第1章 数控机床概论 1
1.1 数控机床产生的历史背景及其现状 1
1.1.1 数控机床产生的历史背景 1
1.1.2 数控机床的现状 2
1.2 数控机床的发展状况 3
1.2.1 数控机床的发展趋势 3
1.2.2 数控机床各部件的发展趋势 6
1.2.3 体系结构的发展方向 7
1.2.4 智能化新一代PCNC数控系统 8
1.3 中国数控机床的发展 8
1.3.1 中国数控机床的现状 8
1.3.2 中国发展数控机床存在的主要问题 9
1.3.3 中国数控系统的技术水平 9
1.4 数控机床的适用范围和特点 10
1.4.1 数控机床的适用范围 10
1.4.2 数控机床的特点 11
1.5 数控系统设计开发规范和标准 12
1.5.1 数控系统设计开发规范 12
1.5.2 数控系统标准 12
1.6 数控功能的基本术语 13
1.6.1 数控系统术语 13
1.6.2 数控机床术语 14
1.7 数控系统的技术性能指标 15
1.7.1 数控系统的性能 15
1.7.2 系统的高分辨率 15
1.7.3 控制功能 15
1.7.4 伺服驱动系统的性能 15
1.7.5 数控系统内PLC功能 16
1.7.6 系统的通信接口功能 16
1.7.7 数控系统的开放性 16
1.7.8 数控系统的可靠性与故障自诊断 16
第2章 数控机床机械结构的装配与调试 17
2.1 机床本体装配与调试 17
2.1.1 床身安装 17
2.1.2 导轨安装与校正 19
2.2 数控机床的主传动系统和主轴部件的结构与调整 20
2.2.1 数控机床主传动系统的参数 20
2.2.2 对数控机床主传动系统的要求 21
2.2.3 主传动系统的配置 21
2.2.4 主轴部件 25
2.2.5 主轴的准停 28
2.3 主轴的拆卸与调整 31
2.3.1 数控车床主轴部件的结构与调整 32
2.3.2 加工中心主轴部件的结构与调整 33
2.3.3 数控铣床主轴部件的结构与调整 38
2.4 主轴部件的调整与维护 39
2.4.1 主轴润滑 39
2.4.2 防泄漏 39
2.4.3 刀具夹紧装置的清洁 41
2.4.4 主轴滚动轴承的预紧 41
2.5 数控机床进给传动部件的调整 43
2.5.1 对进给运动系统的要求 43
2.5.2 电动机与丝杠间的连接 43
2.5.3 传动间隙补偿机构的调整 44
2.5.4 滚珠丝杠螺母副的间隙消除 46
2.5.5 滚珠丝杠的支承 49
2.5.6 制动装置 49
2.5.7 滚珠丝杠副的保护及润滑 50
2.6 数控机床导轨类型与调整 50
2.6.1 导轨的基本类型 50
2.6.2 塑料滑动导轨 51
2.6.3 静压导轨 51
2.6.4 滚动导轨 53
2.6.5 滚动导轨的预紧 54
2.6.6 导轨副的调整 55
2.6.7 导轨的润滑 56
2.7 数控机床回转工作台的结构与调试 57
2.7.1 数控回转工作台 57
2.7.2 分度工作台 59
2.7.3 数控工作台的拆装与调试 60
2.8 数控机床自动换刀装置的调试与维护 61
2.8.1 回转刀架换刀 61
2.8.2 更换主轴换刀 63
2.8.3 更换主轴箱换刀 63
2.8.4 带刀库的自动换刀系统 64
2.8.5 刀库 65
2.8.6 刀库及换刀机械手的维护 71
2.9 数控机床液压、气动系统的调试与维护 71
2.9.1 液压传动系统 71
2.9.2 液压系统的维护与调整 72
2.9.3 气动系统 74
2.9.4 气动系统的维护与调整 78
第3章 数控系统的结构与调试 80
3.1 数控系统的组成及工作过程 80
3.1.1 数控系统各部分组成 80
3.1.2 数控系统的特点 82
3.1.3 计算机数控系统的工作过程 82
3.2 计算机数字控制系统的数据信息 84
3.2.1 数控机床的控制信息 84
3.2.2 数控机床的接口信息 85
3.2.3 CNC装置的数据转换信息 86
3.3 CNC装置的硬件结构 87
3.3.1 单微处理器结构 87
3.3.2 多微处理器系统结构 90
