第1章 数控机床的组成及常用元器件 1
1.1 数控机床工作原理及组成 1
1.1.1 数控技术与数控机床 1
1.1.2 数控机床的结构及组成 2
1.2 数控机床的分类 7
1.2.1 按照工艺用途方式为类 7
1.2.2 按照控制运动的方式分类 8
1.2.3 按照伺服系统控制方式分类 9
1.2.4 按照数控装置的功能水平分类 10
1.3 数控机床常用的位置检测装置 11
1.4 数控机床常用的控制电器及其选择 14
1.4.1 低压断路器 14
1.4.2 接触器 17
1.4.3 继电器 20
1.4.4 电源电器 26
1.4.5 熔断器 29
1.4.6 开关电器 31
1.4.7 控制按钮和指示灯 33
1.4.8 导线和电缆 34
1.4.9 配线技术 35
1.5 习题及思考题 35
第2章 数控装置的接口 37
2.1 数控装置各接口管脚介绍 37
2.1.1 电源接口（XS1） 38
2.1.2 键盘接口（XS2） 38
2.1.3 以太网接口（XS3） 39
2.1.4 软驱接口（XS4） 40
2.1.5 RS232接口（XS5） 41
2.1.6 远程I/O接口（XS6） 41
2.1.7 手持单元接口（XS8） 42
2.1.8 主轴控制接口（XS9） 42
2.1.9 开关量输入接口（XS10、XS11） 43
2.1.10 开关量输出接口（XS20、XS21） 43
2.1.11 进给轴控制接口（XS30～XS33） 44
2.1.12 串行式（HSV-11型）伺服控制接口（XS40--XS43） 44
2.2 输入输出装置及其相关参数 45
2.2.1 开关量输入／输出接口特性 45
2.2.2 I/O端子板 48
2.2.3 远程I/O端子板 50
2.2.4 PLC地址定义 50
2.3 习题及思考题 52
第3章 数控机床电气原理 53
3.1 数控机床电气系统的组成 53
3.1.1 电气控制系统的组成 53
3.1.2 电气控制系统的分类 54
3.1.3 电气系统常用元件的选择 55
3.1.4 电气系统原理图 56
3.2 数控机床电气控制的逻辑表示 59
3.2.1 数控机床电气的逻辑表示 59
3.2.2 逻辑运算原则 59
3.3 数控机床电气基本控制线路 60
3.3.1 自锁控制电路 60
3.3.2 互锁控制电路 60
3.3.3 实现按顺序工作的联锁控制 60
3.4 数控机床的电气柜 61
3.4.1 电气柜的保护 61
3.4.2 电气柜的配线技术 62
3.5 数控机床电气控制系统线路应用示例 64
3.5.1 概述 64
3.5.2 数控车床系统设计举例 64
3.5.3 数控铣床系统设计举例 71
3.6 数控机床常见电气故障分析与维修 78
3.6.1 NC系统故障 78
3.6.2 伺服系统故障 80
3.6.3 外部故障 82
3.7 习题及思考题 83
第4章 数控机床进给驱动系统 84
4.1 数控机床对进给驱动系统的基本要求 84
4.2 进给驱动系统的分类 86
4.3 步进电动机驱动的进给系统 88
4.4 交流伺服电动机驱动的进给系统 94
4.4.1 交流伺服电动机工作原理 95
4.4.2 进给驱动装置的接口 97
4.5 进给驱动装置的选型 105
4.6 习题与思考题 108
第5章 数控机床主轴控制系统 109
5.1 普通主轴的控制 109
5.1.1 三相笼型感应电动机原理 110
5.1.2 感应电动机的简化等效电路 111
5.1.3 感应电动机的调速方法及特性 111
5.1.4 感应电动机矢量控制 112
5.2 交流主轴驱动装置的特性 113
5.2.1 交流变频主轴驱动装置的特性 113
5.2.2 交流伺服主轴装置的特性 114
5.3 主轴驱动装置的接口 114
5.4 主轴驱动装置的选型 116
5.4.1 不同类型的主轴系统的特点和适用范围 117
5.4.2 功率选择 118
5.5 数控机床的主轴系统 118
5.5.1 数控机床主传动系统的要求 118
5.5.2 主轴的传动方式 119
5.5.3 主轴换挡 120
5.5.4 主轴定向功能 121
5.5.5 主轴进给功能 123
5.6 习题与思考题 124
第6章 数控机床系统参数 125
6.1 概述 125
6.1.1 数控机床参数的分类 125
6.1.2 掌握数控机床参数的重要性 126
