第一章绪论 1
第一节数控机床的产生及特点 1
一、机床控制技术的发展 1
二、数控机床的产生 1
目 录 1
三、数控机床的特点 2
第二节机床数控系统的结构与分类 3
一、机床数控系统的结构 3
第三节机床数控系统的进展 5
二、机床数控系统的分类 5
一、数控加工中心机床 6
二、自动程序编制 7
三、计算机数字控制（CNC）与微型计算机的应用 7
四、自适应控制（AC） 8
五、直接数字控制（DNC） 8
六、柔性制造系统（FMS）和设计制造一体化（CAD/CAM） 8
七、简易数控机床 9
第一节数与逻辑 10
一、数制 10
第二章逻辑代数与逻辑部件 10
二、二进制数的表示方法 11
三、二进制数的加、减运算 13
四、基本逻辑关系和逻辑门 14
五、逻辑代数 16
第二节数字集成电路 20
一、双极型数字集成电路 21
二、MOS数字集成电路 29
第三节数字逻辑部件 38
一、加法器 39
二、变补器 40
三、比较器 42
四、寄存器 43
五、计数器 45
六、译码器 49
七、节拍脉冲发生器 52
八、半导体存储器 56
第三章运算方法和运算器 60
第一节加减法运算 60
一、加法运算 60
二、减法运算 63
一、乘法运算规则 66
第二节乘法运算 66
二、乘法运算线路 68
第三节十翻二运算 71
一、十翻二运算的过程 71
二、十翻二运算的实现方法 71
第四节二-十进制运算器 73
一、二-十进制与二进制运算方案的比较 73
二、二-十进制的几种运算线路 74
一、控制器概述 83
第五节控制器 83
二、时序脉冲发生电路 84
第六节运算控制器 85
一、时序电路 86
二、运算子程序发生器 87
三、运算控制门 94
第四章输入 96
第一节穿孔纸带信息格式及其标准化 96
一、输入信息的标准化 97
二、ISO代码与EIA代码 99
三、穿孔纸带程序段的格式 100
四、坐标轴与运动方向的规定 107
第二节输入装置与输入线路结构 108
一、光电式纸带阅读机 108
二、数码拔盘与插销 109
三、输入线路的结构 110
第三节输入线路 115
一、光电转换电路 115
二、输入寄存器 117
三、奇偶校验电路 120
四、手动数据输入（MDI） 123
五、译码电路 125
六、代码转换 131
第五章点位控制与点位／直线切削控制 136
第一节点位控制与点位／直线切削控制的一般概念 136
一、点位控制系统与点位／直线切削控制系统的异同 136
二、程序编制的增量方式与绝对值方式 136
三、测量系统的增量方式与绝对值方式 137
四、固定原点与浮动原点 138
五、点位控制系统与点位／直线切削控制系统的结构 139
第二节位置计算与比较线路 140
一、位置计算与比较线路的各种方案 140
二、比较线路 140
三、消除增量方式累积误差的方法 143
四、使用绝对值程编方式的位置计算与比较线路 144
五、绝对值方式程编、增量方式计算的线路方案 144
第三节点位和直线控制系统的伺服驱动 145
一、开环步进系统 145
二、闭环断续控制系统 147
三、闭环连续控制系统 149
第四节加工中心机床 150
一、加工中心机床的特征 150
二、机能介绍 151
三、加工中心机床的自动换刀装置 157
第六章连续切削控制 165
第一节脉冲分配计算和插补器 166
一、数字积分法 166
二、逐点比较法 174
三、比较积分法 179
四、其他的脉冲分配方法 187
第二节刀具半径补偿 191
一、刀具半径补偿的概念 191
二、DDA方式的刀具半径补偿 192
三、逐点比较法的刀具半径补偿 194
四、刀具半径补偿的矢量判别法 195
五、多坐标联动的刀具补偿 196
第三节进给速度调整 198
一、各种插补器中合成进给速度的计算 199
二、进给速度的程编方法 202
三、进给速度的自动调节 205
第七章数控机床的伺服系统 207
第一节概述 207
一、开环、闭环和半闭环 207
二、点位和连续控制的伺服系统 209
三、幅值比较和相位比较 209
四、电气和液压伺服系统 211
五、数控机床伺服系统的进展 213
第二节伺服系统的理论基础 214
一、传递函数 214
三、过渡过程 215
二、零点和极点 215
四、方框图和闭环传递函数 221
五、校正和测速反馈 221
六、动特性的调整 221
七、稳态误差和开环增益 222
八、机床伺服系统的增益指标 223
九、根轨迹法 224
十、频率响应设计法 226
二、液压马达 232
十二、非线性和相平面法 233
十一、负载干扰的影响 233
第三节相位伺服系统 237
一、脉冲调相器（DPM） 239
二、鉴相器 240
三、相位检测器 245
四、励磁线路和基准信号发生器 247
第四节幅值伺服系统 250
一、旋转变压器的幅值工作状态 250
二、感应同步器的幅值系统 251
三、脉冲调宽的原理 252
四、解调电路 253
五、电压频率变换器 255
六、正余弦信号发生器 257
一、结构和工作原理 259
第一节旋转变压器 259
第八章伺服系统的位置检测单元 259
二、旋转变压器的应用 260
三、磁阻式多极旋转变压器 261
第二节感应同步器 263
一、工作原理 263
二、特点 266
三、结构与分类 267
四、感应同步器的安装 271
五、感应同步器激磁和信号放大电路 272
第三节光栅 280
一、光栅的种类及工作原理 281
二、光栅读数头 286
第四节光电盘和编码盘 287
一、光电盘 287
二、编码盘 288
第五节磁尺 290
一、磁性标尺 290
二、磁头 292
三、检测电路 293
