1.1 数控技术与数控机床的基本概念 1
1.1.1 数字控制 1
1.1.2 数控机床 1
第1章 概论 1
1.1.3 机床数字控制的原理 2
1.1.4 数控机床的组成及特点 3
1.2 数控机床分类 5
1.2.1 按运动控制的特点分类 5
1.2.2 按伺服系统的控制方式分类 7
1.2.3 按数控系统功能水平分类 8
1.2.4 按工艺用途分类 9
1.3.1 发展历程 10
1.2.5 按所用数控装置的构成方式分类 10
1.3 数控机床技术的发展历程、现状与趋势 10
1.3.2 技术现状与发展趋势 11
1.3.3 关键技术分析 18
1.4 数控编程技术的发展历程、现状与趋势 21
1.4.1 发展历程 21
1.4.2 技术现状与发展趋势 21
1.4.3 关键技术分析 23
思考题与习题 24
2.1.2 数控编程方法简介 25
2.1.1 数控编程的基本概念 25
2.1 概述 25
第2章 数控机床的程序编制 25
2.1.3 数控编程的几何基础 26
2.1.4 数控编程的工艺基础 30
2.1.5 数控编程的内容与步骤 43
2.2 数控编程的标准 44
2.2.1 数控编程的国际标准与国家标准 44
2.2.2 程序结构与程序段格式 44
2.2.3 新的数控系统设计规范与新的CNC系统标准 48
2.3 数控系统的指令代码 49
2.3.1 准备功能指令——G指令 53
2.3.3 子程序与宏程序 58
2.3.2 辅助功能指令——M指令 58
2.4 手工编程 59
2.4.1 数控孔加工程序编制 59
2.4.2 数控车削加工程序编制 64
2.4.3 数控铣削加工程序编制 73
2.5 数控编程的数学处理 76
2.5.1 基点和节点计算 76
2.5.2 刀位点的计算 77
2.5.3 非圆曲线刀位轨迹的计算 77
2.6.2 语言程序编程系统 78
2.6.1 自动编程的基本概念 78
2.5.4 空间曲线、曲面的刀位轨迹的计算 78
2.6 自动编程简介 78
2.6.3 图形交互自动编程系统 83
2.7 CAD/CAM软件及数控加工程序的自动生成 84
2.7.1 常用CAD/CAM软件简介 84
2.7.2 数控加工程序自动生成的方法与步骤 86
思考题与习题 87
3.1.1 插补的基本概念 89
3.1.2 插补功能的基本要求 89
3.1 插补方法 89
第3章 数控插补原理 89
3.1.3 插补方法的分类 90
3.2 基准脉冲插补 90
3.2.1 逐点比较插补法 90
3.2.2 数字积分插补法 98
3.3 数据采样插补 106
3.3.1 概述 106
3.3.2 直线函数法 108
3.3.3 扩展DDA数据采样插补 110
3.3.4 其它插补方法简介 114
3.4 刀具补偿原理 118
3.4.2 刀具半径补偿的计算方法 119
3.4.1 刀具补偿的基本概念 119
3.4.3 刀具半径补偿的方法 121
3.4.4 刀具半径补偿的实例 123
3.5 CNC装置的加减速控制 124
3.5.1 进给速度的计算 124
3.5.2 进给速度的控制 126
思考题与习题 134
第4章 计算机数字控制系统 136
4.1 概述 136
4.1.1 CNC技术的发展 136
4.1.2 CNC系统的组成 138
4.1.3 CNC装置的组成和工作原理 139
4.1.4 CNC装置的主要功能和特点 141
4.2 CNC装置的硬件结构 144
4.2.1 CNC装置的硬件构成 144
4.2.2 CNC装置的体系结构 144
4.2.3 单微处理器数控装置的硬件结构 145
4.2.4 多微处理器数控装置的硬件结构 146
4.2.5 开放式数控装置的体系结构 150
4.3 CNC装置的软件结构 152
4.3.1 软件结构的特点 152
4.3.2 输入和数据处理 155
4.3.4 插补计算 156
4.3.3 速度处理和加减速控制 156
4.3.5 位置控制 157
