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第一章　绪论1

1.1　数控简介2

1.1.1　数字控制的基本概念2

1.1.2　数控机床的组成3

1.1.3　计算机数控系统的工作过程5

1.1.4　数控机床加工零件的操作过程6

1.1.5　数控机床的精度6

1.2　机床数控系统的分类7

1.2.1　按机床的运动轨迹分类7

1.2.2　按伺服系统的控制方式分类8

1.2.3　按数控系统功能水平分类10

1.3　数控系统的发展11

1.3.1　数控系统的发展简史11

1.3.2　国内外数控系统的发展概况12

1.3.3　数控系统的发展趋势14

思考题与习题17

第二章　数控系统原理18

2.1　插补原理19

2.1.1　逐点比较法插补19

2.1.2　数字积分法插补25

2.1.3　数据采样插补法32

2.2　刀具补偿原理32

2.2.1　刀具长度补偿33

2.2.2　刀具半径补偿33

思考题与习题41

第三章　微机数控装置的结构42

3.1　概述43

3.1.1 CNC装置的工作原理43

3.1.2 CNC装置的特点45

3.2　微型计算机数控系统的组成47

3.2.1　数控系统硬件综述48

3.2.2　数控装置硬件结构类型49

3.3　数控系统的输入／输出接口及通信54

3.3.1　数控装置的显示功能及其接口54

3.3.2　数控系统的I/O接口54

3.3.3　数控系统常用串行通信接口标准55

3.3.4　DNC通信接口技术56

3.3.5　数控系统网络通信接口56

3.4　PLC在数控系统中的应用57

3.4.1 内装型PLC57

3.4.2　独立型PLC58

3.4.3　M、S、T功能的实现59

3.4.4　数控机床PLC的控制对象61

3.4.5　PLC用户控制程序的编程方法63

3.4.6　PLC在数控机床中的应用实例63

3.5　数控系统的软件结构64

3.5.1　概述64

3.5.2　零件程序的输入67

3.5.3　数据处理程序68

3.5.4　插补软件69

3.5.5　位置控制软件70

3.5.6　系统故障诊断软件70

思考题与习题73

第四章　位置检测装置74

4.1　检测装置的要求与分类75

4.1.1　增量式和绝对式75

4.1.2　数字式和模拟式76

4.2　常用检测元件及电路77

4.2.1　感应同步器77

4.2.2　磁栅81

4.2.3　旋转变压器85

4.2.4　光栅87

4.2.5　脉冲编码器92

4.2.6　双频激光干涉仪97

思考题与习题102

第五章　伺服系统103

5.　1概述104

5.1.1　伺服系统的概念104

5.1.2　伺服系统的组成104

5.1.3　伺服系统的特点和要求105

5.1.4　伺服系统的分类107

5.2　步进电动机111

5.2.1　步进电动机分类111

5.2.2　反应式步进电动机的结构112

5.2.3　步进电动机的工作原理112

5.2.4　步进电动机的主要特性114

5.2.5　步进电动机的驱动控制116

5.3　伺服系统的速度和位置控制117

5.3.1　伺服系统的速度控制117

5.3.2　伺服系统的位置控制123

5.4　主轴驱动的速度控制及定向控制127

5.4.1　直流主轴驱动系统速度控制127

5.4.2　交流主轴驱动系统速度控制129

5.4.3　主轴定向控制130

思考题与习题134

第六章　数控加工的程序编制135

6.1　概述136

6.1.1　数控编程的定义136

6.1.2　数控编程的步骤136

6.1.3　数控编程的方法139

6.2　数控机床的坐标系140

6.2.1　数控机床的坐标系141

6.2.2　坐标轴的运动方向及其命令141

6.2.3　机床坐标系与工件坐标系143

6.2.4　绝对坐标系与相对坐标系144

6.3　程序格式144

6.3.1　程序号144

6.3.2　程序段的格式145

6.4　常用数控指令的编程方法146

6.4.1　准备性工艺指令146

6.4.2　辅助性工艺指令150

6.4.3　其他常用功能指令151

6.5　程序编制中的工艺处理及实例152

6.5.1　概述152

6.5.2　数控加工工艺分析153

6.5.3　数控加工的工艺路线设计154

6.5.4　数控加工工序设计156

6.5.5　工艺文件编制163

思考题与习题174

第七章　数控机床机械结构175

7.1　数控机床结构的特点及基本要求176

7.1.1　数控机床机械结构的特点176

7.1.2　数控机床对机械结构的基本要求177

7.2　数控机床的主传动机构178

7.2.1　数控机床的主传动形式178

7.2.2　主轴部件结构181

7.3　数控机床的进给传动机构185

7.3.1　滚珠丝杠螺母副185

7.3.2　进给传动系统的典型结构189

7.3.3　数控机床的导轨193

7.4　数控机床的自动换刀机构196

7.4.1　刀库及选刀方式196

7.4.2　刀具交换装置200

7.5　数控机床的辅助装置205

7.5.1　液压卡盘和尾座206

7.5.2　回转工作台207

思考题与习题209

第八章 开放式数控系统和STEP-NC简介210

8.1　开放式数控系统概述211

8.1.1　开放式数控系统产生的历史背景211

8.1.2　开放式数控系统的特征211

8.1.3　国内外开放式数控系统的发展概况213

8.2 STEP-NC概述216

8.2.1　ISO6983与ISO14649的比较217

8.2.2　STEP-NC的数据模型218

8.2.3　基于STEP-NC的数据程序结构219

8.2.4　STEP-NC为CNC提供的发展空间219

8.2.5　STEP-NC编程实例220

思考题与习题222

参考文献223