第1章 绪论（Chapter One Introudction） 1
1.1基本概念（Basic Concepts） 3
1.2数控机床的工作过程与组成（Working Process and Components of Numerical Control Machine Tools） 4
1.2.1数控机床的工作过程 4
1.2.2数控机床的组成 4
1.3数控机床的特点及适用范围（Characteristics and Applied Fields of Numerical Control Machine Tools） 6
1.3.1数控机床的特点 6
1.3.2数控机床适用的范围 7
1.4数控机床的分类（Classification of Numerical Control Machine Tools） 8
1.4.1按加工工艺分类 8
1.4.2按运动轨迹控制方式分类 9
1.4.3按进给伺服系统的控制原理分类 10
1.5数控技术的发展（Development of Numerical Control Technology） 11
1.6常见数控系统介绍（Introduction of CNC System Widely Used） 14
1.6.1华中数控系统 14
1.6.2西门子数控系统 16
1.6.3 FANUC系统 18
本章小结（Summary） 21
推荐阅读资料（Recommended Readings） 21
思考与练习（Exercises） 21
第2章 数控机床的典型机械结构（Chapter Two Typical Mechanical Structures of CNC Machine Tools） 23
2.1数控机床的机械结构要求（Mechanical Structural Requirements for CNC Machine Tools） 24
2.2数控机床的总体布局（Overall Layouts of CNC Machine Tools） 26
2.2.1数控车床的布局形式 26
2.2.2数控铣床的布局形式 27
2.2.3加工中心布局形式 27
2.3数控机床的主传动机械结构（CNC Machine Tool，s Main Transmission System） 30
2.3.1数控机床主传动系统概述 30
2.3.2数控机床的主传动系统的机械结构 31
2.4数控机床的进给传动机械结构（CNC Machine Tool Feed Drive System） 36
2.4.1数控机床对进给传动系统机械结构的要求 36
2.4.2数控机床的进给传动机械机构的组成 37
2.4.3数控机床的导轨 46
2.4.4数控机床的工作台 49
2.5自动换刀装置（Automatic Tool Changer） 51
2.5.1自动换刀装置的分类 51
2.5.2刀库 54
2.5.3机械手 56
2.5.4加工中心主轴上刀具的夹紧机构 56
2.6数控机床的典型结构（Typical Struc-tures of CNC Machine Tools） 57
2.6.1数控车床 57
2.6.2数控铣床 58
2.6.3加工中心 59
本章小结（Summary） 60
推荐阅读资料（Recommended Readings） 61
思考与练习（Exercises） 61
第3章 插补原理与刀具补偿技术（Chapter Three Interpolation The-ory and Tool Compensation） 62
3.1插补原理（Interpolation Theory） 63
3.1.1插补的基本原理 63
3.1.2插补功能的基本要求 64
3.1.3插补方法的分类 64
3.1.4逐点比较法 65
3.1.5数字积分法 75
3.1.6数据采样法 83
3.2刀具补偿技术（Tool Compensation） 88
3.2.1刀具的长度补偿 88
3.2.2刀具半径补偿 89
本章小结（Summary） 96
推荐阅读资料（Recommended Readings） 97
思考与练习（Exercises） 97
第4章 数控程序的编制（Chapter Four NC Program Preparation） 99
4.1数控编程基础（CNC Programming Fundamentals） 100
4.1.1数控编程的概念及分类 100
4.1.2数控编程的内容及步骤 101
4.1.3数控机床坐标轴和运动方向的确定 102
4.1.4数控加工程序段格式 106
4.1.5数控编程中的数值计算 112
4.2数控车床编程（CNC Lathe Programming） 114
4.2.1数控车床的编程特点 114
4.2.2数控车削加工工艺 115
4.2.3数控车床基本编程指令 121
4.2.4数控车床固定循环指令 129
4.2.5数控车床的加工编程实例 140
4.3数控铣床（加工中心）编程（Programming of CNC Milling Machine or Machine Center） 142
4.3.1数控铣床（加工中心）的概述 142
4.3.2数控铣床（加工中心）加工工艺 143
4.3.3数控铣床（加工中心）功能指令 148
4.3.4数控铣床（加工中心）基本加工编程指令 150
4.3.5数控铣床（加工中心）固定循环指令 155
4.3.6数控铣床（加工中心）加工编程实例 162
4.4用户宏程序编程（User Macro Programming） 164
4.4.1用户宏程序的编程基础 164
4.4.2用户宏程序编程实例 168
4.5自动编程（Automatic Programing） 170
4.5.1自动编程概述 170
4.5.2常见图形交互式自动编程软件简介 174
4.5.3基于UG NX软件自动编程实例 176
本章小结（Summary） 190
推荐阅读资料（Recommended readings） 190
思考与练习（Exercises） 191
第5章 计算机数控系统（Chapter Five CNC System） 193
5.1概述（Summary） 194
5.2 CNC系统的硬件结构（Hardware Structure of CNC System） 199
5.2.1单微处理器数控装置的硬件结构 199
5.2.2多微处理器数控装置的硬件结构 200
5.2.3华中数控系统硬件结构 202
5.3 CNC系统软件结构（Software Structure of CNC System） 203
