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第一章 机床数控技术概述 1

第一节 机床数字控制的基本概念 1

一、机床的数字控制技术 1

二、机床数字控制的原理 1

三、数控机床及加工特点 2

第二节 数控机床的组成及分类 3

一、数控机床的组成 3

二、数控机床的分类 4

第三节 机床数控技术的发展 7

一、数字控制技术与数控机床的产生和发展 7

二、我国数控技术发展概况 7

三、机床数控技术的发展趋势 8

第四节 实现数控机床的有关规定 9

一、数控机床程序编制的有关规定 9

二、数控机床的坐标系统 12

本章小结 15

习题一 15

第二章 计算机数控系统 17

第一节 概述 17

一、CNC系统的组成 17

二、CNC装置的结构 17

三、CNC装置的工作过程 18

四、数控系统的分类 18

五、计算机数控系统的特点 19

第二节 计算机数控系统的基本原理 20

一、零件程序的输入 20

二、数控加工程序的译码 20

三、刀具半径补偿 21

四、刀具长度补偿 27

五、速度计算 27

六、位置控制原理 29

七、误差补偿原理 30

八、加减速控制 32

第三节 插补原理 37

一、插补的基本概念 37

二、对插补器的基本要求 37

三、插补方法的分类 37

四、逐点比较法 38

五、数字积分法 44

六、数字脉冲乘法器 51

七、数据采样插补法 51

八、粗插补与精插补 53

第四节 计算机数控系统的硬件结构 54

一、经济型数控系统硬件结构 54

二、标准型数控系统硬件 65

第五节 计算机数控系统软件结构 72

一、经济型数控系统软件 72

二、标准型数控系统软件 77

第六节 典型计算机数控系统介绍 78

一、概述 78

二、FANUC数控系统6 79

本章小结 85

习题二 86

第三章 数控机床位置检测装置 87

第一节 概述 87

一、数控机床对位置检测装置的要求 87

二、位置检测装置类型 87

第二节 旋转变压器 89

一、旋转变压器的结构和工作原理 89

二、旋转变压器工作方式 90

三、旋转变压器的应用 91

第三节 感应同步器 91

一、感应同步器的工作原理 91

二、感应同步器的工作方式 92

三、感应同步器的应用 93

第四节 光栅 94

一、光栅的分类 94

二、光栅的结构与工作原理 94

三、光栅位移的数字转换系统 96

第五节 磁栅 97

一、磁栅的组成部分 98

二、磁栅的工作原理 98

第六节 脉冲编码器 100

一、脉冲编码器的分类与结构 100

二、增量式光电脉冲编码器 101

三、绝对式脉冲编码器 101

本章小结 103

习题三 103

第四章 数控机床的进给伺服系统 104

第一节 概述 104

一、伺服系统的组成 104

二、对进给伺服系统的基本要求 104

三、伺服系统的分类 106

第二节 开环进给伺服系统 107

一、步进电动机的组成、特点及分类 107

二、步进电动机的工作原理、主要参数及特性 108

三、步进电动机的驱动与控制 111

第三节 直流伺服驱动控制 115

一、直流伺服电动机的基本结构及工作原理 115

二、直流伺服电动机的类型及特点 115

三、直流伺服电动机的速度控制 116

第四节 交流伺服驱动控制 121

一、交流伺服电动机 121

二、同步交流电动机的速度控制 122

第五节 进给系统的机械传动部件 124

一、数控机床对进给系统机械部分的基本要求 124

二、进给传动系统的典型机构 125

第六节 闭环系统与驱动装置的信号连接 131

一、位置比较实现的方式 132

二、速度控制信号的实现方式 133

第七节 进给运动参数的设置 134

一、进给运动控制参数的设置 134

二、坐标轴的零点与参考点的设置 137

本章小结 141

习题四 141

第五章 主轴驱动及控制 143

第一节 概述 143

一、对主轴驱动的要求 143

二、主轴驱动装置及其工作特性 145

第二节 主轴驱动的速度控制 146

一、直流主轴速度控制 146

二、交流主轴速度控制 148

三、主轴分段无级变速及控制 153

第三节 主轴部件 156

一、刀具的装夹 156

二、主轴轴承的配置 156

三、主轴的润滑 156

四、主轴的密封 157

第四节 主轴驱动装置与数控装置的信号连接 158

一、主轴转速指定信号及连接 158

二、其他开关量控制信号及连接 158

本章小结 161

习题五 163

第六章 数控机床的辅助控制 164

第一节 概述 164

一、PLC的结构与特点 164

二、PLC的基本编程方法 166

第二节 数控机床PLC控制 167

一、数控机床PLC的分类 167

二、PLC与外部的信息交换 169

第三节 M、S、T功能的实现 170

一、典型PLC的介绍 170

二、M、S、T功能的实现 175

第四节 数控机床的其他辅助装置 183

一、润滑装置 183

二、自动排屑装置 186

本章小结 188

习题六 188

第七章 典型数控机床 189

第一节 数控车床 189

一、数控车床的功能与分类 189

二、数控车床的典型结构 190

第二节 数控铣床 196

一、数控铣床的功能与分类 196

二、数控铣床的典型结构 197

第三节 数控加工中心 202

一、数控加工中心的功能与分类 202

二、自动换刀装置 203

三、对刀仪 208

四、立式加工中心 209

五、卧式加工中心 210

第四节 电加工机床 211

一、数控电火花成形加工机床 211

二、数控电火花线切割机床 213

本章小结 216

习题七 217

第八章 数控机床的总体设计 218

第一节 数控机床的结构设计 218

一、数控机床结构设计的要求 218

二、提高机床的结构刚度 219

三、提高机床的抗振性 223

四、提高低速进给运动的平稳性和运动精度 225

五、减少机床的热变形 227

第二节 数控机床的总体布局 228

一、总布局与工件形状、尺寸和重量的关系 228

二、运动分配与部件的布局 229

三、总布局与机床的结构性能 230

四、自动换刀数控卧式镗铣床的总布局 232

五、机床的使用要求与总布局 233

六、数控机床总布局的其他趋向 233

第三节 数控机床各单元的连接 234

一、总体概要 234

二、操作单元与CNC单元的互连 234

三、CNC及PLC与伺服单元的连接 235

四、PLC与主轴单元的连接 235

五、电气控制单元的连接 236

六、华中Ⅰ型数控单元外部连接详图 237

第四节 普通机床的数控化改造 237

一、机床数控改造的条件 237

二、机床改造的主要类型 237

三、机床数控化的改造 238

本章小结 241

习题八 241

第九章 机床数控技术应用 242

第一节 数控机床的故障诊断与维修 242

一、数控机床维修概述 242

二、数控机床的故障诊断 245

三、数控机床的故障维修 246

四、现场维修注意事项 250

第二节 数控机床的选用 250

一、数控机床的选型 250

二、加工中心的使用技术 254

第三节 数控机床的安装与调试 258

一、机床的安装 258

二、数控机床的试车调试 259

第四节 数控机床的检测、验收与管理 261

一、机床外观的检查 261

二、机床几何精度的检查 262

三、机床定位精度的检查 263

四、机床切削精度的检查 264

五、机床性能及数控系统性能检查 265

六、数控机床的管理 266

第五节 数控机床的通信和网络技术 267

一、数据通信的基本概念 267

二、网络标准与协议 270

三、现场总线接口 273

本章小结 274

习题九 274

参考文献 276