第1章　概论

1.1　数控技术的基本概念

1.2　数控机床的分类

1.3　数控技术的产生与发展及技术水平

复习题

第2章　数控加工的程序编制

2.1　概述

2.2　数控编程的基础

2.3　数控标准

2.4　数控系统的指令代码

2.5　手工编程

2.6 自动编程

2.7　程序编制中的数学处理

复习题

第3章　计算机数控装置的插补原理

3.1　概述

3.2　基准脉冲插补

3.3　数据采样插补

3.4　曲面直接插补（SDI）

复习题

第4章　计算机数控（CNC）装置

4.1　概述

4.2　CNC装置的硬件结构

4.3　CNC装置的软件结构

4.4　计算机数控中的可编程控制器（PLC）

4.5　CNC装置的接口电路

复习题

第5章　数控检测装置

5.1　概述

5.2　旋转变压器

5.3　感应同步器

5.4　直线光栅

5.5　光电脉冲编码器

5.6　编码器

5.7　霍耳检测装置

复习题

第6章　数控伺服系统

6.1　概述

6.2　伺服电动机

6.3　速度控制

6.4　位置控制

复习题

参考文献

本书是高等学校机械工程及自动化（机械设计制造及其自动化）专业系列教材之一。全书六章，主要包括数控编程技术、轨迹控制原理、计算机数控装置、检测装置和数控伺服系统。

本书内容丰富、详实，系统性强，各章既有联系，又有一定的独立性，特别适合高等工科院校本科生用作教材，还可供研究单位、工厂的技术人员作为参考书。

• 课程资源

《机床数控技术及应用（第四版）》配有在线开放课程——“机床数控技术”。

《机床数控技术及应用（第四版）》配有实操类视频，以二维码形式呈现。

第1章 绪论1

1.1 数控技术概念概述1

1.2 数控机床组成及工作原理1

1.2.1 数控机床的组成1

1.2.2 数控机床的工作原理4

1.2.3 数控系统的工作过程4

1.3 数控机床的分类、特点与应用4

1.3.1 数控机床的分类4

1.3.2 数控机床的特点7

1.3.3 数控机床的应用8

1.4 数控机床的产生与发展8

1.4.1 数控机床的产生8

1.4.2 数控机床的发展历程8

1.4.3 数控机床的发展趋势9

1.5 数控技术在我国的发展情况12

习题13

第2章 插补原理14

2.1 插补概念分析14

2.1.1 插补的概念14

2.1.2 插补需要解决的问题15

2.1.3 插补的实质15

2.1.4 插补的基本要求16

2.1.5 插补方法的分类16

2.2 硬件插补16

2.2.1 数字脉冲乘法器的工作原理17

2.2.2 数字脉冲乘法器的直线插补18

2.2.3 脉冲分配的不均匀性问题19

2.3 逐点比较法20

2.3.1 逐点比较法插补原理20数控技术(修订版)2.3.2 逐点比较法直线插补21

2.3.3 逐点比较法圆弧插补24

2.3.4 逐点比较法象限处理27

2.3.5 逐点比较法的进给速度29

2.4 数字积分法30

2.4.1 数字积分法的工作原理30

2.4.2 数字积分法直线插补原理30

2.4.3 数字积分法圆弧插补原理34

2.4.4 数字积分法插补精度的提高37

2.5 数据采样插补法40

2.5.1 概述40

2.5.2 时间分割法插补42

2.5.3 扩展DDA数据采样插补法45

习题48

第3章 计算机数控(CNC)系统49

3.1 CNC系统的组成与工作原理49

3.1.1 CNC系统的组成49

3.1.2 CNC装置的工作原理50

3.2 CNC装置的硬件结构51

3.2.1 大板结构和功能模板结构51

3.2.2 单微处理器结构和多微处理器结构52

3.2.3 CNC装置的硬件功能模块55

3.2.4 CNC装置的输入输出接口59

3.3 CNC装置的软件结构61

3.3.1 CNC装置软件的组成61

3.3.2 CNC装置软件结构模式63

3.3.3 CNC装置软件的特点67

3.4 CNC装置的数据转换及处理70

3.4.1 数据转换流程70

3.4.2 数据处理73

3.5 进给速度处理和加减速控制77

3.5.1 开环CNC系统的进给速度及加减速控制77

3.5.2 闭环(或半闭环)CNC系统的加减速控制78

3.6 数控机床用可编程控制器(PLC)79

3.6.1 数控机床中PLC完成的功能80

3.6.2 PLC顺序程序接口信号处理81

