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第1章　数控机床的基本知识 1

1.1 数控机床的产生与发展 1

1.1.1 数控机床的产生 1

1.1.2 数字控制的概念与数控技术的发展 1

1.2　数控机床的组成及工作原理 2

1.2.1 数控机床的组成 2

1.2.2 数控机床的工作原理 4

1.3　数控机床的分类 4

1.3.1 按控制运动的方式分类 4

1.3.2 按驱动装置特点分类 5

1.3.3 按加工工艺方法分类 6

1.4 数控机床的特点及应用范围 7

1.4.1 数控机床的加工特点 7

1.4.2 数控机床的使用特点 7

1.4.3 数控机床的应用范围 8

1.5　数控机床的发展趋势 9

1.5.1 高速度、高精度化 9

1.5.2 智能化 9

1.5.3　软硬件的进一步开放 9

1.5.4 发展基于PC的数控 9

1.5.5 网络化 9

1.5.6 功能复合化 9

训练题 10

第2章 数控机床的程序编制 11

2.1 数控加工程序编制基础 11

2.1.1　数控编程的基本概念 11

2.1.2 数控机床的坐标轴和运动方向 11

2.1.3　数控机床的坐标系 13

2.1.4　程序的格式 14

2.2　数控机床的加工工艺及编程步骤 15

2.2.1　编制加工程序的内容及步骤 15

2.2.2 零件的安装和对刀点的确定 16

2.2.3 数控加工工艺路线的设计 17

2.2.4　切削用量及刀具的选择 18

2.2.5 数值计算 19

2.3　数控车床的编程 20

2.3.1 数控车床的编程基础 20

2.3.2 数控车床的基本编程功能 21

2.3.3 数控车床的基本编程方法 23

2.3.4　螺纹切削 28

2.3.5 固定循环功能 30

2.3.6 子程序 37

2.4 华中世纪星HNC-21/22T编程指令简介 39

2.4.1　尺寸单位选择指令G20、G21 39

2.4.2 直径方式和半径方式编程指定指令G36、G37 39

2.4.3　进给速度单位的设定指令G94、G95 39

2.4.4 绝对坐标和增量坐标指定指令G90、G91 40

2.4.5　直接机床坐标系编程指令G53 40

2.4.6 工件坐标系设定指令G92 40

2.4.7　螺纹切削指令G32 40

2.4.8　暂停指令G04 40

2.4.9　恒线速度指令G96、G97 41

2.4.10　简单切削循环指令 41

2.4.11　复合循环 42

2.4.12　宏指令编程 46

2.5 数控铣床及加工中心的编程 47

2.5.1 数控铣床及加工中心的编程基础 47

2.5.2　数控铣床及加工中心的基本编程功能 47

2.5.3 数控铣床的基本编程方法 49

2.5.4　刀具补偿功能 52

2.5.5 固定循环 54

2.5.6　子程序 62

2.6 华中世纪星HNC-21M编程指令简介 63

2.6.1 HNC-21M的基本编程指令 63

2.6.2 子程序及简化编程指令 65

2.6.3 固定循环功能 68

2.6.4　宏指令编程 70

训练题 71

第3章 计算机数控系统 74

3.1 CNC系统的基本构成 74

3.1.1 CNC系统的概念及基本组成 74

3.1.2 CNC装置的组成及其工作过程 74

3.1.3 CNC装置的特点及可执行的功能 75

3.2 CNC系统（装置）的硬件结构 77

3.2.1 CNC系统的硬件构成特点 77

3.2.2 CNC系统的典型硬件结构 78

3.2.3 CNC系统硬件各组成部分的功能与原理 81

3.2.4 华中数控系统硬件结构简介 82

3.3 CNC系统（装置）的软件结构 83

3.3.1 概述 83

3.3.2 CNC系统软件的组成 83

3.3.3 CNC系统软件各部分的功能 83

3.3.4 CNC系统软件的结构形式 92

3.3.5 CNC系统软件的特点 96

3.3.6 华中数控系统的软件结构 99

3.4 CNC系统（装置）的接口电路 100

3.4.1 概述 100

3.4.2 CNC系统常用外部设备及接口 101

3.4.3 机床开关量及其接口 102

3.4.4 串行接口 104

3.4.5 网络通讯接口 104

3.5 CNC运动轨迹的插补原理 105

3.5.1　运动轨迹插补的概念 105

3.5.2　运动轨迹插补的方法 105

3.5.3　逐点比较法 106

3.5.4　DDA法——数字积分法 113

3.5.5　数据采样法 120

3.6 CNC系统中的PLC 123

