第1章 数控编程与操作 1
1.1 数控加工程序编制基础 1
1.1.1 数控加工程序的编制 1
1.1.2 数控程序代码 2
1.1.3 数控程序指令字 3
1.1.4 数控程序组成及格式 6
1.1.5 机床坐标系 7
1.1.6 SINUMERIK系统的R参数 10
1.1.7 数控加工工艺 12
1.2 西门子810D/840D基本功能 19
1.2.1 零点偏置指令 19
1.2.2 极坐标功能与极点定义指令（G110/G111/G112） 23
1.2.3 刀具半径、长度补偿指令 24
1.3 西门子810D/840D加工程序编制基础 25
1.3.1 SINUMERIK程序格式 25
1.3.2 旋转轴的绝对尺寸（DC/ACP/ACN） 26
1.3.3 运动功能指令（G00/G01/G02/G03,CIP） 27
1.3.4 螺旋线插补指令（G02/G03,TURN） 29
1.3.5 基本指令综合编程应用 29
1.4 西门子810D/840D R参数及子程序 30
1.4.1 R参数及子程序概述 30
1.4.2 R参数及子程序应用实例 31
1.5 固定循环功能指令 32
1.5.1 钻削循环CYCLE81 32
1.5.2 钻削循环CYCLE82 33
1.5.3 钻削循环CYCLE83 33
1.5.4 刚性攻丝CYCLE84 34
1.5.5 镗孔循环CYCLE85～CYCLE89 35
1.5.6 线性排列孔的钻孔循环HOLES1 37
1.5.7 圆周排列孔的钻孔循环HOLES2 38
1.6 程序跳转及程序段重复功能 39
1.6.1 程序跳转功能 39
1.6.2 程序段重复（REPEAT/REPEATB） 40
1.6.3 程序跳转及程序段重复应用实例 42
1.7 SINUMERIK数控机床的操作 44
1.7.1 操作面板简述 44
1.7.2 机床开机操作 47
1.7.3 设置参数 48
1.7.4 手动操作 52
1.7.5 数控程序处理 53
1.7.6 自动加工 55
1.7.7 检查运行轨迹 56
1.8 实训 西门子810D/840D操作、程序编写 56
1.8.1 实训内容 56
1.8.2 实训步骤 56
第2章 数控系统硬件构成 61
2.1 SIEMENS 810D/840D数控单元 61
2.1.1 SIEMENS 840D与NCU 61
2.1.2 SIEMENS 810D与CCU 63
2.2 SIEMENS 810D/840D数字驱动系统 65
2.2.1 SIMODRIVE 611D驱动系统的组成 65
2.2.2 电源模块 67
2.2.3 611D数字驱动模块 73
2.3 OP单元和MMC 75
2.3.1 OP单元 76
2.3.2 MMC 77
2.3.3 PCU 78
2.3.4 MCP 79
2.4 MPI和OPI通信 82
2.5 PLC模块 84
2.6 伺服电机的特性及选型 87
2.6.1 进给伺服电机 87
2.6.2 主轴电机 91
2.7 硬件连接 94
2.8 实训一 熟悉数控系统硬件及接口 97
2.8.1 实训内容 97
2.8.2 实训步骤 97
2.9 实训二 伺服单元使能控制 97
2.9.1 实训内容 97
2.9.2 实训步骤 97
2.9.3 思考题 98
第3章 系统数据备份和恢复 99
3.1 WINPCIN软件的安装和使用 99
3.2 系列数据备份 101
3.2.1 V.24参数的设定 101
3.2.2 PCU20的数据备份 101
3.2.3 PCU50的数据备份 103
3.3 分区备份 103
3.3.1 PCU20分区备份 103
3.3.2 PCU50分区备份 103
3.4 数据的清除与恢复 104
3.4.1 NC总清与PLC总清 104
3.4.2 数据恢复 104
3.5 实训一 启动数据备份 105
3.5.1 实训内容 105
3.5.2 实训设备 105
3.5.3 实训步骤 105
3.6 实训二 恢复试车数据 107
3.6.1 实训内容 107
3.6.2 实训设备 108
3.6.3 实训步骤 108
3.7 实训三 其他数据备份 108
3.7.1 实训内容 108
3.7.2 实训设备 108
3.7.3 实训步骤 108
第4章 数控系统机床数据 109
4.1 数控系统机床数据的设置与调整方法 109
4.1.1 机床数据保护等级 109
4.1.2 设置和调整方法 110
4.1.3 数据生效方式 111
4.1.4 机床数据分类 111
4.2 数控系统常用机床数据 112
4.2.1 操作面板用机床数据 112
4.2.2 通用机床数据 115
4.2.3 基本通道机床数据 118
4.2.4 轴类机床数据 121
4.2.5 机床设定数据 132
4.3 编码器的数据匹配 134
4.4 实训 机床回参考点参数设置 137
4.4.1 实训内容 137
4.4.2 实训基础知识 137
4.4.3 实训步骤 140
4.4.4 思考题 141
第5章 数控系统调试与优化 142
5.1 机床轴的基本配置 142
5.2 数控系统调试 144
5.2.1 机床数据设定 144
5.2.2 驱动数据设定 144
5.3 利用IBN-TOOL软件进行驱动数据的配置 145
5.4 驱动系统的数据设置 158
5.4.1 电流环数据设置 159
5.4.2 速度环数据设置 160
5.4.3 位置环数据设置 161
5.5 驱动系统的数据优化 161
5.5.1 自动优化方法 162
5.5.2 手动优化 169
