第1章 数控系统概述 1
1.1 机床数字控制的基本原理 1
1.1.1 数字控制的基本概念 1
1.1.2 数控机床的组成 1
1.1.3 数控机床加工零件的操作过程 3
1.1.4 计算机数控系统的工作过程 3
1.2 机床数控系统的分类 3
1.2.1 按机床的运动轨迹分类 4
1.2.2 按伺服系统的控制方式分类 5
1.2.3 按数控系统功能水平分类 6
1.3 数控系统的发展 7
1.3.1 数控系统的发展简史 7
1.3.2 我国数控系统的发展概况 9
1.3.3 数控系统的发展趋势 11
第2章 数控系统控制信号的构成 17
2.1 数控机床的坐标系 17
2.1.1 数控机床所使用的坐标系 17
2.1.2 机床坐标的确定方法 18
2.1.3 绝对坐标系与相对坐标系 18
2.2 数控机床的原点偏置 20
2.2.1 数控机床的各种原点 20
2.2.2 数控机床的零点偏置 21
2.3 数控机床指令代码 21
2.3.1 数控代码标准 21
2.3.2 程序段的组成 26
2.3.3 程序段格式 30
2.4 发展中的STEP-NC标准 30
2.4.1 STEP-NC标准的提出 30
2.4.2 STEP-NC与STEP标准 31
2.4.3 STEP-NC的数据模型 31
2.4.4 STEP-NC数控程序结构 32
2.4.5 STEP-NC标准的发展 33
第3章 控制信息的输入 35
3.1 数控系统控制面板 35
3.1.1 经济型JWK数控系统控制面板 35
3.1.2 SIEMENS 880数控系统控制面板 37
3.2 数控加工程序的输入 40
3.2.1 数控加工程序的输入过程 40
3.2.2 键盘输入方式 41
3.2.3 磁盘输入和通信输入方式 43
3.3 数控加工程序的译码 43
3.3.1 硬件译码过程 44
3.3.2 软件译码过程 46
3.3.3 基于STEP-NC数控系统的译码过程 52
第4章 数控机床点位控制与点位/直线切削控制 54
4.1 点位控制与点位/直线控制的一般概念 54
4.1.1 点位控制与点位/直线控制的异同 54
4.1.2 程序编制的增量方式与绝对值方式 55
4.1.3 测量系统的增量方式与绝对方式 56
4.1.4 点位控制系统与点位/直线切削控制系统的结构 56
4.2 位置计算与比较 58
4.2.1 位置计算与比较线路的各种方案 58
4.2.2 消除增量方式累计误差的方法 58
4.2.3 使用绝对值编程方式的位置计算与比较线路结构 59
4.2.4 位置计算与比较的软件实现 60
4.3 点位/直线切削机床的其他功能 61
4.3.1 主轴准停功能 61
4.3.2 自动换刀功能 62
4.4 补偿机能 67
4.4.1 齿隙补偿 67
4.4.2 螺距补偿 68
4.4.3 计算机数控系统的误差补偿 69
第5章 数控机床的连续切削控制 71
5.1 概述 71
5.2 逐点比较法 72
5.2.1 逐点比较法直线插补 73
5.2.2 逐点比较法圆弧插补 76
5.2.3 逐点比较法插补软件 82
5.2.4 逐点比较法算法的改进 86
5.3 数字积分插补法 90
5.3.1 数字积分法直线插补 91
5.3.2 数字积分法圆弧插补 94
5.3.3 空间直线插补 97
5.3.4 改进DDA插补质量的措施 98
5.3.5 数字积分法插补软件的实现 103
5.4 数据采样插补法 107
5.4.1 数据采样插补法原理 107
5.4.2 时间分割法插补原理 108
5.4.3 扩展DDA数据采样插补法 111
5.4.4 数据采样插补的终点判别 114
5.5 椭圆插补方法 118
5.5.1 椭圆插补基本原理 118
5.5.2 椭圆插补终点判别处理 120
5.5.3 椭圆插补精度分析 121
5.6 高次曲线样条插补方法 122
5.6.1 参数三次样条插补原理 122
5.6.2 参数三次样条插补基本算法 124
5.6.3 参数三次样条插补轮廓误差分析 125
5.7 曲面插补 126
5.7.1 曲面直接插补（SDI） 126
5.7.2 基于STEP-NC数控系统的曲面插补 131
5.7.3 高精度开放式数控系统复杂曲线曲面插补 135
5.8 螺纹加工算法 148
5.8.1 固定螺距的螺纹加工算法 148
5.8.2 变动螺距的螺纹加工算法 150
5.8.3 多螺纹加工算法 151
第6章 数控系统的刀具补偿原理 153
6.1 概述 153
6.2 数控系统的刀具补偿原理 153
6.2.1 刀具数据 153
6.2.2 刀具长度补偿 156
6.2.3 刀具半径补偿 157
