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目录1

前言1

第1章　数控技术概论1

1.1　数控技术的基本概念1

1.2　机床数控技术的组成1

1.2.1　机床本体1

1.2.2　数控系统2

1.2.3　外围技术4

1.3　数控加工零件的过程4

1.4　数控机床的特点与分类6

1.4.1　数控机床的特点6

1.4.2　数控机床的分类7

1.5　数控技术的发展趋势12

复习思考题14

第2章　数控加工程序编制基础15

2.1　概述15

2.1.1　数控编程的基本概念15

2.1.2　数控编程的内容和步骤15

2.1.3　数控编程的方法17

2.1.4　数控机床坐标系17

2.1.5　加工程序结构与格式20

2.2　数控编程中的常用指令21

2.2.1　准备功能G代码22

2.2.2　辅助功能M代码30

2.3　数控编程中的工艺处理33

2.2.3　F、S、T代码33

2.3.1　数控加工工艺的特点与内容34

2.3.2　数控加工零件的选择34

2.3.3　数控加工工艺性分析35

2.3.4　数控加工工艺路线的设计36

2.3.5　数控加工工序的详细设计38

2.4　数控编程中的数学处理50

2.4.1　直线、圆弧类零件的数学处理51

2.4.2　非圆曲线节点坐标计算52

2.4.3　列表曲线轮廓零件的数学处理58

2.4.4　列表曲面轮廓零件的数学处理61

2.4.5　刀位点轨迹的计算63

复习思考题66

3.1　概述68

第3章　数控加工编程方法68

3.2　手工编程方法69

3.2.1　数控车床编程方法及编程实例69

3.2.2　数控铣床编程方法及编程实例89

3.2.3　数控线切割机床编程方法及编程实例96

3.2.4　加工中心编程方法及编程实例105

3.3 自动编程方法114

3.3.1　概述114

3.3.2　主要CAD/CAM系统简介114

3.3.3　图形交互编程的主要过程117

3.3.4　编程实例118

复习思考题123

4.2.1　单微处理器结构126

4.2　计算机数字控制装置的硬件结构126

第4章　计算机数字控制装置126

4.1　概述126

4.2.2　多微处理器结构129

4.2.3　开放式数控系统130

4.3　计算机数字控制装置的软件结构131

4.3.1　CNC装置的软件组成131

4.3.2　CNC系统软件的工作过程131

4.3.3　CNC系统的软件结构特点133

4.4　数控机床的可编程控制器135

4.4.1　数控机床中PLC实现的功能135

4.4.2　PLC、CNC与数控机床的关系136

4.4.3 PLC在数控机床上的应用举例137

4.5.1 FANUC公司的主要数控系统139

4.5　典型的CNC系统简介139

4.5.2 SIEMENS公司的主要数控系统143

复习思考题145

第5章　数控机床的控制原理146

5.1　概述146

5.1.1　插补的基本概念146

5.1.2　插补方法的分类147

5.2　逐点比较法150

5.2.1　逐点比较法直线插补150

5.2.2　逐点比较法圆弧插补153

5.2.3　逐点比较法的速度分析157

5.3　数字积分法158

5.3.1　DDA法直线插补159

5.3.2　DDA法圆弧插补162

5.3.3　提高数字积分法插补质量的措施165

5.3.4　其他函数的DDA插补运算171

5.4　直线函数法172

5.4.1　直线函数法直线插补172

5.4.2　直线函数法圆弧插补173

5.5　扩展数字积分法174

5.5.1　扩展DDA直线插补175

5.5.2　扩展DDA圆弧插补176

5.6　曲面直接插补178

5.6.1　实现SDI的软件系统结构和工作流程179

5.6.2　SDI算法的基本原理180

5.6.3　SDI的信息输入183

5.6.4　曲面直接插补的技术关键184

5.7　刀具半径补偿185

5.7.1　B刀具半径补偿186

5.7.2　C刀具半径补偿187

复习思考题191

第6章　数控机床的检测装置193

6.1　概述193

6.1.1　数控机床对检测装置的主要要求193

6.1.2　位置检测装置分类194

6.2　旋转变压器195

6.2.1　旋转变压器的结构195

6.2.2　旋转变压器的工作原理196

6.2.3　旋转变压器的应用199

6.2.4　磁阻式多极旋转变压器简介199

