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第1章 绪论 1

1.1 数控技术的基本概念 1

1.2 数控机床的组成 1

1.3 数控机床的分类 4

1.3.1 按加工工艺分类 4

1.3.2 按机床运动轨迹控制方式分类 4

1.3.3 按进给伺服系统的控制原理分类 5

1.3.4 按控制坐标数分类 7

1.4 数控机床的特点 7

1.5 数控技术的产生与发展 8

1.6 常见数控系统介绍 10

1.6.1 FANUC数控系统 10

1.6.2 西门子数控系统 11

1.6.3 华中数控系统 13

第2章 数字控制原理 16

2.1 概述 16

2.2 插补原理的数学建模方法 19

2.2.1 基准脉冲插补 19

2.2.2 数据采样插补 43

2.3 刀具补偿技术 47

2.3.1 刀具长度补偿 48

2.3.2 刀具半径补偿 49

第3章 数控系统 54

3.1 数控系统的总体结构及部分功能 54

3.1.1 CNC装置的结构 54

3.1.2 CNC装置的特点 54

3.1.3 CNC装置的功能 55

3.2 数控系统的硬件结构 57

3.2.1 单片机数控装置 58

3.2.2 单CPU数控装置 59

3.2.3 多CPU数控装置 66

3.2.4 全功能型CNC系统硬件的特点 67

3.3 数控系统的软件结构 68

3.3.1 CNC装置软件结构的特点 68

3.3.2 CNC装置软件结构的模式 71

3.4 可编程控制器 75

3.4.1 数控机床用可编程控制器的分类 75

3.4.2 数控机床用可编程控制器的功能 77

3.4.3 典型数控机床用可编程控制器的指令系统 77

第4章 数控机床的主轴驱动与控制 81

4.1 主轴驱动与控制 81

4.1.1 数控装置对主轴驱动的控制 81

4.1.2 主轴无级调速 81

4.1.3 主轴分段无级调速 81

4.2 主轴的准停控制 83

4.2.1 机械准停装置 84

4.2.2 电气准停装置 84

4.3 主轴旋转与进给轴的关联控制 85

4.3.1 主轴旋转与轴向进给的关联控制 85

4.3.2 主轴旋转与径向进给的关联控制 86

4.4 数控机床主轴伺服系统实例 86

4.4.1 数控装置与主轴伺服系统的控制连接形式 86

4.4.2 数控装置与主轴伺服系统的控制连接实例 89

第5章 数控机床进给驱动与控制 93

5.1 进给伺服系统概述 93

5.2 步进电动机及其驱动 93

5.2.1 步进电动机的工作原理与特点 94

5.2.2 步进电动机的主要特性 96

5.2.3 步进电动机的驱动控制线路 98

5.2.4 步进电动机的运动控制 103

5.2.5 提高步进伺服系统精确度的措施 104

5.3 常用位置检测元件 105

5.3.1 位置检测元件的分类及要求 106

5.3.2 光栅尺 107

5.3.3 旋转变压器 109

5.3.4 感应同步器 111

5.3.5 旋转译码器 113

5.3.6 电感式接近开关与霍尔接近开关 114

5.4 直流伺服电动机及其驱动装置 116

5.4.1 直流伺服电动机的工作原理 116

5.4.2 直流伺服驱动装置 118

5.5 交流伺服电动机及其驱动装置 120

5.5.1 交流伺服电动机的工作原理 120

5.5.2 交流伺服驱动装置 122

5.6 直线电动机及其在数控机床中的应用简介 125

5.6.1 直线电动机简介 125

5.6.2 直线电动机在数控机床中的应用 130

5.7 进给运动闭环位置控制 132

5.7.1 进给运动闭环位置控制概述 132

5.7.2 典型的进给运动闭环位置控制方式简介 133

5.8 数控机床进给伺服系统应用实例 135

第6章 数控机床的典型机械结构 139

6.1 数控机床对结构的要求 139

6.2 数控机床的总体布局 142

6.2.1 数控车床的布局形式 142

6.2.2 数控铣床的布局形式 143

6.2.3 加工中心的布局形式 143

6.3 数控机床的主传动机械结构 146

6.3.1 数控机床主传动系统概述 146

6.3.2 数控机床主传动系统的机械结构 147

6.3.3 主轴及其部件的结构 149

6.4 数控机床的进给传动机械结构 156

6.4.1 数控机床对进给传动系统机械结构的要求 156

6.4.2 数控机床的进给传动机械机构的组成 157

6.4.3 数控机床的导轨 166

6.4.4 数控机床的工作台 169

6.5 自动换刀装置 171

6.5.1 自动换刀装置的分类 171

6.5.2 刀库 175

6.5.3 机械手 178

6.5.4 加工中心主轴上刀具的夹紧机构 180

6.6 数控机床的典型结构 181

6.6.1 数控车床 181

6.6.2 数控铣床 181

6.6.3 加工中心 182

第7章 数控机床的选用与维修 185

7.1 数控机床的选用、安装和调试方法 185

7.1.1 数控机床的选用 185

7.1.2 数控机床的安装和调试 191

7.2 数控机床故障诊断方法 193

7.2.1 故障诊断及分类 193

7.2.2 数控机床维修与维护基础 194

7.2.3 数控机床维修实训 198

7.2.4 数控机床分类维修 199

第8章 数控加工工艺 202

8.1 数控加工工艺基础 202

8.1.1 数控加工工艺概述 202

8.1.2 数控加工工艺设计 203

8.1.3 数控机床的刀具与工具系统 212

8.1.4 数控加工工艺文件的编制 215

8.2 数控车削加工工艺 216

8.2.1 数控车床的主要加工对象 216

8.2.2 数控加工工具 217

8.2.3 数控车削加工走刀路线 222

8.2.4 数控车削加工车削用量 226

8.2.5 典型零件的数控车削加工工艺 227

8.3 数控铣削及加工中心加工工艺 230

8.3.1 数控铣削及加工中心加工特点 230

8.3.2 数控铣削及加工中心加工对象 230

8.3.3 数控铣削及加工中心加工工艺装备选用 231

8.3.4 数控铣削及加工中心走刀路线的确定 236

8.3.5 铣削用量的选择 238

8.3.6 典型零件的数控铣削及加工中心加工工艺 239

第9章 数控程序的编制 245

9.1 数控编程基础 245

9.1.1 数控编程的概念及分类 245

9.1.2 数控编程的内容及步骤 245

9.1.3 数控机床坐标轴和运动方向的确定 246

9.1.4 数控加工程序段格式 248

9.1.5 数控编程中的数值计算 251

9.2 数控车床编程 253

9.2.1 数控车床的编程特点 253

9.2.2 数控车削加工工艺 254

9.2.3 数控车床基本编程指令 260

9.2.4 数控车床固定循环指令 268

9.2.5 数控车床的加工编程实例 273

9.3 数控铣床（加工中心）编程 276

9.3.1 数控铣床（加工中心）概述 276

9.3.2 数控铣床（加工中心）加工工艺 277

9.3.3 数控铣床（加工中心）功能指令 281

9.3.4 数控铣床（加工中心）基本加工编程指令 283

9.3.5 数控铣床（加工中心）固定循环指令 290

9.3.6 数控铣床加工中心编程实例 295

9.4 用户宏程序编程 300

9.4.1 用户宏程序编程基础 300

9.4.2 用户宏程序编程实例 304

9.5 自动编程 307

9.5.1 自动编程概述 307

9.5.2 常见图形交互式自动编程软件简介 307

9.5.3 基于UG NX软件的自动编程实例 308

参考文献 325