第1章 数控技术概论 1

1.1 数控技术的基本概念 1

1.2 机床数控技术的组成 1

1.2.1 机床本体 1

1.2.2 数控系统 2

1.2.3 外围技术 3

1.3 数控加工零件的过程 4

1.4 数控机床的特点与分类 5

1.4.1 数控机床的特点 5

1.4.2 数控机床的分类 6

1.5 数控技术的发展趋势 9

复习思考题 13

第2章 数控加工程序编制基础 14

2.1 概述 14

2.1.1 数控编程的基本概念 14

2.1.2 数控编程的内容和步骤 14

2.1.3 数控编程的方法 15

2.1.4 数控机床坐标系 16

2.1.5 加工程序结构与格式 18

2.2 数控编程中的常用指令 19

2.2.1 准备功能G代码 19

2.2.2 辅助功能M代码 26

2.2.3 F代码、S代码、T代码 28

2.3 数控编程中的工艺处理 29

2.3.1 数控加工工艺的特点与内容 29

2.3.2 数控加工零件或加工内容的选择 29

2.3.3 数控加工工艺性分析 30

2.3.4 数控加工工艺路线的设计 31

2.3.5 数控加工工序的详细设计 31

2.3.6 工艺处理案例分析 42

2.4 高速加工及其工艺处理 44

2.4.1 高速加工概述 44

2.4.2 高速加工中的工艺处理 44

2.5 数控编程中的数学处理 47

2.5.1 直线、圆弧类零件的数学处理 47

2.5.2 非圆曲线节点坐标计算 48

2.5.3 列表曲线轮廓零件的数学处理 50

2.5.4 列表曲面轮廓零件的数学处理 53

复习思考题 54

第3章 数控加工编程方法 56

3.1 概述 56

3.2 手工编程方法 57

3.2.1 数控车床编程方法及编程实例 57

3.2.2 数控铣床编程方法及编程实例 70

3.2.3 数控线切割机床编程方法及编程实例 75

3.2.4 加工中心编程方法及编程实例 83

3.2.5 车铣复合机床编程方法及编程实例 90

3.2.6 宏程序编程方法及编程实例 97

3.3 自动编程方法 102

3.3.1 概述 102

3.3.2 图形交互编程的主要过程 103

3.3.3 图形交互编程实例 103

复习思考题 110

第4章 计算机数控装置 113

4.1 概述 113

4.2 计算机数控装置的硬件结构 113

4.2.1 单微处理器结构 113

4.2.2 多微处理器结构 115

4.2.3 开放式数控系统 116

4.2.4 嵌入式数控系统 117

4.3 计算机数控装置的软件结构 119

4.3.1 CNC装置的软件组成 119

4.3.2 CNC系统软件的工作过程 120

4.3.3 CNC系统的软件结构 121

4.4 数控机床的可编程控制器 123

4.4.1 数控机床中可编程控制器实现的功能 123

4.4.2 PLC、CNC与数控机床的关系 124

4.4.3 PLC在数控机床上的应用举例 125

4.5 典型的CNC系统简介 127

4.5.1 SIEMENS数控系统 127

4.5.2 FANUC数控系统 130

复习思考题 133

第5章 数控机床的运动控制原理 134

5.1 概述 134

5.1.1 插补的基本概念 134

5.1.2 插补方法的分类 135

5.2 逐点比较法 137

5.2.1 逐点比较法直线插补 137

5.2.2 逐点比较法圆弧插补 140

5.3 数字积分法 144

5.3.1 DDA法直线插补 145

5.3.2 DDA法圆弧插补 148

5.3.3 提高DDA法插补质量的措施 151

5.3.4 其他函数的DDA法插补运算 156

5.4 直线函数法 156

5.4.1 直线函数法直线插补 156

5.4.2 直线函数法圆弧插补 157

5.5 扩展数字积分法 158

5.5.1 扩展DDA法直线插补 158

5.5.2 扩展DDA法圆弧插补 159

5.6 曲面直接插补 161

5.6.1 实现SDI的软件系统结构和工作流程 162

5.6.2 SDI算法的基本原理 162

5.6.3 SDI的信息输入 164

5.6.4 曲面直接插补的技术关键 165

5.7 刀具半径补偿 166

5.7.1 B刀具半径补偿 166

5.7.2 C刀具半径补偿 168

5.8 进给加减速控制方法 175

5.8.1 进给速度的控制方法 176

5.8.2 CNC装置的常见加减速控制方法 177

复习思考题 188

第6章 数控机床的检测装置 190

6.1 概述 190

6.1.1 数控机床对检测装置的主要要求 190

6.1.2 位置检测装置分类 191

6.2 旋转变压器 192

6.2.1 旋转变压器的结构 192

6.2.2 旋转变压器的工作原理 193

6.2.3 旋转变压器的应用 195

6.2.4 磁阻式多极旋转变压器简介 195

6.3 感应同步器 196

6.3.1 感应同步器的结构与种类 196

6.3.2 感应同步器的安装 198

6.3.3 感应同步器的工作原理 198

6.3.4 感应同步器的特点 200

