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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