第1章 绪论 1
1.1 数字控制技术 1
1.2 数控机床的发展与构成 2
1.2.1 数控机床的发展过程 2
1.2.2 数控机床的基本组成及工作原理 3
1.3 数控机床的分类 5
1.3.1 按加工工艺方法分类 5
1.3.2 按控制系统功能特点分类 6
1.3.3 按伺服系统的特点分类 8
1.3.4 按控制系统的功能水平分类 9
1.4 数控机床的特点 10
1.4.1 数控机床的加工特点 10
1.4.2 数控机床的使用特点 11
1.4.3 数控机床的应用范围 12
习题1 13
第2章 数控的数学原理 14
2.1 概述 14
2.2 逐点比较法直线插补 14
2.2.1 第一象限直线插补 15
2.2.2 实现直线插补的硬件方法 17
2.2.3 直线插补的软件方法 19
2.2.4 各象限直线插补的处理 19
2.2.5 逐点比较法插补的速度分析 19
2.2.6 直线插补方法的改进 20
2.3 逐点比较法圆弧插补 22
2.3.1 圆弧插补的四个节拍 22
2.3.2 跨象限的圆弧插补处理——符号判别法 24
2.3.3 自动过象限 27
2.3.4 终点判别 27
2.3.5 坐标符合法中的误差处理 28
2.3.6 提高圆弧插补速度和均匀速度的方法 29
2.4 数字积分法插补原理 30
2.5 按步积分（DDA法）直线插补 31
2.5.1 直线DDA法的插补原理 31
2.5.2 左移规格化的硬件积分运算 34
2.5.3 直线软件插补的比较溢出法 35
2.6 DDA法圆弧插补 37
2.6.1 插补原理 37
2.6.2 硬件圆弧插补的DDA法 38
2.6.3 软件圆弧插补的DDA法 39
2.6.4 提高DDA法圆弧插补精度的方法 41
2.7 多维线性插补原理 42
2.8 非圆曲线拟合 45
习题2 47
第3章 数控加工编程 48
3.1 数控加工编程的概念 48
3.2 编程的基础知识 50
3.2.1 坐标系的建立 50
3.2.2 程序的组成 51
3.2.3 常用地址符及其含义 53
3.2.4 准备功能G和辅助功能M代码简介 54
3.3 数控加工的工艺特点 54
3.3.1 工序、工步划分的原则 54
3.3.2 数控机床对夹具的要求 55
3.3.3 数控机床对刀具的要求 55
3.3.4 刀具的引进和退出 58
3.3.5 平面及曲面加工的工艺处理简介 60
3.4 数控加工中心编程 62
3.4.1 坐标系及尺寸传递 62
3.4.2 编程的坐标系及数值输入方式 65
3.4.3 与切削用量有关的指令 66
3.4.4 换刀和刀具管理 67
3.4.5 程序的结构 67
3.4.6 基本运动指令 68
3.4.7 基本运动指令的延伸 71
3.4.8 图形变换功能 73
3.4.9 固定循环 77
3.4.10 参数编程 83
3.5 数控系统的刀具半径补偿 86
3.5.1 刀具半径补偿的概念 86
3.5.2 刀具半径补偿原理 87
3.5.3 C刀具补偿原理 88
3.5.4 刀具半径和长度补偿编程 90
习题3 95
第4章 数控系统及设计 97
4.1 数控系统的原理与结构 97
4.1.1 数控系统的总体结构及各部分的功能 97
4.1.2 数控系统的软件功能及其实现 101
4.2 MCS-51单片微机的最小系统 107
4.3 I/O接口的扩展及输入输出设计 108
4.3.1 8255的结构 109
4.3.2 8255的操作方式和选择 110
4.3.3 输入输出接口的设计 112
4.4 外部存储器的扩展 114
4.4.1 RAM存储器电路 115
4.4.2 外部RAM电路的逻辑设计 115
4.4.3 外部数据存储器的数据传送 116
4.4.4 数据存储器的设计 116
