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第1章 绪论1

1.1概述2

1.1.1机床数字控制的基本概念2

1.1.2数控加工原理2

1.1.3数控机床的组成3

1.1.4数控机床的特点4

1.1.5数控机床的适用范围5

1.2数控机床的分类6

1.2.1按运动轨迹分类6

1.2.2按伺服驱动系统控制方式分类7

1.2.3按功能水平分类8

1.2.4按工艺用途分类9

1.3数控技术的应用与发展9

1.3.1数控技术的发展历程及趋势9

1.3.2数控技术与现代制造系统12

1.4习题与思考题15

1.5参考文献16

第2章 数控机床的程序编制17

2.1概述18

2.2数控编程基础知识19

2.2.1与数控机床编程有关的标准19

2.2.2数控机床坐标轴和运动方向的确定19

2.2.3数控加工程序格式22

2.2.4数控编程的内容和步骤24

2.2.5数控加工程序编制方法28

2.3数控编程中的数值计算29

2.3.1二维轮廓零件的数学处理29

2.3.2空间曲线的数学处理38

2.4手工编程39

2.4.1工艺规划39

2.4.2常用基本编程指令及其应用44

2.4.3编程实例51

2.5自动编程54

2.5.1语言式自动编程55

2.5.2自动编程系统软件的总体结构56

2.5.3图形交互式自动编程57

2.6数控编程技术的发展57

2.6.1典型的CAD／CAM软件介绍58

2.6.2 MasterCAM软件介绍59

2.7习题与思考题62

2.8参考文献64

第3章 计算机数控系统65

3.1概述66

3.1.1 CNC系统的功能66

3.1.2 CNC系统的组成及工作流程67

3.2 CNC装置的硬件结构68

3.3 CNC装置的软件结构75

3.3.1 CNC装置的软硬件界面75

3.3.2 CNC装置软件结构特点75

3.3.3常规CNC装置的软件结构78

3.4数控机床用可编程控制器85

3.4.1 PLC的结构、工作原理及编程系统86

3.4.2数控机床用PLC90

3.4.3 PLC在数控机床中的应用97

3.5 CNC装置的I／O接口及通信网络98

3.5.1数控装置的I／O接口98

3.5.2 CNC装置的数据通信接口99

3.6典型的CNC装置102

3.6.1 CNC装置的主要生产厂家及其典型产品102

3.6.2国外主要CNC装置及其特点104

3.6.3国内主要CNC装置及其特点106

3.7习题与思考题108

3.8主要数控厂商及数控资料网址109

3.9参考文献109

第4章 插补原理与刀具补偿技术111

4.1概述112

4.2刀具补偿技术113

4.2.1刀具位置和刀具长度补偿113

4.2.2刀具半径补偿114

4.2.3 C功能刀具半径补偿115

4.2.4刀补的执行过程123

4.3数控机床的插补原理124

4.3.1逐点比较法125

4.3.2数字积分法130

4.3.3数据采样插补137

4.3.4其他插补方法简介143

4.4进给速度与加减速控制147

4.4.1进给速度控制147

4.4.2加减速度控制148

4.5习题与思考题153

4.6参考文献153

第5章 数控机床的驱动与位置控制155

5.1概述156

5.2伺服系统的驱动元件158

5.2.1步进电动机158

5.2.2直流伺服电动机162

5.2.3交流伺服电动机165

5.2.4直线电动机167

5.3进给驱动169

5.3.1对进给驱动的要求169

5.3.2步进电动机驱动（控制）电路170

5.3.3直流电动机的速度控制单元177

5.3.4交流电动机的速度控制单元183

5.4主轴驱动188

5.4.1对主轴驱动的要求188

5.4.2直流主轴控制单元189

5.4.3交流主轴电动机控制单元190

5.5数控机床常用的检测装置194

5.5.1位置检测装置的要求和分类194

5.5.2旋转变压器195

5.5.3感应同步器196

5.5.4脉冲编码器197

5.5.5光栅尺199

5.5.6磁尺（磁栅）201

5.6位置控制202

5.6.1数字脉冲比较伺服系统202

5.6.2相位比较伺服系统203

5.6.3幅值比较伺服系统204

5.7习题与思考题204

5.8参考文献204

第6章 数控机床的机械结构与部件207

6.1概述208

6.2数控机床的主传动系统及主轴部件210

6.2.1主传动系统210

6.2.2主轴变速方式212

6.2.3数控机床的主轴部件214

6.2.4主轴的准停装置与C轴单元218

6.2.5高速电主轴219

6.3数控机床的进给运动系统221

6.3.1对进给系统的性能要求221

6.3.2滚珠丝杠螺母副222

6.3.3消除间隙的齿轮传动机构228

6.3.4数控机床的导轨副231

6.3.5直线电动机传动234

6.4数控机床自动换刀系统235

6.4.1数控车床与车削中心刀架系统235

6.4.2加工中心自动换刀系统237

6.5数控分度工作台和回转工作台242

6.5.1数控分度工作台242

6.5.2数控回转工作台246

6.6习题与思考题249

6.7参考文献249

第7章 数控机床的故障诊断251

7.1概述252

7.1.1数控机床的可靠性与故障252

7.1.2数控机床常见故障分类253

7.1.3数控机床故障诊断的流程253

7.2数控机床的机械故障诊断256

7.2.1数控机床主传动系统故障诊断与维修256

7.2.2进给部件故障诊断258

7.2.3自动换刀部件故障诊断260

7.2.4液压与气压传动系统的故障诊断261

7.3数控机床位置检测装置故障诊断262

7.3.1位置检测元件的维护262

7.3.2位置检测装置的故障诊断264

7.3.3位置检测装置的故障诊断举例266

7.4数控机床伺服系统的故障诊断266

7.4.1主轴伺服系统故障及诊断266

7.4.2进给伺服系统故障及诊断271

7.4.3 PLC检测伺服系统故障及处理277

7.5习题与思考题279

7.6参考文献279

第8章 现代数控技术281

8.1开放式数控系统282

8.1.1开放式数控系统的产生背景282

8.1.2开放式数控系统的基本特征283

8.1.3国内外开放式数控系统的研究动向284

8.1.4开放式数控系统的关键技术和研究方法290

8.2并联机床291

8.2.1并联机床的产生与发展291

8.2.2并联机床的设计理论与关键技术292

8.2.3并联机床的控制技术295

8.3习题与思考题298

第9章 实验299

9.1数控车床的操作与加工实验299

9.2数控铣床的操作与加工实验300

9.3数控系统组成及其外设接口实验302

9.4机床用可编程控制器（PLC）编程与调试实验303

9.5插补原理实验304

9.6加减速控制及其实现实验305

9.7伺服电动机控制实验305

9.8数控机床位置检测装置实验306

9.9数控机床典型机械结构拆装实验307

索引309