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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