第1章 数控技术原理 1
1.1 数控装置加工原理 1
1.1.1 数控加工技术基础 1
1.1.2 数控装置的插补原理 2
1.1.3 插补方法的分类 5
1.1.4 评价插补算法的指标 7
1.1.5 刀具半径补偿 8
1.2 数控系统的硬件组成 12
1.2.1 数控系统的硬件结构 12
1.2.2 辅助控制接口模块 16
1.2.3 数控系统的PLC 17
1.2.4 位置控制模块（伺服系统） 19
1.2.5 功能接口模块 21
1.3 数控装置的技术特征 21
1.3.1 CNC装置 21
1.3.2 NC、CNC、SV与PLC 23
1.3.3 现代数控技术的特征 24
复习与思考题 26
第2章 数控机床基础 27
2.1 数控机床的组成及分类 27
2.1.1 数控机床的组成 27
2.1.2 数控机床的分类 30
2.2 数控机床的电气控制系统 38
2.2.1 数控系统的电气控制 39
2.2.2 数控机床的电气控制 40
2.3 国内外数控机床的现状 45
2.3.1 国外数控机床的发展与现状 45
2.3.2 我国数控机床的现状 46
2.4 数控机床的发展趋势 47
2.4.1 高速、高效、高精度与高可靠性 48
2.4.2 复合化、多轴化、柔性化、网络化、智能化与绿色化 49
2.4.3 新型功能部件 52
2.4.4 重视新技术标准、规范的建立 52
复习与思考题 53
第3章 数控机床的主体结构 54
3.1 数控机床的特点 54
3.1.1 数控机床的加工特点 54
3.1.2 数控机床的结构特点 55
3.2 数控机床的结构要求 55
3.2.1 较高的结构刚度 55
3.2.2 良好的抗振性能 60
3.2.3 低速进给运动的平稳性和运动精度 62
3.2.4 减小机床的热变形 64
3.3 床身 65
3.3.1 床身结构 65
3.3.2 床身截面形状 66
3.3.3 床身的刚度 67
3.4 导轨副 68
3.4.1 数控机床对导轨的要求 68
3.4.2 数控机床上导轨的种类 69
3.5 数控机床的总体布局 74
3.5.1 总布局与工件形状、尺寸和质量的关系 75
3.5.2 运动分配与部件的布局 76
3.5.3 总体布局与机床结构性能 77
3.5.4 自动换刀数控卧式镗铣床（加工中心）的总布局 79
3.5.5 机床的使用要求与总布局 80
3.5.6 数控机床总布局的其他趋向 81
复习与思考题 82
第4章 数控机床的主传动系统 83
4.1 主传动系统的要求 83
4.1.1 主传动系统的要求 83
4.1.2 主传动变速的配置 84
4.2 主轴部件结构 87
4.2.1 主轴本体 87
4.2.2 主轴部件的支承 88
4.2.3 刀具自动夹紧和吹屑装置 91
4.2.4 主轴的润滑与密封 92
4.2.5 主轴准停装置 95
4.3 典型机床主轴的结构 100
4.3.1 数控车床的主轴部件 100
4.3.2 自动换刀数控铣床的主轴部件 102
复习与思考题 105
第5章 数控机床的进给系统 106
5.1 进给系统的要求 106
5.2 齿轮与联轴器传动 108
5.2.1 齿轮传动 108
5.2.2 齿轮传动结构间隙的消除 108
5.2.3 联轴器传动 111
5.3 滚珠丝杠螺母副 115
5.3.1 滚动螺旋副的工作原理与特点 115
5.3.2 滚珠的循环方式 116
5.3.3 滚珠丝杠的选定 118
5.3.4 滚珠丝杠的支承结构 120
5.3.5 垂直安装滚珠丝杠的制动 125
5.3.6 滚珠丝杠副的防护及润滑 125
5.3.7 滚珠丝杠安装示例 126
5.4 静压丝杠螺母副 129
5.4.1 工作特点和原理 129
5.4.2 结构 130
5.4.3 控制方式 131
5.5 双导程蜗杆蜗轮副 131
5.5.1 双导程蜗杆蜗轮副的特点 132
5.5.2 双导程蜗杆蜗轮副的工作原理 132
5.5.3 双导程蜗杆蜗轮副的间隙调整结构 133
5.5.4 双导程渐开线蜗杆齿轮传动 133
5.6 静压蜗杆蜗条副 133
5.6.1 静压蜗杆蜗条副的工作原理 134
5.6.2 静压蜗杆蜗轮条副的特点 134
5.6.3 静压蜗杆蜗轮条副的材料 135
5.6.4 传动方案 135
5.7 直线电动机驱动 136
5.7.1 直线电动机的工作原理 136
5.7.2 直线电动机的分类 137
5.7.3 结构与工作方式 139
复习与思考题 140
第6章 工作台与自动换刀系统 141
6.1 分度工作台 141
