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第一章 绪论1

第一节 数控机床的产生及特点1

一、机床控制技术的发展1

二、数控机床的产生1

三、数控机床的特点2

四、数控机床的适用范围2

第二节 机床数控系统的组成与分类3

一、机床数控系统的组成3

二、机床数控系统的分类5

第三节 机床数控系统的展望与主要技术动向6

一、数控加工中心机床及其特点6

二、自动编程6

三、计算机数字控制(CNC)与微型计算机的应用6

四、自适应控制(AC)7

五、直接数字控制(DNC)7

六、柔性制造系统(FMS)7

七、计算机设计、制造、检测一体化(CAD/CAM/CAT)7

八、计算机集成制造系统(CIMS)7

九、简易数控机床7

第二章 逻辑代数及逻辑部件8

第一节 机床数控系统的数制8

一、数制8

二、数在机器中的表示法10

第二节 逻辑代数基础11

一、基本逻辑运算11

二、逻辑代数的基本公式及运算规则15

三、逻辑函数的化简17

第三节 基本逻辑部件20

一、半加器和全加器21

二、比较器22

三、译码器23

四、变补器25

五、寄存器28

六、计数器29

七、节拍脉冲发生器36

习题38

第三章 输入装置40

第一节 数控带和代码40

一、穿孔带40

二、穿孔带代码标准41

三、NC机床的坐标轴与运动方向的规定44

四、程序段格式46

第二节 输入装置50

一、光电式纸带阅读机50

二、输入装置框图结构51

三、缓冲寄存器51

第三节 输入线路52

一、光电转换电路52

二、输入寄存器53

三、读入脉冲信号电路54

四、奇偶校验电路54

五、译码电路55

六、十翻二运算电路57

习题三58

第四章 点位控制与点位/直线切削控制60

第一节 概述60

一、点位控制系统60

二、直线切削控制系统60

三、程序编制的增量值方式与绝对值方式60

四、原点61

五、点位控制系统与点位/直线控制系统的结构61

第二节 位置计算与比较线路62

一、位置计算与比较线路的各种方案62

二、计算比较线路63

三、消除增量值方式累积误差的方法64

五、使用绝对值编程方式的位置计算与比较线路结构65

第三节 点位/直线切削机床的其他功能66

一、主轴准停功能66

二、自动换刀功能66

第四节 补偿机能71

一、齿隙补偿71

二、螺距补偿73

习题四75

第五章 连续切削控制76

第一节 概述76

一、脉冲增量插补76

二、数字增量插补76

第二节 逐点比较法77

一、逐点比较法直线插补77

二、逐点比较法圆弧插补82

第三节 数字积分法88

一、基本原理88

二、数字积分法直线插补89

三、数字积分法圆弧插补90

四、数字积分插补的进给速度分析94

第四节 数据采样法95

一、插补周期的选择95

二、直线插补算法97

三、圆弧插补算法98

第五节 平面高次曲线及空间曲线的数控加工100

一、平面高次曲线的数控加工100

二、空间曲线的数控加工101

第六节 刀具半径补偿102

一、刀具半径补偿的概念102

二、刀具半径补偿计算103

三、C功能刀具半径补偿104

第七节 CNC装置加减速控制110

一、概述110

二、前加减速控制110

三、后加减速控制113

习题五116

第六章 位置检测装置117

第一节 概述117

一、增量式和绝对式117

二、数字式和模拟式117

三、直接检测和间接检测118

第二节 旋转变压器118

一、结构和工作原理118

二、旋转变压器的应用119

三、磁阻式多极旋转变压器简介119

第三节 感应同步器120

一、结构和工作原理120

二、工作状态121

三、感应同步器的检测系统122

四、感应同步器的种类和特点126

五、感应同步器安装使用的注意事项127

第四节 光栅127

一、工作原理127

二、光栅检测装置129

三、光电盘131

第五节 磁栅132

一、磁性标尺133

二、磁头133

第六节 激光测量135

一、激光器原理135

二、激光干涉仪136

三、激光测量的应用137

习题六137

第七章 数控机床的伺服系统139

第一节 概述139

第二节 开环伺服系统139

