第1章 数控技术概论 1
1.1 数控基本原理及发展 1
1.1.1 数控技术的基本概念 1
1.1.2 数控机床的基本组成及加工过程 3
1.1.3 以数控技术为核心的先进制造技术发展 6
1.2 数控机床的分类及特点 9
1.2.1 按机床运动的控制轨迹分类 9
1.2.2 按伺服机构的控制方式分类 10
1.2.3 按数控系统功能和机床用途分类 13
1.3 数控加工的适应性 14
复习思考题 15
第2章 数控程序设计基础 16
2.1 数控编程方法 16
2.1.1 手工编程 16
2.1.2 自动编程 17
2.2 数控程序的代码与格式 18
2.2.1 程序编制的代码 18
2.2.2 程序结构与基本格式 29
2.2.3 坐标系统 31
2.3 数控加工的固定循环编程 33
2.3.1 固定循环功能 33
2.3.2 固定循环指令分析 35
2.3.3 孔加工固定循环指令应用实例 36
2.3.4 固定循环加工的工艺分析 37
2.3.5 螺纹切削的固定循环编程 39
2.4 子程序 40
2.4.1 子程序的应用场合 40
2.4.2 子程序命令与格式、流程 40
2.4.3 加工螺纹孔的工艺分析与编程实例 42
2.5 数控加工的刀具长度偏置 43
2.5.1 刀具长度偏置的作用 43
2.5.2 刀具长度偏置 44
2.5.3 G43指令编程应用方式举例 46
2.5.4 刀具偏置值设定过程 47
2.6 刀具半径补偿原理 48
2.6.1 刀具半径补偿的作用 48
2.6.2 刀具半径补偿的常用方法 49
2.6.3 刀补工作过程 50
2.6.4 C机能刀具半径补偿的转接形式和过渡方式 52
2.6.5 过切报警的发生及其防止 54
2.7 数控加工工艺 55
2.7.1 数控加工工艺与数控编程 55
2.7.2 数控加工工艺的基本要求 55
2.7.3 工艺处理中的几个关键问题 57
2.7.4 选择切削用量 59
2.7.5 数控加工工艺文件 60
复习思考题 61
第3章 数控编程的数值计算 62
3.1 数值计算的内容 62
3.1.1 数学处理的重要性 62
3.1.2 数值换算 63
3.1.3 基点和节点的计算 64
3.2 非圆曲线节点分析、计算 66
3.2.1 非圆曲线数值计算的一般步骤 66
3.2.2 直线逼近算法的一般步骤 66
3.2.3 圆弧逼近算法 70
3.3 列表曲线的节点分析、计算 73
3.3.1 三次样条曲线拟合 74
3.3.2 圆弧样条 76
3.4 非均匀有理B样条应用 77
3.4.1 B样条曲线 77
3.4.2 NURBS曲线与数控编程 78
3.4.3 NURBS曲面与数控编程 82
3.4.4 刀位数据值的计算 82
3.5 标准计算式与试件计算图 84
3.5.1 标准计算式 84
3.5.2 三角函数法 85
3.5.3 试件计算图 87
3.5.4 二维基点、参数点坐标计算表格化表达 89
3.6 曲面加工中的数值计算简介 90
复习思考题 91
第4章 数控车床编程 92
4.1 数控车床编程基础 92
4.1.1 数控车床的特点与技术参数 92
4.1.2 数控车削的加工零件特点及适应性分析 95
4.1.3 数控车削的编程特点 99
4.2 数控车床的坐标系 105
4.2.1 坐标轴与运动方向 105
4.2.2 对刀操作 106
4.2.3 车削加工刀具补偿实现的功能指令 106
4.3 工艺分析 109
4.3.1 数控车床加工工艺过程 109
4.3.2 数控车床加工切削用量 110
4.3.3 加工线路的优化选择方法 112
4.3.4 数控车削轴类零件的加工工艺设计实例 114
4.4 常用编程指令应用分析 118
4.4.1 准备功能G指令 118
4.4.2 常用车削编程指令应用分析 119
4.4.3 刀具进给速度与进给量设置指令 122
4.5 数控车床加工典型零件程序分析 122
4.5.1 轴类零件编程实例 122
4.5.2 复合轴零件数控加工编程实例 125
4.6 数控车床加工装夹方案设计 127
4.6.1 数控车削加工定位基准设计 127
4.6.2 数控车削加工工件装夹方案的确定 127
复习思考题 131
第5章 数控铣床编程 132
5.1 数控铣床的分类及加工对象 132
5.1.1 数控铣床的分类 132
5.1.6 2数控铣床的加工工艺范围 133
5.2 数控铣床的主要功能、工艺装备 135
5.2.1 数控铣床的主要功能 135
5.2.2 数控铣床的主要工艺装备 136
5.3 数控铣床的加工工艺性分析 138
5.3.1 数控铣床的加工工艺性要求 138
5.3.2 数控铣削进给路线的确定 139
5.3.3 逆铣、顺铣及切削方向、切削方式的确定 140
5.3.4 数控铣削工艺参数 141
5.4 数控铣床编程指令 143
5.5 数控铣床坐标系统及综合实例分析 148
5.5.1 坐标系统 148
5.5.2 数控铣削加工编程实例 150
5.6 数控铣削复杂曲面与高速数控铣削 155
5.6.1 数控铣削复杂曲面 155
5.6.2 高速铣削 158
复习思考题 159
第6章 数控加工中心与自动编程 161
6.1 加工中心的分类及加工对象 161