6.3.1　感应同步器的结构与种类200

6.3　感应同步器200

6.3.2　感应同步器的安装202

6.3.3　感应同步器工作原理202

6.3.4　感应同步器的特点205

6.4　光栅206

6.4.1　光栅的种类与精度206

6.4.2　光栅的结构与测量原理208

6.4.3　光栅测量系统210

6.5　磁栅212

6.5.1　磁栅的工作原理与结构212

6.5.2　磁栅位置检测装置的结构类型217

6.6.1　接触式编码器218

6.6　编码器218

6.6.2　光电式编码器220

6.6.3　电磁式编码器221

6.6.4　编码器在数控机床中的应用226

复习思考题229

第7章　数控机床的伺服驱动系统230

7.1　概述230

7.2　步进电机及其驱动控制系统232

7.2.1　步进电机的工作原理232

7.2.2　步进电机的主要特性234

7.2.3　步进电机的分类236

7.2.4　步进电机的环形分配器237

7.2.5　功率放大电路241

7.3.1　直流伺服电机的结构与分类245

7.3　直流伺服电机及其速度控制245

7.3.2　直流伺服电机的调速原理与方法246

7.3.3　直流伺服电机速度控制单元的调速控制方式248

7.4　交流伺服电机及其速度控制系统256

7.4.1　交流伺服电机的分类与特点256

7.4.2　交流电机控制方式258

7.4.3　交流伺服电机的变频调速259

7.4.4　交流伺服电机的矢量控制263

7.5　直线电机及其在数控机床中的应用简介266

7.5.1　直线电机的特点266

7.5.2　直线电机的基本结构和分类267

7.5.3　直线电机的基本工作原理269

7.5.4　直线电机在机床上的应用271

7.6.1　相位比较伺服系统272

7.6　位置控制272

7.6.2　幅值比较伺服系统278

7.6.3　数字脉冲比较伺服系统279

7.6.4　全数字控制伺服系统280

复习思考题281

第8章　数控机床的机械结构与装置282

8.1　概述282

8.1.1　数控机床机械结构的特点282

8.1.2　数控机床机械结构的基本要求282

8.2　数控机床主运动系统290

8.2.1　主传动方式290

8.2.2　主轴部件的结构291

8.2.3　主轴部件的支承291

8.2.4　主轴的准停装置295

8.2.5　自动换刀装置296

8.3　数控机床的进给传动系统299

8.3.1　齿轮传动副300

8.3.2　滚珠丝杠螺母副302

8.3.3　齿轮齿条副305

8.3.4　回转工作台305

8.4　数控机床的导轨311

8.4.1　带有塑料层的滑动导轨311

8.4.2　滚动导轨312

8.4.3　静压导轨314

8.5　数控机床的自动换刀装置314

8.5.1　自动换刀装置315

8.5.2　刀库317

8.5.3　刀具交换装置319

8.6　数控机床的辅助装置319

8.6.1　液压和气动装置319

8.6.2　排屑装置320

8.6.3　其他辅助装置321

复习思考题321

第9章　分布式数字控制技术323

9.1　概述323

9.1.1　DNC的产生323

9.1.2　DNC的特点324

9.1.3　DNC的基本组成324

9.1.4　DNC的主要功能325

9.2　DNC系统的结构与控制327

9.3.1　点对点型328

9.3　DNC系统的通信方式328

9.3.2　局域网型329

9.3.3　现场总线网330

9.4　DNC系统中的数据采集与信息监视331

9.4.1　数据采集与信息监视技术331

9.4.2　信息采集的实现方案与策略332

9.4.3　OPC原理与规范334

9.4.4　OPC技术在DNC中的应用336

9.5　DNC系统实例分析339

9.6　DNC技术发展趋势341

复习思考题342

10.1.1　柔性制造系统定义343

第10章　柔性制造系统343

10.1　概述343

10.1.2　柔性制造系统特点345

10.2　柔性制造系统基本组成346

10.2.1　FMS制造工作站346

10.2.2　物料储运系统347

10.2.3　FMS管理与控制系统353

10.3　FMS实例358

10.3.1　FMS-500系统概况358

10.3.2　FMS-500系统递阶控制结构与系统功能360

10.3.3　FMS-500的特点362

复习思考题362

参考文献363