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第1章 绪论1

1.1 数控机床简介1

1.1.1 数控机床的定义1

1.1.2 数控机床的特点2

1.2 数控机床的组成及工作原理3

1.3 数控机床的分类5

1.3.1 按加工方式和工艺用途分类5

1.3.2 按运动轨迹分类6

1.3.3 按伺服控制系统分类7

1.3.4 按数控系统的功能水平分类8

1.4 现代数控机床的发展9

1.4.1 数控技术的产生与发展9

1.4.2 数控机床的发展动向9

1.4.3 我国数控机床的发展情况10

◇思考题11

第2章 数控系统的基本结构12

2.1 数控系统的硬件结构12

2.1.1 单微处理器的CNC装置基本结构12

2.1.2 多微处理器的CNC装置基本结构14

2.1.3 专用型和个人计算机式结构的CNC装置19

2.1.4 开放式CNC装置21

2.2 数控系统的软件结构27

2.2.1 软件结构特点27

2.2.2 输入和数据处理32

2.2.3 速度处理和加减速控制38

2.2.4 插补计算47

2.2.5 位置控制48

2.2.6 故障诊断与状态监测48

2.2.7 系统二次开发控制51

2.3 数控系统中的PLC53

2.3.1 数控机床上的两类控制信息53

2.3.2 可编程控制器及其工作过程54

2.4 数控系统的常用接口59

2.4.1 数控系统的常用接口概述59

2.4.2 键盘输入/输出接口59

2.4.3 显示器及其接口61

2.4.4 机床开关量及其接口66

2.4.5 串行通信及其接口69

2.4.6 网络通信及其接口70

◇思考题72

第3章 数控插补原理74

3.1 数控插补原理概述74

3.2 基准脉冲插补75

3.2.1 逐点比较法75

3.2.2 数字积分法79

3.3 数据采样插补84

3.3.1 数据采样插补原理及精度分析84

3.3.2 直线函数法插补86

3.3.3 扩展DDA数据采样插补87

3.4 空间参数曲线/曲面高精度实时插补算法原理介绍90

3.4.1 参数曲线插补原理90

3.4.2 参数曲面插补原理93

3.4.3 机床加减速控制95

◇思考题96

第4章 数控加工编程97

4.1 数控加工编程的基础知识97

4.1.1 数控加工编程的基本概念97

4.1.2 数控编程方法介绍98

4.1.3 数控加工的工艺分析98

4.1.4 数控加工的数学处理100

4.2 数控程序的编制102

4.2.1 数控程序编制的国际标准和国家标准102

4.2.2 机床的坐标系103

4.2.3 数控加工程序段格式和程序结构106

4.2.4 编写数控加工技术文件和加工程序106

4.3 手工编程107

4.3.1 数控车削编程知识107

4.3.2 加工中心编程知识123

4.4 自动编程141

4.4.1 自动编程特点141

4.4.2 APT自动编程简介142

4.4.3 参数化图形交互自动编程系统144

4.5 STEP-NC介绍149

4.5.1 STEP-NC的概念及研究进展149

4.5.2 STEP-Nc数据结构151

4.5.3 STEP-NC与G代码程序的对比153

4.5.4 基于STEP-NC的数控加工应用154

◇思考题162

第5章 伺服控制系统163

5.1 数控机床伺服系统的组成和分类163

5.1.1 伺服系统的组成163

5.1.2 伺服系统的分类164

5.1.3 伺服系统的发展166

5.1.4 数控机床对伺服驱动系统的要求167

5.2 伺服系统的伺服驱动装置169

5.2.1 步进电机169

5.2.2 直流伺服电机172

5.2.3 交流伺服电机179

5.2.4 直线电机181

5.3 速度控制183

5.3.1 直流进给运动的速度控制183

5.3.2 直流主轴驱动的速度控制191

5.3.3 交流进给运动的速度控制192

5.3.4 交流进给驱动的速度控制195

5.3.5 交流主轴驱动的速度控制195

5.3.6 交流伺服电机的矢量控制197

5.4 位置控制201

5.4.1 位置控制的基本原理201

5.4.2 前馈控制介绍201

5.4.3 全数字伺服系统203

◇思考题203

第6章 数控机床位置检测系统205

6.1 位置检测系统的主要要求和分类205

6.1.1 位置检测系统的主要要求205

6.1.2 位置检测装置的分类205

6.2 旋转变压器207

6.2.1 旋转变压器结构207

6.2.2 旋转变压器工作原理207

6.2.3 旋转变压器的应用208

6.3 感应同步检测单元209

6.3.1 感应同步检测单元结构209

6.3.2 感应同步检测单元工作原理209

6.3.3 感应同步检测单元应用210

6.4 光栅检测单元212

6.4.1 光栅检测单元的结构212

6.4.2 光栅检测单元的工作原理213

6.4.3 光栅检测单元应用214

6.5 磁栅检测单元215

6.5.1 磁栅检测单元结构215

6.5.2 磁栅检测单元工作原理216

6.6 脉冲编码器218

6.6.1 脉冲编码器结构218

6.6.2 脉冲编码器工作原理219

6.6.3 脉冲编码器应用220

◇思考题222

第7章 现代数控机床的设计223

7.1 数控机床的总体结构设计223

7.1.1 数控机床的结构设计要求223

7.1.2 数控机床的总体布局226

7.1.3 机床总体布局的计算机辅助设计227

7.2 数控机床主传动设计229

7.2.1 主传动系统的设计要求229

7.2.2 主传动变速系统的设计230

7.2.3 主轴部件设计233

7.2.4 主传动系统的计算机辅助设计237

7.3 进给传动系统240

7.3.1 进给传动系统的组成和设计要求240

7.3.2 电气驱动部件的设计241

7.3.3 机械传动部件的设计247

7.3.4 进给传动系统的计算机辅助设计250

7.4 床身和导轨252

7.4.1 床身252

7.4.2 导轨256

7.5 自动换刀系统257

7.5.1 自动换刀装置257

7.5.2 刀库262

◇思考题264

第8章 数控加工装备265

8.1 加工中心265

8.1.1 机床的组成结构265

8.1.2 加工中心传动系统267

8.1.3 自动换刀装置268

8.2 数控五轴-六轴联动机床269

8.2.1 复杂曲面加工原理269

8.2.2 机床的组成结构272

8.2.3 数控系统278

8.3 数控激光加工机床279

8.3.1 数控激光加工机床现状279

8.3.2 数控激光加工机床的组成及工作原理282

8.3.3 典型数控激光切缝机床分析291

8.3.4 国内激光切割技术的发展趋势296

8.4 高速切削机床298

8.4.1 高速切削原理298

8.4.2 机床的结构299

8.4.3 高速切削的特点301

8.4.4 高速切削机床的关键技术302

8.5 并联机床306

8.5.1 机床运动原理306

8.5.2 机床的组成结构306

◇思考题309

参考文献310