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目录1

第1章　绪论1

1.1　概述1

1.2　数控技术的发展概况2

1.2.1　性能发展方向4

1.2.2　功能发展方向5

1.2.3　体系结构的发展方向6

1.2.4　智能化新一代PCNC数控系统8

1.3　数控机床的适用范围和特点9

1.3.1　数控机床的适用范围9

1.3.2　数控机床的特点10

1.4　数控系统设计开发规范和标准11

1.4.1　数控系统设计开发规范11

1.4.2　数控系统的标准12

1.5　数控系统的技术性能指标14

1.6　数控技术在先进制造技术中的作用16

自学指导18

思考题与习题18

第2章　数控机床的工作原理和基本类型19

2.1　概述19

2.2　数控机床的基本工作原理21

2.2.1　数控机床的加工过程21

2.2.2　轮廓加工控制22

2.2.3　数控机床的基本控制要求24

2.2.4　数据机床常用的调试功能24

2.3　数控机床的组成25

2.4　数控机床的基本类型29

2.4.1　按运动轨迹分类29

2.4.2　按伺服系统控制方式分类31

2.4.3　按功能水平分类34

2.4.4　按工艺用途分类35

2.5　数控机床的坐标系和自由度35

2.5.1 数控机床的坐标系和运动方向的决定35

2.5.2　数控机床的坐标系与工件坐标系38

2.5.3　数控机床的自由度42

自学指导43

思考题与习题44

第3章　数控编程的基础知识45

3.1　概述45

3.1.1　数控编程的作用与目的45

3.1.2　数控编程的内容和步骤45

3.1.3　数控编程的方法47

3.2　数控编程的代码48

3.3　程序段格式和程序结构50

3.3.1　程序段格式50

3.4.1　准备功能G指令54

3.4　准备功能（G指令）和辅助功能（M指令）54

3.3.2　程序结构54

3.4.2　辅助功能M指令62

3.4.3　进给速度（F）、主轴转速（S）及刀具功能（T）指令66

3.5　典型数控加工程序编制68

3.5.1　数控铣削加工程序编制68

3.5.2　孔加工程序编制71

3.5.3　数控车削加工程序编制73

3.5.4　加工中心程序编制76

3.6.1 自动编程的基本概念83

3.6.2　数控语言程序编程系统83

3.6　数控语言自动编程83

3.6.3　APT自动编程系统85

3.6.4　APT语言编写数控加工源程序实例95

3.7　数控加工过程仿真103

3.7.1　数控加工仿真103

3.7.2　数控车削加工仿真104

3.7.3　数控铣削加工仿真105

3.8　数控编程的数据处理106

3.8.1　基点和节点的数值计算106

3.8.2　非圆曲线轮廓零件的数据处理107

3.8.3　数控列表曲线112

自学指导112

思考题与习题114

第4章　数控系统插补原理116

4.1 概述116

4.1.1　数控插补的基本概念116

4.1.2　数控插补方法的分类117

4.2　逐点比较法118

4.2.1　逐点比较法直线插补118

4.2.2　逐点比较法圆弧插补125

4.2.3　逐点比较法算法的改进130

4.3　数字积分插补法136

4.3.1　DDA直线插补法137

4.3.2　DDA空间直线插补法140

4.3.3　DDA圆弧插补法141

4.4　数据采样插补法144

4.4.1　数据采样插补法的原理144

4.4.2　时间分割法直线插补147

4.4.3　时间分割法圆弧插补148

4.4.4　扩展DDA数据采样插补法151

4.5　CNC系统的刀具补偿和加减速控制154

4.5.1 CNC系统的刀具补偿154

4.5.2 CNC系统的加减速控制161

自学指导168

思考题与习题169

5.1　计算机数字控制装置（CNC装置）的组成和工作过程170

5.1.1　组成170

第5章 计算机数字控制系统（CNC系统）170

5.1.2　工作过程171

5.1.3　功能174

5.1.4　优点177

5.2　计算机数字控制系统的数据信息179