6.3 C刀具补偿类型及判别方法 161
6.3.1 C刀具补偿类型的定义 161
6.3.2 C刀具半径补偿算法的几个基本概念 163
6.3.3 C刀具补偿转接类型的判别方法 165
6.4 C刀具补偿的算法 167
6.4.1 直线接直线的情况 167
6.4.2 直线接圆弧的情况 170
6.4.3 圆弧接直线的情况 173
6.4.4 圆弧接圆弧的情况 175
第7章 数控机床加减速控制原理 178
7.1 进给速度的控制方法 178
7.1.1 进给速度的给定 178
7.1.2 进给速度的控制方法 179
7.2 CNC装置的常见加减速控制方法 180
7.2.1 前加减速控制 181
7.2.2 后加减速控制 184
7.2.3 S型加减速控制 187
7.2.4 自适应加减速控制 192
第8章 数控系统的软硬件 199
8.1 计算机数控系统概述 199
8.1.1 计算机数控系统概念及原理 199
8.1.2 计算机数控系统的组成及特点 200
8.2 机床CNC装置的组成、工作原理及特点 203
8.2.1 机床CNC装置的组成 203
8.2.2 机床CNC装置的工作原理 204
8.2.3 机床CNC装置的主要功能和特点 206
8.3 机床数控系统的硬件 209
8.3.1 机床数控系统硬件综述 209
8.3.2 机床数控装置硬件结构类型 210
8.4 机床数控系统软件结构 220
8.4.1 机床CNC系统的软件体系结构与软硬件界面 220
8.4.2 机床CNC系统控制软件设计思想 221
8.4.3 机床CNC系统典型的软件结构模式 224
8.5 机床数控系统实例 234
8.5.1 传统机床数控系统 235
8.5.2 并联数控系统 243
第9章 开放式数控系统 249
9.1 开放式数控系统概述 249
9.1.1 开放式数控系统产生的历史背景 249
9.1.2 开放式数控系统的概念和特征 249
9.1.3 开放式数控系统的分类 250
9.2 开放式数控技术的发展 251
9.2.1 美国的开放式数控系统研究计划 251
9.2.2 欧盟的OSACA计划和日本的OSEC计划 256
9.2.3 我国开放式数控技术的发展 257
9.3 开放式数控系统案例 259
9.3.1 NC嵌入PC式数控系统 259
9.3.2 “PC+运动控制器”数控系统 264
9.3.3 全软件型CNC数控系统 268
第10章 工业机器人控制 272
10.1 工业机器人概述 272
10.1.1 工业机器人机构形式 272
10.1.2 工业机器人的位姿描述和齐次变换 274
10.1.3 工业机器人运动学和运动规划 276
10.2 工业机器人控制系统及软硬件组成 282
10.3 工业机器人控制系统的信息交互 288
10.3.1 工业机器人人机界面 288
10.3.2 工业机器人控制程序 289
10.4 工业机器人控制系统接口技术 293
10.4.1 I/O接口 294
10.4.2 总线接口 298
10.5 工业机器人应用及举例 301
10.5.1 工业机器人应用 301
10.5.2 工业机器人应用举例 302
10.6 其他用途机器人控制 304
10.6.1 其他用途机器人控制理论架构 304
10.6.2 其他用途机器人控制方法介绍 305
10.6.3 其他用途机器人控制技术的发展方向 305
第11章 数控系统接口技术 307
11.1 数控系统输入输出设备接口 307
11.1.1 键盘输入接口 307
11.1.2 显示器输出接口 309
11.2 数控系统的I/O接口 314
11.2.1 接口规范 316
11.2.2 接口电路 317
11.3 数控系统的可编程控制器 324
11.3.1 可编程控制器工作原理 324
11.3.2 PLC在数控系统中的应用 329
11.4 数控系统的通信 341
11.4.1 数字通信概述 341
11.4.2 数控系统常用串行通信接口标准 345
11.4.3 数控系统网络通信接口 350
11.5 开放式数控系统接口 353
11.5.1 概述 353
11.5.2 SERCOS接口的特性和能力 355
11.5.3 SERCOS接口技术 358
11.6 数控系统总线技术 366
11.6.1 STD总线 367
11.6.2 PCI总线 369
11.6.3 CAN现场总线 372
11.6.4 Profibus现场总线 374
11.6.5 DeviceNet总线 379
11.6.6 ControlNet总线 381
11.6.7 Ethernet/IP总线 383
参考文献 386