3.6.1 PLC在数控机床中的应用 123

3.6.2 M、S、T功能的实现 125

训练题 126

第4章 数控机床的位置检测装置 127

4.1 概述 127

4.1.1 位置检测装置的分类 127

4.1.2 数控机床对位置检测装置的要求 128

4.2 光电脉冲编码器 128

4.2.1 光电脉冲编码器的结构 128

4.2.2 光电脉冲编码器的工作原理 128

4.2.3 光电脉冲编码器的信号处理方式 129

4.2.4 光电脉冲编码器在数控机床中的应用 130

4.3 光栅尺 131

4.3.1 计量光栅的种类 131

4.3.2 透射光栅的结构与莫尔条纹的产生原理 131

4.3.3 莫尔条纹的特点及作用 132

4.3.4 光栅尺的输出信号与测量电路 133

4.3.5 光栅在数控机床中的应用 133

4.4 直线式感应同步器 134

4.4.1 感应同步器的分类 134

4.4.2 直线式感应同步器的工作原理 135

4.4.3 典型测量方式 136

4.4.4 感应同步器的特点及应用 137

4.5　旋转变压器 138

4.5.1 旋转变压器的结构 138

4.5.2　旋转变压器的工作原理 138

4.5.3 旋转变压器的典型工作方式 139

4.5.4 旋转变压器在数控机床中的应用 140

训练题 140

第5章　数控机床进给运动的控制 141

5.1　概述 141

5.1.1 数控机床对进给伺服系统的要求 141

5.1.2 进给伺服系统的组成 142

5.1.3　进给伺服系统的分类 142

5.2 步进驱动及开环控制系统 144

5.2.1 步进电动机的工作原理 144

5.2.2 步进电动机的驱动电源 147

5.2.3 步进电动机的进给控制 152

5.2.4 步进电动机的主要特性及其选择 153

5.3　直流伺服驱动系统 156

5.3.1　直流伺服电动机 156

5.3.2　直流伺服驱动装置 159

5.4　交流伺服驱动系统 161

5.4.1 永磁交流同步伺服电机的结构 161

5.4.2　永磁交流同步伺服电机工作原理 162

5.4.3　永磁交流同步伺服电机的特性 163

训练题 164

第6章　数控机床主轴运动的控制 165

6.1 数控机床对主轴驱动系统的要求 165

6.2 主轴驱动装置的工作原理 166

6.2.1 主轴驱动装置的特点 166

6.2.2 直流主轴电动机及驱动装置 166

6.2.3 交流主轴电动机及驱动装置 167

6.3 主轴分段无级变速及控制 170

6.3.1 主轴分段无级变速的概念 170

6.3.2 主轴分段无级变速的原理 170

6.3.3 自动变挡的实现 171

6.4 主轴准停控制 173

6.4.1 主轴准停控制在数控机床上的作用 173

6.4.2　机械准停控制 173

6.4.3 电气准停控制 174

训练题 177

第7章　数控机床的机械结构 178

7.1 数控车床的机械结构 178

7.1.1 数控车床的组成与布局 178

7.1.2 数控车床的分类 180

7.1.3 数控车床的主传动系统 181

7.1.4　数控车床的进给传动系统 182

7.1.5 数控车床的工装夹具 185

7.1.6　数控车床的刀具 186

7.2　数控铣床的机械结构 188

7.2.1 数控铣床的组成与特点 188

7.2.2　数控铣床的分类 189

7.2.3 数控铣床的主传动系统 190

7.2.4　数控铣床的进给传动系统 191

7.2.5　数控铣床的夹具 193

7.2.6　数控铣床的刀具 194

7.3 加工中心的机械结构 197

7.3.1　加工中心的基础知识 197

7.3.2 加工中心的分类 198

7.3.3 加工中心的主传动系统 199

7.3.4 加工中心的刀具系统 201

7.3.5 自动换刀装置 202

训练题 206

第8章　数控机床的使用与维修 207

8.1　数控机床的选用 207

8.1.1 数控机床的选用原则 207

8.1.2 数控机床选用的基本要点 208

8.2 数控机床的调试和验收 211

8.2.1 数控机床的安装与调试 211

8.2.2　数控机床的验收 212

8.3　数控机床的维护与保养 215

8.3.1　数控机床维护与保养的意义 215

8.3.2　数控机床的日常保养 215

8.4　数控机床的故障与排除 217

8.4.1 数控机床故障诊断的基本知识 217

8.4.2 数控机床常用的故障诊断技术 221

8.4.3 数控机床故障的诊断与排除 222

训练题 226

参考文献 227