6.1.3 备份参数、装入参数与批量调试 126
6.2 常见数控系统的参数 128
6.2.1 FANUC数控装置的参数 128
6.2.2 SIEMENS数控装置的参数 137
6.3 华中数控系统的参数 139
6.3.1 概述 139
6.3.2 参数说明 140
6.3.3 参数详细介绍 141
6.4 数控机床参数在故障诊断中的应用 154
6.5 习题与思考 158
第7章 数控机床的PLC系统 159
7.1 概述 159
7.1.1 PLC的结构与特点 159
7.1.2 PLC的安装、调试与编程 162
7.1.3 数控机床PLC的功能 164
7.2 PLC的输入输出元件 164
7.2.1 输入元件 165
7.2.2 输出元件 166
7.3 PLC的指令系统 166
7.3.1 基本指令 167
7.3.2 功能指令 168
7.4 典型PLC系统 171
7.4.1 输入、输出接口与引脚定义 172
7.4.2 原理 175
7.5 数控机床PLC故障诊断 177
7.5.1 数控机床PLC诊断故障的一般方法 177
7.5.2 PLC程序对数控机床初始故障的诊断 182
7.6 习题与思考 184
第8章 数控综合实验台 185
8.1 实验及维护保管须知 185
8.1.1 相关符号说明及安全注意事项 185
8.1.2 日常的维护与保管 186
8.2 华中HED-21S型综合实验台的基本组成部件 186
8.2.1 华中HED-21S型综合实验台的组成 186
8.2.2 华中“世纪星”HNC-21数控装置的特点 187
8.2.3 输入／输出装置 188
8.2.4 步进驱动单元 189
8.2.5 主轴变频单元 189
8.2.6 交流伺服单元 189
8.2.7 十字工作台 190
8.2.8 负载实验台 191
8.2.9 电动刀架 191
8.2.10 电源 192
8.3 习题与思考 192
第9章 数控机床的安装、调试与验收 193
9.1 数控机床的安装、调试 193
9.1.1 安装的环境要求 193
9.1.2 安装调试步骤 193
9.2 数控机床的验收 196
9.2.1 床外观的检查 197
9.2.2 机床几何精度的检查 197
9.2.3 机床定位精度的检查 198
9.2.4 机床切削精度的检查 198
9.2.5 机床性能及数控系统性能检查 198
9.3 习题与思考题 199
第10章 数控机床维修、维护基础 200
10.1 数控机床维修、维护的基本要求 200
10.1.1 维修人员的要求 200
10.1.2 技术资料的要求 201
10.1.3 工具及备件的要求 202
10.1.4 数控机床的管理 204
10.2 数控机床常见故障 210
10.2.1 主机故障和电气故障 210
10.2.2 系统性故障和随机故障 210
10.2.3 有显示故障和无显示故障 211
10.2.4 破坏性故障和非破坏性故障 212
10.2.5 机床品质故障 212
10.2.6 硬件故障和软件故障 212
10.2.7 数控机床自身故障和数控机床外部故障 213
10.3 数控机床的故障诊断 213
10.3.1 故障诊断的基本内容 213
10.3.2 故障分析的基本方法 214
10.3.3 故障诊断的一般步骤 216
10.4 故障诊断的基本方法 220
10.4.1 维修遵循原则 220
10.4.2 常用的故障诊断方法 220
10.4.3 干扰及其预防 224
10.5 习题与思考题 225
第11章 数控系统故障诊断与维修实例 226
11.1 电源类故障诊断与维修 226
11.1.1 电源不能接通类故障 226
11.1.2 小结 229
11.2 系统类故障 230
11.2.1 系统显示类故障 230
11.2.2 CNC单元故障 233
11.3 运行类故障诊断及维修 235
11.3.1 手动操作类故障 235
11.3.2 自动运行的故障 237
11.3.3 急停报警类故障 238
11.4 数控系统故障维修实例 240
11.4.1 电源类故障 240
11.4.2 系统显示类故障 245
11.4.3 系统硬件故障 250
11.4.4 急停报警类故障 251
11.4.5 其他原因引起的故障 254
11.5 习题与思考题 259
第12章 数控机床进给系统故障诊断与维修 260
12.1 伺服驱动系统常见故障 260