3.6.3 PLC地址分配82

3.6.4 PLC顺序程序的执行83

3.6.5 PLC与CNC机床的关系83

3.6.6 M、S、T功能的实现85

3.6.7 华中数控系统PLC的形式和原理86

3.7 开放式数控体系结构88

3.7.1 概述88

3.7.2 开放式数控系统的定义及其基本特征88

习题91

第4章 数控检测技术92

4.1 概述92

4.1.1 检测装置的分类92

4.1.2 数控测量装置的性能指标及要求93

4.2 旋转变压器93

4.2.1 旋转变压器的结构93

4.2.2 旋转变压器的工作原理94

4.2.3 旋转变压器的应用95

4.3 感应同步器97

4.3.1 直线式感应同步器97

4.3.2 旋转式感应同步器98

4.3.3 直线式感应同步器的工作原理99

4.3.4 感应同步器的应用100

4.3.5 感应同步器使用应注意的事项101

4.4 光栅传感器101

4.4.1 光栅的类型和结构102

4.4.2 计量光栅的工作原理103

4.5 脉冲编码器107

4.5.1 脉冲编码器的结构与分类107

4.5.2 脉冲编码器在数控机床上的应用107

4.5.3 增量式光电脉冲编码器108

4.5.4 绝对式脉冲编码器109

4.5.5 光电脉冲编码器的应用形式111

习题112

第5章 数控伺服系统114

5.1 概述114

5.1.1 伺服系统的组成114

5.1.2 对伺服系统的基本要求116

5.1.3 对伺服电机的要求116

5.1.4 伺服系统分类117

5.2 步进电机伺服系统119

5.2.1 步进电机结构及工作原理119

5.2.2 步进电机的主要性能指标121

5.2.3 步进电机功率驱动123

5.2.4 功率放大器127

5.2.5 调频调压驱动电路129

5.2.6 细分驱动电路129

5.2.7 步进电机应用中的注意问题130

5.3 直流电机伺服系统130

5.3.1 直流伺服电机的种类与应用130

5.3.2 直流伺服电机的结构与工作原理130

5.3.3 直流伺服电机的控制原理131

5.3.4 直流伺服电机的分类131

5.3.5 直流伺服电机的调速132

5.3.6 晶闸管调速控制系统133

5.3.7 晶体管直流脉宽调制调速系统134

5.3.8 全数字脉宽调制调速系统137

5.4 交流电机伺服系统138

5.4.1 交流伺服电机的种类138

5.4.2 永磁交流同步伺服电机的结构138

5.4.3 交流伺服电机的发展方向139

5.4.4 交流伺服电机的调速原理139

5.4.5 交流伺服电机的速度控制单元139

5.5 伺服系统的位置控制143

5.5.1 相位比较伺服系统143

5.5.2 幅值比较伺服系统147

5.5.3 数字比较伺服系统148

5.5.4 全数字伺服系统举例149

习题151

第6章 数控加工的程序编制153

6.1 数控机床编程概述153

6.2 数控机床坐标系的确定154

6.2.1 数控机床的坐标系154

6.2.2 数控机床上坐标轴方向的确定155

6.2.3 机床坐标系与工件坐标系156

6.3 数控编程工艺处理158

6.3.1 数控加工工艺方案设计的主要内容158

6.3.2 影响数控加工工艺方案设计的主要因素159

6.3.3 零件数控加工工艺性分析160

6.3.4 划分加工阶段162

6.3.5 数控加工工序规划163

6.3.6 选择走刀路线165

6.3.7 数控编程误差及其控制168

6.4 数控加工刀具与切削用量的选择169

6.4.1 数控加工刀具的选择169

6.4.2 切削用量的选择171

6.5 数控机床上工件的装夹173

6.5.1 零件装夹注意事项173

6.5.2 数控机床上零件装夹的方法174

6.5.3 使用平口虎钳装夹零件174

6.5.4 使用压板和T形槽用螺钉固定零件175

6.5.5 弯板的使用175

6.5.6 V形块的使用176

6.5.7 零件通过托盘装夹在工作台上176

6.5.8 使用组合夹具、专用夹具等177

6.6 数控加工程序的组成及各指令的应用177

6.6.1 程序的组成177

6.6.2 程序的格式177

6.6.3 程序指令一览表178

6.6.4 数控机床常用指令的使用方法说明182

6.7 数控编程指令用法及加工举例184

