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第1章 数控机床概述 1

1.1机床数控技术的发展 1

1.1.1数控技术的发展历史 1

1.1.2数控机床加工的特点 1

1.1.3数控机床的工作原理 2

1.1.4国内外数控技术发展现状和趋势 3

1.2数控机床的组成、分类及主要性能指标 5

1.2.1数控机床的组成 5

1.2.2数控机床的分类 6

1.2.3数控机床的主要性能指标 9

1.3数控机床坐标系和运动方向的规定 11

1.3.1标准的坐标系和运动方向 11

1.3.2绝对坐标系与增量（相对）坐标系 13

1.3.3坐标系的原点 14

思考题与习题 15

第2章 数控机床的插补原理 16

2.1概述 16

2.1.1插补的基本概念 16

2.1.2对插补器的基本要求和插补方法的分类 16

2.2基准脉冲插补 17

2.2.1逐点比较法 17

2.2.2数字积分法 24

2.3数据采样插补 31

2.3.1概述 31

2.3.2数据采样插补法的基本原理 31

2.3.3数据采样法直线插补 32

2.3.4数据采样法圆弧插补 33

2.4 3坐标联动直线和螺旋线插补原理 37

2.4.1 3坐标联动直线插补原理 37

2.4.2螺旋线插补原理 38

思考题与习题 39

第3章 计算机数控系统 41

3.1计算机数控系统概述 41

3.1.1计算机数控系统的组成和作用 41

3.1.2 CNC装置的工作过程 42

3.1.3 CNC装置的功能 42

3.2计算机数控系统的硬件 44

3.2.1计算机数控系统硬件概述 44

3.2.2数控装置硬件结构类型 45

3.3计算机数控系统的软件 51

3.3.1计算机数控系统的软件界面 51

3.3.2 CNC系统软件的结构与特点 52

3.4数控加工信息的输入及数据处理 55

3.4.1数控加工信息的输入 55

3.4.2数控加工信息的译码与诊断 57

3.4.3其他预处理 62

3.5刀具补偿 65

3.5.1刀具位置补偿 66

3.5.2刀具长度补偿 66

3.5.3刀具半径补偿 67

3.6误差补偿 72

3.6.1误差补偿概述 72

3.6.2齿隙补偿 74

3.6.3螺距补偿 74

3.7计算机数控系统的输入／输出与通信功能 77

3.7.1计算机数控系统的输入／输出接口电路 77

3.7.2数控系统常用串行通信接口标准 78

3.7.3 DNC通信接口技术 80

3.7.4数控系统网络通信接口 80

3.8数控系统中的可编程序控制器 81

3.8.1 PLC的组成与特点 81

3.8.2 PLC的工作过程 83

3.8.3 PLC在数控系统中的应用 85

3.8.4典型PLC的指令系统简介 87

3.8.5数控机床中PLC应用实例 93

3.9典型数控系统简介 95

3.9.1日本FANUC系列数控系统 95

3.9.2 SIEMENS公司的SINUMERIK系列数控系统 97

3.9.3华中数控系统 99

思考题与习题 100

第4章 位置检测装置 102

4.1概述 102

4.1.1对检测装置的要求 102

4.1.2检测装置的分类 102

4.2旋转变压器 103

4.2.1旋转变压器的结构 103

4.2.2旋转变压器的工作原理 103

4.2.3旋转变压器的应用 104

4.3感应同步器 105

4.3.1感应同步器的结构和工作原理 105

4.3.2感应同步器的工作方式 106

4.3.3感应同步器的应用 108

4.4脉冲编码器 110

4.4.1光电脉冲编码器的结构与工作原理 110

4.4.2光电式脉冲编码器的分类 112

4.5光栅 115

4.5.1光栅的结构 116

4.5.2光栅的工作原理 116

4.5.3光栅位移—数字变换电路 118

4.6磁栅 119

4.6.1磁栅的组成 120

4.6.2磁尺的工作原理 123

4.7激光在数控机床位置检测上的应用 124

4.7.1多普勒效应 124

4.7.2激光干涉法测距 124

4.7.3双频激光干涉仪基本原理 124

思考题与习题 125

第5章 数控机床的伺服系统 126

5.1概述 126

5.1.1伺服系统的概念 126

5.1.2伺服系统的组成和工作原理 126

5.1.3对伺服系统的基本要求 127

5.1.4伺服系统的分类 127

5.2速度控制 129

5.2.1进给运动的速度控制 129

5.2.2主轴驱动的速度控制 144

5.3位置控制 147

5.3.1开环控制系统 148

5.3.2相位比较伺服系统 158

5.3.3幅值比较伺服系统 162

5.3.4数字、脉冲比较伺服系统 165

5.3.5全数字控制伺服系统的概述 167

思考题与习题 169

第6章 数控机床的典型机械结构 171

6.1数控机床机械结构的组成和特点 171

6.1.1数控机床机械结构的组成 171

6.1.2数控机床机械结构的特点 171

6.2数控机床的主传动系统及主轴组件 173

6.2.1主轴传动方式 173

6.2.2主轴轴承的类型 174

6.2.3主轴轴承的配置形式 175

6.2.4主轴组件 176

6.2.5主轴准停装置 176

6.2.6电主轴单元 180

6.3进给传动系统及主要部件结构 182

6.3.1数控机床对进给传动系统的要求 182

6.3.2滚珠丝杠螺母结构 183

6.3.3齿轮传动间隙消除装置结构 186

6.4机床导轨 190

6.4.1对导轨的基本要求 190

6.4.2滑动导轨 190

6.4.3滚动导轨 191

6.4.4静压导轨 193

6.5常用辅助装置 194

6.5.1排屑装置 194

6.5.2回转工作台 196

6.5.3对刀仪 199

思考题与习题 202

第7章 常用数控机床 203

7.1数控车床 203

7.1.1数控车床的主要加工对象和分类 203

7.1.2数控车床的组成 205

7.1.3数控车床的布局 205

7.1.4数控车床的机械结构 208

7.2数控铣床 218

7.2.1数控铣床的主要加工对象和分类 218

7.2.2数控铣床的组成与布局 221

7.2.3数控铣床的机械结构 223

7.3加工中心 227

7.3.1加工中心的主要加工对象和分类 227

7.3.2加工中心的布局 231

7.3.3加工中心的机械结构 232

思考题与习题 239

参考文献 241