12.1.1 进给伺服常见报警 260
12.1.2 进给伺服驱动系统常见故障及处理 264
12.1.3 进给伺服驱动系统日常维护 267
12.2 步进电机常见问题 268
12.2.1 步进电机常用术语 268
12.2.2 步进电机发热及处理对策 269
12.2.3 步进电机常见故障及分析 270
12.2.4 步进电机的选择 272
12.2.5 其他说明 273
12.3 进给系统故障维修实例 273
12.4 习题与思考题 283
第13章 主轴驱动系统的故障诊断与维修 284
13.1 主轴驱动系统常见故障 284
13.1.1 概述 284
13.1.2 分类 284
13.1.3 主轴驱动系统常见故障 285
13.1.4 主轴驱动系统使用及维护 287
13.2 主轴伺服系统故障诊断 288
13.2.1 主轴伺服系统故障形式 288
13.2.2 主轴伺服系统常见故障 288
13.3 主轴伺服系统故障维修实例 291
13.4 习题与思考题 298
第14章 机械部件的维修与调整 299
14.1 数控机床的主传动系统 299
14.1.1 数控机床主传动的特点 299
14.1.2 数控机床主轴的变速方式 299
14.1.3 主轴部件 301
14.2 数控机床进给运动传动部件 302
14.2.1 滚珠丝杠螺母副 302
14.2.2 传动齿轮间隙消除机构 304
14.2.3 回转进给坐标系统的典型结构 307
14.2.4 导轨 308
14.3 数控机床的位置检测装置 309
14.3.1 检测装置的功用及分类 309
14.3.2 直线型检测装置 310
14.3.3 旋转型检测装置 311
14.4 自动换刀装置 312
14.4.1 自动换刀装置的形式 313
14.4.2 刀具交换装置 313
14.4.3 刀库 315
14.5 常见故障及诊断 316
14.5.1 滚珠丝杠副的常见故障及排除方法 316
14.5.2 机械部件产生的故障 316
14.6 习题与思考题 324
第15章 辅助控制装置的维修 325
15.1 液压系统故障维修 325
15.1.1 液压系统的安装、调试与维护 325
15.1.2 液压系统的故障分析与排除 327
15.2 常用液压回路故障维修 331
15.3 气动系统故障维修 333
15.3.1 气动系统的安装、调试与维护 334
15.3.2 气动系统的故障及维修 335
15.3.3 常用气动回路故障维修 340
15.4 润滑系统的故障维修 340
15.5 自动排屑装置的故障维修 341
15.6 习题与思考题 342
第16章 实验 343
16.1 数控综合实验台部件了解与认识 343
16.1.1 实验目的 343
16.1.2 实验工具 343
16.1.3 实验内容 343
16.2 数控综合实验台连接与调试 344
16.2.1 实验目的 344
16.2.2 实验工具 345
16.2.3 实验内容 345
16.3 数控系统参数设置与修改 348
16.3.1 实验目的 348
16.3.2 实验工具 348
16.3.3 参数介绍 348
16.4 步进电机的调试与故障设置 355
16.4.1 实验目的 355
16.4.2 实验工具 355
16.4.3 实验内容 355
16.5 交流伺服系统调整及使用 360
16.5.1 实验目的 360
16.5.2 实验工具 360
16.5.3 实验内容 360
16.6 变频调速系统构成、调整及使用 365
16.6.1 实验目的 365
16.6.2 实验工具 365
16.6.3 实验内容 365
16.7 标准PLC的修改与调试 370
16.7.1 实验目的 370
16.7.2 实验工具 370
16.7.3 实验内容 370
16.8 数控编程及模拟 372
16.8.1 实验目的 372
16.8.2 实验工具 373
16.8.3 实验内容 373
16.9 数控机床位置精度测试与补偿 376
16.9.1 实验目的 376
16.9.2 实验工具 376
16.9.3 理论回顾 377
16.9.4 对工作台的Z轴进行螺距补偿实验 379
16.10 全闭环的实现 382
16.10.1 实验目的 382
16.10.2 实验工具 382
16.10.3 实验内容 382
附录A 385
附录B 394
参考文献 396