5.3.1 CNC系统软件组成 203
5.3.2 CNC系统软件特点与结构 203
5.4 CNC系统的数据预处理（CNC System Data Preprocessing） 212
5.5华中数控系统的软件结构（Software Structure of Huazhong CNC System） 221
5.6数控机床中的PLC（PLC in CNC Machine Tools） 222
5.6.1 PLC简介 222
5.6.2 PLC在数控机床中的应用 228
5.7 CNC系统的接口（Interface of CNC System） 235
5.7.1 CNC系统接口的作用与接口规范 235
5.7.2华中数控系统HNC-210B的主要接口 236
本章小结（Summary） 237
推荐阅读资料（Recommended Readings） 237
思考与练习（Exercises） 237
第6章 数控机床主轴驱动与控制（Chapter Six Drive and Control of CNC Machine Tool Spindle） 239
6.1概述（Summary） 240
6.2主轴驱动与控制（Spindle Drive and Control） 246
6.2.1数控装置对主轴驱动的控制 246
6.2.2主轴无级调速 247
6.2.3主轴分段无级调速 247
6.3主轴准停控制（Spindle Stop Control） 249
6.3.1机械准停控制 249
6.3.2电气准停控制 250
6.4主轴旋转与进给轴的关联控制（Association Control Between Spindle Rotation and Feed Shaft） 252
6.4.1主轴旋转与轴向进给的关联控制 252
6.4.2主轴旋转与径向进给的关联控制 252
6.5数控机床主轴伺服系统实例（Servo System Instance of CNC Machine Tool） 253
6.5.1数控装置与主轴伺服系统的控制连接形式 253
6.5.2数控装置与主轴伺服系统的控制连接实例 256
本章小结（Summary） 258
推荐阅读资料（Recommended Readings） 259
思考与练习（Exercises） 259
第7章 数控机床进给驱动与控制（Chapter Seven Feed Drives and Control of CNC Machine Tool） 261
7.1进给伺服系统概述（Servo System Overview） 262
7.2步进电动机及其驱动控制（Stepping Motor and Drive Control） 265
7.2.1步进电动机的工作原理与特点 265
7.2.2步进电动机的主要特性 267
7.2.3步进电动机的驱动控制 270
7.2.4步进电动机的运动控制 275
7.2.5提高步进伺服系统精度的措施 276
7.3常用位置检测元件（Common Position Detector） 277
7.3.1位置检测元件的分类及要求 278
7.3.2光栅尺 279
7.3.3旋转变压器 282
7.3.4感应同步器 285
7.3.5旋转编码器 288
7.3.6电感式与霍尔接近开关 291
7.4直流伺服电动机及其驱动装置（DC Servo Motors and Its Driving Device） 293
7.4.1直流伺服电动机工作原理 293
7.4.2直流伺服驱动装置 296
7.5交流伺服电动机及其驱动装置（AC Servo Motor and Its Driving Device） 300
7.5.1交流伺服电动机工作原理 300
7.5.2交流伺服驱动装置 302
7.6直线电动机及其在数控机床中的应用简介（Linear Motor and Its Application Introduction to CNC Machine Tools） 306
7.6.1直线电动机简介 306
7.6.2直线电动机在数控机床中的应用 310
7.7进给运动闭环位置控制（Closed Loop Position Control System of Feed Motion） 313
7.7.1进给运动闭环位置控制概述 313
7.7.2典型的进给运动闭环位置控制方式简介 313
7.8数控机床进给伺服系统应用实例（The Application Example of CNC Machine Tool Servo System） 315
本章小结（Summary） 317
推荐阅读资料（Recommended Readings） 318
思考与练习（Exercises） 318
第8章 数控机床选用、安装调试、维护与故障诊断简介（Chapter Eight Selection， Installation and Debugging， Maintenance and Faults Diagnosis of CNC Machine Tools in Brief） 321
8.1数控机床的选用（Selection of CNC Machine Tools） 322
8.1.1数控机床的选用原则 322
8.1.2数控机床选用的基本要点 323
8.2数控机床的安装调试与验收（Installation， Debugging and Acceptance of CNC Machine Tools） 326
8.2.1数控机床的安装调试 326
8.2.2数控机床的验收 329
8.3数控机床的维护（Maintenance of CNC Machine Tools） 332
8.3.1数控机床的日常维护 332
8.3.2数控机床的预防性维护 334
8.4数控机床的可靠性和故障诊断简介（Reliability and Faults Diagnosis of CNC Machine Tools） 337
8.4.1数控机床的可靠性 337
8.4.2数控机床故障诊断技术简介 338
8.4.3 FANUC数控机床故障诊断与排除两例 340
本章小结（Summary） 341
推荐阅读资料（Recommended Readings） 341
思考与练习（Exercises） 342
附录一 部分数控系统G代码一览表 345
附录二 数控常用术语中英文对照 347
附录三 常用刀具材料特性、用途及优点 350
附录四 铣刀每齿进给量和铣削加工切削速度参考值 351
附录五 硬质合金车刀粗车进给量及切削速度参考值 352
参考文献 354