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第1章 数控系统概述 1

1.1机床数字控制的基本原理 1

1.1.1数字控制的基本概念 1

1.1.2数控机床的组成 1

1.1.3数控机床加工零件的操作过程 3

1.1.4计算机数控系统的工作过程 3

1.2机床数控系统的分类 3

1.2.1按机床的运动轨迹分类 4

1.2.2按伺服系统的控制方式分类 5

1.2.3按数控系统功能水平分类 6

1.3数控系统的发展 7

1.3.1数控系统的发展简史 7

1.3.2我国数控系统的发展概况 9

1.3.3数控系统的发展趋势 10

第2章 数控系统控制信号的构成 15

2.1数控机床的坐标系 15

2.1.1数控机床所使用的坐标系 15

2.1.2机床坐标的确定方法 16

2.1.3绝对坐标系与相对坐标系 16

2.2数控机床的原点偏置 18

2.2.1数控机床的各种原点 18

2.2.2数控机床的零点偏置 19

2.3数控机床指令代码 19

2.3.1数控代码标准 19

2.3.2程序段的组成 24

2.3.3程序段格式 28

2.4发展中的STEP-NC标准 28

2.4.1STEP-NC标准的提出 28

2.4.2STEP-NC与STEP标准 29

2.4.3STEP-NC的数据模型 29

2.4.4STEP-NC数控程序结构 30

2.4.5STEP-NC标准的发展 31

第3章 控制信息的输入 32

3.1数控系统控制面板 32

3.1.1经济型JWK数控系统控制面板 32

3.1.2SIEMENS880数控系统控制面板 34

3.2数控加工程序的输入 37

3.2.1数控加工程序的输入过程 37

3.2.2键盘输入方式 38

3.2.3DNC数控系统输入方式 40

3.3数控加工程序的译码 40

3.3.1硬件译码过程 41

3.3.2软件译码过程 43

3.3.3基于STEP-NC数控系统的译码过程 49

第4章 数控机床点位控制与点位／直线切削控制 51

4.1点位控制与点位／直线控制的一般概念 51

4.1.1点位控制与点位／直线控制的异同 51

4.1.2程序编制的增量方式与绝对值方式 52

4.1.3测量系统的增量方式与绝对方式 53

4.1.4点位控制系统与点位／直线切削控制系统的结构 53

4.2位置计算与比较 55

4.2.1位置计算与比较线路的各种方案 55

4.2.2消除增量值方式累计误差的方法 55

4.2.3使用绝对值编程方式的位置计算与比较线路结构 56

4.2.4位置计算与比较的软件实现 57

4.3点位／直线切削机床的其他功能 58

4.3.1主轴准停功能 58

4.3.2自动换刀功能 59

4.4补偿机能 64

4.4.1齿隙补偿 64

4.4.2螺距补偿 65

4.4.3计算机数控系统的误差补偿 66

第5章 数控机床的连续切削控制 68

5.1概述 68

5.1.1连续切削控制 68

5.2逐点比较法 69

5.2.1逐点比较法直线插补 70

5.2.2逐点比较法圆弧插补 73

5.2.3逐点比较法插补软件 79

5.2.4逐点比较法算法的改进 83

5.3数字积分插补法 87

5.3.1数字积分法直线插补 88

5.3.2数字积分法圆弧插补 91

5.3.3空间直线插补 94

5.3.4改进DDA插补质量的措施 95

5.3.5数字积分法插补软件的实现 100

5.4数据采样插补法 104

5.4.1数据采样插补法原理 104

5.4.2时间分割法插补原理 105

5.4.3扩展DDA数据采样插补法 108

5.4.4数据采样插补的终点判别 111

5.5椭圆插补方法 115

5.5.1椭圆插补基本原理 115

5.5.2椭圆插补终点判别处理 117

5.5.3椭圆插补精度分析 118

5.6高次曲线样条插补方法 119

5.6.1参数三次样条插补原理 119

5.6.2参数三次样条插补基本算法 121

5.6.3参数三次样条插补轮廓误差分析 122

5.7曲面插补 123

5.7.1曲面直接插补（SDI） 123

5.7.2基于STEP-NC数控系统的曲面插补 128

5.7.3高精度开放式数控系统复杂曲线曲面插补 132

5.8螺纹加工算法 145

5.8.1固定螺距的螺纹加工算法 145

5.8.2变动螺距的螺纹加工算法 147

5.8.3多螺纹加工算法 148

第6章 数控系统的刀具补偿原理 150

6.1概述 150

6.2数控系统的刀具补偿原理 150

6.2.1刀具数据 150

6.2.2刀具长度补偿 153

6.2.3刀具半径补偿 154

6.3C刀具补偿类型及判别方法 158

6.3.1C刀具补偿类型的定义 158

6.3.2C刀具半径补偿算法的几个基本概念 160

6.3.3C刀具补偿转接类型的判别方法 162

6.4C刀具补偿的算法 164

6.4.1直线接直线的情况 164

6.4.2直线接圆弧的情况 167

6.4.3圆弧接直线的情况 170

6.4.4圆弧接圆弧的情况 172

第7章 数控机床加减速控制原理 175

7.1进给速度的控制方法 175

7.1.1进给速度的给定 175

7.1.2进给速度的控制方法 176

7.2CNC装置的常见加减速控制方法 177

7.2.1前加减速控制 178

7.2.2后加减速控制 181

7.2.3S型加减速控制 184

7.2.4自适应加减速控制 189

第8章 数控系统的软硬件 196

8.1概述 196

8.1.1CNC装置的组成及工作原理 196

8.1.2CNC装置的主要功能和特点 198

8.2数控系统的硬件 201

8.2.1数控系统硬件综述 201

8.2.2数控装置硬件结构类型 202

8.3数控系统软件结构 212

8.3.1CNC系统的软件体系结构与软硬件界面 212

8.3.2CNC系统控制软件设计思想 213

8.3.3CNC系统典型的软件结构模式 216

8.4数控系统实例 227

8.4.1传统数控系统 227

8.4.2开放式数控系统 235

8.4.3并联数控系统 246

第9章 数控系统接口技术 249

9.1数控系统输入输出设备接口 249

9.1.1键盘输入接口 249

9.1.2显示器输出接口 251

9.2数控系统的I／O接口 256

9.2.1接口规范 258

9.2.2接口电路 259

9.3数控系统的可编程控制器 266

9.3.1可编程控制器工作原理 266

9.3.2PLC在数控系统中的应用 271

9.4数控系统的通信 283

9.4.1数字通信概述 283

9.4.2数控系统常用串行通信接口标准 287

9.4.3数控系统网络通信接口 292

9.5放式数控系统接口 295

9.5.1概述 295

9.5.2SERCOS接口的特性和能力 296

9.5.3SERCOS接口技术 299

第10章 开放式数控系统 308

10.1开放式数控系统概述 308

10.1.1开放式数控系统产生的历史背景 308

10.1.2开放式数控系统的概念和特征 308

10.1.3开放式数控系统的分类 309

10.2开放式数控技术的发展 310

10.2.1美国的开放式数控系统研究计划 310

10.2.2欧盟的OSACA计划和日本的OSEC计划 314

10.2.3我国开放式数控技术的发展 316

10.3开放式数控系统案例 317

10.3.1华中数控系统 317

10.3.2“PC+运动控制器”数控系统 319

10.3.3全软件型CNC数控系统 324

参考文献 326