第1章 数控技术基础 1
1.1 数控机床的系统组成及其基本原理 1
1.1.1 数控机床的组成 1
1.1.2 数控机床的工作原理 3
1.2 数控机床的分类及加工对象 3
1.2.1 数控机床的分类 3
1.2.2 数控机床的特点及加工对象 8
1.3 数控技术的发展方向 10
1.3.1 数控机床和数控系统的发展 10
1.3.2 机械制造系统的发展 12
思考与练习 14
第2章 插补原理 16
2.1 概述 16
2.2 逐点比较法 17
2.2.1 逐点比较法直线插补 17
2.2.2 逐点比较法圆弧插补 20
2.2.3 逐点比较法的合成进给速度控制 23
2.3 数字积分插补法 24
2.3.1 求和运算代替求积运算 24
2.3.2 数字积分法直线插补 24
2.3.3 数字积分法圆弧插补 27
2.4 数据采样插补法 28
2.4.1 插补周期与位置控制周期 29
2.4.2 插补周期与精度、速度之间的关系 29
2.4.3 数据采样法直线插补 30
2.4.4 数据采样法圆弧插补 31
思考与练习 32
第3章 数控系统及检测装置 33
3.1 计算机数控装置 33
3.1.1 CNC系统的工作过程 33
3.1.2 CNC装置的功能 35
3.1.3 CNC系统的硬件结构 37
3.1.4 CNC系统的软件结构 39
3.2 数控机床位置检测装置 43
3.2.1 检测装置的要求与类型 43
3.2.2 脉冲编码器 44
3.2.3 旋转变压器 45
3.2.4 感应同步器 46
3.2.5 光栅 49
3.2.6 磁栅 50
思考与练习 51
第4章 数控机床的结构 52
4.1 数控机床的结构组成 52
4.1.1 数控机床的结构组成 52
4.1.2 数控机床机械结构的特点 53
4.2 数控机床的总体布局形式 56
4.2.1 数控车床的总体布局形式 56
4.2.2 加工中心的总体布局形式 57
4.2.3 卧式加工中心、立式加工中心的布局形式 58
4.3 数控机床的主传动系统 59
4.3.1 对数控机床主传动系统的要求 59
4.3.2 主轴部件机械结构 60
4.3.3 主轴调速方式 62
4.3.4 电主轴 63
4.4 进给系统的机械传动结构 64
4.4.1 进给传动系统种类 65
4.4.2 对进给系统的性能要求 65
4.4.3 滚珠丝杠螺母副 66
4.4.4 导轨副 72
4.5 数控机床的辅助装置 76
4.5.1 自动换刀机构 76
4.5.2 刀库 79
4.5.3 刀具交换装置 83
4.5.4 工件自动交换 85
4.5.5 液压和气动系统 89
4.5.6 润滑系统 94
4.5.7 冷却系统 95
4.5.8 排屑装置 96
4.5.9 过载保护、超程限位和回机床参考点装置 97
思考与练习 99
第5章 数控机床编程基础 100
5.1 数控编程的基本概念 100
5.1.1 数控编程 100
5.1.2 程序编制的内容和步骤 100
5.1.3 数控编程的方法 101
5.2 数控机床的坐标系 102
5.2.1 机床坐标系和方向 102
5.2.2 各坐标轴运动方向的确定 102
5.2.3 绝对坐标系和相对坐标系 104
5.2.4 机床坐标系与工件坐标系 104
5.3 数控编程中的指令代码 105
5.3.1 F、S、T代码 105
5.3.2 准备功能G指令 106
5.3.3 辅助功能M指令 106
5.4 程序结构与程序段格式 107
5.4.1 程序的结构 107
5.4.2 程序段格式 107
5.4.3 程序的分类 108
5.5 数控编程中的有关标准及代码 109
思考与练习 110
第6章 数控机床编程技术 111
6.1 常用编程指令 111
6.1.1 绝对和增量尺寸编程指令G90/G91 111
6.1.2 工件坐标系设定指令G92/G50 112
6.1.3 工件坐标系的选取指令G54～G59 112
6.1.4 坐标平面设定指令G17、G18、G19 113
6.2 刀具运动方式有关的G指令 113
6.2.1 快速定位指令G00 113
6.2.2 直线插补指令G01 114
6.2.3 圆弧插补指令G02/G03 114
6.3 刀具补偿功能 115
6.3.1 刀具半径补偿指令（G41/G42、G40） 115
6.3.2 刀具长度补偿指令（G43/G44） 116
6.3.3 刀具位置补偿 117
6.3.4 刀尖圆弧半径补偿 117
6.4 数控车床的程序编制 120
6.4.1 数控车床的编程要点 120
6.4.2 坐标系 120
6.4.3 数控车床加工工序的编排 121
6.4.4 准备功能指令 121
6.4.5 辅助功能指令 122
6.4.6 固定循环 123
6.4.7 暂停指令G04 126
6.4.8 螺纹加工 127
6.4.9 数控车床编程实例 131
6.5 数控铣床的程序编制 133
6.5.1 孔加工固定循环 134
6.5.2 数控铣床编程实例 138
思考与练习 141
第7章 PLC在数控机床上的应用 144
7.1 PLC工作原理 144
7.1.1 PLC的特点 144
7.1.2 PLC的应用领域 145
7.1.3 PLC系统的组成 146
7.1.4 PLC的工作原理 150
7.2 数控机床用PLC 152
7.2.1 数控机床PLC的控制对象 152
7.2.2 数控机床的PLC 153
7.2.3 PLC在数控机床上的配置方式 153
7.3 主轴控制 154
7.3.1 主轴准停控制 154
7.3.2 主轴正、反转及停止控制 155
7.4 润滑系统的PLC控制 156
7.5 刀库自动选刀控制 159
思考与练习 161
第8章 伺服驱动系统 162
8.1 数控机床伺服系统概念 162
8.1.1 伺服驱动系统概念 162
8.1.2 伺服系统的组成与分类 163
8.2 步进电动机伺服系统 164
8.2.1 工作台控制 164
8.2.2 步进电机的工作原理及其特点 165
8.2.3 步进电机的选用 168
8.2.4 步进电动机的驱动控制 172
8.3 直流电动机伺服系统 174
8.3.1 直流伺服电动机分类 174
8.3.2 永磁式直流伺服电动机 175
8.3.3 直流伺服电动机的速度控制方法 177
8.4 交流伺服电动机及其速度控制 179
8.4.1 交流伺服电动机概述 179
8.4.2 交流伺服电动机调速原理 180
8.4.3 变频调速技术 181
思考与练习 183
第9章 数控机床常见故障诊断与维护 184
9.1 数控机床的保养与维护 184
9.1.1 数控机床保养与维护的作用与意义 184
9.1.2 数控机床保养维护的基本要求 184
9.1.3 机床日常维护保养要点 185
9.2 数控机床的故障诊断 187
9.2.1 数控机床的可靠性概念 187
9.2.2 数控机床故障分类 187
9.2.3 数控机床故障诊断技术 191
9.2.4 数控机床故障紧急处理、分析与判断 193
9.3 数控机床的故障检查方法 193
9.4 数控机床常见故障的处理 195
9.4.1 机械部件常见故障及处理 195
9.4.2 电气部件常见故障及处理 195
9.4.3 进给伺服系统常见故障及处理 195
9.4.4 主轴伺服系统常见故障及处理 196
9.4.5 数控系统常见故障及处理 197
9.4.6 数控机床的抗干扰性措施 199
9.4.7 数控系统电磁兼容性的要求 200
9.4.8 机床数控系统的抗电磁干扰措施 200
思考与练习 201
参考文献 202