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1 概述1

1.1 基本概念2

1.2 数控机床的特点与应用2

1.3 数控机床的组成4

1.4 数控机床的分类6

1.4.1 按照加工工艺及机床用途分类6

1.4.2 按照机床运动的控制轨迹分类7

1.4.3 按照伺服控制方式分类9

1.4.4 按照数控系统的功能水平分类10

1.5 数控机床的发展11

1.5.1 数控技术的产生与发展11

1.5.2 直接数字控制系统12

1.5.3 柔性制造单元及柔性制造系统14

1.5.4 计算机集成制造系统17

1.5.5 现代数控机床的发展趋势19

2 数控机床零件程序编制23

2.1 概述23

2.1.1 零件程序编制的步骤与内容23

2.1.2 数控编程方法24

2.2 数控加工的指令代码和程序结构25

2.2.1 程序结构25

2.2.2 程序段格式26

2.2.3 子程序和宏程序30

2.2.4 数控加工中的坐标系与相关G指令31

2.2.5 刀具补偿指令34

2.2.6 控制进给速度与切削速度的G指令38

2.2.7 固定循环指令39

2.2.8 孔加工的程序编制54

2.2.9 车削加工的程序编制58

2.2.10 轮廓铣削加工的程序编制60

2.3 程序编制中的数学处理62

2.3.1 程序编制中数学处理的任务62

2.3.2 非圆曲线的节点计算64

2.3.3 列表曲线的插值与拟合68

2.4 计算机辅助数控编程72

2.4.1 计算机辅助编程技术的发展概况72

2.4.2 典型的CAD/CAM软件介绍74

2.4.3 MasterCAM系统二维加工编程75

2.4.4 MasterCAM系统三维加工编程82

3 机床数控装置的插补原理90

3.1 概述90

3.1.1 插补的基本概念90

3.1.2 插补方法的分类90

3.2 基准脉冲插补91

3.2.1 逐点比较法91

3.2.2 数字积分法（DDA法）96

3.3 数据采样插补101

3.3.1 概述101

3.3.2 数据采样法直线插补103

3.3.3 数据采样法圆弧插补104

3.4 曲面直接插补（SDI）109

3.4.1 SDI的特点109

3.4.2 SDI的功能与信息输入110

3.4.3 SDI的结构和工作流程111

3.4.4 SDI的算法原理111

3.4.5 SDI的技术关键114

4 计算机数字控制装置116

4.1 计算机数字控制装置的硬件结构116

4.1.1 大板式结构和模块化结构116

4.1.2 单微处理器数控装置和多微处理器数控装置116

4.1.3 开放式数控体系结构119

4.2 CNC装置功能120

4.2.1 CNC装置的主要功能与工作过程120

4.2.2 CNC装置的可选择功能125

4.3 CNC装置的软件系统126

4.3.1 CNC软件的特点126

4.3.2 CNC系统软件的总体结构128

5 位置检测装置133

5.1 概述133

5.2 旋转变压器134

5.2.1 旋转变压器的结构和工作原理134

5.2.2 旋转变压器的应用136

5.2.3 磁阻式多极旋转变压器138

5.3 感应同步器138

5.3.1 感应同步器的结构和种类139

5.3.2 感应同步器的工作原理141

5.3.3 感应同步器测量系统142

5.3.4 鉴幅测控系统143

5.4 光栅144

5.4.1 计量光栅的种类144

5.4.2 计量光栅的工作原理145

5.4.3 光栅位移-数字转换系统147

5.5 磁栅148

5.5.1 磁性标尺149

5.5.2 读数磁头149

5.5.3 磁栅的工作原理150

5.6 编码器151

5.6.1 绝对值式编码器152

5.6.2 脉冲增量式码盘153

6 数控机床的伺服控制系统156

6.1 概述156

6.1.1 数控机床伺服系统的分类156

6.1.2 数控机床对伺服系统的要求159

6.1.3 机床伺服系统的发展160

6.2 直流伺服电机及其速度控制161

6.2.1 直流伺服电机的结构与分类161

6.2.2 直流伺服电机的机械特性162

6.2.3 直流伺服电机的调速原理与方法163

6.2.4 直流伺服电机速度控制单元的调速控制方式164

6.3 交流伺服电机及其速度控制系统172

6.3.1 交流伺服电机的分类172

6.3.2 交流伺服电机的变频调速与变频器176

6.3.3 SPWM波调制178

6.3.4 交流电动机控制方式187

6.3.5 交流伺服电动机的矢量控制188

6.4 步进电机开环位置控制系统195

6.4.1 步进电机的工作原理195

6.4.2 步进电机的主要特性197

6.4.3 步进电机的结构类型199

6.4.4 步进电机的环形分配器200

6.4.5 功率放大器203

6.4.6 步进电机的细分驱动技术205

6.5 直线电动机驱动技术208

6.5.1 直线电动机工作原理简介209

6.5.2 使用直线电动机的高速机加工系统210

6.6 位置控制211

6.6.1 脉冲比较伺服系统211

6.6.2 相位伺服控制系统212

6.6.3 幅值伺服控制系统214

6.6.4 CNC伺服系统和全数字式伺服系统214

7 数控机床的机械结构216

7.1 概述216

7.1.1 数控机床机械结构的组成216

7.1.2 对数控机床机械结构的要求217

7.2 数控机床的主传动系统218

7.2.1 数控机床主运动的驱动和调速方式218

7.2.2 数控机床的主轴组件219

7.3 数控机床的进给传动系统223

7.3.1 概述223

7.3.2 滚珠丝杠螺母副223

7.3.3 同步带传动231

7.3.4 传动齿轮消隙机构234

7.4 数控机床的导轨237

7.4.1 导轨的功用与分类237

7.4.2 数控机床的滑动导轨237

7.5 数控机床的自动换刀装置240

7.5.1 数控车床刀架系统241

7.5.2 加工中心的自动换刀系统243

7.5.3 自动选刀方式245

7.5.4 换刀机械手247

7.6 回转工作台248

7.6.1 分度工作台248

7.6.2 数控回转工作台249

参考文献252