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第0章　绪论1

第1章　数控技术基础2

1.1 数控机床的系统组成及其基本原理2

1.1.1 数控技术的基本概念2

1.1.2 数控机床的组成及其各部分的功能3

1.2 数控机床的分类5

1.2.1 按数控装置类型进行分类5

1.2.2 按伺服控制方式进行分类7

1.2.3 按数控系统功能水平进行分类8

1.2.4 按加工工艺及用途进行分类9

1.2.5 按软硬件进行分类9

1.3 数控机床的加工对象10

1.3.1 采用数控机床加工的优势及特点10

1.3.2 数控机床的使用范围10

1.4 数控技术的发展方向11

1.4.1 高速度化与高精度化11

1.4.2 多功能化11

1.4.3 智能化11

1.4.4 高可靠性12

1.4.5 全自动编程12

习题及思考题12

第2章　插补原理13

2.1 数字脉冲乘法器插补原理13

2.1.1 概述13

2.1.2 数字脉冲乘法器工作原理13

2.1.3 均匀器17

2.2　逐点比较法插补原理18

2.2.1 直线插补原理18

2.2.2 圆弧插补原理22

2.2.3 逐点比较法合成进给速度控制26

2.3 数字积分法（DDA）插补原理28

2.3.1 求和运算代替求积运算28

2.3.2 数字积分法直线插补29

2.3.3 数字积分法圆弧插补31

2.3.4 提高数字积分法插补质量的措施34

2.3.5 数字积分法插补的象限处理38

2.4 数据采样法插补原理39

2.4.1 插补周期与位置控制周期39

2.4.2 插补周期与精度、速度之间的关系39

2.4.3 数据采样法直线插补40

2.4.4 数据采样法圆弧插补41

2.5 任意二次曲线插补原理45

2.5.1 曲线插补的描述45

2.5.2 抛物线插补47

2.5.3 任意二次曲线的插补49

习题及思考题54

第3章　数控机床的数控系统及检测装置56

3.1 计算机数控装置56

3.1.1 CNC系统的工作过程56

3.1.2 CNC装置的功能57

3.1.3 CNC系统的硬件结构58

3.1.4 CNC系统的软件结构60

3.2 数控机床的位置检测装置63

3.2.1 位置检测装置的要求与类型63

3.2.2 脉冲编码器64

3.2.3 旋转变压器66

3.2.4 感应同步器67

3.2.5 光栅69

习题及思考题71

第4章　数控机床的结构72

4.1 数控机床的组成72

4.2 数控机床的总体布局形式72

4.2.1 数控车床的总体布局形式72

4.2.2 卧式数控镗铣床、卧式加工中心的总体布局形式73

4.2.3 立式数控镗铣床、立式加工中心的总体布局形式73

4.3 数控机床的主传动系统73

4.3.1 对数控机床主传动系统的要求73

4.3.2 主传动机械结构74

4.3.3 主轴调速方式77

4.4 进给系统的机械传动结构81

4.4.1 进给系统的组成81

4.4.2 对进给系统的性能要求81

4.4.3 滚珠丝杠螺母副81

4.4.4 导轨副83

4.5 数控机床的辅助装置85

4.5.1 自动换刀机构85

4.5.2 工件自动交换91

4.5.3 液压和气动系统91

4.5.4 润滑系统93

4.5.5 冷却系统93

4.5.6 排屑装置93

4.5.7 过载保护、超程限位和回机床参考点装置94

习题及思考题95

第5章　数控机床的加工工艺96

5.1 数控机床加工工艺概述96

5.1.1 数控机床加工的主要对象96

5.1.2 数控机床加工工艺的主要内容96

5.2 数控机床加工工艺分析97

5.2.1 数控机床加工零件的工艺性分析97

5.2.2 数控机床加工工艺路线的拟订97

5.3 工件在数控机床上的定位与装卡99

5.3.1 选择合适的定位方式99

5.3.2　确定合适的装夹方式101

5.4 数控机床加工工艺的设计101

5.4.1　进给路线的选择101

5.4.2 零件的安装与夹具的选择106

5.4.3 刀具的选择107

5.4.4 切削用量的选择108

习题及思考题113

第6章　数控机床编程基础114

6.1　数控编程的基本概念114

6.1.1　数控编程114

6.1.2 控制介质114

6.1.3 数控编程的内容和步骤115

6.1.4 数控编程的方法116

6.2 数控机床的坐标系117

6.2.1　机床坐标系和方向117

6.2.2 机床各坐标轴及其运动正方向117

6.2.3 绝对坐标系与相对坐标系119

6.2.4 机床坐标系与工件坐标系120

6.3 数控编程中的指令代码121

6.3.1 准备功能G指令121

6.3.2 辅助功能M指令123

6.3.3 F、S、T代码126

6.4 程序结构及程序段格式127

6.4.1 程序结构127

6.4.2 程序段格式127

6.4.3 程序的分类128

6.5 数控编程中的有关标准及代码130

习题及思考题133

第7章　数控机床编程技术134

7.1 常用编程指令134

7.1.1 绝对坐标指令G90134

7.1.2 相对坐标指令G91134

7.1.3 混合坐标编程134

7.1.4　工件坐标系设定指令G92134

7.1.5 坐标平面设定指令G17、G18、G19135