3.4 CNC系统软件结构及控制 92
3.4.1 计算机数字控制系统的软硬件界面 92
3.4.2 CNC系统的软件结构及控制 93
3.5 CNC系统常用外设及接口 97
3.5.1 数控机床输入／输出（I/O）接口 97
3.5.2 异步串行通信接口 99
3.5.3 网络通信接口 101
3.6 可编程序控制器在数控机床中的应用与调试 102
3.6.1 可编程序控制器系统的组成与分类 103
3.6.2 PLC的接口 105
3.6.3 PLC的几种控制功能 107
3.6.4 可编程序控制器对继电器控制系统的仿真 107
3.6.5 可编程序控制器I/O延迟响应 109
3.6.6 PLC的数据处理功能 112
3.6.7 数控机床中PLC的程序编制步骤 113
3.6.8 PLC在数控机床上的调试 114
3.7 数控系统的调试技术 121
3.7.1 分辨率的计算 121
3.7.2 输入机床参数的顺序 122
3.7.3 各坐标轴的控制调整 122
3.7.4 各坐标轴软极限的调整 122
3.7.5 偏置值和最大进给率的调整 122
3.7.6 输入机床参数 123
3.7.7 设置M功能代码 123
3.7.8 各直线坐标轴滚珠丝杠的误差补偿 124
3.7.9 机床各坐标轴参考点及机床零点的设定 124
3.7.10 进给保持的应用 125
第4章 数控机床电气控制系统的连接与调试 126
4.1 数控机床的电气控制系统 126
4.1.1 电气控制系统的构成形式 126
4.1.2 电气系统连接的基本过程 128
4.1.3 数控系统电源的连接 130
4.2 数控机床电器部件的安装与连接 132
4.2.1 基本单元连接 132
4.2.2 总体连接 133
4.2.3 伺服／主轴放大器连接 134
4.2.4 急停的连接 135
4.2.5 电动机制动器的连接 136
4.2.6 电源的连接 137
4.2.7 电气接线的关键技术 138
4.3 电气系统的通电与调试 142
4.3.1 电气系统的通电检查 142
4.3.2 电气系统的调试 143
4.4 机床电气手册的识别 146
4.4.1 电气手册的识读 146
4.4.2 查找回路的方法 147
4.5 数控机床电气系统与PLC的关联控制 155
4.5.1 数控机床PLC的控制对象 155
4.5.2 PLC和NC的关系 157
4.5.3 PLC在数控机床中的作用 157
4.5.4 PLC和外围电路的关系 159
第5章 典型数控系统的硬件构成与连接 167
5.1 SIEMENS数控系统的硬件组成与连接 167
5.1.1 SINUMERIK 840D数控系统的组成 167
5.1.2 SINUMERIK 840D数控系统的连接 169
5.1.3 SINUMERIK 802C数控系统的组成 176
5.1.4 SINUMERIK 802C数控系统的连接 180
5.2 FANUC数控系统的硬件构成与连接 188
5.2.1 FANUC 0i数控系统的组成 188
5.2.2 FANUC 0i数控系统的连接 190
第6章 典型数控系统的调试与参数调整 204
6.1 FANUC 0i系统调试 204
6.1.1 调试前的检查 204
6.1.2 系统参数设定 205
6.1.3 FANUC 0i Mate-MB基本参数 210
6.1.4 伺服系统设定与调试 212
6.1.5 主轴参数设置与调整 214
6.1.6 刀具参数设置 215
6.1.7 PMC梯形图的调试 215
6.1.8 伺服参数的优化 217
6.1.9 螺距误差补偿与反向间隙补偿 219
6.2 通电试车 220
6.2.1 各控制回路的调试 220
6.2.2 资料整理和数据备份 221
6.2.3 使用外接PC进行数据的备份与恢复 222
6.3 SINUMERIK 802C系统的调试 224
6.3.1 通电和系统引导 224
6.3.2 PLC调试 225
6.3.3 初始化调试 226
6.3.4 主轴调试 228
6.3.5 调试完成后的工作 230
