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第1章　数控机床的基本知识1

1.1 数控机床的产生与发展1

1.1.1 数控机床的产生1

1.1.2　数控机床的发展2

1.1.3　我国数控机床的发展概况3

1.2　数控机床的组成及工作原理4

1.2.1　数控机床的组成4

1.2.2　数控机床的工作原理6

1.3　数控机床的分类8

1.3.1　按工艺用途分类8

1.3.2　按控制运动的方式分类9

1.3.3　按进给伺服系统类型分类9

1.3.4　按数控系统的功能水平分类11

1.4　数控机床的主要性能指标与功能12

1.4.1 数控机床的主要性能指标12

1.4.2　数控机床的主要功能15

1.5　数控机床的特点及发展趋势16

1.5.1　数控机床的特点16

1.5.2　数控系统的发展趋势19

习题与思考题22

第2章　数控系统的软硬件23

2.1 数控系统的基本构成及其功用23

2.2　数控系统的硬件24

2.2.1　数控系统硬件概述24

2.2.2　数控装置硬件结构类型25

2.2.3　数控系统的输入／输出接口电路32

2.3　数控系统的可编程控制器33

2.3.1 可编程控制器工作原理33

2.3.2　PLC在数控系统中的应用38

2.4　数控系统软件结构44

2.4.1 CNC系统的软件、硬件界面44

2.4.2 CNC系统两种典型的软件结构45

2.5　数控系统的通信56

2.5.1　数字通信概述56

2.5.2　数据通信系统56

2.5.3　数控系统常用串行通信接口标准57

习题与思考题60

第3章　数控加工信息的输入及数据处理61

3.1　数控系统控制面板61

3.2　数控加工程序的输入65

3.2.1 数控加工程序的输入过程65

3.2.2　键盘输入方式67

3.2.3　纸带阅读机输入方式69

3.3　数控加工程序的译码与诊断70

3.3.1　软件译码过程70

3.3.2　数控加工程序的诊断75

3.3.3　译码和诊断过程的软件实现76

3.4　轮廓控制插补原理77

3.4.1 概述77

3.4.2　逐点比较法79

3.4.3　数字积分插补法93

3.5　刀具补偿101

3.5.1 概述101

3.5.2　刀具补偿原理102

3.5.3 刀具半径补偿算法104

3.5.4　刀具补偿的几种特殊情况108

3.6　其它补偿机能110

3.6.1 齿隙补偿110

3.6.2　螺距补偿110

3.6.3　计算机数控系统的误差补偿112

习题与思考题114

第4章　数控机床的伺服系统115

4.1 概述115

4.1.1 伺服系统的组成、工作原理和结构115

4.1.2　进给伺服系统的分类116

4.1.3　数控机床对伺服系统的要求119

4.1.4　伺服系统的发展趋势120

4.2　数控机床位置检测121

4.2.1 概述121

4.2.2　旋转变压器123

4.2.3　感应同步器125

4.2.4　光电编码器127

4.2.5　光栅132

4.2.6　磁栅136

4.3　数控机床进给伺服系统139

4.3.1　数控机床的驱动电机140

4.3.2　数控机床的驱动装置148

4.3.3　数控机床的进给伺服系统159

4.3.4　进给伺服系统运动控制参数设置166

4.4　主轴驱动及控制171

4.4.1 概述171

4.4.2　数控系统与主轴驱动系统的信号连接173

4.4.3 主轴的分段无级调速及控制178

4.4.4　主轴准停控制180

习题与思考题186

第5章　典型数控系统介绍187

5.1 FANUC数控系统187

5.2　SIEMENS数控系统192

5.3　KND数控系统199

习题与思考题201

第6章　数控机床的机械结构202

6.1　数控机床的机械结构要求及特点203

6.1.1 数控机床机械系统结构应满足的要求203

6.1.2　数控机床机械系统结构特点205

6.2　数控机床的主传动系统206

6.2.1 数控机床主传动的特点206

6.2.2　数控机床主轴的变速方式206

6.2.3　主轴部件208

6.3　数控机床进给运动传动部件210

6.3.1 对进给运动的要求210

6.3.2　滚珠丝杠螺母副211

6.3.3　传动齿轮间隙消除机构217

