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第1章 数控技术概述1

1.1 机床数控技术的基本概念1

1.2 数控机床的组成及工作原理2

1.2.1 数控机床的组成2

1.2.2 数控机床的工作原理4

1.3 数控机床的分类5

1.3.1 按功能用途分类5

1.3.2 按运动轨迹分类6

1.3.3 按伺服系统的控制原理分类7

1.3.4 按数控系统的功能水平分类8

1.4 数控加工的特点及应用范围9

1.4.1 数控机床的特点9

1.4.2 数控机床的应用10

1.5 数控机床的产生与发展趋势11

1.5.1 数控机床的发展概况11

1.5.2 数控机床的发展趋势12

思考题与习题17

第2章 数控加工程序的编制18

2.1 概述18

2.2 数控加工工艺基础20

2.2.1 数控加工零件的选择20

2.2.2 数控加工零件的工艺性分析21

2.2.3 加工方法的选择与加工方案的确定23

2.2.4 数控加工工序与工步的划分25

2.2.5 数控机床的刀具26

2.2.6 数控加工工序的设计28

2.2.7 数控加工工艺文件的编制34

2.3 数控程序编制基础35

2.3.1 数控编程的方法35

2.3.2 数控机床坐标系35

2.3.3 加工程序结构与格式39

2.4 程序编制中的数值计算40

2.4.1 基点坐标的计算40

2.4.2 非圆曲线节点坐标的计算40

2.4.3 列表曲线型值点坐标的计算44

2.4.4 刀位点轨迹的计算45

2.4.5 辅助计算45

2.5 数控车削加工程序编制46

2.5.1 数控车床编程特点与坐标系46

2.5.2 数控车床常用编程指令47

2.5.3 螺纹加工指令G32、G92、G7654

2.5.4 车削固定循环功能57

2.5.5 数控车削加工编程实例61

2.6 数控铣削和加工中心加工程序编制64

2.6.1 数控铣床及加工中心编程特点与坐标系64

2.6.2 数控铣床及加工中心常用编程指令67

2.6.3 数控铣床及加工中心固定循环指令72

2.6.4 数控铣床及加工中心编程实例80

2.7 自动编程简介85

2.7.1 概述85

2.7.2 主要CAD／CAM系统85

2.7.3 自动编程实例87

思考题与习题93

第3章 数控插补原理与刀具补偿原理96

3.1 概述96

3.1.1 基准脉冲插补97

3.1.2 数据采样插补97

3.2 基准脉冲插补98

3.2.1 逐点比较法插补98

3.2.2 数字积分法插补103

3.3 数字采样插补110

3.3.1 直线插补110

3.3.2 圆弧插补111

3.4 数控装置进给速度控制114

3.4.1 进给速度控制114

3.4.2 加减速度控制115

3.5 刀具补偿原理120

3.5.1 刀具半径补偿计算121

3.5.2 C功能刀具半径补偿计算122

思考题与习题124

第4章 计算机数控装置125

4.1 概述125

4.1.1 CNC系统的组成126

4.1.2 CNC系统的功能和一般工作过程126

4.2 CNC装置的硬件结构130

4.2.1 单CPU系统的硬件结构131

4.2.2 多CPU系统的硬件结构132

4.2.3 开放式CNC系统133

4.3 CNC装置的软件结构138

4.3.1 CNC软件结构特点139

4.3.2 CNC软件结构模式142

4.4 可编程机床控制器PMC147

4.4.1 PLC的概述147

4.4.2 PLC在数控机床上的应用152

思考题与习题159

第5章 位置检测装置160

5.1 概述160

5.1.1 位置检测装置的作用及要求160

5.1.2 位置检测装置的分类161

5.2 光栅162

5.2.1 光栅的结构及特点162

5.2.2 光栅的工作原理163

5.2.3 光栅位移－数字变换电路164

5.3 脉冲编码器165

5.3.1 增量式脉冲编码器166

5.3.2 绝对值式脉冲编码器167

5.4 感应同步器168

5.4.1 感应同步器的结构和工作原理168

5.4.2 感应同步器的应用170

5.4.3 感应同步器检测装置的优点171

5.5 旋转变压器171

5.5.1 旋转变压器的结构和工作原理171

5.5.2 旋转变压器的应用173

