第1章 概论 1
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 2
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 6
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 10
1.3数控机床技术的发展历程与趋势 10
3.1发展历程 10
1.3.2我国数控机床技术发展概况 13
1.3.3当前数控技术及数控加工发展趋势 13
1.3.4数控装备创新设计及发展动态 19
1.3.5数字产品定义（MBD）技术 23
1.3.6关注我国“数控一代”发展战略 24
1.4先进制造技术与数控装备 26
1.4.1先进制造技术的内涵 26
1.4.2先进制造技术的发展战略 28
1.4.3先进制造技术及装备 31
思考题与习题 33
参考文献 33
第2章 数控原理 35
2.1插补方法 35
2.1.1插补的基本概念 35
2.1.2插补功能的基本要求 35
2.1.3插补方法的分类 36
2.2脉冲增量插补 36
2.2.1逐点比较插补法 36
2.2.2数字积分法 43
2.3数据采样插补 51
2.3.1概述 51
2.3.2直线函数法 54
2.3.3扩展DDA数据采样插补 55
2.3.4其它插补方法简介 59
2.4刀具补偿原理 64
2.4.1刀具补偿的基本概念 64
2.4.2刀具半径补偿的计算方法 65
2.4.3刀具半径补偿的方法 66
2.4.4刀具半径补偿的实例 69
2.5 CNC装置的加减速控制 70
2.5.1进给速度的计算 70
2.5.2进给速度的控制 72
思考题与习题 81
参考文献 82
第3章 数控机床的程序编制 83
3.1概述 83
3.1.1数控编程的基本概念 83
3.1.2数控编程的内容与步骤 83
3.1.3数控编程方法简介 84
3.1.4数控编程的几何基础 85
3.1.5数控编程的工艺基础 89
3.2数控编程的标准 101
3.2.1数控编程的国际标准与国家标准 101
3.2.2程序结构与程序段格式 102
3.3数控系统的指令代码 105
3.3.1准备功能指令——G指令 110
3.3.2辅助功能指令——M指令 115
3.3.3子程序与宏程序 116
3.4手工编程 116
3.4.1数控孔加工程序编制 116
3.4.2数控车削加工程序编制 126
3.4.3数控铣削加工程序编制 135
3.5数控编程的数学处理 138
3.5.1基点和节点计算 138
3.5.2刀位点的计算 139
3.5.3非圆曲线刀位轨迹的计算 139
3.5.4空间曲线、曲面的刀位轨迹的计算 140
3.6自动编程简介 140
3.6.1自动编程的基本概念 140
3.6.2常用CAD/CAM软件简介 141
3.6.3数控加工程序自动生成的方法与步骤 143
思考题与习题 144
参考文献 145
第4章 计算机数字控制系统 146
4.1概述 146
4.1.1 CNC系统的组成 146
4.1.2 CNC装置的组成和工作原理 147
4.1.3 CNC装置的主要功能和特点 149
4.1.4 CNC技术的发展 151
4.2 CNC装置的硬件结构 154
4.2.1单微处理器数控装置的硬件结构 155
4.2.2多微处理器数控装置的硬件结构 156
4.2.3开放式数控装置的体系结构 161
4.3 CNC装置的软件结构 162
4.3.1 CNC软件结构的特点 163
4.3.2 CNC软件结构模式 166
4.4数控系统常用接口 169
4.4.1概述 169
4.4.2键盘输入及其接口 169
4.4.3显示器及其接口 172
4.4.4机床开关量及其接口 179
4.4.5串行通信及其接口 184
4.4.6网络通信及其接口 185
4.5可编程控制器在数控机床中的应用 187
4.5.1可编程控制器（PLC）与数控机床的关系 187
4.5.2可编程控制器及其工作过程 188
4.5.3可编程控制器在数控机床上的应用实例 195
思考题与习题 201
参考文献 201
第5章 位置检测装置 203
5.1概述 203
5.1.1位置检测装置的组成与作用 203
5.1.2位置检测装置的分类 204
5.2旋转变压器 205
5.2.1旋转变压器的结构和工作原理 205
5.2.2旋转变压器的应用 207
5.2.3旋转变压器的主要参数 209
5.3测速发电机 209
5.4感应同步器 210
5.4.1感应同步器的结构和工作原理 210
5.4.2感应同步器的应用 212
5.4.3感应同步器检测装置的优点 214
5.4.4感应同步器的主要技术性能参数 214
5.5脉冲编码器 215
5.5.1增量式脉冲编码器 215
5.5.2绝对值式脉冲编码器 220
5.6光栅 221
5.6.1光栅的结构 221
5.6.2光栅的工作原理 222
5.6.3光栅位移-数字变换电路 224
5.6.4光栅尺主要应用 225
思考题与习题 226
参考文献 226
第6章 数控机床的伺服系统 227
6.1概述 227
6.1.1伺服系统的组成 227
6.1.2数控机床对伺服系统的基本要求 228
6.1.3伺服系统的分类 230
6.1.4伺服系统的发展 233
6.2伺服电动机 235
6.2.1直流伺服电动机及其工作特性 236
6.2.2交流伺服电动机及其工作特性 244
6.2.3步进电动机及其工作特性 247
6.2.4直线电动机系统 251
6.3速度控制 255
6.3.1直流进给运动的速度控制 256
6.3.2直流主轴驱动的速度控制 264
6.3.3交流进给运动的速度控制 265
6.3.4交流进给驱动的速度控制 269
6.3.5交流主轴驱动的速度控制 269
6.3.6交流伺服电动机的矢量控制 271
6.4位置控制 275
6.4.1位置控制的基本原理 275
6.4.2数字脉冲比较位置控制伺服系统 276
6.4.3全数字控制伺服系统 277
思考题与习题 278
参考文献 278
第7章 数控机床结构 279
7.1概述 279
7.1.1数控机床结构组成 279
7.1.2数控机床机械结构的主要特点 280
7.2数控机床的总体布局 282
7.2.1数控车床的布局形式 282
7.2.2加工中心的布局形式 283
7.2.3高速数控机床的布局形式 285
7.2.4虚轴数控机床 286
7.3数控机床主传动系统 288
7.3.1主传动的基本要求和变速方式 288
7.3.2直流或交流电动机的无级调速 289
7.3.3主传动系统的机械结构 292
7.3.4高速主轴单元 295
7.4数控机床进给传动系统 298
7.4.1进给传动系统的特点 298
7.4.2滚珠丝杠螺母副 299
7.4.3传动齿轮间隙消除机构 302
7.4.4直接驱动技术 304
7.5数控机床导轨 306
7.5.1数控机床对导轨的基本要求 306
7.5.2数控机床导轨的类型与特点 307
7.6自动交换刀具和自动交换工件系统 311
7.6.1自动换刀装置 311
7.6.2工件自动交换系统 315
7.7数控机床回转工作台 317
7.7.1数控回转工作台 317
7.7.2分度工作台 319
思考题与习题 320
参考文献 321
附录A常用数控系统 322
A1 FANUC数控系统 322
A2西门子SINUMERIK 840D数控系统 340
A3 APT语言 353
A4 MasterCAM系统 363
A5其它CAD/CAM系统 374
附录B实验指导书 379
B1逐点比较法插补实验 379
B2步进电动机软件环分实验 381
B3步进电动机调速实验 382
B4圆光栅角位移闭环检测系统演示实验 390
B5数控车床典型零件编程与基本操作 393
B6数控铣床典型零件编程与基本操作 397
B7加工中心典型零件编程与基本操作 402
B8数控机床结构与传动认识实训 404