6.1.1 插销定位的分度工作台 141
6.1.2 齿盘定位的分度工作台 142
6.1.3 多齿盘分度工作台 144
6.1.4 带有交换托盘的分度工作台 146
6.2 数控回转工作台 148
6.2.1 开环数控回转工作台 148
6.2.2 闭环数控回转工作台 150
6.2.3 双导程蜗杆传动 150
6.3 刀架换刀装置 152
6.3.1 自动换刀装置的形式 152
6.3.2 回转刀架换刀装置 152
6.3.3 多主轴转塔头换刀装置 156
6.3.4 排刀式刀架 158
6.4 刀库自动换刀系统 159
6.4.1 刀库的形式 159
6.4.2 刀具选择形式 165
6.4.3 刀具交换装置 167
6.4.4 机械手结构原理 169
6.4.5 动力刀具的结构 173
6.5 辅助机构 174
6.5.1 润滑系统 174
6.5.2 冷却系统 174
6.5.3 排屑装置 174
6.5.4 过载保护、超程限位和回机床参考点装置 176
复习与思考题 176
第7章 数控机床的伺服系统 177
7.1 进给伺服系统 177
7.1.1 进给伺服系统的技术要求 177
7.1.2 按系统结构分类的伺服系统 179
7.1.3 按驱动方式分类的伺服系统 181
7.2 步进伺服驱动系统 183
7.2.1 步进电动机的结构类型 183
7.2.2 步进电动机的工作原理 185
7.2.3 反应式步进电机的主要性能指标 187
7.2.4 驱动控制系统组成 190
7.2.5 步进电动机驱动控制技术 191
7.2.6 步进电机的应用 195
7.3 直流伺服驱动系统 196
7.3.1 SCR速度控制系统 197
7.3.2 PWM速度控制系统 198
7.4 交流伺服驱动系统 200
7.4.1 交流伺服系统的特点 201
7.4.2 模拟式交流伺服控制系统 202
7.4.3 数字式交流伺服系统 203
7.5 主轴驱动系统 206
7.5.1 直流主轴驱动系统 206
7.5.2 交流主轴驱动系统 207
7.5.3 主轴定向准停的控制 209
复习与思考题 210
第8章 位置检测装置 211
8.1 位置检测装置的要求和分类 211
8.1.1 对检测装置的要求 211
8.1.2 检测装置的类型 211
8.2 常用位置检测装置 213
8.2.1 旋转变压器 213
8.2.2 感应同步器 217
8.2.3 脉冲编码器 226
8.2.4 光栅 231
8.2.5 磁栅 235
复习与思考题 239
第9章 数控机床液压与气动系统 240
9.1 液压系统的组成 240
9.1.1 能源部分 240
9.1.2 执行机构部分 241
9.1.3 控制部分 242
9.1.4 辅件部分 242
9.2 数控机床上典型的液压回路分析 242
9.2.1 MJ-50数控车床液压系统 242
9.2.2 CK3225数控车床液压系统 244
9.2.3 VP1050加工中心液压系统 246
9.2.4 TH6350卧式加工中心液压系统 248
9.3 数控机床上液压系统的维护 251
9.3.1 液压系统的维护要点 251
9.3.2 维护、保养计划的安排 252
9.4 数控机床上典型气压回路的分析 254
9.4.1 H400型卧式加工中心气动系统 254
9.4.2 数控车床用真空卡盘 258
9.4.3 HT6350卧式加工中心气压系统 259
9.4.4 数控加工中心气动换刀系统 260
复习与思考题 261
第十章 数控机床设计入门 263
10.1 数控机床的结构设计 263
10.2 数控系统设计 263
10.2.1 数控系统的结构特点 264
10.2.2 微机系统 266
10.2.3 数控系统的软件设计 267
10.2.4 数控系统的硬件设计 274
10.3 步进电机驱动电路设计 275
10.3.1 输入／输出通道 276
10.3.2 进给驱动电路设计 277
10.3.3 单片机系统与步进电机驱动器之间的接口方法及方向控制 278
10.3.4 步进电机的速度控制 280
10.3.5 步进电机的点位控制 281
10.3.6 步进电机的加减速控制 282
10.4 主轴驱动电路设计 286
10.4.1 系统设计方案 286
10.4.2 主轴准停（M19） 292
10.4.3 自动换刀 293
10.5 电气控制电路设计 294
10.5.1 CK6142数控车床的电气控制要求 294
10.5.2 CK6142数控车床的电气控制方案设计 294
参考文献 302