6.7.1 数控车床编程指令用法及加工举例184

6.7.2 数控铣床编程指令用法及加工举例193

习题202

第7章 CAXA自动编程203

7.1 自动编程概述203

7.2 CAXA制造工程师基本功能205

7.2.1 简介205

7.2.2 主要功能205

7.2.3 用户界面简介206

7.3 CAXA几何建模技术基础208

7.4 CAXA的拾取操作210

7.5 线架造型213

7.5.1 线架造型简介213

7.5.2 实例操作213

7.6 实体特征造型225

7.6.1 草图绘制225

7.6.2 轮廓特征227

7.7 连杆件的造型与加工231

7.7.1 连杆件的实体造型231

7.7.2 加工前的准备工作237

7.7.3 刀具轨迹的生成和仿真检验240

参考文献244

第1章 数控技术概述 1

1.1 项目任务分析 1

1.2 基础知识 2

1.2.1 数控技术的基本概念、数控机

床的产生和数控加工的特点 2

1.2.2 数控机床的组成、分类和

工作过程 4

1.2.3 数控机床的发展历程和趋势 11

1.3 任务实施过程 14

1.3.1 工作计划 14

1.3.2 任务实施 15

1.4 检查与评估 15

1.4.1 检查内容 15

1.4.2 评估策略 15

本章小结 16

思考与练习 17

第2章 数控加工工艺 18

2.1 项目任务分析 19

2.2 基础知识 19

2.2.1 数控加工工艺概述 19

2.2.2 数控车削加工工艺 21

2.2.3 数控铣床(加工中心)

加工工艺 24

2.3 任务实施过程 34

2.3.1 工作计划 34

2.3.2 零件图工艺分析 35

2.3.3 操作步骤 36

2.4 检查与评估 37

2.4.1 检查方法 37

2.4.2 评估策略 38

2.5 拓展实训 39

2.5.1 数控车削加工工艺设计 39

2.5.2 数控铣削加工工艺设计 41

2.6 数控工艺设计常见问题分析方法 45

本章小结 46

思考与练习 46

第3章 数控加工程序编制 48

3.1 项目任务分析 49

3.2 基础知识 49

3.2.1 数控编程过程及方法 49

3.2.2 数控编程的数学处理 52

3.2.3 数控程序编制基础 54

3.2.4 数控车床编程基础 60

3.2.5 数控铣床编程基础 76

3.2.6 自动编程 86

3.3 任务实施过程 94

3.3.1 工作计划 94

3.3.2 参考程序 95

3.4 检查与评估 98

3.4.1 检查方法 98

3.4.2 评估策略 98

3.5 拓展实训 99

3.5.1 数控车削加工手工编程 99

3.5.2 数控铣削加工手工编程 101

3.6 数控编程中常见错误解析 102

本章小结 104

思考与练习 104

第4章 数控机床的工作原理 107

4.1 项目任务分析 107

4.2 基础知识 108

4.2.1 概述 108

4.2.2 逐点比较直线插补法 109

4.2.3　逐点比较法圆弧插补法 114

4.2.4 数字积分插补法 121

4.2.5 数据采样插补法 124

4.2.6 进给速度的控制 129

4.3 任务实施过程 135

4.3.1 工作计划 135

4.3.2 插补计算过程 136

4.4 检查与评估 137

4.4.1 检查项目 137

4.4.2 评估策略 137

4.5 拓展实训 138

4.5.1 逐点比较圆弧插补计算 138

4.5.2 数字积分插补计算 139

本章小结 140

思考与练习 140

第5章 计算机数控装置 142

5.1 项目任务分析 143

5.2 基础知识 143

5.2.1 概述 143

5.2.2 CNC装置的硬件结构 147

5.2.3 CNC软件结构 154

5.2.4 数控系统中的可编程

控制器 160

5.3 任务实施过程 165

5.3.1 工作计划 165

5.3.2 工作步骤 166

5.4 检查与评估 169

5.4.1 检查方法 169

5.4.2 评估策略 169

5.5 数控系统常见问题处理方法 170

本章小结 173

思考与练习 173

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