4.3.6 故障诊断 158
4.4 数控系统常用接口 159
4.4.1 概述 159
4.4.2 键盘输入及其接口 160
4.4.3 显示器及其接口 163
4.4.4 机床开关量及其接口 169
4.4.5 串行通信及其接口 174
4.4.6 网络通信及其接口 176
4.5.1 数控机床上的两类控制信息 177
4.5 可编程控制器在数控机床中的应用 177
4.5.2 可编程控制器及其工作过程 178
4.5.3 可编程控制器在数控机床上的应用实例 183
思考题与习题 189
第5章 位置检测装置 190
5.1 概述 190
5.1.1 位置检测装置的作用 190
5.1.2 位置检测装置的分类 190
5.2 旋转变压器 191
5.2.1 旋转变压器的结构和工作原理 191
5.2.2 旋转变压器的应用 193
5.2.3 旋转变压器的主要参数 194
5.3 感应同步器 195
5.3.1 感应同步器的结构和工作原理 195
5.3.2 感应同步器的应用 197
5.3.3 感应同步器检测装置的优点 198
5.3.4 感应同步器的技术性能参数 199
5.4 脉冲编码器 200
5.4.1 增量式脉冲编码器 200
5.4.2 绝对值式脉冲编码器 202
5.5 光栅 205
5.5.1 光栅的结构 206
5.5.2 光栅的工作原理 206
5.5.3 光栅位移－数字变换电路 208
思考题与习题 210
第6章 数控机床的伺服系统 211
6.1 概述 211
6.1.1 伺服系统的组成 211
6.1.2 数控机床对伺服系统的基本 212
要求 212
6.1.3 伺服系统的分类 214
6.1.4 伺服系统的发展 217
6.2 伺服电机 219
6.2.1 直流伺服电机及其工作特性 220
6.2.2 交流伺服电机及其工作特性 228
6.2.3 步进电机及其工作特性 231
6.2.4 直线电动机系统 235
6.3 速度控制 239
6.3.1 直流进给运动的速度控制 240
6.3.2 直流主轴驱动的速度控制 248
6.3.3 交流进给运动的速度控制 249
6.3.4 交流进给驱动的速度控制 253
6.3.5 交流主轴驱动的速度控制 253
6.3.6 交流伺服电机的矢量控制 255
6.4 位置控制 259
6.4.1 位置控制的基本原理 259
6.4.2 数字脉冲比较位置控制伺服系统 260
6.4.3 全数字控制伺服系统 261
思考题与习题 262
第7章 数控机床结构 263
7.1 概述 263
7.1.1 数控机床结构组成 263
7.1.2 数控机床机械结构的主要特点 264
7.2 数控机床的总体布局 266
7.2.1 数控车床的布局形式 266
7.2.2 加工中心的布局形式 267
7.2.3 高速数控机床的布局形式 269
7.2.4 虚轴数控机床 270
7.3.1 主传动的基本要求和变速方式 272
7.3 数控机床主传动系统 272
7.3.2 直流或交流电动机的无级调速 273
7.3.3 主传动系统的机械结构 276
7.3.4 高速主轴单元 279
7.4 数控机床进给传动系统 282
7.4.1 进给传动系统的特点 282
7.4.2 滚珠丝杠螺母副 283
7.4.3 传动齿轮间隙消除机构 286
7.5 数控机床导轨 288
7.5.1 数控机床对导轨的基本要求 288
7.5.2 数控机床导轨的类型与特点 288
7.6 自动交换刀具和自动交换工件系统 292
7.6.1 自动换刀装置 293
7.6.2 工件自动交换系统 297
7.7 数控机床回转工作台 299
7.7.1 数控回转工作台 299
7.7.2 分度工作台 300
思考题与习题 302
附录A FANUC数控系统 303
附录B 西门子SINUMERIK 840D数控系统 322
附录C APT语言 335
附录D MasterCAM系统 346
参考文献 358