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机床及系统卷1

第6章 数控机床的机械结构设计1

6.1数控机床的总体设计3

6.1.1数控机床主要性能指标及功能3

6.1.2数控机床设计的基本理论、方法和步骤5

6.1.3数控机床的总体设计要求和结构工艺性评价7

6.1.4数控机床的总体布局和结构单元9

6.2数控机床的主传动系统设计10

6.2.1主传动系统的特点和设计要求10

6.2.2主传动变速系统及参数12

6.2.3主传动系统结构设计12

6.2.4采用直流或交流电动机无级调速系统设计12

6.2.5主轴部件设计13

6.2.6现代数控机床主传动系统16

6.2.7计算机辅助主传动系统主要传动件设计计算17

6.3数控机床的进给系统结构设计24

6.3.1进给系统结构设计的数学模型24

6.3.2进给伺服系统的动态响应特性及伺服性能分析24

6.3.3进给伺服驱动部件的设计25

6.3.4机械传动部件的设计31

6.3.5系统增益的设计37

6.4数控机床的床身与导轨38

6.4.1数控机床的床身结构及设计要求38

6.4.2数控机床导轨设计要求42

6.4.3贴塑滑动导轨及其设计42

6.4.4液体静压导轨及其设计43

6.4.5滚动导轨及其设计45

6.4.6导轨的润滑与防护47

6.4.7导轨的超音频加热淬火48

6.5数控机床的机电匹配49

6.5.1各类开关型号的选择与电气接口统一49

6.5.2机器安全、人员安全保护开关设计选择、功能信号开关选择、电磁阀的电压匹配52

6.5.3伺服电动机扭矩、功率、转速的设计与运动部件的匹配53

6.5.4各类功能部件与电气的匹配54

6.6功能部件的设计54

6.6.1数控机床液压部件的选择54

6.6.2数控机床气动部件的选择56

6.6.3数控机床水冷部件的选择57

6.6.4数控机床润滑部件的选择57

6.7数控机床典型元件的选择58

6.7.1轴承的选择58

6.7.2丝杠的选择59

6.7.3导轨的选择61

6.8机床动态性能及优化设计62

6.8.1弹性力学基础知识及有限单元法62

6.8.2有限元软件介绍及机床部件CAE建模67

6.8.3机床部件及整机结构静、动态特性分析69

6.8.4机床部件热特性分析72

6.8.5机床部件运动学分析73

6.8.6机床振动特性分析及减振设计76

6.8.7机床结构优化设计78

参考文献82

第7章 数控机床驱动系统83

7.1概述85

7.2驱动电动机及特性88

7.2.1步进电动机88

7.2.2交流永磁同步伺服电动机91

7.2.3交流永磁直线电动机100

7.2.4交流永磁力矩电动机102

7.2.5交流异步主轴电动机105

7.2.6交流电主轴107

7.3数控机床进给伺服驱动系统111

7.3.1概述111

7.3.2交流电动机调速系统113

7.3.3交流进给伺服驱动系统119

7.4数控机床主轴驱动系统129

7.4.1概述129

7.4.2交流主轴驱动系统130

7.5位置检测装置134

7.5.1概述134

7.5.2旋转变压器135

7.5.3光电编码器138

7.5.4光栅尺142

参考文献144

第8章 计算机数控装置145

8.1计算机数控装置概述147

8.1.1计算机数控装置的定义及其在数控系统中的作用147

8.1.2计算机数控装置的主要特点和功能147

8.1.3计算机数控装置对零件程序的处理流程150

8.2计算机数控装置的控制原理与方法151

8.2.1零件程序的输入151

8.2.2零件程序的译码解释155

8.2.3刀具半径补偿161

8.2.4刀具长度补偿168

8.2.5速度处理169

8.2.6插补计算171

8.2.7加减速控制195

8.2.8位置控制原理199

8.2.9误差补偿原理203

8.3计算机数控装置的硬件结构205

8.3.1计算机数控装置的硬件组成205

8.3.2计算机数控装置的硬件结构212

8.4计算机数控装置的软件结构221

8.4.1计算机数控装置软、硬件的界面222

8.4.2计算机数控装置控制软件特点222

8.4.3计算机数控装置的软件结构类型226

参考文献229

第9章 数控机床工装系统231

9.1夹具系统233

9.1.1回转工作台233

9.1.2摆头240

9.1.3高速动力卡盘241

9.1.4数控机床普通夹具与柔性夹具244

9.1.5薄壁件与多面体夹具255

9.1.6计算机辅助夹具设计256

9.2刀具系统260

9.2.1概述260

9.2.2计算机辅助刀具设计288

9.2.3数控机床中的刀库及换刀装置302

9.2.4刀具系统的选择319

9.2.5对刀仪321

9.3检测系统328

9.3.1三坐标测量机328

9.3.2数控机床在线检测339

9.3.3测量仪348

9.4附件363

9.4.1排屑装置363

9.4.2冷却装置366

9.4.3防护密封367

参考文献372

第10章 数控机床中的可编程控制器373

10.1概述375

10.1.1可编程控制器工作原理375

10.1.2 FANUC系统中可编程机床控制器工作原理382

10.1.3西门子系统中可编程控制器工作原理384

10.1.4其他数控系统中可编程控制器工作原理386

10.2 FANUC系统中可编程机床控制器的具体应用387

10.2.1概述387

10.2.2地址分配390

10.2.3典型机床操作面板硬件连接393

10.2.4可编程机床控制器指令402

10.2.5 PMC程序功能编制414

10.3西门子系统中可编程控制器的具体应用443

10.3.1概述443

10.3.2机床中可编程控制器指令444

10.3.3西门子系统典型数控机床中PLC程序功能451

参考文献472