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1 概述 1

1.1 机床数控技术的基本概念 1

1.2 数控机床的特点与应用 1

1.3 数控机床的组成 3

1.4 数控机床的分类 5

1.4.1 按加工工艺及机床用途的类型分类 5

1.4.2 按机床运动的控制轨迹分类 6

1.4.3 按伺服控制方式分类 8

1.4.4 按数控系统的功能水平分类 9

1.5 数控技术的发展 10

1.5.1 数控机床的产生与发展 10

1.5.2 数控技术的发展趋势 10

1.6.1 分布式数字控制(DNC) 12

1.6 以数控机床为基础的生产自动化技术 12

1.6.2 柔性制造单元(FMC) 13

1.6.3 柔性制造系统(FMS) 13

1.6.4 计算机集成制造系统 15

2 数控机床零件程序编制 17

2.1 概述 17

2.1.1 零件程序编制的步骤与内容 17

2.1.2 数控编程方法 18

2.2 数控加工的指令代码和程序结构 19

2.2.1 程序结构 19

2.2.2 程序段格式 20

2.2.3 变量参数编程与用户宏程序 24

2.2.4 数控加工中的坐标系与相关G指令 24

2.2.5 刀具补偿指令 27

2.2.7 孔加工的程序编制 32

2.2.6 固定循环 32

2.2.8 车削加工的程序编制 36

2.2.9 轮廓铣削加工的程序编制 38

2.3 程序编制中的数学处理 40

2.3.1 程序编制中数学处理的任务 40

2.3.2 非圆曲线的节点计算 41

2.3.3 列表曲线的插值与拟合 45

2.4 计算机辅助数控编程 49

2.4.1 计算机辅助编程技术的发展概况 49

2.4.2 典型的CAD/CAM软件介绍 51

2.4.3 MasterCAM系统二维加工编程 52

2.4.4 MasterCAM系统三维加工编程 59

3.1.2 插补方法的分类 67

3.1.1 插补的基本概念 67

3.1 概述 67

3 机床数控装置的插补原理 67

3.2 基准脉冲插补 68

3.2.1 逐点比较法 68

3.2.2 数字积分法(DDA法) 73

3.3 数据采样插补 78

3.3.1 概述 78

3.3.2 数据采样法直线插补 80

3.3.3 数据采样法圆弧插补 81

3.4 曲面直接插补(SDI) 86

3.4.1 SDI的特点 86

3.4.2 SDI的功能与信息输入 87

3.4.3 SDI的结构和工作流程 87

3.4.4 SDI的算法原理 87

3.4.5 SDI的技术关键 91

4.1.2 单微处理器数控装置和多微处理器数控装置 93

4.1.1 大板式结构和模块化结构 93

4 计算机数字控制装置 93

4.1 计算机数字控制装置的硬件结构 93

4.1.3 开放式数控体系结构 96

4.2 CNC装置功能 97

4.2.1 CNC装置的主要功能与工作过程 97

4.2.2 CNC装置的可选择功能 102

4.3 CNC装置的软件系统 103

4.3.1 CNC软件的特点 103

4.3.2 CNC系统软件的总体结构 105

5 位置检测装置 110

5.1 概述 110

5.2 旋转变压器 111

5.2.1 旋转变压器的结构和工作原理 111

5.2.2 旋转变压器的应用 113

5.3 感应同步器 115

5.2.3 磁阻式多极旋转变压器 115

5.3.1 感应同步器的结构和种类 116

5.3.2 感应同步器的工作原理 118

5.3.3 感应同步器测量系统 119

5.3.4 鉴幅测控系统 120

5.4 光栅 121

5.4.1 计量光栅的种类 121

5.4.2 计量光栅的工作原理 122

5.4.3 光栅位移-数字转换系统 124

5.5 磁栅 125

5.5.1 磁性标尺 126

5.5.2 读数磁头 126

5.5.3 磁栅的工作原理 127

5.6 编码器 128

5.6.1 绝对值式编码器 129

5.6.2 脉冲增量式码盘 130

6 数控机床的伺服控制系统 133

6.1 概述 133

6.1.1 数控机床伺服系统的分类 133

6.1.2 数控机床对伺服系统的要求 136

6.1.3 机床伺服系统的发展 137

6.2 直流伺服电机及其速度控制 138

6.2.1 直流伺服电机的结构与分类 138

6.2.2 直流伺服电机的机械特性 139

6.2.3 直流伺服电机的调速原理与方法 140

6.2.4 直流伺服电机速度控制单元的调速控制方式 141

6.3 交流伺服电机及其速度控制系统 149

6.3.1 交流伺服电机的分类 149

6.3.2 交流伺服电机的变频调速与变频器 153

6.3.3 SPWM波调制 155

6.3.4 交流电动机控制方式 164

6.3.5 交流伺服电机的矢量控制 165

6.4 步进电机开环位置控制系统 172

6.4.1 步进电机的工作原理 172

6.4.2 步进电机的主要特性 174

6.4.3 步进电机的结构类型 176

6.4.4 步进电机的环形分配器 177

6.4.5 功率放大器 180

6.4.6 步进电机的细分驱动技术 182

6.5 位置控制 185

6.5.1 脉冲比较伺服系统 185

6.5.2 相位伺服控制系统 186

6.5.3 幅值伺服控制系统 188

6.5.4 CNC伺服系统和全数字式伺服系统 188

参考文献 190