5.5.3 旋转变压器的主要参数174

思考题与习题174

第6章 数控机床的伺服系统175

6.1 概述175

6.1.1 伺服系统的概念175

6.1.2 数控机床对伺服系统的要求176

6.1.3 伺服系统的分类178

6.1.4 伺服系统的发展180

6.2 主轴伺服系统182

6.2.1 基本要求182

6.2.2 工作原理183

6.2.3 主轴分段无级变速185

6.2.4 主轴准停186

6.3 步进电动机伺服系统191

6.3.1 步进电动机组成及其工作原理191

6.3.2 步进电动机的特性及选择194

6.3.3 步进电动机的控制线路196

6.4 直流伺服电动机伺服系统198

6.4.1 直流伺服电动机及工作特性198

6.4.2 直流伺服电动机的速度控制方法202

6.5 交流伺服电动机伺服系统206

6.5.1 交流伺服电动机的分类及特点206

6.5.2 交流伺服电动机的结构及工作原理207

6.5.3 交流伺服电动机的主要特性参数209

6.5.4 交流伺服电动机的调速方法210

6.6 直线电动机传动210

6.6.1 直线电动机的工作原理210

6.6.2 直线电动机的结构形式211

6.6.3 直线电动机的特点211

思考题与习题212

第7章 数控机床的机械结构213

7.1 概述214

7.1.1 数控机床机械结构的组成214

7.1.2 数控机床机械结构的特点214

7.1.3 数控机床对机械结构的要求216

7.2 数控机床整体布局217

7.2.1 数控车床的布局218

7.2.2 数控铣床的布局219

7.2.3 加工中心的布局220

7.3 数控机床的主传动系统223

7.3.1 数控机床对主传动系统的要求223

7.3.2 数控机床主传动系统的类型224

7.3.3 主轴部件227

7.3.4 主轴润滑与密封237

7.4 数控机床的进给传动系统238

7.4.1 数控机床进给传动系统的要求239

7.4.2 数控机床进给传动系统的形式239

7.4.3 滚珠丝杠螺母副240

7.5 数控机床的导轨246

7.5.1 数控机床对导轨的要求246

7.5.2 数控机床导轨形状和组合形式247

7.5.3 数控机床常用导轨249

7.5.4 机床导轨的使用及防护254

7.5.5 齿轮间隙的调整256

7.6 数控机床回转工作台258

7.6.1 数控回转工作台258

7.6.2 分度工作台261

7.7 数控机床的自动换刀系统264

7.7.1 数控车床的自动换刀装置264

7.7.2 数控加工中心自动换刀装置268

7.7.3 刀具选择方式276

7.8 数控机床液压与气动装置279

7.8.1 数控机床液压及气压传动特点279

7.8.2 数控机床液压及气压传动的历史280

7.8.3 数控机床液压及气压执行装置280

7.8.4 液压与气压传动系统在数控机床上的应用281

思考题与习题283

第8章 数控机床与先进制造技术285

8.1 概述285

8.1.1 概念285

8.1.2 先进制造技术的特征286

8.1.3 先进制造技术的体系结构和分类287

8.2 直接数字控制（DNC）289

8.2.1 DNC技术的原理289

8.2.2 DNC系统的组成290

8.2.3 DNC系统的控制结构291

8.3 柔性制造系统294

8.3.1 柔性制造技术概述294

8.3.2 柔性制造系统的定义和特征294

8.3.3 柔性制造系统的组成295

8.3.4 柔性制造系统的类型和适应范围296

8.3.5 FMS的工作过程297

8.3.6 FMS的实例297

8.3.7 FMS的效益298

8.4 计算机集成制造系统（CIMS）299

8.4.1 CIMS的产生与发展299

8.4.2 CIMS的基本组成与体系结构301

8.4.3 CIMS中的先进制造模式303

8.4.4 CIMS的发展趋势319

8.5 快速成形简介320

8.5.1 快速成形技术产生的背景320

8.5.2 快速成形技术的基本原理320

8.5.3 快速成形技术的特点321

8.5.4 快速成形技术的类型321

8.5.5 快速成形技术的应用322

8.5.6 快速成形技术的发展方向322

思考题与习题323

参考文献324