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第1章　数控机床的概述 1

1.1　数控机床 1

1.1.1　数控机床的概念 1

1.1.2　数控机床的产生及发展简史 1

1.1.3　数控机床的特点 2

1.1.4　数控机床的组成 3

1.1.5　数控机床的分类 4

1.2　机床数控化改造 6

1.2.1 机床数控化改造的意义 7

1.2.2　机床数控化改造的必要性和迫切性 7

1.2.3　经数控化改造后机床的优越性 8

1.2.4　机床数控化改造的内容 8

1.2.5　机床数控化改造的社会和经济问题 10

1.3　机床数控化改造的现状 12

1.3.1 国外数控机床的发展现状 12

1.3.2　国内数控机床的现状 13

1.3.3　机床数控化改造市场研究 13

1.4　机床数控化改造的发展趋势 14

1.4.1 数控化改造后机床性能的大幅提高 14

1.4.2　对机床精度、速度要求的提高 15

1.4.3　辅助装置在数控化改造机床上的使用 16

1.4.4　机床功能的进一步提高 18

1.4.5　我国机床数控化改造的发展趋势和对策研究 18

第2章　数控系统的改造设计 21

2.1　数控系统概述 21

2.1.1　数控系统的结构组成 21

2.1.2　数控系统的功能和工作原理 22

2.1.3　数控系统的分类 23

2.2　典型的数控系统 26

2.2.1 FANUC数控系统 26

2.2.2 SIEMENS数控系统 33

2.2.3　三菱数控系统 41

2.2.4　华中数控系统 44

2.2.5　其他数控系统 46

2.3　数控化改造中数控系统的选择和调试 49

2.3.1　数控系统的选择 49

2.3.2　数控系统的安装及调试 50

2.3.3　车床数控化改造中数控系统的选择 62

2.3.4　铣床数控化改造中数控系统的选择 63

2.3.5　加工中心数控系统的升级 66

2.4　改造中常见的问题 71

第3章　伺服系统的改造设计 73

3.1　伺服系统概述 73

3.1.1　伺服系统的类型 73

3.1.2　执行元件的类型 74

3.2　步进电动机的选择计算方法及驱动器的选择 85

3.2.1　步进电动机的选用原则 85

3.2.2　步进电动机的驱动 86

3.2.3　步进电动机的计算选择方法 91

3.3　直流伺服电动机的选择计算方法 93

3.3.1　直流电动机及特点 93

3.3.2　直流电动机的选择原则 96

3.4　交流伺服电动机的选择计算方法 98

3.4.1　交流电动机的选择原则和选择计算 99

3.4.2　交流调速方式的选择方法 101

3.5　变频器的选择 102

3.5.1　变频器的分类与特点 102

3.5.2　变频器的选择 104

3.5.3　变频器选择中的注意事项 107

3.5.4　干扰的危害 108

3.6　位置和速度传感器的使用 109

3.6.1　位置传感器概述 109

3.6.2　位置传感器的应用 109

3.6.3　位置传感器的安装和调试 114

3.6.4　速度传感器 114

3.7　主运动伺服系统的改造 121

3.7.1 主轴驱动 121

3.7.2　主运动系统的改造方法 124

3.8　进给伺服系统的改造 125

3.8.1　进给伺服系统的概述 126

3.8.2　进给伺服系统的分析 127

3.8.3　进给系统的改造方法 131

3.9　改造中的常见问题 133

第4章　机械结构的改造设计 134

4.1　数控机床的机械结构特点 134

4.2　典型机械部件的设计和改造 135

4.2.1 卧式车床的数控化改造 135

4.2.2　铣床的数控化改造 149

4.3　改造中的常见问题 151

第5章 电气系统的改造设计 153

5.1　数控机床电气控制系统 153

5.1.1 电气控制技术的发展概述 153

5.1.2　数控机床电气控制系统的组成 154

5.1.3　数控机床电气控制系统的特点 155

5.2　电气系统的设计改造 156

5.2.1 电气系统的改造原则 156

5.2.2　电气控制系统的改造方法 159

5.2.3 电气系统改造中涉及的元件简介 165

5.3　电气控制系统与其他部件的连接 169

5.3.1　在数控机床中与弱电部分的连接 169

5.3.2　强电的接口电路设计和控制面板的连接 169

5.4　对电磁兼容性的考虑 172

5.4.1　数控机床存在的电磁兼容性 172

5.4.2　干扰的排除方法 172

5.5　改造中的常见问题 173

5.6　改造中的注意事项 174

第6章　液压系统的改造设计 176

6.1　数控机床液压系统 176

6.1.1　数控机床液压系统的组成 179

6.1.2　数控机床液压系统的特点 179

6.1.3　液压传动的工作原理 180

6.2　液压系统的设计改造 182

6.2.1　液压系统的改造原则 182

6.2.2　液压工况分析 183

6.2.3　液压系统主要参数的确定 186

6.2.4　液压系统原理图的拟定和方案论证 187

6.2.5　计算和选择液压元件 189

6.2.6　液压系统性能验算 191

6.2.7　液压回路的设计 193

6.2.8　液压系统的安装 202

6.3　设计缺陷分析及补救措施 205

第7章　数控机床的精度及可靠性分析 209

7.1　数控机床的精度 209

7.1.1 数控机床的精度指标 209

7.1.2　经济型数控机床的定位精度分析 210

7.1.3　经济型数控机床定位误差的补偿方法 211

7.1.4　改造后数控机床精度的测量和误差的补偿 212

7.2　数控机床的精度检查 215

7.2.1　机床几何精度的检查 215

7.2.2　机床定位精度的检查 216

7.2.3　机床切削精度的检查 218

7.3　数控机床的可靠性 219

7.3.1 我国数控机床的可靠性 219

7.3.2　影响数控机床可靠性的因素 222

7.4　数控化改造中影响数控机床性能的因素 224

7.4.1　滚珠丝杠装配精度的影响 224

7.4.2　丝杠螺距误差的影响 225

7.4.3　反向间隙的影响 225

7.4.4　数控系统的影响 226

7.4.5　进给驱动电动机的影响 227

第8章　数控机床的验收和日常维护 228

8.1　数控机床的验收 228

8.1.1　机床外观检查 228

8.1.2　机床性能及数控功能试验 229

8.1.3　机床几何精度检查 231

8.1.4　机床定位精度检查 233

8.1.5　机床切削精度检查 233

8.2　数控机床的日常维护 234

8.2.1 数控机床的操作维护规程 234

8.2.2　数控机床的日常维护和保养 236

参考文献 241