6.4 SINUMERIK 802CBL系统参数的设置和调整 231
6.4.1 SINUMERIK 802CBL系统口令 231
6.4.2 系统数据的显示和修改 232
6.4.3 参数设置 233
6.5 SINUMERIK 802CBL系统数据备份与传输 235
6.5.1 系统的数据保护 235
6.5.2 SINUMERIK 802CBL数据 保存 236
6.6 SINUMERIK 840D系统的调试 238
6.6.1 开机准备 238
6.6.2 开机和起动 239
6.6.3 NC和PLC总清 242
6.6.4 PLC软件系统的安装与调试 242
6.6.5 机床数据MD（Machine Data）的调试 248
6.6.6 MMC软件的安装 251
6.7 SINUMERIK 840D的数据备份 252
6.7.1 数据备份的方法 252
6.7.2 系列备份 252
6.7.3 分区备份 254
6.8 数据的恢复 254
6.8.1 MMC100.2的操作步骤 255
6.8.2 MMC103的操作步骤 255
6.9 螺距误差补偿 255
6.9.1 螺距误差补偿的方法 256
6.9.2 螺距误差补偿的操作步骤 256
第7章 数控机床的整机安装、调试与验收 257
7.1 数控机床的安装 257
7.1.1 数控机床安装前的技术准备 257
7.1.2 机床的安装连接 260
7.1.3 数控机床的抗干扰 263
7.2 数控机床调试前的检查工作 268
7.2.1 机床内部部件的紧固和外部连接电缆检查 268
7.2.2 机床数控系统性能的全面检查和确认 268
7.2.3 机床机械部分与辅助系统的检查 271
7.2.4 接通电源后的检查 272
7.3 CNC系统的功能检查和调试 274
7.3.1 CRT显示内容检查和功能调试 274
7.3.2 数控机床CNC系统通电后的硬件检查和调试 280
7.3.3 数字伺服系统的检查和调试 282
7.3.4 交流主轴驱动系统的检查和调试 283
7.4 数控机床的空运行功能检验与调试 285
7.4.1 数控机床空运行与功能检验的一般要求 285
7.4.2 数控卧式车床空运行及功能检验 287
7.4.3 数控车床的整机调试与负荷试验 289
7.4.4 加工中心的空运行及功能检验 292
7.4.5 卧式加工中心的整机调试与负荷试验 298
7.5 数控机床的检测验收 300
7.5.1 机床外观检查 301
7.5.2 几何精度检验 301
7.5.3 定位精度检验 303
7.5.4 切削精度检验 305
7.5.5 机床性能及NC功能试验 307
第8章 数控机床的维护与保养 309
8.1 数控机床的维护管理 309
8.1.1 数控设备维护管理的基本要求 309
8.1.2 数控设备维护管理的主要内容 309
8.1.3 对维修人员的素质要求 310
8.1.4 数控设备维护管理常用的仪器、仪表、工具及功能测试 311
8.1.5 机床标准实施细则 314
8.1.6 数控机床运行使用中的注意事项 315
8.1.7 机械部件及辅助装置的维护 316
8.1.8 位置检测元件的维护 318
8.1.9 数控系统日常维护 319
8.1.10 不定期与定期点检 320
8.1.11 日常点检 324
8.1.12 月检查要点 325
8.1.13 半年检查要点 325
8.1.14 数控机床的可视化管理 326
8.2 数控机床强电控制系统的维护与保养 327
8.2.1 普通继电接触器控制系统的维护与保养 327
8.2.2 PLC的维护与保养 328
8.2.3 预防性维护的主要内容 328
8.3 数控机床的安全操作规程 330
8.3.1 数控车床及车削加工中心的安全操作规程 330
8.3.2 数控铣床及加工中心的安全操作规程 331
8.3.3 特种加工机床的安全操作规程 332
8.4 数控机床的保养 332
8.4.1 数控机床一级保养的内容和要求 333
8.4.2 数控机床二级保养的内容和要求 334
8.4.3 数控机床三级保养的内容和要求 337
参考文献 340