5.6 实训一 810D数控系统配置与调试 174
5.6.1 实训内容 174
5.6.2 实训步骤 174
5.7 实训二 840D数控系统配置与调试 176
5.7.1 实训内容 176
5.7.2 实训步骤 176
5.8 实训三 实际轴转换成虚拟轴 177
5.8.1 实训内容 177
5.8.2 实训步骤 178
第6章 STEP 7编程软件的安装和使用 179
6.1 STEP 7软件安装 179
6.1.1 软硬件安装要求 179
6.1.2 安装STEP 7软件 179
6.1.3 安装STEP 7授权管理软件 182
6.1.4 卸载 182
6.1.5 SET PG/PC Interface通信接口设置界面 182
6.2 S7-PLCSIM仿真软件 184
6.2.1 PLCSIM简介 184
6.2.2 PLCSIM使用 185
6.2.3 下载程序及模块信息 186
6.2.4 PLCSIM与真实PLC的差别 187
6.3 SIMATIC Manager开发环境 187
6.3.1 主界面 187
6.3.2 HW Config硬件组态界面 188
6.3.3 LAD/STL/FBD编程界面 189
6.3.4 符号编辑器界面 191
6.4 STEP 7项目创建 193
6.4.1 使用向导创建项目 193
6.4.2 直接创建项目 195
6.5 硬件组态 196
6.5.1 硬件组态的任务 196
6.5.2 硬件组态的步骤 196
6.6 实训 简单项目创建与硬件组态 198
6.6.1 实训内容 198
6.6.2 实训任务 198
6.6.3 实训步骤 199
第7章 STEP 7编程技术 200
7.1 STEP 7中的块结构 200
7.1.1 组织块OB 200
7.1.2 功能（FC）和功能块（FB） 202
7.1.3 SFC和SFB 202
7.1.4 背景DI和共享DB 202
7.2 STEP 7的数据类型 202
7.2.1 基本数据类型 203
7.2.2 复合数据类型 204
7.2.3 参数数据类型 205
7.3 STEP 7的CPU存储区和寻址方式 205
7.3.1 CPU存储区 205
7.3.2 寻址方式 206
7.4 状态字和逻辑操作过程 207
7.5 STEP 7的指令系统 209
7.5.1 位逻辑指令 209
7.5.2 计数器指令 215
7.5.3 定时器指令 218
7.5.4 装入和传送指令 222
7.5.5 转换指令 223
7.5.6 比较指令 227
7.5.7 算术运算指令 228
7.5.8 数据块指令 229
7.5.9 逻辑控制指令 231
7.5.10 主控继电器指令 234
7.5.11 程序控制指令 235
7.6 实训 抢答控制系统PLC程序设计 236
7.6.1 实训内容 236
7.6.2 实训任务 236
7.6.3 实训步骤 237
第8章 810D/840D数控系统的PLC调试 238
8.1 810D/840D数控系统PLC特点 238
8.2 PLC与编程设备的通信 239
8.3 810D/840D PLC程序的块结构 244
8.4 810D/840D PLC与NCK的接口信号 247
8.5 电动刀架PLC与电气控制 258
8.5.1 电动刀架结构与工作原理 258
8.5.2 电动刀架电气控制设计 259
8.5.3 电动刀架PLC控制程序设计 260
8.6 实训一 SINUMERIK 810D 2AX+1SP PLC start-up 266
8.6.1 实训内容 266
8.6.2 实训步骤 266
8.7 实训二 SINUMERIK 840D 2AX+1SP PLC start-up 267
8.7.1 实训内容 267
8.7.2 实训步骤 267
第9章 误差补偿技术 269
9.1 反向间隙补偿 269
9.2 螺距误差补偿 270
9.2.1 螺距误差补偿原理 270
9.2.2 810D/840D螺距补偿涉及系统变量与机床参数 271
9.2.3 810D/840D螺距补偿方法及步骤 272
9.2.4 810D/840D螺距补偿应用 273
9.3 垂度误差补偿 274
9.3.1 840D数控系统垂度误差补偿原理 274
9.3.2 垂度误差补偿涉及系统变量与机床参数 275
9.3.3 840D数控系统垂度误差补偿步骤 275
9.3.4 840D数控系统垂度误差补偿应用 276
9.4 热变形误差补偿 277
9.4.1 840D数控系统热变形补偿原理 277
9.4.2 热变形补偿系统的软硬件设计 279
9.5 跟随误差补偿 281
9.5.1 速度前馈控制 281
9.5.2 转矩前馈控制 282
9.6 摩擦补偿 282
9.6.1 摩擦补偿方法 282
9.6.2 摩擦补偿的效果对比 283
9.6.3 常规摩擦补偿功能的应用 284
9.7 实训 螺距误差补偿 286
9.7.1 实训内容 286
9.7.2 实训步骤 286
9.7.3 思考题 287
第10章 数控系统的维护与保养 288
10.1 数控系统的维护 288
10.1.1 数控系统的使用检查 288
10.1.2 数控系统的日常维护与保养 289
10.2 机床电气控制系统检查 290
10.3 驱动系统安装条件与内部冷却 291
10.4 后备电池的更换 293
10.4.1 810D系统CCU模块电池更换 293
10.4.2 840D系统NCU模块电池更换 294
10.4.3 操作部件电池更换 294
参考文献 295