4.5 数码显示器和键盘接口技术 117
4.5.1 数码管结构 117
4.5.2 显示器工作原理 117
4.5.3 数码管显示电路 118
4.5.4 键盘接口设计 121
4.6 开环数控系统的软件设计 122
4.7 控制步进电机环行分配程序 123
4.8 数控系统速度控制程序设计 127
4.8.1 数控机械工作速度控制程序设计 127
4.8.2 自动升降速程序设计 130
4.9 插补程序设计 134
4.9.1 逐步比较法直线插补程序设计 134
4.9.2 逐点比较法圆弧插补程序设计 138
4.9.3 DDA法圆弧插补程序设计 142
习题4 145
第5章 伺服与检测装置 146
5.1 概述 146
5.2 开环进给伺服系统 147
5.2.1 步进电动机的工作原理 147
5.2.2 步进电动机驱动电源及其与数控装置的连接 149
5.2.3 步进电动机的使用 153
5.3 检测元件 157
5.3.1 检测元件的分类 157
5.3.2 光电编码器 158
5.3.3 光栅尺 159
5.3.4 旋转变压器与感应同步器 161
5.4 半闭环、闭环进给伺服系统 164
5.4.1 对进给伺服驱动的要求 164
5.4.2 直流伺服驱动进给装置 165
5.4.3 交流伺服驱动进给装置 170
5.4.4 进给伺服电动机的选用 174
5.5 主轴驱动装置 178
5.5.1 对主轴驱动的要求 178
5.5.2 直流主轴电动机与驱动装置 178
5.5.3 交流主轴电动机与驱动装置 180
习题5 182
第6章 基于PC的开放式数控系统 184
6.1 开放式数控系统概述 184
6.1.1 开放式数控系统的提出 184
6.1.2 开放式体系结构的定义 185
6.1.3 开放式体系结构CNC的优点 186
6.1.4 开放式数控系统体系结构的开放途径 186
6.1.5 国内外在开放式体系结构方面的研究进展 187
6.2 基于PC开放式CNC系统及其硬件结构 190
6.2.1 基于PC的开放式数控系统 190
6.2.2 基于PC的数控系统的硬件结构 191
6.2.3 总线技术 191
6.3 开放式数控系统的软件设计 198
6.3.1 开放式数控系统的模块分析及系统任务的划分 199
6.3.2 开放式数控系统任务实时性的划分 200
6.3.3 开放式数控系统的软件系统平台 201
6.4 Windows下数控系统技术 204
6.4.1 多线程技术在开放式CNC系统中的应用 204
6.4.2 网络数控系统技术 206
6.4.3 Windows的实时性 208
6.4.4 实例 210
习题6 212
第7章 嵌入式数控系统 213
7.1 概述 213
7.2 嵌入式系统结构 213
7.2.1 嵌入式系统定义 213
7.2.2 嵌入式系统的结构 214
7.2.3 嵌入式控制技术的应用 216
7.2.4 可重构嵌入式数控系统 216
7.3 嵌入式数控系统的开发 217
7.3.1 嵌入式处理器 217
7.3.2 嵌入式数控系统的设计要求 220
7.3.3 PCL6045及运动函数库 221
7.4 嵌入式数控系统硬件设计 222
7.4.1 嵌入式数控系统的硬件结构 222
7.4.2 嵌入式数控系统的硬件设计 222
7.4.3 系统基本驱动模块的设计 226
7.5 嵌入式数控系统软件设计 227
7.5.1 系统软件结构 227
7.5.2 CNC系统的RTOS编程模型 230
7.5.3 CNC系统上的RTOS实现 230
7.5.4 系统功能模块设计 234
习题7 238
附录 数字控制机床穿孔带程序段格式中的准备功能G和辅助功能M的代码（JB3208—83） 239
参考文献 246