第1章 绪论 1
1.1 数控机床定义、特点及其组成 1
1.1.1 数控机床的定义 1
1.1.2 数控机床的特点 3
1.1.3 数控机床的构成 3
1.2 数控机床分类 5
1.3 数控机床发展 8
1.3.1 数控机床国内外发展状况 8
1.3.2 数控加工中心 8
1.3.3 现代数控加工中心的发展趋势 10
练习题 11
第2章 计算机数字控制系统 12
2.1 概述 12
2.1.1 CNC装置组成 13
2.1.2 CNC装置的工作过程 14
2.1.3 CNC装置的功能 15
2.2 CNC装置的硬件结构 17
2.2.1 单机或主从结构模块 17
2.2.2 多主结构的CNC系统 23
2.3 CNC系统的软件结构 25
2.3.1 CNC装置软件和硬件的功能界面 25
2.3.2 CNC装置的数据转换 26
2.3.3 CNC装置的软件系统特点 29
2.4 插补原理 34
2.4.1 插补概述 34
2.4.2 脉冲增量插补法 36
2.4.3 时间分割法 49
2.4.4 自动升降速控制及其软件设计 50
2.5 刀具半径补偿原理 51
2.5.1 刀具半径补偿概述 51
2.5.2 刀具半径补偿的工作原理 53
2.6 CNC系统故障诊断功能 55
练习题 59
第3章 数控机床结构设计与总体布局 60
3.1 数控机床结构设计 60
3.1.1 数控机床结构设计要求 60
3.1.2 数控机床结构设计的基本原则 69
3.2 数控机床的总体布局 71
3.2.1 总体布局与工件形状、尺寸和质量的关系 71
3.2.2 运动分配与部件的布局 72
3.2.3 总体布局与机床结构性能的关系 75
3.2.4 机床的使用要求与总体布局的关系 76
3.2.5 加工中心的总体布局 77
3.2.6 数控车床的总体布局 79
3.2.7 高速加工数控机床的总体布局 80
3.2.8 并联机床的总体布局 81
练习题 82
第4章 数控机床的主运动部件 83
4.1 主运动系统的基本要求 83
4.2 主运动系统的参数 84
4.2.1 主传动功率 84
4.2.2 主传动的调速范围 85
4.3 主运动系统的驱动方式 85
4.4 数控机床主运动系统的设计 87
4.4.1 主传动无级变速系统的设计 87
4.4.2 分级变速箱的设计 89
4.4.3 主电动机恒功率调速范围Rdp及额定功率Pd的选定 93
4.5 主轴部件设计 97
4.5.1 对主轴组件的性能要求 97
4.5.2 主轴组件的类型 98
4.5.3 主轴 98
4.5.4 主轴轴承 100
4.5.5 主轴组件的前悬伸和跨距 110
4.5.6 主轴组件的技术要求 111
4.5.7 主轴组件的动态特性 112
4.5.8 主轴组件的平衡 114
4.5.9 主轴轴承的润滑与密封 115
4.5.10 主轴组件的刚度计算 117
4.5.11 主轴组件径向刚度和转速的参考值 121
4.6 齿形带传动设计 122
4.6.1 齿形带的强度计算 122
4.6.2 齿形带传动的设计计算 123
练习题 124
第5章 进给伺服系统 125
5.1 进给伺服系统概述 125
5.1.1 进给伺服系统基本概念 125
5.1.2 数控机床进给伺服驱动系统的基本要求 127
5.1.3 数控机床进给伺服驱动系统的基本组成 128
5.2 进给伺服系统分类 129
5.2.1 开环伺服系统 129
5.2.2 闭环伺服系统 130
5.2.3 半闭环伺服系统 130
5.3 步进伺服系统 131
5.3.1 步进电动机的分类与基本结构 132
5.3.2 步进电动机工作原理 134
5.3.3 步进电动机的使用特性 135
5.3.4 步进电动机的驱动控制系统 137
5.4 直流伺服系统 140
5.4.1 直流伺服电动机的分类 141
5.4.2 直流伺服进给电动机的结构和工作原理 142
5.4.3 直流伺服电动机的机械特性 144
5.4.4 直流伺服进给驱动控制基础 144
5.5 交流伺服系统 146
5.5.1 交流伺服电动机的分类与特点 147
5.5.2 交流伺服电动机的结构和工作原理 147
