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第1章　概论1

1.1　数字控制的基本概念1

1.1.1　机床的数字控制技术1

1.1.2　机床数字控制的原理2

1.1.3　数控技术的产生与发展及技术水平4

1.2　数控机床的加工特点组成及分类8

1.2.1　数控机床的加工特点8

1.2.2　数控机床的组成9

1.2.3　数控机床的分类11

第2章　数控机床的机械结构19

2.1　数控机床机械结构的主要特点与基本要求19

2.1.1　数控加工特点对机械结构的要求19

2.1.2　数控机床机械结构和总体布局20

2.2　数控机床主传动系统30

2.2.1　主要参数和基本结构30

2.2.2　主轴组件33

2.2.3　主轴内刀具的自动夹紧和切屑清除装置39

2.2.4　主轴定向装置42

2.3.1　基本要求43

2.3　数控机床进给系统43

2.3.2　典型结构44

2.3.3　进给系统机械结构的关键部件46

2.4　回转工作台54

2.4.1　基本要求54

2.4.2　典型结构54

2.5　自动换刀装置59

2.5.1　概述59

2.5.2　刀库60

2.5.3　机械手64

2.5.4　标准刀具系统66

第3章　计算机数字控制装置71

3.1　概述71

3.1.1　CNC系统的组成71

3.1.2　CNC装置的工作过程72

3.1.3　CNC装置的主要功能74

3.1.4　CNC装置的特点76

3.2　CNC装置的硬件结构77

3.2.1　单微处理机硬件结构77

3.2.2　多微处理机硬件结构80

3.2.3　点位／直线控制的数控装置的结构81

3.2.4　开放式数控装置的体系结构83

3.3　CNC装置的软件结构84

3.3.1　CNC装置软件的结构特点84

3.3.2　数据处理程序90

3.3.3　进给速度计算和加减速控制96

3.3.4　插补计算103

3.3.5　位置控制103

3.3.6　故障诊断104

3.4　计算机数控装置的插补原理105

3.4.1　概述105

3.4.2　基准脉冲插补107

3.4.3　数据采样插补117

3.5　CNC系统中的PLC124

3.5.1　可编程控制器（PLC）124

3.5.2　数控机床用PLC126

3.6　CNC装置的接口电路130

3.6.1　概述130

3.6.2　键盘输入接口131

3.6.3　显示器接口133

3.6.4　机床开关量接口136

3.6.5　串行通信接口140

3.6.6　网络通信接口143

第4章　数控检测装置147

4.1　概述147

4.1.1　数控测量装置的性能指标及要求147

4.1.2　检测装置的分类148

4.2　旋转变压器149

4.2.1　旋转变压器的结构和工作原理149

4.2.2　旋转变压器的工作方式150

4.3　感应同步器151

4.3.1　感应同步器的结构和工作原理151

4.3.2　感应同步器的工作方式154

4.3.3　感应同步器的使用特点155

4.4　脉冲编码器156

4.4.1　脉冲编码器的分类与结构156

4.4.2　光电脉冲编码器的工作原理157

4.4.3　光电脉冲编码器的应用157

4.5　绝对值编码器160

4.5.1　绝对值编码器的种类160

4.5.2　结构及工作原理160

4.6　光栅162

4.6.1　计量光栅的种类162

4.6.3　光栅工作原理163

4.6.2　长光栅检测装置的结构163

4.6.4　光栅位移-数字变换电路164

4.7　磁栅165

4.7.1　磁栅的结构166

4.7.2　磁栅工作原理167

4.7.3　磁栅的检测电路168

第5章　数控伺服系统170

5.1　概述170

5.1.1　伺服系统的组成170

5.1.2　对伺服系统的基本要求171

5.1.3　伺服系统的分类172

5.2　伺服系统的驱动元件175

5.2.1　直流伺服电机及工作特性176

5.2.2　交流伺服电机及工作特性180

5.2.3　步进电机184

5.2.4　直线电机188

5.3　步进式伺服系统193

5.3.1　步进式伺服系统的工作原理193

5.3.2　步进电动机的驱动控制线路194

5.3.3　提高步进式伺服系统精度的措施198

5.4.1　鉴相式伺服系统的组成200

5.4　鉴相式伺服系统200

5.4.2　鉴相式伺服系统的工作原理201

5.4.3　鉴相器伺服系统的控制线路202

5.5　鉴幅式伺服系统205

5.5.1　鉴幅式伺服系统的工作原理206

5.5.2　鉴幅式伺服系统的控制线路206

5.6　脉冲比较式伺服系统211

5.6.1　脉冲比较式伺服系统的组成211

5.6.2　脉冲比较式伺服系统的工作原理212

5.6.3　主要功能部件213

5.7　CNC数字伺服系统215

5.7.1　软件部分216

5.7.2　硬件部分217

第6章　数控加工工艺222

6.1　数控加工工艺分析222

6.1.1　数控加工零件的选择222

6.1.2　数控加工表面的确定223

6.1.3　数控加工零件的工艺性分析224

6.2　机械加工工艺路线制定226

6.2.1　选择加工方法226

6.2.2　划分加工阶段230

6.2.3　划分工序231

6.2.4　安排加工顺序232

6.3　数控加工工序设计234

6.3.1　确定走刀路线和工步顺序234

6.3.2　定位与夹紧方案的确定238

6.3.3　夹具的选择238

6.3.4　刀具的选择238

6.3.5　切削用量的确定242

6.3.6　对刀点与换刀点的确定245

6.4　数控加工专用技术文件的编写246

6.5.1　数控车削加工典型零件工艺设计实例248

6.5　数控加工工艺设计实例248

6.5.2　数控铣削加工典型零件工艺设计实例251

第7章　数控加工编程255

7.1　概述255

7.1.1　数控加工编程的概念255

7.1.2　数控编程方法255

7.1.3　数控编程的内容和步骤256

7.2　数控编程的基础知识258

7.2.1　数控机床的坐标系统258

7.2.2　数控加工程序262

7.3.1　数控车削加工概述270

7.3　数控车床程序编制270

7.3.2　基本编程方法271

7.3.3　数控车削编程举例289

7.4　数控铣床程序编制291

7.4.1　数控铣削加工概述291

7.4.2　基本编程方法292

7.4.3　数控铣削编程实例304

7.5　加工中心程序编制306

7.5.1　加工中心概述306

7.5.2　基本编程方法307

7.5.3　加工中心编程实例318

7.6　自动编程简介320

7.6.1　自动编程概述320

7.6.2　国内外主要的CAM软件介绍321

7.7　程序编制中的数学处理323

7.7.1　基点和节点的计算324

7.7.2　刀具中心轨迹的计算324

7.7.3　非圆曲线刀位轨迹的计算324

7.7.4　空间曲线曲面的刀位轨迹计算325

附录　自测题参考答案329

参考文献336