第一章 数控机床概述 1
第一节 数控机床简介 1
一、计算机促进了数控机床的发展 1
二、自动化加工与数控机床 1
三、数控机床的产生 2
第二节 数控机床的组成、工作原理和特点 2
一、数控机床的组成及工作原理 2
二、数控机床的特点 7
第三节 数控机床的分类 8
一、按工艺用途分类 8
二、按控制的运动轨迹分类 9
三、按控制方式分类 11
四、按功能分类 13
第四节 数控机床的发展趋势 13
一、机床结构的发展 13
二、计算机控制性能的发展 14
三、伺服驱动系统的发展 14
四、自适应控制 15
五、计算机群控 15
六、柔性制造系统 16
习题与思考题 18
第二章 数控机床的程序编制 19
第一节 程序编制的基本知识 19
一、程序编制的内容 19
三、数字控制标准与穿孔带代码 21
二、程序编制方法 21
四、程序中的信息字和程序格式 23
五、数控机床的坐标系和运动方向的规定 26
第二节 数控机床加工工艺分析 27
一、数控机床的选择和加工工序的安排 28
二、工件的装夹和换刀点位置的确定 28
三、确定加工路线 30
四、数控机床加工刀具的选择 32
五、数控机床的刀具配备 33
六、切削用量的选择 37
第三节 常用准备功能和辅助功能 37
一、坐标系有关指令 38
三、直线插补指令——G01 40
二、快速点定位指令——G00 40
四、圆弧插补指令——G02、G03 41
五、暂停（延时）指令——G04 43
六、返回参考点指令——G27、G28、G29 44
七、刀具半径自动补偿指令——G41、G42、G40 44
八、刀具长度偏置指令——G43、G44 46
九、辅助功能M简介 46
第四节 数控车床的程序编制 47
一、数控车床的编程特点 47
二、车削固定循环程序 48
三、螺纹切削指令 53
四、车刀刀具补偿 55
五、车削加工编程实例 59
一、数控铣床的加工实例和编程特点 60
第五节 数控铣床的程序编制 60
二、数控铣床的刀具补偿功能 63
三、固定循环功能 67
四、用户宏指令 72
第六节 加工中心的程序编制 76
一、卧式加工中心的标准坐标系 76
二、加工中心的自动换刀过程 77
三、换刀指令及换刀程序 77
四、卧式加工中心的编程实例 78
第七节 数控编程的数学处理 84
一、已知非圆曲线方程式的数学处理 84
一、自动编程概述 90
第八节 计算机自动编程 90
二、列表曲线的数学处理简介 90
二、JB数控语言及其源程序 92
第九节 CAD/CAM概述 99
一、CAD/CAM的发展趋势 99
二、图形交互编程系统简介 100
三、在PC机上实现图形交互编程 101
习题与思考题 106
第三章 计算机数控（CNC）系统 109
第一节 CNC系统的基本概念 109
一、CNC系统简介 109
二、CNC装置的组成 109
三、CNC装置的工作流程 110
四、CNC装置的数据转换流程 111
五、CNC数控系统的特点 113
第二节 CNC系统的硬件结构 114
一、大板式结构和模块化结构 114
二、单微处理器结构 114
三、多微处理器结构 115
四、主要硬件元部件功能 117
第三节 经济型CNC装置硬件结构 123
一、经济型CNC装置简介 123
二、8031单片机 125
三、存储器扩展电路 126
四、面板操作键和方式选择开关 129
五、强电接口电路 130
六、键盘显示器接口电路 131
第四节 软件插补方法 132
一、逐点比较插补法 133
二、直线插补运算 134
三、圆弧插补运算 138
四、数字积分插补原理 143
第五节 进给速度控制 149
一、进给速度给定 149
二、进给速度控制 150
三、步进电动机升降速控制 152
第六节 系统软件结构简介 154
一、子程序结构 154
二、中断型软件结构 154
三、前后台型软件结构 156
习题与思考题 157
二、数控机床机械结构的主要特点 159
一、数控机床机械结构的主要组成 159