6.4 光栅 201

6.4.1 光栅的种类与精度 201

6.4.2 光栅的结构与测量原理 202

6.4.3 光栅测量系统 204

6.5 编码器 207

6.5.1 接触式编码器 207

6.5.2 光电式编码器 208

6.5.3 编码器在数控机床中的应用 209

6.6 磁栅 210

6.6.1 磁栅的工作原理与结构 210

6.6.2 磁栅位移检测装置的结构类型 214

6.7 激光干涉仪 215

6.7.1 激光干涉法测距的基本原理 215

6.7.2 双频激光干涉仪 216

6.8 位置检测装置的输出接口与传输协议 217

复习思考题 221

第7章 数控机床的伺服驱动系统 222

7.1 概述 222

7.2 步进电机及其驱动控制系统 223

7.2.1 步进电机的工作原理 223

7.2.2 步进电机的主要特性 225

7.2.3 步进电机的分类 226

7.2.4 步进电机的环形分配器 228

7.2.5 功率放大电路 230

7.3 直流伺服电机及其速度控制系统 234

7.3.1 直流伺服电机的分类和工作原理 234

7.3.2 直流伺服电机的调速原理与方法 234

7.3.3 直流伺服电机速度控制单元的调速控制方式 236

7.4 交流伺服电机及其速度控制系统 240

7.4.1 交流伺服电机的分类与特点 240

7.4.2 交流伺服电机的变频调速 241

7.4.3 交流伺服电机的变频调速特性 244

7.4.4 交流伺服电机的矢量控制 245

7.4.5 永磁式交流同步电机的矢量控制 248

7.4.6 感应式交流伺服电机的矢量控制 249

7.5 直线电机及其在数控机床中的应用简介 251

7.5.1 直线电机的特点 251

7.5.2 直线电机的基本结构和分类 252

7.5.3 直线电机的基本工作原理 253

7.5.4 直线电机在机床上的应用 254

7.6 位置伺服系统的结构与原理 255

7.6.1 概述 255

7.6.2 相位比较伺服系统 257

7.6.3 幅值比较伺服系统 261

7.6.4 数字脉冲比较伺服系统 262

7.6.5 全数字控制伺服系统 263

7.6.6 多轴同步控制原理 264

复习思考题 265

第8章 数控机床的机械结构与装置 266

8.1 概述 266

8.1.1 数控机床机械结构的特点 266

8.1.2 数控机床机械结构的基本要求 266

8.2 数控机床主传动系统 270

8.2.1 主传动方式 270

8.2.2 主轴部件的结构 271

8.2.3 主轴部件的支承 271

8.2.4 主轴的准停装置 273

8.2.5 自动换刀装置 274

8.2.6 高速电主轴装置 276

8.2.7 万向铣头 278

8.3 数控机床的进给传动系统 279

8.3.1 进给传动方式 280

8.3.2 滚珠丝杠螺母副 280

8.3.3 齿轮齿条副 283

8.3.4 回转工作台 283

8.4 数控机床的导轨 285

8.4.1 带有塑料层的滑动导轨 285

8.4.2 滚动导轨 286

8.4.3 静压导轨 287

8.5 数控机床的自动换刀装置 287

8.5.1 自动换刀装置概述 287

8.5.2 刀库 290

8.5.3 刀具交换装置 290

8.6 数控机床的辅助装置 291

8.6.1 液压和气动装置 291

8.6.2 排屑装置 291

8.6.3 其他辅助装置 292

复习思考题 292

第9章 分布式数字控制技术 293

9.1 概述 293

9.1.1 DNC的产生 293

9.1.2 DNC的特点 294

9.1.3 DNC的基本组成 294

9.1.4 DNC的主要功能 295

9.2 DNC系统结构与控制 296

9.3 DNC系统的通信方式 297

9.3.1 基于异步串行通信的点对点型 297

9.3.2 基于网络的分布型 298

9.3.3 混合通信型 301

9.4 DNC 系统中的数据采集与信息监视 301

9.4.1 数据采集与信息监视技术 301

9.4.2 信息采集的实现方案与策略 302

9.4.3 OPC原理与规范 304

9.4.4 OPC技术在DNC 中的应用 305

9.5 DNC系统实例分析 307

复习思考题 309

第10章 柔性制造系统 310

10.1 概述 310

10.1.1 柔性制造系统的定义 310

10.1.2 柔性制造系统的特点 311

10.2 柔性制造系统基本组成 312

10.2.1 FMS制造工作站 312

10.2.2 物料储运系统 313

10.2.3 FMS管理与控制系统 319

10.3 FMS实例 322

10.3.1 FMS-500概况 322

10.3.2 FMS-500系统递阶控制结构与系统功能 323

10.3.3 FMS-500的特点 324

10.4 智能制造系统 325

10.4.1 智能制造系统的网络层次模型 325

10.4.2 智能制造系统的数据流 326

10.4.3 智能制造系统实例 326

复习思考题 327

参考文献 328