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第1章 绪论1

1.1 数控机床的基本组成及加工原理1

1.1.1 数控机床的产生1

1.1.2 计算机数控的概念与发展1

1.1.3 数控机床的基本结构及工作原理2

1.2 数控机床的分类4

1.2.1 按加工工艺方法分类4

1.2.2 按控制运动的方式分类5

1.2.3 按驱动装置的特点分类6

1.3.1 数控机床的加工特点8

1.3 数控机床的特点及应用范围8

1.3.2 数控机床的使用特点9

1.3.3 数控机床的应用范围9

复习题10

第2章 数控加工的工艺与编程11

2.1 数控加工程序编制基础11

2.1.1 穿孔纸带及代码11

2.1.2 数控机床的坐标轴和运动方向13

2.1.3 程序段格式15

2.2 数控机床的加工工艺及编程步骤16

2.2.1 工序的划分16

2.2.2 编制加工程序的内容及步骤16

2.2.3 零件的安装和对刀点的确定17

2.2.4 确定加工路线18

2.2.5 切削用量及刀具的选择19

2.2.6 数值计算20

2.3 数控车床的编程22

2.3.1 数控车床的编程基础22

2.3.2 数控车床的基本编程功能23

2.3.3 数控车床的基本编程方法26

2.3.4 固定循环功能28

2.3.5 螺纹切削33

2.4 数控铣床及加工中心的编程36

2.4.1 数控铣床及加工中心的编程基础36

2.4.2 数控铣床及加工中心的基本编程功能37

2.4.3 数控铣床及加工中心的基本编程方法38

2.4.4 刀具补偿功能41

2.4.5 固定循环46

2.4.6 子程序53

复习题55

第3章 计算机数控系统58

3.1 计算机数控（CNC）系统的基本概念58

3.2 微处理器数控（MNC）系统的组成58

3.2.1 中央处理单元（CPU）和总线（BUS）59

3.2.2 存储器（memory）60

3.2.3 输入／输出（I/O）接口电路及相应的外部设备61

3.3.1 单微处理机与多微处理机结构66

3.3 CNC系统的硬件结构66

3.3.2 大板式结构与功能模块式结构69

3.4 CNC系统的软件71

3.4.1 CNC系统软件的组成与功能71

3.4.2 CNC系统软件的特点和结构84

3.5 CNC系统的工作过程95

3.5.1 CNC系统的数据段历程95

3.5.2 CNC系统自动工作时的总体流程95

3.6 运动轨迹的插补原理96

3.6.1 运动轨迹插补的概念96

3.6.2 运动轨迹插补的方法97

3.6.3 逐点比较法99

3.6.4 DDA法——数字积分法110

3.6.5 数据采样法121

3.7 进给运动的误差补偿127

3.7.1 机床加工零件误差的来源127

3.7.2 螺距误差补偿128

3.7.3 反向间隙误差补偿129

3.7.4 热变形补偿130

3.7.5 其他因素引起的误差补偿131

3.8 辅助功能与PLC132

3.8.1 可编程序控制器在机床数控中的应用132

3.8.2 M，S，T功能的实现135

3.9.1 FANUC-0系统的硬件结构137

3.9 FANUC-O系统介绍137

3.9.2 FANUC-0系统的软件结构139

3.9.3 FANUC-0系统的伺服结构139

复习题141

第4章 进给运动的控制143

4.1 概述143

4.1.1 进给伺服系统143

4.1.2 伺服驱动系统的分类143

4.1.3 位置伺服驱动系统的开环、闭环控制144

4.2 步进驱动及开环进给控制145

4.2.1 步进电动机的工作原理145

4.2.2 步进电动机的驱动电源148

4.2.3 步进电动机的进给控制151

4.2.4 步进电动机的主要特性及其选择153

4.3 位置检测装置157

4.3.1 位置检测元件的分类及要求157

4.3.2 光电编码器157

4.3.3 光栅尺159

4.3.4 直线感应同步器163

4.4 直流、交流伺服驱动装置165

4.4.1 直流伺服驱动装置165

