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第1章 绪论 1

1.1 基本概念 1

1.2 数控机床的产生与发展 2

1.3 数控机床的特点 3

1.4 数控机床的组成 5

1.5 数控机床的分类 7

1.5.1 按照工艺及用途分类 7

1.5.2 按照运动控制轨迹分类 8

1.5.3 按照伺服控制类型分类 9

1.5.4 按照功能水平分类 10

1.6 以数控技术为基础的自动化加工技术 11

1.6.1 分布式数字控制系统 11

1.6.2 柔性制造单元及柔性制造系统 12

1.6.3 计算机集成制造系统 15

1.7 现代数控机床的发展趋势 16

1.8 习题 19

第2章 数控机床的程序编制 20

2.1 程序编制的基本知识 20

2.1.1 程序编制的步骤与内容 20

2.1.2 数控编程方法 21

2.2 程序编制的有关规定 22

2.2.1 程序编制的国际标准和国家标准 22

2.2.2 机床的坐标轴与运动方向 22

2.2.3 机床的坐标系统 23

2.3 指令代码和程序结构 24

2.3.1 程序段格式 24

2.3.2 子程序和用户宏程序 28

2.3.3 与坐标相关的G指令 29

2.3.4 与定位和加工相关的G指令 30

2.3.5 刀具补偿指令 32

2.3.6 与速度相关的G指令 36

2.3.7 常用的固定循环指令 37

2.4 常见数控加工编程示例 48

2.5 程序编制中的数学处理 52

2.5.1 程序编制中数学处理的任务 52

2.5.2 非圆曲线的节点计算 53

2.5.3 列表曲线的插值与拟合 55

2.6 图形交互自动编程 55

2.6.1 图形交互自动编程的原理和特点 55

2.6.2 CAD/CAM系统功能分析 56

2.6.3 图形交互自动编程的步骤 57

2.6.4 使用Mastercam进行图形交互自动编程 58

2.6.5 使用UG进行图形交互自动编程 62

2.7 习题 65

第3章 数控插补原理 67

3.1 插补原理简介 67

3.1.1 插补的基本概念 67

3.1.2 插补方法的分类 67

3.2 基准脉冲插补 68

3.2.1 四方向逐点比较法 68

3.2.2 八方向逐点比较法 74

3.2.3 数字积分法 81

3.3 数据采样插补 89

3.3.1 数据采样插补简介 89

3.3.2 直线插补 91

3.3.3 圆弧插补 91

3.4 习题 96

第4章 计算机数控装置 97

4.1 CNC简介 97

4.1.1 CNC技术的发展 97

4.1.2 CNC系统的基本组成 98

4.1.3 CNC装置的组成 98

4.1.4 CNC装置的主要功能和特点 99

4.2 CNC装置的硬件结构 105

4.2.1 单微处理器CNC装置的硬件结构 105

4.2.2 多微处理器CNC装置的硬件结构 105

4.2.3 开放式CNC装置的体系结构 107

4.3 CNC装置的软件结构 108

4.3.1 CNC装置的软件结构特点 108

4.3.2 CNC装置的数据转换 110

4.3.3 CNC装置的故障自诊断 114

4.4 CNC装置的接口与通信 114

4.4.1 概述 114

4.4.2 输入／输出接口 115

4.4.3 串行通信接口 115

4.4.4 网络通信接口 115

4.5 常用的数控系统 116

4.5.1 西门子数控系统 116

4.5.2 FANUC数控系统 119

4.5.3 开放式数控系统实例 121

4.6 习题 123

第5章 数控机床常用检测装置 125

5.1 检测装置简介 125

5.2 旋转变压器 126

5.2.1 旋转变压器的结构和工作原理 126

5.2.2 旋转变压器的应用 127

5.3 感应同步器 129

5.3.1 感应同步器的结构和种类 129

5.3.2 感应同步器的工作原理 130

5.3.3 感应同步器的特点 131

5.3.4 感应同步器测量系统 132

5.4 光栅 134

5.4.1 计量光栅的种类 134

5.4.2 计量光栅的工作原理 134

5.4.3 光栅的测量装置 136

5.5 磁栅 138

5.5.1 磁性标尺 138

5.5.2 读数磁头 139

5.5.3 磁栅的工作原理 139

5.6 编码器 140

5.6.1 绝对式编码器 141

5.6.2 脉冲增量式编码器 142

5.7 习题 143

第6章 伺服驱动系统 145

6.1 数控机床对伺服驱动系统的要求 145

6.2 直流伺服电动机及其速度控制系统 146

6.2.1 直流伺服电动机的结构与分类 146

6.2.2 直流伺服电动机的机械特性 147

6.2.3 直流伺服电动机的调速原理与方法 148

6.3 交流伺服电动机及其速度控制系统 149

6.3.1 交流伺服电动机的分类 149

6.3.2 交流伺服电动机的变频调速与变频器 152

6.3.3 交流伺服电动机控制方式 154

6.3.4 交流伺服电动机的矢量控制 155

6.4 步进电动机开环位置控制系统 161

6.4.1 步进电动机的工作原理 161

6.4.2 步进电动机的主要特性 163

6.4.3 步进电动机的结构类型 165

6.4.4 步进电动机的环行分配器 165

6.4.5 功率放大器 166

6.4.6 步进电动机的细分驱动技术 169

6.5 直线电动机驱动技术 171

6.5.1 直线电动机工作原理 172

6.5.2 使用直线电动机的高速机加工系统 172

6.6 习题 173

第7章 数控机床的机械结构 174

7.1 数控机床的机械结构简介 174

7.1.1 机械结构的组成 174

7.1.2 对机械结构的要求 174

7.2 主传动系统 176

7.2.1 主运动的驱动方式 176

7.2.2 数控机床的主轴组件 176

7.2.3 典型数控机床的主轴结构 179

7.3 进给伺服系统 184

7.3.1 概述 184

7.3.2 滚珠丝杠螺母副 184

7.3.3 同步带 191

7.3.4 传动齿轮消除间隙结构 193

7.3.5 进给系统典型结构 197

7.4 机床导轨 199

7.4.1 导轨的作用与分类 199

7.4.2 滑动导轨 200

7.4.3 滚动导轨 200

7.5 数控机床自动换刀装置 204

7.5.1 数控车床刀架 204

7.5.2 加工中心自动换刀装置 207

7.5.3 自动选刀方式 210

7.5.4 换刀机械手 211

7.6 回转工作台 213

7.6.1 分度工作台 213

7.6.2 数控回转工作台 214

7.7 习题 216

参考文献 217