四、绝对值式磁尺 295
第六节激光测量 296
一、原理与构成 296
二、激光干涉仪的应用 298
第九章伺服系统的执行单元 299
一、直流电机的分类与特性 300
第一节直流伺服电机 300
二、低惯量直流电动机 303
三、宽调速直流伺服电动机 305
第二节直流伺服电动机的可控硅驱动 310
一、可控硅直流驱动方式 310
二、机床的主轴驱动线路介绍 315
三、机床的进给驱动线路 316
第三节脉宽调制快速伺服驱动 318
一、特点 318
二、工作原理 319
一、交流伺服驱动 322
第四节交流伺服驱动与直线电动机 322
二、直线电动机 328
第五节液动元件 330
一、电——液伺服系统简介 330
三、电液伺服阀 336
二、影响伺服系统性能的主要因素 342
一、普通机床设计对数控机床的不适应性 342
第一节机床与数控的关系 342
第十章机床与伺服系统的配合 342
第二节机械参数的测定与计算 348
一、摩擦力和摩擦力矩的测量 349
二、失动量测量 351
三、刚度的测量 351
四、惯性矩的计算与测量 354
第三节电气驱动系统和机床的匹配 357
一、直流伺服电机的机械特性 357
二、直流电机的时间常数 358
三、电机功率和齿轮速比的确定 359
第四节数控机床传动链 360
一、导轨 360
二、滚珠丝杠螺母副 365
三、齿轮传动间隙的消除 367
四、大型机床门形构造的伺服驱动方法 369
第五节数控机床精度 370
一、数控机床精度的概念 370
二、数控机床的加工精度 371
三、轮廓跟随精度与加工精度的检验 377
第十一章数控机床伺服系统的分析和设计 380
第一节数控机床伺服系统的线性描述 380
一、比较器 380
二、功率放大器（或电压电流放大器） 380
三、执行机构 380
四、测量元件 383
五、校正环节 383
第二节对数控机床伺服系统的要求 385
一、静态参数 385
二、动态参数 390
三、加速度和减速度 392
第三节机床伺服系统的频率设计法 392
一、频率特性指标Mp、ωp与ξ、ωn的关系 392
二、按给定К？、Mp、ωp的Ⅰ型系统设计法 395
三、速度环的设计 400
第四节考虑机床刚性及间隙的影响 401
一、电机和机床的减速比选择 401
二、考虑机床的刚性 402
三、考虑到机床刚性时预期开环对数频率特性的修正 403
四、机床传动链间隙对伺服系统的影响 405
第五节校正装置 407
第六节数控伺服系统实例 412
第七节借助计算机的控制系统特性计算 417
第十二章开环伺服驱动系统 424
第一节步进电机的工作原理和结构 425
一、步进电机的基本工作原理 425
二、步进电机的类型及结构 426
三、电液脉冲马达 430
一、步距角和步距误差 432
二、静态矩角特性和最大静转矩特性 432
第二节步进电机的主要特性 432
三、起动频率（突跳频率）与起动惯频特性 433
四、连续运行频率 434
五、单步运行和共振 434
六、动态转矩与连续运行矩频特性 436
第三节步进电机的驱动电源 436
一、步进电机的控制方式 436
二、环形分配器 437
三、功率放大器 438
四、对驱动电源的要求和分类 439
五、提高驱动电源性能的措施 440
六、功率放大器线路介绍 442
第四节进一步改善步进电机控制性能的方法 449
一、自动升降速电路 449
二、步进电机的细分与平滑控制 452
第五节开环伺服系统的精度 456
一、精度分析 456
二、提高精度的几个措施 457
一、可靠性的概念 463
第一节概述 463
第十三章数控系统的可靠性 463
二、故障 464
三、可靠性和费用的关系 464
四、可靠性技术 465
五、可靠性管理 465
第二节概率和概率分布——可靠性的数学基础 466
一、概率 466
二、概率分布 467
三、二项分布和泊松分布 468
四、连续随机变量及其分布 469
第三节数控系统的可靠性描述 470
一、可靠性中常用的统计尺度 470
二、可靠性分布函数 473
三、特征量的计算和可靠性预计 474
四、数控系统可靠性的估计 479
第四节元、器件的选用及其可靠性 481
一、元、器件的选用 481
二、元、器件的应用筛选 483
三、应用测试 484
二、逻辑设计中的可靠性 487
第五节电路与逻辑设计的可靠性 487
一、电路设计中的可靠性 487
三、竞争冒险现象 488
四、竞争冒险的消除 492
五、消除尖峰干扰的方法 494
第六节抗干扰和可靠性工艺 495
一、干扰的来源和消除原则 495
二、供电方式 496
三、布线和信号传送 497
四、接地 498
五、数控装置与外界的信号联系 499
六、干扰源的抑制 500
七、结构、连接和印刷板工艺 501
第十四章机床数控系统实例 504
第一节JCS-013型自动换刀数控卧式镗铣床（加工中心） 504
一、主要技术参数与机能 504
二、运算原理 507
三、框图介绍 511
四、自动换刀装置 513
一、主要技术性能 518
第二节CSK-C数控车床 518
二、程序段格式和机器指令 519
三、系统原理 520
四、输出回路 529
五、切削加工实例及其程序 530
第三节多用途数控系统NUCON320 532
一、结构和功能 532
二、操作 534
三、代码及其格式 536
四、程序编制方法 537
五、系统的程序处理过程 541
六、运算方法 545
七、刀补运算的处理 546
八、数字输入线路 547
第四节插销板车床数控装置 548
一、机能与特点 548
二、逻辑线路介绍 550
三、辅助机能控制线路及驱动线路 558
主要参考文献 651