4.4.2 交流伺服驱动装置171

4.4.3 进给伺服电动机的选用177

4.5.2 闭环位置控制的实现180

4.5 进给运动闭环位置控制180

4.5.1 闭环位置控制的概念180

4.5.3 位置控制回路的数学模型181

4.6 闭环位置控制系统的性能分析183

4.6.1 定位过程的误差分析183

4.6.2 直线插补轮廓误差分析185

4.6.3 圆弧插补轮廓误差分析186

4.6.4 拐角轮廓误差分析187

4.7 进给传动机构对位置控制特性的影响188

4.7.1 机械传动机构的基本要求188

4.7.2 传动刚度与阻尼对位置控制特性的影响188

4.7.3 传动间隙和惯量对位置控制特性的影响190

复习题192

第5章 主轴驱动及控制193

5.1 概述193

5.2 主轴驱动装置的工作原理193

5.2.1 主轴驱动装置的特点193

5.2.2 交流主轴电动机194

5.2.3 交流主轴驱动装置195

5.2.4 交流主轴驱动特性曲线197

5.3 主轴分段无级调速及控制198

5.3.1 概述198

5.3.3 自动变挡的实现200

5.3.2 自动变挡控制200

5.4 主轴准停控制201

5.4.1 概述201

5.4.2 机械准停控制202

5.4.3 电气准停控制202

复习题205

第6章 数控机床的机械结构与特点207

6.1 数控机床的结构要求207

6.1.1 数控机床机械结构的主要组成207

6.1.2 数控机床机械结构的特点和要求207

6.2.1 数控机床主传动系统的要求208

6.2 数控机床的主传动及主轴部件208

6.2.2 主轴的传动方式209

6.2.3 主轴组件211

6.2.4 主轴的进给功能和主轴准停功能216

6.2.5 主轴组件的润滑与密封219

6.3 数控机床的进给传动机构221

6.3.1 进给系统概述221

6.3.2 传动齿轮的消隙222

6.3.3 联轴器225

6.3.4 丝杠螺母副225

6.3.5 导轨231

6.3.6 工作台236

6.4.1 自动换刀装置的分类239

6.4 自动换刀装置239

6.4.2 刀库242

6.4.3 机械手245

6.4.4 加工中心主轴上刀具的夹紧机构248

6.5 其他辅助装置249

6.5.1 数控机床的液压和气动系统249

6.5.2 排屑装置251

6.6 数控机床实例252

6.6.1 数控车床252

6.6.2 加工中心253

6.6.3 数控磨床254

6.6.4 数控齿轮加工机床255

6.6.5 数控电加工机床256

复习题258

第7章 数控机床的选用、验收与维修259

7.1 数控机床的选用259

7.1.1 数控机床选用的原则259

7.1.2 数控机床选用的基本要点260

7.2 数控机床的调试和验收261

7.2.1 数控机床的安装调试261

7.2.2 数控机床的验收263

7.3 数控机床的维护与保养268

7.3.1 预防性维护268

7.3.2 设备的日常保养269

7.4 CNC系统的可靠性和故障诊断技术270

7.4.1 系统可靠性及故障的基本概念270

7.4.2 影响可靠性的因素272

7.4.3 提高可靠性的方法与措施273

7.4.4 故障诊断的方法277

7.5 数控机床故障的判断与排除280

7.5.1 数控机床故障处理的原则280

7.5.2 数控机床的机械故障及排除281

7.5.3 CNC装置的故障283

7.5.4 进给伺服系统的故障287

7.5.5 主轴控制单元的故障289

7.5.6 维修实例291

复习题294

第8章 数控技术的发展与机械加工自动化295

8.1 数控技术的发展295

8.1.1 概述295

8.1.2 几种主要CNC系统介绍295

8.1.3 数控机床的发展302

8.2 机械加工自动化304

8.2.1 机械加工发展的新趋势304

8.2.2 柔性制造系统（FMS）305

8.2.3 计算机集成制造系统（CIMS）307

复习题311

参考文献312