第四章 数控机床的机械结构与部件 159
第一节 数控机床的结构组成及特点 159
第二节 数控机床的主传动系统及主轴部件 166
一、数控机床的主传动系统 166
二、主传动系统的分类 167
三、典型的主传动系统及部件 168
第三节 数控机床进给系统机械传动部分的元件 173
一、对进给系统的性能要求 173
二、滚珠丝杠螺母副 173
三、进给系统传动齿轮间隙的消除 179
第四节 自动换刀装置 182
一、数控车床刀架 182
二、加工中心自动换刀系统 186
一、分度工作台 191
第五节 分度工作台和回转工作台 191
二、数控回转工作台 194
习题与思考题 196
第五章 伺服驱动系统 197
第一节 概述 197
一、伺服驱动系统的概念 197
二、伺服系统的组成和工作原理 198
三、伺服系统的分类 199
四、进给伺服电动机类型 199
第二节 步进电动机开环伺服系统 200
一、步进电动机 200
二、步进电动机的性能指标 203
三、步进电动机开环控制 204
四、混合式步进电动机 210
第三节 闭环伺服驱动系统 212
一、直流伺服电动机控制 212
二、交流伺服电动机控制 220
第四节 主轴驱动 225
一、数控机床对主轴驱动的要求 225
二、直流主轴电动机 225
三、交流主轴电动机 226
四、主轴定向控制（准停） 227
第五节 检测元件 228
一、数控机床对检测元件的要求与检测元件的分类 228
二、旋转变压器 229
三、脉冲编码器 231
四、绝对值脉冲编码器 233
五、光栅测量装置 234
六、磁尺测量装置 239
七、感应同步器 240
习题与思考题 244
第六章 数控机床用可编程控制器 245
第一节 概述 245
一、PLC与RLC在数控机床上的应用比较 245
二、数控机床用PLC 246
第二节 数控机床的控制对象及接口信号 248
一、NC侧与MT侧的概念 248
二、数控机床接口 248
三、输入、输出信号规范 249
第三节 梯形图工作原理 250
二、梯形图与继电器逻辑电路在操作上的差别 251
一、梯形图结构 251
四、输入信号同步处理 252
三、高级顺序和低级顺序 252
五、顺序处理时间的计算 253
六、顺序程序的执行 254
第四节 典型PLC指令系统和编程 255
一、基本指令 255
二、功能指令 255
第五节 梯形图应用举例 264
一、润滑系统自动控制梯形图 264
二、刀库自动选刀控制梯形图 270
三、故障报警显示梯形图 271
习题与思考题 275
一、确定典型加工工件 276
二、数控机床规格的选择 276
第七章 数控机床的使用与维修 276
第一节 数控机床的选用 276
三、机床精度的选择 277
四、数控系统的选择 279
五、工时和节拍的估算 279
六、自动换刀装置的选择及刀柄的配置 280
七、数控机床驱动电动机的选择 282
八、机床选择功能及附件的选择 283
九、技术服务 283
第二节 安装与调试 283
一、机床初就位 283
二、机床连接 283
三、数控系统的连接和调试 284
四、通电试车 286
五、机床精度和功能的调试 287
六、试运行 288
第三节 数控机床的验收 288
一、概述 288
二、机床的几何精度检查 288
三、数控柜的外观检查 289
四、机床的定位精度检查 290
五、机床的切削精度检查 292
六、机床性能及NC功能试验 294
七、机床的外观检查 295
一、机床使用要点 296
第四节 数控机床的使用与维修 296
二、数控机床维修的基本概念 300
三、预防性维护 301
四、常见故障分类 303
第五节 普通机床数控化改造 304
一、改造的一般步骤 304
二、普通机床数控化改造实例 305
习题与思考题 313
附录 314
附录A EIA RS-244A代码 314
附录B ISO-840代码 314
附录C 数控机床用EIA编码表 315
附录D 数控机床用ISO编码表 316
参考文献 317