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目录1

第1章概述1

1.1数控机床简介1

1.1.1基本概念1

1.1.2数控机床的特点2

1.2数控机床的工作原理及组成3

1.2.1数控机床的工作原理3

1.2.2数控机床的组成3

1.3数控机床的分类5

1.3.1按工艺用途分类5

1.3.2按运动轨迹分类5

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直接数字控制系统10

1.4.3 柔性制造单元及柔性制造系统11

1.4.4计算机集成制造系统13

1.4.5现代数控机床的发展趋势14

第2章数控加工的信息处理及程序编制18

2.1 数控机床的信息处理18

2.1.1输入方式18

2.1.2信息处理18

2.2数控编程的内容与步骤19

2.1.3 信息输出19

2.2.1 数控程序编制的方法20

2.2.2数控加工的工艺分析21

2.3数控程序的编制23

2.3.1 数控程序编制的国际标准和国家标准23

2.3.2 数控加工程序段格式和程序结构24

2.3.3数控机床的坐标系24

2.3.4数控机床的最小设定单位27

2.3.5数控加工程序常用的编程指令27

2.4 自动数控编程34

2.4.1 自动编程的特点34

2.4.2 APT自动编程系统36

2.5 STEP-NC简介38

2.4.3 图形交互自动编程系统38

2.5.1 发展概况39

2.5.2 STEP-NC对CNC系统的影响40

2.5.3 STEP-NC的实施41

第3章数控机床位置检测43

3.1位置检测装置的主要要求和分类43

3.1.1位置检测装置的主要要求43

3.1.2位置检测装置的分类43

3.2旋转变压器44

3.2.1 结构44

3.2.2工作原理44

3.3感应同步器45

3.3.1感应同步器的组成和原理46

3.3.2感应同步器的特点和使用47

3.3.3感应同步器检测系统应用47

3.4光电编码器49

3.4.1 光电编码器的结构49

3.4.2光电脉冲编码器的工作原理49

3.4.3 光电脉冲编码器在数控机床上的应用50

3.5 光栅51

3.5.1 光栅的结构和工作原理51

3.5.2光栅的种类53

3.5.3 光栅测量装置的位移－数字变换电路53

3.6.1磁尺位置检测装置的组成和原理54

3.6磁尺54

3.6.2磁栅测量装置的工作方式55

3.7激光在机床位置检测上的应用56

3.7.1激光干涉法测距56

3.7.2 多普勒效应57

3.7.3双频激光干涉仪基本原理57

第4章计算机数字控制系统59

4.1 计算机数字控制系统的组成和装置的功能59

4.1.1 CNC系统的组成59

4.1.2CNC装置的功能60

4.2 计算机数字控制装置的硬件结构60

4.2.1单微处理器结构61

4.2.2多微处理器结构63

4.2.3专用型和通用型结构数控装置64

4.2.4开放式数控系统65

4.3计数机数字控制装置的软件结构66

4.3.1 CNC装置的软件组成67

4.3.2 CNC系统软件的工作过程67

4.3.3计算机数字控制系统的软件结构特点68

4.4数控机床的可编程序控制器71

4.4.1 PLC的原理71

4.4.2数控机床中PLC的功能73

4.4.3 PLC的指令和程序编程74

4.5数控插补原理78

4.5.1逐点比较法78

4.5.2数字积分法81

4.5.3数据采样插补法85

4.6数控系统的刀具补偿原理88

4.6.1 刀具半径补偿的概念88

4.6.2 B刀具半径补偿89

4.6.3 C刀具半径补偿90

第5章进给伺服系统94

5.1 数控机床的进给伺服系统的组成和分类94

5.1.1进给伺服系统的组成94

5.1.2数控机床进给伺服系统的分类94

5.1.3数控机床对进给伺服系统的要求96

5.2数控机床伺服进给系统的伺服驱动装置97

5.2.1 步进电机97

