床主传动系统的要求 208

6.2 数控机床的主传动及主轴部件 208

6.2.2 主轴的传动方式 209

6.2.3 主轴组件 211

6.2.4 主轴的进给功能和主轴准停功能 216

6.2.5 主轴组件的润滑与密封 219

6.3 数控机床的进给传动机构 221

6.3.1 进给系统概述 221

6.3.2 传动齿轮的消隙 222

6.3.3 联轴器 225

6.3.4 丝杠螺母副 225

6.3.5 导轨 231

6.3.6 工作台 236

6.4.1 自动换刀装置的分类 239

6.4 自动换刀装置 239

6.4.2 刀库 242

6.4.3 机械手 245

6.4.4 加工中心主轴上刀具的夹紧机构 248

6.5 其他辅助装置 249

6.5.1 数控机床的液压和气动系统 249

6.5.2 排屑装置 251

6.6 数控机床实例 252

6.6.1 数控车床 252

6.6.2 加工中心 253

6.6.3 数控磨床 254

6.6.4 数控齿轮加工机床 255

6.6.5 数控电加工机床 256

复习题 258

第7章 数控机床的选用、验收与维修 259

7.1 数控机床的选用 259

7.1.1 数控机床选用的原则 259

7.1.2 数控机床选用的基本要点 260

7.2 数控机床的调试和验收 261

7.2.1 数控机床的安装调试 261

7.2.2 数控机床的验收 263

7.3 数控机床的维护与保养 268

7.3.1 预防性维护 268

7.3.2 设备的日常保养 269

7.4 CNC系统的可靠性和故障诊断技术 270

7.4.1 系统可靠性及故障的基本概念 270

7.4.2 影响可靠性的因素 272

7.4.3 提高可靠性的方法与措施 273

7.4.4 故障诊断的方法 277

7.5 数控机床故障的判断与排除 280

7.5.1 数控机床故障处理的原则 280

7.5.2 数控机床的机械故障及排除 281

7.5.3 CNC装置的故障 283

7.5.4 进给伺服系统的故障 287

7.5.5 主轴控制单元的故障 289

7.5.6 维修实例 291

复习题 294

第8章 数控技术的发展与机械加工自动化 295

8.1 数控技术的发展 295

8.1.1 概述 295

8.1.2 几种主要CNC系统介绍 295

8.1.3 数控机床的发展 302

8.2 机械加工自动化 304

8.2.1 机械加工发展的新趋势 304

8.2.2 柔性制造系统（FMS） 305

8.2.3 计算机集成制造系统（CIMS） 307

复习题 311

参考文献 312