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第1章 绪论 1

1.1 基本概念 1

1.1.1 数控及数控系统 1

1.1.2 数控系统的组成结构 2

1.2 数控技术的产生和发展 4

1.3 数控系统的分类 6

1.3.1 按数控装置类型分类 6

1.3.2 按控制方式分类 6

1.3.3 按照功能水平分类 8

1.3.4 按被控机床的运动轨迹分类 9

1.4 数控系统相关知识 10

1.4.1 零件加工程序 10

1.4.2 零件加工程序的编码 11

1.4.3 数控机床的坐标系 11

1.5 计算机数控装置组成结构 14

1.5.1 CNC装置的硬件结构 14

1.5.2 CNC装置的软件结构 16

1.5.3 零件加工程序的处理过程 18

1.6 常见数控系统产品简介 20

1.6.1 日本FANUC数控系统 20

1.6.2 德国SIEMENS公司的CNC产品 21

1.6.3 西班牙FAGOR公司的CNC产品 23

1.6.4 施耐德公司的CNC产品 24

1.6.5 国产数控系统 24

本章小结 26

习题1 27

第2章 CNC装置工作原理 28

2.1 数控加工程序的输入 28

2.1.1 输入装置 28

2.1.2 数控加工程序输入过程 32

2.2 数控加工程序的预处理 35

2.2.1 数控加工程序的译码 35

2.2.2 刀具补偿原理 38

2.2.3 进给速度处理 47

2.3 轮廓插补原理 48

2.3.1 逐点比较法插补 48

2.3.2 数字积分法插补 56

2.3.3 数据采样法插补 60

2.4 位置控制原理 64

本章小结 68

习题2 68

第3章 数控位置检测装置 70

3.1 概述 70

3.1.1 对位置检测装置的基本要求 70

3.1.2 常用位置检测装置的分类 70

3.1.3 位置检测装置的性能指标 71

3.2 旋转变压器 72

3.2.1 旋转变压器的工作原理 72

3.2.2 旋转变压器的应用 73

3.3 光栅尺 74

3.3.1 光栅的组成结构和检测原理 74

3.3.2 测量电路工作原理 76

3.4 旋转编码器 78

3.4.1 增量式旋转编码器 78

3.4.2 绝对值式编码器 80

3.5 感应同步器 81

3.5.1 感应同步器的结构 81

3.5.2 感应同步器的工作原理 83

3.6 磁栅 84

3.6.1 磁栅测量装置的组成结构 84

3.6.2 磁栅工作原理 85

3.6.3 磁栅检测电路 87

3.7 激光干涉仪 89

本章小结 93

习题3 93

第4章 伺服驱动系统 95

4.1 伺服系统概述 95

4.2 开环步进电动机驱动系统 96

4.2.1 步进电动机 97

4.2.2 步进电动机的驱动及控制 103

4.3 直流伺服系统 108

4.3.1 直流伺服电动机 108

4.3.2 直流伺服驱动系统 110

4.3.3 直流伺服驱动装置的信号连接 112

4.4 交流伺服系统 113

4.4.1 交流伺服电动机 113

4.4.2 交流伺服驱动系统 114

4.5 典型数控伺服驱动系统简介 115

4.5.1 FANUC公司的伺服驱动系统 115

4.5.2 FAGOR公司的伺服驱动系统 117

本章小结 119

习题4 119

第5章 进给运动的控制 120

5.1 开环进给系统性能分析 120

5.2 闭环进给位置控制系统的结构分析 121

5.3 电气传动部分对位置误差的影响 123

5.4 机械传动链对位置控制特性的影响 128

5.4.1 对机械传动链的要求 128

5.4.2 机械传动链对位置控制特性的影响 128

5.5 进给运动控制参数的设置 131

5.5.1 一般参数的设定 131

5.5.2 返回参考点参数设置 133

5.5.3 进给运动的补偿设定 135

本章小结 136

习题5 136

第6章 主轴驱动及控制 138

6.1 概述 138

6.1.1 数控机床对主轴控制的要求 138

6.1.2 主轴系统的分类与特性 139

6.1.3 CNC与主轴驱动装置的连接 140

6.2 主轴的分段无级调速及控制 143

6.3 主轴准停控制 145

本章小结 148

习题6 148

第7章 数控机床电气控制系统 149

7.1 概述 149

7.1.1 数控机床电气控制电路 149

7.1.2 数控辅助功能 150

7.1.3 数控系统中的可编程控制器 151

7.2 JBK-30型数控系统及其在CJK0630A车床上的应用 153

7.2.1 JBK-30型数控系统简介 153

7.2.2 CJK0630A数控车床传动结构和控制要求 154

7.2.3 控制电路工作原理 155

7.3 FAGOR 8025/8030数控系统及其在CK6150数控车床上的应用 157

7.3.1 FAGOR 8025/8030数控系统简介 157

7.3.2 CK6150数控车床结构及控制要求 161

7.3.3 控制电路工作原理 163

7.3.4 PLC程序分析 166

7.4 数控系统中PLC的信息交换及M、S、T功能的实现 172

7.4.1 基本概念 172

7.4.2 内装型PLC及其信息交换 173

7.4.3 M、S、T功能的实现 176

7.5 数控机床电气图的绘制方法 178

本章小结 180

习题7 181

第8章 数控系统的电磁兼容设计 182

8.1 概述 182

8.1.1 电磁兼容的定义 182

8.1.2 电磁兼容的三要素 182

8.1.3 电磁骚扰的产生与传播 183

8.1.4 电磁兼容性试验 183

8.2 数控系统电磁兼容性要求与抗电磁干扰措施 184

8.2.1 数控系统电磁兼容性要求 184

8.2.2 数控系统抗电磁干扰措施 185

8.3 数控系统接地技术 185

8.3.1 安全接地 185

8.3.2 工作接地 188

8.3.3 屏蔽接地 190

8.4 屏蔽技术 192

8.4.1 电场屏蔽 192

8.4.2 磁场屏蔽 194

8.4.3 电磁场屏蔽 194

8.5 滤波技术 195

8.5.1 电源干扰抑制 196

8.5.2 信号线的干扰抑制 200

8.6 电磁兼容设计实例 202

本章小结 203

习题8 203

第9章 典型数控系统及应用 204

9.1 FANUC数控系统 204

9.1.1 FANUC数控产品特点 204

9.1.2 FANUC 0系列数控系统 205

9.1.3 FANUC 0i系列数控系统 212

9.1.4 FANUC 16i/18i/21i系列数控系统 219

9.2 SIEMENS数控系统 222

9.2.1 功能特点 222

9.2.2 系统基本构成 223

9.2.3 内部硬件组成 225

9.2.4 系统软件结构 226

9.2.5 各单元模块的外部连接端口功能 227

9.2.6 系统连接 231

9.2.7 参数设置 232

9.2.8 系统应用 233

9.3 FAGOR数控系统 234

9.3.1 FAGOR CNC 8055基本构成 235

9.3.2 FAGOR CNC 8055基本性能 236

9.3.3 FAGOR数控伺服系统 237

9.3.4 系统应用 240

9.4 华中HNC-21/22型数控系统 241

本章小结 243

习题9 244

附录A ISO代码和EIA代码 245

附录B ASCII（美国标准信息交换码）表 247

附录C CJK0630B数控车床电气图 249

参考文献 267