5.2.2直流伺服电机99

5.2.3 交流伺服电机及其速度控制104

5.3典型进给伺服系统109

5.3.1 步进电机开环伺服系统109

5.3.2 闭环进给位置伺服系统110

5.3.3半闭环进给伺服系统112

5.4全数字伺服系统114

5.4.1全数字伺服系统的特点114

5.4.2前馈控制简介115

5.4.3全数字伺服系统举例116

第6章现代数控机床的结构118

6.1 数控机床的结构特点118

6.1.1提高机床的结构刚度118

6.1.2提高机床结构的抗振性123

6.1.3减小机床的热变形126

6.1.4改善运动导轨副的摩擦特性128

6.2数控机床主轴部件131

6.2.1 主轴端部的结构形状131

6.2.2主轴部件的支承132

6.2.3主轴的准停装置135

6.2.4 自动换刀装置136

6.3进给传动系统139

6.3.1齿轮传动副139

6.3.2滚珠丝杠螺母副141

6.3.3静压蜗杆蜗轮副和齿轮齿条副144

6.3.4 回转工作台145

6.4.1 自动换刀装置146

6.4 自动换刀机构146

6.4.2刀库149

6.4.3刀具交换装置151

第7章数控刀具152

7.1数控刀具的特点152

7.2数控工具系统153

7.2.1数控刀具的分类153

7.2.2数控机床工具系统155

7.3数控刀具材料156

7.3.1高速钢157

7.3.2硬质合金157

7.3.3陶瓷158

7.3.4立方氮化硼160

7.3.5金刚石161

7.4刀具涂层技术162

7.4.1涂层技术的种类162

7.4.2刀具涂层材料163

7.5数控加工刀具的选择165

7.6 数控刀具的切削用量选择165

7.7数控刀具的换刀装置166

7.7.1 换刀装置的基本形式166

7.7.2 自动换刀装置167

7.7.3刀具尺寸预调168

7.7.4刀具的识别169

8.1.2主要技术性能171

8.1.1机床的用途及组成171

第8章数控加工设备171

8.1立式加工中心171

8.1.3传动系统173

8.1.4自动换刀装置173

8.1.5数控系统176

8.2数控五轴联动激光加工机178

8.2.1 系统构成178

8.2.2系统工作原理178

8.2.3 系统设计179

8.2.4数控系统180

8.2.5 激光切割加工焦点位置的检测系统设计181

9.1.1 C618车床的改造186

9.1机械系统的改造186

第9章普通机床的数控改造186

9.1.2 CA6150卧式车床的数控改造188

9.1.3 X62W铣床的改造188

9.2普通机床的数控改造中的数控系统189

9.2.1 自行开发的数控系统190

9.2.2现成的数控系统191

9.3机床的数控改造实例192

9.3.1 C616普通车床的数控改造192

9.3.2 CA6140车床的数控改造196

第10章高速数控机床及其技术199

10.1 高速切削和高速机床的关键技术199

10.1.1 高速切削的特点200

10.1.2高速机床的关键技术202

10.2高速主轴单元203

10.2.1 高速电主轴的结构203

10.2.2高速主轴的散热204

10.2.3高速精密轴承204

10.3高速进给系统206

10.3.1高速机床对进给系统的要求206

10.3.2新型快速进给系统207

10.4高速刀具系统213

10.4.1 高速切削对刀具的要求213

10.4.2 高速切削的常用刀具材料213

10.4.3高速刀具的几何结构设计215

10.4.4高速切削刀具系统的动平衡216

10.4.5高速刀具与机床的连接217

10.4.6高速切削刀具的安全性220

10.5高速控制系统222

10.5.1高速主轴矢量控制器222

10.5.2实时控制伺服系统222

10.5.3精简指令集系统223

10.5.4其他辅助控制技术224

10.6高速加工监测技术224

10.6.1关键技术224

10.6.2监测内容225

参考文献226