第1章 概论 1
1.1 机床数控技术的基本概念 1
1.1.1 什么是机床数控技术 1
1.1.2 数控机床的组成 1
1.1.3 数控机床的工作原理 2
1.1.4 数控机床的特点和应用 3
1.2 数控机床的分类 4
1.2.1 按工艺用途分类 4
1.2.2 按控制的运动轨迹分类 4
1.2.3 按伺服系统的控制方式分类 5
1.3 数控机床的产生和发展 6
1.3.1 数控机床的产生和发展过程 6
1.3.2 数控技术的发展趋势 6
1.4 数控加工的程序编制 7
1.4.1 数控加工程序指令格式 7
1.4.2 数控编程的步骤 9
1.4.3 数控编程的方法 10
1.4.4 数控机床的坐标系 11
思考和作业题 12
第2章 数控机床轨迹控制原理 13
2.1 概述 13
2.1.1 插补的基本概念 13
2.1.2 插补方法的分类 13
2.2 逐点比较法 15
2.2.1 逐点比较法直线插补 15
2.2.2 逐点比较法圆弧插补 18
2.2.3 象限处理与坐标变换 20
2.3 数字积分法 22
2.3.1 DDA直线插补 23
2.3.2 DDA圆弧插补 27
2.4 数据采样插补 29
2.4.1 概述 29
2.4.2 直线函数法 31
2.4.3 扩展数字积分法 32
2.5 数控装置的进给速度与加减速控制 35
2.5.1 进给速度控制 35
2.5.2 加减速度控制 37
思考和作业题 42
第3章 计算机数控系统 44
3.1 概述 44
3.1.1 CNC系统的组成 44
3.1.2 CNC装置的组成 44
3.1.3 CNC装置的优点 45
3.1.4 CNC装置的功能 46
3.2 CNC装置的硬件结构 48
3.2.1 单微处理器结构的CNC装置 49
3.2.2 多微处理器结构的CNC装置 51
3.2.3 开放式数控系统 55
3.3 CNC装置的软件结构 56
3.3.1 CNC装置软件结构的特点 56
3.3.2 CNC系统软件结构的形式 59
3.4 CNC装置软件的控制功能 60
3.4.1 输入 60
3.4.2 译码 60
3.4.3 刀具补偿 61
3.4.4 其他的预计算 67
3.4.5 插补计算 68
3.4.6 输入／输出（I/O）处理 69
3.4.7 显示 69
3.4.8 管理与诊断软件 69
3.5 数控机床的可编程控制器（PLC） 69
3.5.1 PLC的基本结构 70
3.5.2 PLC的指令和程序编制 73
3.5.3 PLC的工作过程 74
3.5.4 数控机床用PLC的分类 75
3.5.5 数控机床中PLC实现的功能 76
3.5.6 PLC在数控机床上的应用举例 77
思考和作业题 78
第4章 检测装置 79
4.1 概述 79
4.1.1 对检测装置的要求 79
4.1.2 检测装置的分类 80
4.2 旋转变压器 81
4.2.1 旋转变压器的结构 81
4.2.2 旋转变压器的工作原理 82
4.2.3 旋转变压器的应用 84
4.3 感应同步器 85
4.3.1 感应同步器的结构与安装 85
4.3.2 感应同步器的工作原理 86
4.3.3 感应同步器的特点 87
4.4 光栅 88
4.4.1 光栅的种类 88
4.4.2 光栅的结构 89
4.4.3 光栅的工作原理 90
4.4.4 信息处理及应用 92
4.5 编码器 96
4.5.1 接触式编码器 96
4.5.2 光电式编码器 98
4.5.3 电磁式编码器 100
4.5.4 编码器在数控机床上的应用 100
思考和作业题 103
第5章 数控机床的伺服系统 104
5.1 概述 104
5.1.1 伺服系统的分类 104
5.1.2 对伺服系统的要求 106
5.1.3 伺服系统的发展过程 107
5.2 步进电动机伺服系统 108
5.2.1 步进电动机工作原理及种类 108
5.2.2 步进电动机的主要特性 111
