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第1章 绪论1

1.1数控技术的基本概念1

1.1.1机床的概念1

1.1.2数控的概念1

1.1.3数控技术的概念2

1.1.4数控机床的概念2

1.1.5其他相关的概念3

1.1.6数控机床与普通机床、机电一体化及CAD/CAM的关系3

1.2数控机床的组成及其特点4

1.2.1数控机床的组成4

1.2.2数控加工系统及其组成环节6

1.2.3数控机床的工作原理6

1.2.4数控机床的加工特点7

1.3数控机床的分类8

1.3.1按运动控制的特点分类8

1.3.2按伺服系统的控制方式分类9

1.3.3按机床的工艺用途进行分类10

1.3.4按数控系统的功能水平进行分类11

1.3.5按照可联动轴数进行分类11

1.3.6坐标联动控制12

1.4数控技术的产生与发展14

1.4.1数控机床的产生14

1.4.2数控机床的发展趋势16

本章小结18

思考与练习题18

第2章 数控系统的加工控制原理20

2.1概述20

2.1.1零件加工表面分解过程20

2.1.2刀具运动轨迹合成过程21

2.2数控系统工作过程22

2.3插补原理23

2.3.1逐点比较法24

2.3.2数字积分法30

2.3.3数据采样插补法37

2.4刀具补偿原理40

2.4.1刀具半径补偿的作用40

2.4.2刀具半径补偿计算41

2.4.3 C功能刀具半径补偿42

本章小结47

思考与练习题48

第3章 数控机床编程基础50

3.1概述50

3.1.1数控编程方法简介50

3.1.2数控编程的内容与手工编程的步骤52

3.2数控编程的几何基础53

3.2.1数控编程标准53

3.2.2数控编程的坐标系54

3.3数控编程的工艺基础60

3.3.1数控加工的工艺特点与内容60

3.3.2数控加工的工艺分析方法63

3.3.3数控加工的工艺路线设计66

3.3.4数控加工的工序设计70

3.3.5编写数控加工工艺文件75

3.4数控编程的指令代码和手工编程79

3.4.1数控编程的程序结构与程序段格式79

3.4.2常用功能字简介82

3.4.3 FANUC 0i系统常用准备功能G代码介绍83

3.4.4常用辅助功能M代码及用法117

3.4.5其他常用编程指令119

3.4.6用户宏程序编程123

3.5数控手工编程综合应用123

3.5.1数控车削编程综合应用123

3.5.2数控铣削编程综合应用129

3.5.3加工中心编程综合应用132

3.6数控编程的自动编程简介134

3.6.1计算机辅助数控程序自动编制的基本概念134

3.6.2 CAD/CAM集成数控自动编程系统的原理135

3.6.3 CAD/CAM集成数控自动编程系统的应用136

本章小结138

思考题与习题138

第4章 计算机数控装置142

4.1概述142

4.2计算机数控系统的硬件144

4.2.1 CNC系统的硬件构成144

4.2.2 CNC装置的体系结构145

4.2.3开放式数控装置的体系结构151

4.3计算机数控系统的软件152

4.3.1计算机数控系统的软件概述152

4.3.2输入数据处理程序155

4.3.3插补运算及位置控制程序158

4.3.4速度处理和加减速控制程序159

4.3.5输出程序160

4.3.6系统管理和诊断程序161

4.4数控机床的辅助功能和可编程控制器（PMC）接口162

4.4.1可编程控制器的定义、特点和分类163

4.4.2可编程控制器的组成及工作原理165

4.4.3可编程控制器在数控机床上的应用实例172

4.5国内外常见数控系统介绍及性能比较182

4.5.1 FANUC数控系统182

4.5.2 SIEMENS数控系统189

4.5.3 A-B公司的7360系统191

4.5.4国产数控系统191

本章小结194

思考题与习题194

第5章 数控机床伺服驱动系统195

5.1概述195

5.1.1伺服系统的组成195

5.1.2数控机床对伺服系统的基本要求196

5.1.3伺服系统的分类197

5.2数控机床主轴驱动系统199

5.2.1主轴驱动装置及工作特性199

5.2.2主轴分段无级变速及控制201

5.2.3主轴准停控制203

5.2.4主轴与进给轴关联控制206

5.3数控机床进给驱动系统208

5.3.1进给驱动系统组成与分类208

5.3.2开环进给伺服控制215

5.3.3闭环进给伺服控制及特性分析224

5.3.4脉冲比较的进给伺服控制228

5.3.5相位比较的进给伺服控制229

5.3.6幅值比较的进给伺服控制232

5.3.7数据采样式和反馈补偿式进给伺服控制236

本章小结237

思考题与习题238

第6章 数控机床测量反馈系统239

6.1概述239

6.1.1数控机床检测装置的分类240

6.1.2数控机床对检测装置的要求240

6.1.3数控检测装置的性能指标与要求241

6.2旋转变压器241

6.2.1旋转变压器的组成及工作原理241

6.2.2相位工作方式242

6.2.3幅值工作方式242

6.3感应同步器243

6.3.1感应同步器的组成及工作原理243

6.3.2感应同步器测量系统245

6.4光栅测量装置249

6.4.1光栅测量的工作原理249

6.4.2光栅测量装置的数字变换线路250

6.4.3读数头252

6.4.4等倍透镜系统252

6.5脉冲编码器252

6.5.1增量式脉冲编码器253

6.5.2绝对值式脉冲编码器255

本章小结257

思考题与习题258

第7章 数控机床的机械系统259

7.1概述259

7.1.1数控机床机械结构特点259

7.1.2数控机床对机械结构的要求260

7.2数控机床的布局特点262

7.2.1概述262

7.2.2数控机床布局特点262

7.3数控机床的主运动结构265

7.3.1概述265

7.3.2主运动的配置形式和驱动电动机266

7.3.3主轴部件267

7.4进给系统的机械传动结构268

7.4.1进给系统机械传动结构概述269

7.4.2滚珠丝杠螺母副270

7.4.3回转工作台270

7.4.4导轨271

7.5数控机床的刀具交换装置272

7.5.1概述272

7.5.2自动换刀装置的形式273

7.5.3刀库274

7.6机床床身275

7.7刀具系统275

7.8夹具及附件276

本章小结277

习题与思考题277

附录279

附录1 FANUC系统准备功能G代码279

附录2 FANUC系统辅助功能M代码280

附录3 FANUC系统部分功能的技术术语及解释281

参考文献286