6.3.4　回转工作台221

6.3.5　导轨227

6.4　自动换刀装置228

6.4.1 自动换刀装置的结构类型229

6.4.2 刀库类型及刀具的选择与识别235

6.4.3　刀具交换装置241

习题与思考题244

第7章　数控机床的使用与维修246

7.1　数控机床的选用246

7.1.1 确定典型加工零件246

7.1.2　数控机床规格的选择247

7.1.3　机床精度的选择248

7.1.4　数控系统的选择250

7.1.5 生产能力的估算251

7.1.6　机床选择功能及附件的选择253

7.1.7 自动换刀装置及使用刀具（刀柄）的选择254

7.1.8　技术服务功能的选择256

7.2　数控机床的安装调试与验收257

7.2.1 数控机床的安装调试257

7.2.2　数控机床的试车验收262

7.3　数控机床的使用273

7.3.1　机床使用要点273

7.3.2　使用数控机床的成套工程要求278

7.4　数控设备的管理279

7.4.1　数控设备的管理内容279

7.4.2　数控设备管理的发展趋势280

7.5　数控机床的维修280

7.5.1　机床维修的一些基本概念281

7.5.2　机床的预防性维修与保养282

7.5.3　数控系统维修的阶段划分与维修的实施286

7.6　数控机床常见故障分析与排除289

7.6.1 数控机床系统软件故障289

7.6.2　数控机床系统硬件故障291

7.6.3　数控机床无报警故障297

7.6.4　数控机床机械运动故障300

7.7　数控机床故障诊断与维修综合分析步骤305

习题与思考题306

第8章　程序编制基础及加工工艺307

8.1　数控程序编制基础307

8.1.1 数控程序编制的概念307

8.1.2　数控编程的基础知识310

8.1.3　数控机床的坐标系318

8.2　数控编程的加工工艺321

8.2.1 数控加工工艺基础321

8.2.2　数控机床刀具及切削用量的选择331

8.3　数控编程的数值计算340

8.4　数控加工技术文件342

8.4.1 数控加工工艺卡片342

8.4.2　数控加工刀具卡片343

8.4.3　数控加工程序单343

习题与思考题344

第9章　数控车床的程序编制345

9.1　数控车床概述345

9.1.1 数控车床的基本构成及特点345

9.1.2　数控车床的分类347

9.1.3　数控车床的加工特点347

9.2　数控车床的编程技术348

9.2.1 数控车床的编程特点348

9.2.2　数控车床的坐标系348

9.2.3　数控车床编程指令350

9.3　数控车削加工综合举例368

习题与思考题371

第10章　数控铣床的程序编制373

10.1　数控铣床概述373

10.1.1 数控铣床的基本构成及特点373

10.1.2　数控铣床的分类375

10.1.3　数控铣床的主要加工对象375

10.1.4　典型数控铣床的性能和参数377

10.2　数控铣床的基本编程技术378

10.2.1 数控铣床的编程特点378

10.2.2　数控铣床的坐标系378

10.2.3　数控铣床的编程指令379

10.2.4　数控铣床的基本编程方法381

10.3　数控铣床典型零件的应用举例393

习题与思考题396

第11章　加工中心的程序编制398

11.1　加工中心简介398

11.1.1　加工中心概述398

11.1.2　加工中心的构成及分类398

11.1.3　加工中心的工艺特点401

11.1.4　加工中心的刀库及自动换刀装置401

11.2　加工中心的编程技术404

11.2.1 加工中心的坐标系404

11.2.2　加工中心常用指令的编程方法405

11.3　加工中心典型零件的应用举例424

习题与思考题426

第12章 自动编程及其应用429

12.1　常用自动编程软件429

12.1.1 语言式自动编程系统429

12.1.2 图形交互式自动编程系统431

12.2 图形交互式自动编程系统MasterCAM简介432

12.2.1 MasterCAM9软件系统简介433

12.2.2 MasterCAM9系统的CAD功能436

12.2.3 MasterCAM9系统的CAM功能及后处理440

12.2.4 MasterCAM9的综合应用实例459

习题与思考题477

参考文献479