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第1章 数控系统概述1

1.1 数字控制技术1

1.1.1 数控技术、数控系统与数控机床1

1.1.2 NC机床、加工中心、FMC、FMS与CIMS2

1.2 数控系统与计算机数控系统（CNC系统）3

1.2.1 数控系统的基本组成与基本原理3

1.2.2 数控系统的分类6

1.2.3 CNC系统的特点与功能9

1.2.4 数控指令的标准代码11

1.3 现代数控系统的发展19

1.3.1 数控系统的发展过程19

1.3.2 现代数控系统的发展方向20

习题22

第2章 数控系统的插补及刀具补偿原理23

2.1 概述23

2.1.1 插补定义23

2.2.2 插补分类23

2.2 逐点比较插补法25

2.2.1 逐点比较法直线插补25

2.2.2 逐点比较法圆弧插补27

2.2.3 速度分析30

2.3 数字积分插补法31

2.3.1 数字积分器的工作原理31

2.3.2 数字积分法直线插补32

2.3.3 数字积分法圆弧插补34

2.4 刀具补偿原理36

2.4.1 刀具长度补偿36

2.4.2 刀具半径补偿37

2.5 加减速控制45

习题46

第3章 数控系统的软硬件及相关技术47

3.1 数控系统组成与原理47

3.1.1 数控系统组成47

3.1.2 数控系统的基本原理49

3.2 数控系统硬件结构概述50

3.2.1 数控系统的硬件构成50

3.2.2 大板式结构和模块化结构50

3.2.3 单微处理器结构和多处理器结构51

3.2.4 开放式数控装置的体系结构55

3.3 数控系统软件结构56

3.3.1 CNC系统软硬件的界面56

3.3.2 CNC控制软件的特点57

3.3.3 软件总体结构59

3.3.4 CNC系统的控制软件工作过程60

3.4 数控系统I/O接口62

3.4.1 数控系统的I/O接口电路的作用和要求62

3.4.2 数控系统的开关量I/O接口63

3.4.3 数控系统的模拟量输入输出接口63

3.4.4 机床控制I/O接口电路63

3.5 数控机床的通信技术65

3.5.1 CNC系统的串行通信66

3.5.2 CNC系统的网络数据通信69

习题78

第4章 数控机床伺服驱动系统79

4.1 概述79

4.1.1 伺服系统的发展79

4.1.2 伺服系统构成81

4.1.3 位置伺服系统81

4.1.4 伺服系统分类83

4.1.5 进给伺服系统基本要求84

4.1.6 伺服驱动装置85

4.2 步进式伺服系统86

4.2.1 步进电动机分类86

4.2.2 步进电动机特点87

4.2.3 三相反应式步进电动机工作原理87

4.2.4 步进电动机功率驱动电路88

4.2.5 步进电动机细分技术89

4.2.6 步进电动机控制原理90

4.3 直流电动机伺服系统93

4.3.1 直流伺服系统构成93

4.3.2 直流伺服系统特点94

4.3.3 直流伺服系统组成方案及控制95

4.3.4 直流电动机的控制原理96

4.3.5 无刷直流电动机伺服控制系统98

4.4 交流电动机伺服系统99

4.4.1 交流伺服系统构成100

4.4.2 交流伺服系统控制策略102

4.5 伺服驱动系统接口和选型106

4.5.1 伺服驱动装置接口106

4.5.2 伺服驱动装置选型115

习题118

第5章 数控机床主轴驱动系统119

5.1 概述119

5.1.1 数控机床主轴驱动系统组成119

5.1.2 数控机床对主轴控制的要求119

5.2 主轴驱动装置及连接120

5.2.1 主轴驱动装置的特点120

5.2.2 数控装置与模拟主轴连接信号原理121

5.2.3 数控装置与三菱变频器的连接123

5.2.4 数控装置与伺服主轴装置的连接124

5.3 主轴变速控制127

5.3.1 无级变速127

5.3.2 分段无级变速127

5.3.3 自动换挡控制128

5.4 主轴准停控制129

5.4.1 概述129

5.4.2 机械准停130

5.4.3 电气准停控制131

5.5 主轴与进给轴的关联控制135

5.5.1 主轴编码器135

5.5.2 主轴旋转与轴向进给的关联控制137

5.5.3 主轴旋转与径向进给的关联控制137

5.6 高速电主轴138

5.6.1 高速电主轴的结构138

5.6.2 冷却润滑技术139

5.6.3 高速精密轴承140

5.6.4 电主轴的动平衡142

5.6.5 刀具的夹紧142

5.6.6 轴上零件的连接142

习题143

第6章 可编程机床控制器144

6.1 概述144

6.1.1 可编程控制器的产生和发展144

6.1.2 可编程控制器的原理与工作过程148

6.2 数控机床用可编程控制器153

6.2.1 PLC的类型153

6.2.2 PMC的控制对象155

6.2.3 PMC的信号存储器及地址156

6.3 PMC的梯形图158

6.3.1 梯形图的结构158

6.3.2 顺序程序的执行159

6.4 PMC的常用指令161

6.4.1 PMC的基本指令161

6.4.2 PMC的功能指令163

6.5 梯形图的应用设计179

6.5.1 梯形图的设计179

6.5.2 PMC控制信号的分析185

6.5.3 梯形图的应用设计187

习题201

第7章 数控机床位置检测装置202

7.1 概述202

7.2 旋转变压器203

7.2.1 旋转变压器的结构203

7.2.2 旋转变压器的工作原理204

7.2.3 旋转变压器的工作方式204

7.2.4 旋转变压器的应用206

7.2.5 旋转变压器的主要参数207

7.3 光电编码器207

7.3.1 光电式编码器的结构207

7.3.2 增量式光电编码器的工作原理208

7.3.3 绝对式光电编码器的工作原理209

7.3.4 编码器正反转辨别210

7.4 光栅210

7.4.1 光栅的结构211

7.4.2 光栅的工作原理211

7.4.3 光栅的种类212

7.4.4 光栅测量系统213

7.4.5 常用光栅的精度214

7.5 感应同步器215

7.5.1 感应同步器的结构和特点215

7.5.2 感应同步器的工作原理216

7.5.3 感应同步器的特点217

7.6 磁栅218

7.6.1 磁栅的结构218

7.6.2 检测电路220

7.7 测速发电机221

7.7.1 测速发电机的结构221

7.7.2 测速发电机的特点222

习题222

第8章 常用数控系统223

8.1 概述223

8.2 SIEMENS数控系统224

8.2.1 SIEMENS数控系统的发展及特点224

8.2.2 西门子840D硬件系统的组成226

8.2.3 西门子840D系统的软件结构229

8.3 FANUC数控系统232

8.3.1 FANUC数控系统的发展及特点232

8.3.2 FANUC 0i数控系统233

8.4 华中数控系统239

8.4.1 华中数控系统的分类及特点239

8.4.2 华中数控系统的硬件系统242

8.4.3 华中数控系统的软件系统244

习题246

参考文献247