第1章 绪论 1
1.1概述 2
1.1.1机床数字控制的基本概念 2
1.1.2数控加工原理 2
1.1.3数控机床的组成 3
1.1.4数控机床的特点 4
1.1.5数控机床的适用范围 5
1.2数控机床的分类 6
1.2.1按运动轨迹分类 6
1.2.2按伺服驱动系统控制方式分类 7
1.2.3按功能水平分类 8
1.2.4按工艺用途分类 9
1.3数控技术的应用与发展 9
1.3.1数控技术的发展历程及趋势 9
1.3.2数控技术与现代制造系统 12
1.4习题与思考题 15
1.5参考文献 16
第2章 数控机床的程序编制 17
2.1概述 18
2.2数控编程基础知识 19
2.2.1与数控机床编程有关的标准 19
2.2.2数控机床坐标轴和运动方向的确定 19
2.2.3数控加工程序格式 22
2.2.4数控编程的内容和步骤 24
2.2.5数控加工程序编制方法 28
2.3数控编程中的数值计算 29
2.3.1二维轮廓零件的数学处理 29
2.3.2空间曲线的数学处理 38
2.4手工编程 39
2.4.1工艺规划 39
2.4.2常用基本编程指令及其应用 44
2.4.3编程实例 51
2.5自动编程 54
2.5.1语言式自动编程 55
2.5.2自动编程系统软件的总体结构 56
2.5.3图形交互式自动编程 57
2.6数控编程技术的发展 57
2.6.1典型的CAD／CAM软件介绍 58
2.6.2 MasterCAM软件介绍 59
2.7习题与思考题 62
2.8参考文献 64
第3章 计算机数控系统 65
3.1概述 66
3.1.1 CNC系统的功能 66
3.1.2 CNC系统的组成及工作流程 67
3.2 CNC装置的硬件结构 68
3.3 CNC装置的软件结构 75
3.3.1 CNC装置的软硬件界面 75
3.3.2 CNC装置软件结构特点 75
3.3.3常规CNC装置的软件结构 78
3.4数控机床用可编程控制器 85
3.4.1 PLC的结构、工作原理及编程系统 86
3.4.2数控机床用PLC 90
3.4.3 PLC在数控机床中的应用 97
3.5 CNC装置的I／O接口及通信网络 98
3.5.1数控装置的I／O接口 98
3.5.2 CNC装置的数据通信接口 99
3.6典型的CNC装置 102
3.6.1 CNC装置的主要生产厂家及其典型产品 102
3.6.2国外主要CNC装置及其特点 104
3.6.3国内主要CNC装置及其特点 106
3.7习题与思考题 108
3.8主要数控厂商及数控资料网址 109
3.9参考文献 109
第4章 插补原理与刀具补偿技术 111
4.1概述 112
4.2刀具补偿技术 113
4.2.1刀具位置和刀具长度补偿 113
4.2.2刀具半径补偿 114
4.2.3 C功能刀具半径补偿 115
4.2.4刀补的执行过程 123
4.3数控机床的插补原理 124
4.3.1逐点比较法 125
4.3.2数字积分法 130
4.3.3数据采样插补 137
4.3.4其他插补方法简介 143
4.4进给速度与加减速控制 147
4.4.1进给速度控制 147
4.4.2加减速度控制 148
4.5习题与思考题 153
4.6参考文献 153
第5章 数控机床的驱动与位置控制 155
5.1概述 156
5.2伺服系统的驱动元件 158
5.2.1步进电动机 158
5.2.2直流伺服电动机 162
5.2.3交流伺服电动机 165
5.2.4直线电动机 167
5.3进给驱动 169
5.3.1对进给驱动的要求 169
5.3.2步进电动机驱动（控制）电路 170
5.3.3直流电动机的速度控制单元 177
5.3.4交流电动机的速度控制单元 183
5.4主轴驱动 188
5.4.1对主轴驱动的要求 188
5.4.2直流主轴控制单元 189
5.4.3交流主轴电动机控制单元 190
5.5数控机床常用的检测装置 194
5.5.1位置检测装置的要求和分类 194
5.5.2旋转变压器 195
5.5.3感应同步器 196
5.5.4脉冲编码器 197
5.5.5光栅尺 199
5.5.6磁尺（磁栅） 201
5.6位置控制 202
5.6.1数字脉冲比较伺服系统 202
5.6.2相位比较伺服系统 203
5.6.3幅值比较伺服系统 204
5.7习题与思考题 204
5.8参考文献 204
第6章 数控机床的机械结构与部件 207
6.1概述 208
6.2数控机床的主传动系统及主轴部件 210
6.2.1主传动系统 210
6.2.2主轴变速方式 212
6.2.3数控机床的主轴部件 214
6.2.4主轴的准停装置与C轴单元 218
6.2.5高速电主轴 219
6.3数控机床的进给运动系统 221
6.3.1对进给系统的性能要求 221
6.3.2滚珠丝杠螺母副 222
6.3.3消除间隙的齿轮传动机构 228
6.3.4数控机床的导轨副 231
6.3.5直线电动机传动 234
6.4数控机床自动换刀系统 235
6.4.1数控车床与车削中心刀架系统 235
6.4.2加工中心自动换刀系统 237
6.5数控分度工作台和回转工作台 242
6.5.1数控分度工作台 242
6.5.2数控回转工作台 246
6.6习题与思考题 249
6.7参考文献 249
第7章 数控机床的故障诊断 251
7.1概述 252
7.1.1数控机床的可靠性与故障 252
7.1.2数控机床常见故障分类 253
7.1.3数控机床故障诊断的流程 253
7.2数控机床的机械故障诊断 256
7.2.1数控机床主传动系统故障诊断与维修 256
7.2.2进给部件故障诊断 258
7.2.3自动换刀部件故障诊断 260
7.2.4液压与气压传动系统的故障诊断 261
7.3数控机床位置检测装置故障诊断 262
7.3.1位置检测元件的维护 262
7.3.2位置检测装置的故障诊断 264
7.3.3位置检测装置的故障诊断举例 266
7.4数控机床伺服系统的故障诊断 266
7.4.1主轴伺服系统故障及诊断 266
7.4.2进给伺服系统故障及诊断 271
7.4.3 PLC检测伺服系统故障及处理 277
7.5习题与思考题 279
7.6参考文献 279
第8章 现代数控技术 281
8.1开放式数控系统 282
8.1.1开放式数控系统的产生背景 282
8.1.2开放式数控系统的基本特征 283
8.1.3国内外开放式数控系统的研究动向 284
8.1.4开放式数控系统的关键技术和研究方法 290
8.2并联机床 291
8.2.1并联机床的产生与发展 291
8.2.2并联机床的设计理论与关键技术 292
8.2.3并联机床的控制技术 295
8.3习题与思考题 298
第9章 实验 299
9.1数控车床的操作与加工实验 299
9.2数控铣床的操作与加工实验 300
9.3数控系统组成及其外设接口实验 302
9.4机床用可编程控制器（PLC）编程与调试实验 303
9.5插补原理实验 304
9.6加减速控制及其实现实验 305
9.7伺服电动机控制实验 305
9.8数控机床位置检测装置实验 306
9.9数控机床典型机械结构拆装实验 307
索引 309