一、步进电动机140

二、步进电动机的驱动142

第三节 闭环和半闭环伺服系统145

一、系统的组成145

二、驱动元件146

三、速度调节148

四、反馈比较环节151

习题七153

第八章 软件数控程序154

第一节 逻辑运算软件程序154

一、或门逻辑软件程序154

二、与门逻辑软件程序154

三、非门逻辑软件程序155

四、异或门逻辑软件程序155

五、组合逻辑软件程序155

第二节 算术运算软件程序155

一、加法运算155

二、减法运算156

三、数制转换156

第三节 键盘输入及接口158

一、键盘输入概述158

二、键盘接口电路159

三、键盘程序160

第四节 显示及其接口163

一、显示器的字符控制163

二、显示器的数位控制164

三、七段显示的控制程序166

第五节 PIO通用接口168

一、PIO的体系结构168

二、PIO在同步传送中的应用168

三、PIO同步传送举例170

第六节 步进电机驱动程序172

一、软件分配脉冲172

二、举例173

第七节 直线及圆弧插补程序174

一、直线插补175

二、圆弧插补179

习题八185

第九章 数控编程概述186

第一节 机械零件加工工艺过程186

第二节 数控加工程序编制186

一、编程概述186

二、程序编制的内容和步骤187

第三节 程序编制中的误差问题188

一、程编误差的种类188

二、程编误差的分布形式189

三、其它误差和程编误差的控制189

习题九190

第十章 数控编程中的数值计算191

第一节 基点和节点的计算191

一、基点的计算191

二、节点计算191

第二节 工件廓形为非圆曲线的数值计算192

一、等间距直线逼近的节点计算192

二、等步长直线逼近的节点计算193

三、等误差直线逼近的节点计算194

四、圆弧逼近的节点计算195

第三节 工件廓形为列表曲线的数值计算196

一、三次样条曲线拟合196

二、圆弧样条拟合197

三、双圆弧样条拟合197

第四节 工件廓形为三坐标立体型面的数值计算198

一、行切法简介198

二、行距和有效半径的确定198

第五节 刀具半径补偿和棱角过渡的处理199

一、刀具半径补偿的方法199

二、棱角过渡的处理200

习题十201

第十一章 数控指令及编程方法202

第一节 常用数控指令的编程方法202

一、准备性工艺指令202

二、辅助性工艺指令207

第二节 数控车床的编程基础208

一、数控车床的编程特点208

二、常用G指令在数控车床上的应用209

第三节 数控铣床的编程基础213

一、平面轮廓加工简介213

二、立体轮廓加工简介215

第四节 自动编程简介217

一、编程的分类和自动编程的必要性217

二、自动编程的工作原理217

三、自动编程的发展概况218

四、用MAPL语言编写零件源程序219

习题十一223

第十二章 数控机床编程实例224

第一节 数控车床功能224

一、机床的用途224

二、机床的主要技术规格224

三、编程224

第二节 车削典型零件编程实例233

第三节 数控铣床功能237

一、主要技术参数与机能237

二、程序编制239

第四节 铣削典型零件编程实例251

习题十二256

附录 数控原理开环系统实践258

第一节 数控原理实践目的要求258

一、实践目的258

二、实践要求258

三、实践器材258

四、实践项目258

五、预习要求258

六、实践步骤258

七、安全要求及注意事项258

第二节 NCL-ⅢA型数控原理线路板使用说明260

一、NCL-ⅢA型线路板介绍260

二、元件使用说明260

第三节 实践项目及要求260

一、实践一，第一象限逐点比较法直线插补260

二、实践二，第一象限逐点比较法逆圆插补261

三、实践三，第一象限数字积分法直线插补261

四、实践四，第一象限数字积分法逆圆插补261

第四节 第一象限逐点比较法直线插补线路设计及过程说明262

一、第一象限逐点比较法直线插补线路262

二、过程说明262

第五节 功率放大等线路连接264

一、功率放大等线路框图264

二、步长放大器264

三、环形分配器265

四、功率放大器265

五、面板接线266

参考文献266