5.2.3 步进电动机的基本工作状态 112
5.2.4 步进电动机驱动电路 113
5.3 直流伺服电动机及其速度控制 118
5.3.1 直流伺服电动机的结构和种类 118
5.3.2 直流电动机的工作原理及特性 119
5.3.3 晶闸管调速系统 120
5.3.4 晶体管脉宽调制（PWM）调速控制 122
5.4 交流伺服电动机及变频调速 126
5.4.1 交流伺服电动机的种类和工作原理 126
5.4.2 交流伺服电动机变频调速的主电路 127
5.4.3 SPWM波调制原理 128
5.4.4 交流伺服系统组成 130
5.5 位置控制 131
5.5.1 相位伺服控制系统 132
5.5.2 幅值伺服控制系统 133
5.5.3 脉冲比较伺服系统 134
5.5.4 CNC伺服系统和全数字伺服系统 135
思考和作业题 135
第6章 数控机床的机械结构 137
6.1 数控机床的主传动系统 137
6.1.1 主传动变速 137
6.1.2 主轴部件 138
6.2 数控机床的进给传动系统 140
6.2.1 滚珠丝杠螺母副 140
6.2.2 滚动导轨 144
6.3 回转工作台 145
6.3.1 数控回转工作台 145
6.3.2 分度工作台 146
6.4 数控机床的自动换刀装置 149
6.4.1 数控车床的回转刀架 149
6.4.2 加工中心的自动换刀系统 150
思考和作业题 155
第7章 数控加工程序的编制 156
7.1 编程中的工艺处理 156
7.1.1 数控工艺特点 156
7.1.2 工序划分与机床选用 156
7.1.3 工序设计 160
7.2 数控编程常用指令 166
7.2.1 程序的结构和组成 166
7.2.2 常用的G指令 170
7.2.3 常用的M指令 172
7.3 机床坐标系与工件坐标系 173
7.3.1 机床零点与机床坐标系 173
7.3.2 工件零点与工件坐标系 173
7.3.3 建立工件坐标系 174
7.3.4 VMC-1000立式加工中心的坐标系统 175
7.3.5 自动返回参考点——G27、G28、G29 176
7.4 刀具半径补偿与长度补偿 177
7.4.1 刀具半径补偿 178
7.4.2 刀具长度补偿——G43、G44、G49 182
7.5 固定循环和子程序 184
7.5.1 孔加工固定循环 184
7.5.2 子程序 189
7.6 数控车床编程基础 193
7.6.1 数控车床坐标系 193
7.6.2 刀具长度补偿和半径补偿 194
7.6.3 恒线速切削 198
7.6.4 车削固定循环程序 199
7.6.5 编程举例 203
7.7 变量参数编程与用户宏程序 204
7.7.1 变量的种类 204
7.7.2 变量的运算 206
7.7.3 转移和循环命令 206
7.7.4 宏程序调用命令 206
7.7.5 宏程序及调用举例 207
7.8 计算机辅助数控编程 208
7.8.1 自动编程的发展过程 208
7.8.2 目前流行的CAD/CAM软件 209
7.8.3 自动编程的步骤 210
7.9 数控编程举例 211
7.9.1 孔系加工程序编制 211
7.9.2 平面轮廓加工程序编制 216
7.9.3 解析曲面加工程序编制 221
思考和作业题 224
第8章 数控编程中的数学处理 228
8.1 非圆曲线轮廓的数学处理 228
8.1.1 用直线段逼近非圆曲线的方法 229
8.1.2 用圆弧段逼近非圆曲线的方法 232
8.2 列表曲线轮廓的数学处理 233
8.2.1 列表曲线轮廓编程的思路 234
8.2.2 三次样条曲线 235
8.2.3 均匀B样条曲线 242
8.2.4 列表曲线的光顺方法及其应用 248
8.3 列表曲面的数学处理 249
8.3.1 列表曲面的数控加工 250
8.3.2 列表曲面零件编程的思路 252
思考和作业题 260
参考文献 262