7.2 刀具运动方式有关的G指令136

7.2.1 快速定位指令G00136

7.2.2 直线插补指令G01136

7.2.3 圆弧插补指令G02、G03137

7.2.4 倒角、倒圆功能142

7.2.5 直径编程和半径编程143

7.3 刀具补偿功能144

7.3.1 刀具半径补偿144

7.3.2 刀具长度补偿146

7.3.3 刀具位置补偿147

7.3.4 刀尖圆弧半径补偿149

7.4 固定循环151

7.4.1 单一形状固定循环指令G90、G94151

7.4.2 复合固定循环指令G70～G75156

7.5 暂停（延时）指令G04163

7.6 螺纹加工165

7.6.1 螺纹加工尺寸计算165

7.6.2 单行程螺纹切削166

7.6.3 螺纹切削循环171

7.7 数控车床的程序编制174

7.7.1 数控车床编程要点174

7.7.2 坐标系175

7.7.3 数控车床加工工序的编排和加工参数的选择175

7.7.4 准备功能指令176

7.7.5 辅助功能指令176

7.7.6 其它功能指令176

7.7.7 数控车床编程实例177

7.8 数控铣床的程序编制192

7.8.1 数控铣床编程中的特殊功能指令192

7.8.2 数控铣床编程实例200

7.9 加工中心的程序编制201

7.9.1 加工中心的组成201

7.9.2 加工中心的分类201

7.9.3 加工中心的编程特点203

7.9.4 与参考点有关的G代码203

7.9.5 加工中心的自动换刀功能204

7.9.6 加工中心编程实例205

7.10 自动编程207

7.10.1 自动编程的工作过程207

7.10.2 自动编程语言JB208

7.10.3 图形交互式自动编程220

习题及思考题225

第8章　数控机床常见故障诊断与维护227

8.1 数控机床的维护227

8.2 数控机床故障诊断229

8.2.1 数控机床的可靠性概念229

8.2.2 数控机床故障分类230

8.2.3 数控机床的故障诊断技术230

8.2.4 数控机床的故障紧急处理、分析与判断231

8.3 数控机床的故障检查方法232

8.4 数控机床常见故障的处理234

8.4.1 机械部件常见故障及处理234

8.4.2 电气部件常见故障及处理234

8.4.3 进给伺服系统常见故障及处理235

8.4.4 主轴伺服系统常见故障及处理237

8.4.5 数控系统常见故障及处理238

8.4.6 数控机床的抗干扰性措施239

习题及思考题240

第9章　数控用可编程序控制器（PLC）241

9.1 可编程序控制器（PLC）概述241

9.1.1 PLC的产生241

9.1.2 PLC在数控机床上的应用241

9.2 PLC硬件结构和工作原理242

9.2.1 PLC的硬件结构242

9.2.2　PLC的工作原理243

9.2.3　PLC的特点244

9.2.4 PLC的类型244

9.3　PLC的软件245

9.3.1　梯形图245

9.3.2 语句表246

9.3.3 基本指令246

9.3.4 功能指令247

9.4　PLC在数控机床控制中的应用260

9.4.1　主轴准停控制260

9.4.2 主轴正、反转控制261

9.4.3 主轴的调速262

9.4.4 主轴的停止控制263

9.4.5 主轴正、反转及齿轮换挡控制263

9.4.6 润滑系统的PLC控制265

9.4.7 刀库自动选刀控制268

9.4.8 零件加工计数控制272

习题及思考题273

第10章　伺服驱动系统274

10.1 数控机床伺服系统的概念274

10.2 步进电动机伺服系统274

10.2.1　工作台控制274

10.2.2 步进电动机的选择275

10.2.3 步进电动机驱动控制电路279

10.2.4 步进电动机的微机控制283

10.3 直流电动机伺服系统284

10.3.1　直流伺服电动机的分类284

10.3.2 直流伺服电动机的驱动方式284

10.4 交流电动机伺服系统287

10.4.1 交流伺服电动机的工作原理287

10.4.2 交流伺服电动机的调速方法287

习题及思考题290

第11章　数控线切割机291

11.1　线切割机的结构及工作原理291

11.1.1 线切割机的结构291

11.1.2 线切割机的工作原理和特点293

11.2 线切割机床的型号及主要技术参数293

11.2.1 线切割机的型号293

11.2.2 典型线切割机床的技术参数293

11.3 线切割机床的结构294

11.3.1 机床工作台结构294

11.3.2 丝杠传动副295

11.3.3 齿轮副295

11.3.4 储丝筒走丝部件的结构296

11.3.5 线架、导轮部件的结构297

11.3.6 工作液系统298

11.3.7 换向切断高频、走丝换向调节及超程保险298

11.3.8 进电方式298

11.4 数控线切割机加工工艺299

11.5 数控线切割机编程301

11.5.1 编程步骤301

11.5.2 数控线切割机床的指令格式302

11.6 数控线切割机床常用编程指令302

11.7 数控线切割机编程应用306

11.8 数控线切割机常见故障及排除309

习题及思考题310

参考文献311