6.1.1 加工中心的型号与分类 161
6.1.2 加工中心的主要加工对象 164
6.1.3 加工中心的参数选择 166
6.2 加工中心的常用夹具、对刀装置 166
6.2.1 加工中心的常用夹具 166
6.2.2 加工中心的换刀控制、对刀 169
6.3 加工中心的工艺分析 172
6.3.1 加工中心的工艺方案 172
6.3.2 加工中心的进给路线 174
6.3.3 加工余量、切削用量 175
6.4 加工中心的程序编制 178
6.4.1 数控镗铣加工中心程序的标准格式 178
6.4.2 刀具运动到加工起始点 179
6.4.3 实例分析 179
6.5 数控加工自动编程 188
6.5.1 自动编程概述 188
6.5.2 自动编程的实现条件与典型编程系统简介 189
6.5.3 零件的三维造型方法 192
6.5.4 实体建模与CAM数控编程 193
6.5.5 用户宏程序编程 194
6.5.6 自动编程的软件界面及应用 200
复习思考题 205
第7章 数控装置 206
7.1 CNC系统的一般结构 206
7.1.1 系统结构简介 206
7.1.2 CNC装置的工作过程 211
7.1.3 CNC装置的具体功能实现 211
7.1.4 CNC故障诊断功能 214
7.1.5 CNC系统基本故障诊断方法、举例 215
7.1.6 数控系统日常维护 217
7.2 CNC数控装置的硬件结构设计 218
7.2.1 单机系统 219
7.2.2 多机系统 220
7.2.3 分布式系统 224
7.3 CNC装置的软件结构 224
7.3.1 功能界面划分 224
7.3.2 CNC装置的软件结构模式 227
7.3.3 多任务与并行处理技术 229
7.4 CNC装置的插补原理 234
7.4.1 脉冲增量插补 234
7.4.2 时间增量插补 237
7.5 进给速度控制 239
7.5.1 自动升降速控制的必要性 239
7.5.2 自动升降速控制的评价指标 240
7.5.3 常用的自动升降速规律 240
7.6 数控系统中的可编程控制器 242
7.6.1 可编程序控制器的技术要求 242
7.6.2 可编程序控制器的结构 243
7.6.3 可编程序控制器的编程方法 243
7.6.4 可编程序控制器的工作方式 244
7.6.5 可编程序控制器程序设计步骤 244
7.6.6 梯形图编程实例 245
复习思考题 248
第8章 数控系统的伺服控制和位置检测 249
8.1 伺服控制原理 249
8.1.1 进给伺服系统的组成 249
8.1.2 开环伺服系统与闭环伺服系统的比较 251
8.1.3 伺服系统的位置控制及其特性分析 251
8.1.4 软件与硬件混合型进给伺服系统的原理及分析 254
8.1.5 数控机床对伺服系统的要求 258
8.2 伺服电机及其调速 259
8.2.1 步进电动机 259
8.2.2 直流伺服电机与速度控制单元 265
8.2.3 交流伺服电动机 270
8.2.4 伺服系统的发展与数字化控制 276
8.2.5 伺服系统的可靠性 277
8.2.6 闭环控制系统的动态特性分析 278
8.3 常用位置检测装置 285
8.3.1 位置检测装置的要求 285
8.3.2 旋转变压器的检测原理 286
8.3.3 感应同步器的检测原理 288
8.3.4 光栅位置检测装置的结构和检测原理 291
8.3.5 脉冲编码器的结构和检测原理 293
8.3.6 其他位置检测装置 294
复习思考题 295
第9章 数控机床的机械结构 296
9.1 现代数控机床的机械结构组成 296
9.1.1 基本组成 296
9.1.2 典型机床的结构设计 297
9.2 数控机床的机械结构性能及实现方式 300
9.2.1 结构设计及发展趋势 300
9.2.2 数控机床机械结构性能实现 300
9.3 数控机床主传动系统设计 303
9.3.1 主传动系统的组成及特点 303
9.3.2 主传动系统分类 303
9.3.3 数控机床主轴组件结构设计 306
9.4 数控机床进给传动系统设计 311
9.4.1 对进给运动的要求 311
9.4.2 数控机床进给传动机构 313
9.4.3 数控机床的导轨设计 320
9.5 数控回转工作台 324
复习思考题 326
第10章 数控加工刀具与工件交换装置 327
10.1 数控刀具的特点 327
10.2 数控刀具的种类、选择 328
10.2.1 数控刀具的分类 328
10.2.2 数控刀具的选择 329
10.2.3 数控机床刀柄的选择 334
10.3 数控刀具装夹、夹具分析 335
10.3.1 车刀的安装 335
10.3.2 铣刀的安装 338
10.3.3 数控加工夹具与夹持过程分析 339
10.4 自动换刀装置 342
10.4.1 回转刀架换刀 342
10.4.2 更换主轴换刀 344
10.4.3 带刀库的自动换刀系统 344
10.5 数控可转位刀片、刀具材料 347
10.5.1 数控可转位刀片 347
10.5.2 切削用刀具材料 348
10.6 数控刀具的失效形式、可靠性 350
10.6.1 数控刀具的失效形式 350
10.6.2 数控刀具的可靠性 351
复习思考题 352
参考文献 353