5.2.1　计算机数控系统的控制信息179

5.2.2　数控机床的接口信息180

5.2.3 CNC装置的数据信息转换过程182

5.3 CNC装置的硬件结构183

5.3.1　单微处理器结构183

5.3.2　多微处理器结构188

5.4 CNC装置的软件结构191

5.4.1 CNC装置的软、硬件界面191

5.4.2 CNC装置的软件结构特点192

5.5　数控机床输入／输出和通信接口197

5.5.1 数控机床输入／输出（I/O）接口197

5.5.2　异步串行通信接口201

5.5.3　网络通信接口204

5.6　可编程序控制器（PLC）在数控机床中的应用206

5.6.1 PLC的基本组成206

5.6.2 PLC对继电器控制系统的仿真210

5.6.4 PLC循环扫描的工作方式213

5.6.3 PLC的工作原理213

5.6.5 PLC控制I/O延迟响应216

5.6.6 数控机床中的PLC数据处理功能220

5.7 PLC在数控机床上的应用实例222

5.7.1 数控机床中PLC的程序编制步骤223

5.7.2 PLC在数控机床上的应用举例224

自学指导235

思考题与习题236

第6章 数控机床的位置检测技术237

6.1 位置伺服控制238

6.1.1 开环、闭环、半闭环位置控制系统238

6.1.3　相位伺服控制240

6.1.2　幅值伺服控制240

6.2　检测装置常用类型241

6.3　光电编码器242

6.3.1　增量式编码器242

6.3.2　绝对式编码器245

6.4　光栅尺和磁栅尺246

6.4.1　光栅尺246

6.4.2　直线光栅尺的工作原理247

6.4.3　光栅尺位移数字变换系统248

6.4.4　磁栅尺249

6.4.5　磁栅尺的结构及工作原理249

6.4.6　磁栅尺的检测电路251

6.5.1　旋转变压器的组成及工作原理252

6.5　旋转变压器252

6.5.2　旋转变压器的工作方式及应用253

自学指导254

思考题与习题255

第7章　数控机床的伺服系统256

7.1　数控机床的伺服系统分类256

7.2　步进电机及其驱动系统259

7.2.1　步进电机259

7.2.2　步进电机的主要性能指标265

7.2.3　步进电机的驱动及控制技术266

7.3　直流伺服电机与速度控制276

7.3.1　晶闸管调速控制方式277

7.3.2　晶体管脉宽调速控制方式279

7.4　交流伺服电机与速度控制284

7.4.1　交流伺服电机的变频调速285

7.4.2　交流伺服电机的矢量控制调速288

自学指导296

思考题与习题296

第8章　数控机床的选择、安装、使用与维护297

8.1　数控机床的选择方法297

8.1.1　根据典型加工零件来选择297

8.1.2　数控机床规格的选择298

8.1.3　数控机床精度的选择300

8.1.4　数控系统（CNC系统）的选择302

8.1.5　根据生产能力选择304

8.1.6　数控机床功能的选择及附件的选择306

8.1.7　数控机床使用刀具的选择309

8.1.8　技术服务的选择314

8.2　数控机床的使用314

8.2.1　数控机床的使用要点314

8.2.2　数控机床的生产管理方法321

8.3　数控机床的安装与调试322

8.3.1　数控机床的安装要求322

8.3.2　数控机床的安装、调试步骤323

8.4　数控机床精度的检测327

8.4.1　数控机床几何精度的检测327

8.4.2　数控机床定位精度的检测328

8.4.3　数控机床切削精度的检测332

8.5　数控机床的维护、保养及故障排除333

8.5.1　可靠性和可维护性333

8.5.2　数控系统的预防性维护335

8.5.3　数控机床的日常维护与保养337

8.5.4　数控系统现场维修的基本条件和实施步骤339

8.5.5　数控机床的故障检测与排除342

自学指导353

思考题与习题354

附录一　机床数字控制术语（GB 8129—87）355

附录二　APT数控语言常用的专用字372

参考文献375