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第1章 数控技术基础1

1.1 数控机床的系统组成及其基本原理1

1.1.1 数控机床的组成1

1.1.2 数控机床的工作原理3

1.2 数控机床的分类及加工对象3

1.2.1 数控机床的分类3

1.2.2 数控机床的特点及加工对象8

1.3 数控技术的发展方向10

1.3.1 数控机床和数控系统的发展10

1.3.2 机械制造系统的发展12

思考与练习14

第2章 插补原理16

2.1 概述16

2.2 逐点比较法17

2.2.1 逐点比较法直线插补17

2.2.2 逐点比较法圆弧插补20

2.2.3 逐点比较法的合成进给速度控制23

2.3 数字积分插补法24

2.3.1 求和运算代替求积运算24

2.3.2 数字积分法直线插补24

2.3.3 数字积分法圆弧插补27

2.4 数据采样插补法28

2.4.1 插补周期与位置控制周期29

2.4.2 插补周期与精度、速度之间的关系29

2.4.3 数据采样法直线插补30

2.4.4 数据采样法圆弧插补31

思考与练习32

第3章 数控系统及检测装置33

3.1 计算机数控装置33

3.1.1 CNC系统的工作过程33

3.1.2 CNC装置的功能35

3.1.3 CNC系统的硬件结构37

3.1.4 CNC系统的软件结构39

3.2 数控机床位置检测装置43

3.2.1 检测装置的要求与类型43

3.2.2 脉冲编码器44

3.2.3 旋转变压器45

3.2.4 感应同步器46

3.2.5 光栅49

3.2.6 磁栅50

思考与练习51

第4章 数控机床的结构52

4.1 数控机床的结构组成52

4.1.1 数控机床的结构组成52

4.1.2 数控机床机械结构的特点53

4.2 数控机床的总体布局形式56

4.2.1 数控车床的总体布局形式56

4.2.2 加工中心的总体布局形式57

4.2.3 卧式加工中心、立式加工中心的布局形式58

4.3 数控机床的主传动系统59

4.3.1 对数控机床主传动系统的要求59

4.3.2 主轴部件机械结构60

4.3.3 主轴调速方式62

4.3.4 电主轴63

4.4 进给系统的机械传动结构64

4.4.1 进给传动系统种类65

4.4.2 对进给系统的性能要求65

4.4.3 滚珠丝杠螺母副66

4.4.4 导轨副72

4.5 数控机床的辅助装置76

4.5.1 自动换刀机构76

4.5.2 刀库79

4.5.3 刀具交换装置83

4.5.4 工件自动交换85

4.5.5 液压和气动系统89

4.5.6 润滑系统94

4.5.7 冷却系统95

4.5.8 排屑装置96

4.5.9 过载保护、超程限位和回机床参考点装置97

思考与练习99

第5章 数控机床编程基础100

5.1 数控编程的基本概念100

5.1.1 数控编程100

5.1.2 程序编制的内容和步骤100

5.1.3 数控编程的方法101

5.2 数控机床的坐标系102

5.2.1 机床坐标系和方向102

5.2.2 各坐标轴运动方向的确定102

5.2.3 绝对坐标系和相对坐标系104

5.2.4 机床坐标系与工件坐标系104

5.3 数控编程中的指令代码105

5.3.1 F、S、T代码105

5.3.2 准备功能G指令106

5.3.3 辅助功能M指令106

5.4 程序结构与程序段格式107

5.4.1 程序的结构107

5.4.2 程序段格式107

5.4.3 程序的分类108

5.5 数控编程中的有关标准及代码109

思考与练习110

第6章 数控机床编程技术111

6.1 常用编程指令111

6.1.1 绝对和增量尺寸编程指令G90/G91111

6.1.2 工件坐标系设定指令G92/G50112

6.1.3 工件坐标系的选取指令G54～G59112

6.1.4 坐标平面设定指令G17、G18、G19113

6.2 刀具运动方式有关的G指令113

6.2.1 快速定位指令G00113

6.2.2 直线插补指令G01114

6.2.3 圆弧插补指令G02/G03114

6.3 刀具补偿功能115

6.3.1 刀具半径补偿指令（G41/G42、G40）115

6.3.2 刀具长度补偿指令（G43/G44）116

6.3.3 刀具位置补偿117

6.3.4 刀尖圆弧半径补偿117

6.4 数控车床的程序编制120

6.4.1 数控车床的编程要点120

6.4.2 坐标系120

6.4.3 数控车床加工工序的编排121

6.4.4 准备功能指令121

6.4.5 辅助功能指令122

6.4.6 固定循环123

6.4.7 暂停指令G04126

6.4.8 螺纹加工127

6.4.9 数控车床编程实例131

6.5 数控铣床的程序编制133

6.5.1 孔加工固定循环134

6.5.2 数控铣床编程实例138

思考与练习141

第7章 PLC在数控机床上的应用144

7.1 PLC工作原理144

7.1.1 PLC的特点144

7.1.2 PLC的应用领域145

7.1.3 PLC系统的组成146

7.1.4 PLC的工作原理150

7.2 数控机床用PLC152

7.2.1 数控机床PLC的控制对象152

7.2.2 数控机床的PLC153

7.2.3 PLC在数控机床上的配置方式153

7.3 主轴控制154

7.3.1 主轴准停控制154

7.3.2 主轴正、反转及停止控制155

7.4 润滑系统的PLC控制156

7.5 刀库自动选刀控制159

思考与练习161

第8章 伺服驱动系统162

8.1 数控机床伺服系统概念162

8.1.1 伺服驱动系统概念162

8.1.2 伺服系统的组成与分类163

8.2 步进电动机伺服系统164

8.2.1 工作台控制164

8.2.2 步进电机的工作原理及其特点165

8.2.3 步进电机的选用168

8.2.4 步进电动机的驱动控制172

8.3 直流电动机伺服系统174

8.3.1 直流伺服电动机分类174

8.3.2 永磁式直流伺服电动机175

8.3.3 直流伺服电动机的速度控制方法177

8.4 交流伺服电动机及其速度控制179

8.4.1 交流伺服电动机概述179

8.4.2 交流伺服电动机调速原理180

8.4.3 变频调速技术181

思考与练习183

第9章 数控机床常见故障诊断与维护184

9.1 数控机床的保养与维护184

9.1.1 数控机床保养与维护的作用与意义184

9.1.2 数控机床保养维护的基本要求184

9.1.3 机床日常维护保养要点185

9.2 数控机床的故障诊断187

9.2.1 数控机床的可靠性概念187

9.2.2 数控机床故障分类187

9.2.3 数控机床故障诊断技术191

9.2.4 数控机床故障紧急处理、分析与判断193

9.3 数控机床的故障检查方法193

9.4 数控机床常见故障的处理195

9.4.1 机械部件常见故障及处理195

9.4.2 电气部件常见故障及处理195

9.4.3 进给伺服系统常见故障及处理195

9.4.4 主轴伺服系统常见故障及处理196

9.4.5 数控系统常见故障及处理197

9.4.6 数控机床的抗干扰性措施199

9.4.7 数控系统电磁兼容性的要求200

9.4.8 机床数控系统的抗电磁干扰措施200

思考与练习201

参考文献202