5.5.3 交流伺服电动机的变频调速 149
练习题 151
第6章 数控机床的位置检测装置 152
6.1 位置检测装置概述 152
6.1.1 数控机床对检测装置的要求 154
6.1.2 位置检测装置分类 154
6.2 编码器 155
6.2.1 绝对式编码器 155
6.2.2 增量式编码器 156
6.2.3 编码器在数控机床中的应用 158
6.3 旋转变压器 159
6.3.1 旋转变压器的结构 159
6.3.2 旋转变压器的工作原理 160
6.4 感应同步器 162
6.4.1 感应同步器的结构与种类 162
6.4.2 感应同步器的安装 164
6.4.3 感应同步器的工作原理 164
6.4.4 感应同步器的特点 166
6.5 光栅 167
6.5.1 光栅的种类与精度 167
6.5.2 光栅的结构与测量原理 169
6.6 磁栅 172
6.6.1 磁栅的工作原理与结构 173
6.6.2 磁栅位置检测装置的结构类型 176
练习题 177
第7章 进给系统的机械传动结构 178
7.1 概述 179
7.1.1 数控机床进给传动机构的基本组成 179
7.1.2 数控机床进给传动机构的基本要求 180
7.2 齿轮传动副 181
7.2.1 圆柱齿轮传动消除间隙 181
7.2.2 斜齿轮传动消除间隙 183
7.3 滚珠丝杠螺母传动装置及支承 184
7.3.1 滚珠丝杠螺母 184
7.3.2 滚珠丝杠传动装置的设计计算 189
7.3.3 滚珠丝杠支承专用轴承的选用 192
7.4 数控机床导轨 196
7.4.1 导轨结构 196
7.4.2 塑料滑动导轨 197
7.4.3 滚动导轨 198
7.5 机械传动部件的设计实例 199
练习题 206
第8章 数控机床的刀具与工作交换装置 207
8.1 数控机床的自动换刀装置 207
8.1.1 自动回转刀架 208
8.1.2 转塔头式换刀装置 210
8.1.3 带刀库的自动换刀系统 211
8.2 数控机床的工作交换装置 215
8.2.1 托盘交换装置 215
8.2.2 工业机器人 216
8.2.3 有轨小车 217
8.2.4 自动导向小车 218
8.3 数控机床的回转工作台 220
8.3.1 数控回转工作台 220
8.3.2 分度工作台 221
练习题 222
第9章 数控加工编程 223
9.1 数控加工编程基础 223
9.1.1 程序编制方法 223
9.1.2 数控编程步骤 223
9.1.3 数控程序及程序段的构成 224
9.1.4 数控机床坐标系 226
9.1.5 基本编程指令 228
9.2 程序编制中的工艺分析 233
9.2.1 数控加工工艺特点 233
9.2.2 数控加工工艺的主要内容 234
9.3 手工编程中的数学处理 237
9.3.1 数值计算的内容 237
9.3.2 基点计算方法 238
9.3.3 非圆曲线节点的拟合计算 239
9.4 FANUC数控车床编程 241
9.4.1 数控车床的编程特点 241
9.4.2 基本编程指令 241
9.4.3 单一形状固定循环 247
9.4.4 复合形状固定循环 249
9.4.5 螺纹车削 255
9.4.6 子程序编程 258
9.4.7 数控车削实例 260
9.5 SIEMENS 802S／C数控车床编程 266
9.5.1 SIEMENS 802S／C数控车床编程基础 266
9.5.2 编程实例 280
9.6 FANUC数控铣床编程 284
9.6.1 数控铣床的加工范围及刀具选择 284
9.6.2 功能指令 285
9.6.3 编程实例 286
9.7 FANUC加工中心编程 291
9.7.1 固定循环与孔加工 291
9.7.2 编程实例 298
9.8 FANUC 0i系统宏程序编程 300
9.8.1 用户宏变量 300
9.8.2 用户宏操作指令 303
9.8.3 用户宏程序应用 308
9.9 自动程序编制 309
9.9.1 数控自动程序编制系统的组成及其特点 309
9.9.2 数控语言及其应用 310
9.9.3 自动编程技术 312
练习题 318
参考文献 320