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第1章 数控机床1

1.1 数控机床的产生和发展过程1

1.1.1 数控机床的产生1

1.1.2 数控机床的发展过程2

1.2 数控机床的组成、工作原理及特点6

1.2.1 数控机床的组成6

1.2.2 数控机床的工作原理9

1.2.3 数控机床的特点9

1.3 数控机床的分类10

1.3.1 按控制运动方式分类10

1.3.2 按伺服系统的控制方式分类11

1.3.3 按功能水平分类12

1.4 数控机床的发展趋势12

1.4.1 适应超高速、高效、超精密加工的发展12

1.4.2 进一步提高数控系统的自动化水平13

习题114

第2章 计算机数控(CNC)系统15

2.1 CNC系统的定义及组成15

2.1.1 CNC系统的定义15

2.1.2 CNC系统的组成15

2.2 CNC系统的特点17

2.3.2 中断型软件结构18

2.3 CNC系统的软件18

2.3.1 CNC系统的软件组成18

2.3.3 前后台型软件结构21

2.4 单片机CNC系统硬件的组成21

2.4.1 MCS-51单片机简介22

2.4.2 存储器扩展电路24

2.4.3 面板操作键和方式选择开关28

2.4.4 与强电的接口31

2.5 全功能型CNC系统硬件的特点32

2.5.1 采用具有高精度、高速度运算能力的微处理器32

2.5.2 采用单/多微处理器的模块化结构33

2.5.3 采用资源共享结构35

2.6 可编程控制器(PLC)38

2.6.1 可编程控制器定义38

2.6.2 可编程控制器(PLC)种类38

2.6.3 可编程控制器(PLC)的性能特点38

2.6.4 可编程控制器(PLC)的结构和工作原理42

2.6.5 可编程控制器(PLC)的硬件结构43

2.6.6 PLC的指令系统44

习题245

3.1.2 数字增量插补46

3.1.1 脉冲增量插补46

第3章 插补原理与计算46

3.1 插补的基本知识46

3.2 逐点比较法47

3.2.1 圆弧插补47

3.2.2 直线插补50

3.2.3 四象限的逐点比较法插补原理53

3.3 数字积分插补法54

3.3.1 插补原理54

3.3.2 直线插补54

3.3.3 圆弧插补57

3.4 数字增量插补法59

3.4.1 直线插补的算法60

3.4.2 圆弧插补的算法61

习题363

第4章 数控加工工艺分析及编程基础65

4.1 数控机床的坐标系65

4.1.1 坐标系建立的原则65

4.1.2 机床坐标轴的确定方法66

4.1.3 机床坐标系与工件坐标系67

4.1.4 绝对坐标系与相对(增量)坐标系68

4.2.1 零件的装夹方法69

4.2 零件装夹方法及对刀点的确定69

4.2.2 对刀点的确定70

4.3 工序的划分和走刀路线的确定71

4.3.1 工序划分原则71

4.3.2 走刀路线的确定72

4.4 刀具和切削用量的选择74

4.4.1 刀具的选择74

4.4.2 切削用量的选择77

4.5 常用编程指令的应用及手工编程77

4.5.1 编程基础知识77

4.5.2 常用编程指令的应用79

4.5.3 手工编程81

4.6 数值计算82

4.6.1 基点的计算82

4.6.2 非圆曲线节点的计算83

4.6.3 列表曲线的数学处理86

4.6.4 曲面的处理87

4.7 自动编程简介88

4.7.1 自动编程概述88

4.7.2 CAXA软件自动编程90

4.8.2 刀具调整单91

4.8.1 工序卡91

4.8 工艺文件的编制91

4.8.3 机床调整单92

4.8.4 加工程序单92

习题492

第5章 数控车床编程94

5.1 数控车床编程特点和基础94

5.1.1 数控车床编程特点94

5.1.2 数控车床编程基础94

5.2 数控车床编程方法97

5.2.1 工件坐标系设定(G50)97

5.2.2 圆弧插补(G02,G03)98

5.2.3 米制输入与英制输入(G21,G20)100

5.2.4 参考点指令(G27,G28,G29)100

5.2.5 螺纹切削(G32,G33,G34,G92)101

5.2.6 单一固定循环(G90,G94)106

5.2.7 多重复合切削循环(G70～G76)108

5.2.8 刀具补偿功能114

5.2.9 子程序117

5.3 数控车床编程实例118

习题5123

6.1.2 数控铣床编程基础129

6.1.1 数控铣床编程特点129

6.1 数控铣床编程特点和基础129

第6章 数控铣床编程129

6.2 数控铣床编程方法132

6.2.1 设定工件坐标系(G92)132

6.2.2 绝对值输入G90指令和增量值输入G91指令132

6.2.3 平面选择(G17,G18,G19)133

6.2.4 圆弧插补(G02,G03)133

6.2.5 刀具长度补偿A(G43,G44,G49)134

6.2.6 刀具半径补偿C(G41,G42,G40)135

6.2.7 机械坐标系选择(G53)139

6.2.8 加工坐标系选择(G54～G59)139

6.2.9 局部坐标系(G52)141

6.2.10 单一方向定位(G60)142

6.2.11 准确停止(G09)142

6.2.12 准确停止方式(G61)142

6.2.13 切削方式(G64)142

6.2.14 参考点指令(G27～G30)143

6.2.15 固定循环指令(G73～G89)144

6.2.16 用户宏程序A148

6.3 数控铣床编程实例151

习题6155

7.1.1 数控车床的结构特点159

第7章 数控机床的机械结构159

7.1 数控机床的结构特点159

7.1.2 数控铣床的结构特点161

7.1.3 加工中心的结构特点163

7.2 数控机床主传动系统特点及结构165

7.2.1 数控机床主传动系统特点165

7.2.2 数控机床主传动的结构166

7.3 数控机床进给传动系统特点及传动结构168

7.3.1 数控机床进给传动系统特点168

7.3.2 数控机床进给传动系统的传动结构169

7.3.3 进给系统机械结构的关键元件170

7.4 加工中心的自动换刀系统及工作台175

7.4.1 加工中心的自动换刀系统175

7.4.2 加工中心的工作台179

习题7182

第8章 伺服驱动系统及位置检测装置183

8.1 伺服驱动系统的组成和工作原理183

8.1.1 伺服驱动系统的组成183

8.1.2 数控机床对伺服系统的要求183

8.1.3 伺服系统的工作原理184

8.2.1 步进电机种类185

8.2 步进电机及伺服特性185

8.2.2 三相反应式步进电机工作原理186

8.2.3 步进电机的主要特性187

8.2.4 步进电机的驱动电路188

8.3 直流电动机及伺服系统191

8.3.1 直流伺服电机的结构191

8.3.2 直流伺服电机的调速方式193

8.3.3 直流伺服电机的机械特性194

8.3.4 直流伺服电机的应用196

8.4.1 交流伺服电机的基本结构197

8.4 交流电动机及伺服系统197

8.4.2 交流伺服电机的工作原理198

8.4.3 交流伺服电机的控制方法与机械特性199

8.4.4 交流伺服电机的应用201

8.5 伺服驱动系统的位置检测装置201

8.5.1 脉冲编码器201

8.5.2 旋转变压器202

8.5.3 感应同步器203

8.5.4 光栅205

8.5.5 磁尺206

习题8207

参考文献208