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第1章 概论 1

1.1 基本概念 1

1.2 数控机床的特点与应用 2

1.3 数控机床的组成 3

1.4 数控机床的分类 5

1.4.1 按照加工工艺及机床用途分类 5

1.4.2 按照机床运动的控制轨迹分类 6

1.4.3 按照伺服控制方式分类 7

1.4.4 按照数控系统的功能水平分类 8

1.5 数控机床的发展 9

1.5.1 数控技术的产生与发展 9

1.5.2 现代数控机床的发展趋势 10

复习题 13

第2章 数控程序编制 14

2.1 数控编程概述 14

2.1.1 数控编程的基本概念 14

2.1.2 数控编程的内容和步骤 14

2.1.3 数控编程的方法 15

2.2 数控编程工艺基础 16

2.2.1 数控加工准备 16

2.2.2 数控加工工艺设计 19

2.2.3 数控编程误差及控制 23

2.3 数控编程技术基础 24

2.3.1 数控编程标准 24

2.3.2 数控编程相关坐标系统 24

2.3.3 数控程序的结构与格式 27

2.3.4 数控编程的指令代码 30

2.4 数控编程常用G指令 34

2.4.1 参考点有关的G指令 34

2.4.2 与坐标系有关的G指令 36

2.4.3 坐标值与尺寸G指令 38

2.4.4 插补运动G指令 39

2.4.5 进给功能和主运动G指令 47

2.4.6 刀具补偿功能G指令 48

2.4.7 固定循环G指令 56

2.5 车铣对刀过程 72

2.5.1 车削对刀过程 72

2.5.2 铣削对刀过程 74

2.6 数控手工编程举例 76

2.6.1 数控车削加工程序编制 76

2.6.2 数控铣削加工程序编制 80

2.6.3 数控孔加工程序编制 83

2.6.4 加工中心综合编程实例 84

2.7 宏指令与宏程序 89

2.7.1 变量 89

2.7.2 运算指令 90

2.7.3 控制指令 91

2.7.4 用户宏程序调用指令 93

2.7.5 用户宏程序实例 94

2.8 STEP-NC编程 96

2.8.1 STEP-NC的产生背景 96

2.8.2 STEP-NC数控系统 99

2.9 自动编程 102

2.9.1 自动编程概述 102

2.9.2 自动编程CAD/CAM系统简介 103

2.9.3 自动编程的主要过程 103

复习题 106

第3章 数控插补原理 107

3.1 概述 107

3.1.1 插补的基本概念 107

3.1.2 插补方法的分类 107

3.1.3 插补算法的评价指标 108

3.2 基准脉冲插补 109

3.2.1 逐点比较法 109

3.2.2 数字积分法 113

3.3 数据采样插补 118

3.3.1 数据采样插补的基本原理 118

3.3.2 数据采样法直线插补 120

3.3.3 数据采样法圆弧插补 121

3.3.4 高速高精采样插补技术 123

3.3.5 数据采样法样条插补 124

3.4 加减速控制 128

3.4.1 加减速控制分类 128

3.4.2 常用加减速曲线 129

3.4.3 前加减速控制算法 130

复习题 133

第4章 计算机数控（CNC）装置 134

4.1 概述 134

4.1.1 计算机数控系统 134

4.1.2 CNC装置的构成 134

4.1.3 CNC装置的工作原理 135

4.1.4 CNC装置的主要功能和特点 137

4.2 CNC装置的硬件构成 140

4.2.1 大板式结构和功能模块式结构 140

4.2.2 单微处理器结构和多微处理器结构 140

4.2.3 专用型和个人计算机式结构的CNC装置 149

4.2.4 开放式CNC装置 150

4.3 CNC装置的软件构成 152

4.3.1 CNC装置中软硬件的功能划分 152

4.3.2 CNC软件的特点 153

4.3.3 CNC软件的设计方法 153

4.3.4 CNC软件的结构模式 156

4.3.5 CNC软件的工作过程 163

4.3.6 故障诊断 172

4.4 CNC装置的接口电路 173

4.4.1 机床开关量及其接口 174

4.4.2 串行通信及接口 178

4.4.3 网络通信接口 178

4.5 典型的数控系统简介 179

4.5.1 FANUC0i系列数控系统 179

4.5.2 SINUMERIK 840D系列数控系统 181

4.5.3 PA8000数控系统 184

复习题 188

第5章 数控检测装置 189

5.1 概述 189

5.1.1 数控检测装置的性能指标 189

5.1.2 检测装置的分类 190

5.2 旋转编码器 190

5.2.1 旋转编码器的类型 190

5.2.2 增量式光电脉冲编码器 191

5.2.3 绝对编码器 195

5.3 光栅尺 199

5.3.1 光栅尺的分类 199

5.3.2 增量式直线光栅尺 199

5.3.3 绝对光栅尺 203

5.3.4 圆光栅 204

5.4 激光干涉法位移测量 205

5.4.1 激光干涉法测距原理（单频干涉） 205

5.4.2 双频激光干涉测量位移 206

5.4.3 激光干涉位移测量技术的应用 208

5.5 霍尔检测装置 209

复习题 211

第6章 数控伺服系统 213

6.1 概述 213

6.1.1 伺服系统的组成 213

6.1.2 对伺服系统的基本要求 214

6.1.3 伺服系统的分类 215

6.2 伺服电动机 216

6.2.1 直流伺服电机 217

6.2.2 交流伺服电机 221

6.2.3 直驱伺服电机 224

6.2.4 数控机床伺服电机总结 232

6.3 直流调速系统 232

6.3.1 直流电机的调速原理 232

6.3.2 直流进给驱动的速度控制 233

6.3.3 直流主轴驱动的速度控制 238

6.4 交流调速系统 239

6.4.1 交流伺服电机的调速方法 239

6.4.2 变频调速系统 241

6.4.3 正弦脉宽调制变压变频器 244

6.4.4 转差频率控制变频调速系统 246

6.4.5 交流感应伺服电机的矢量控制 248

6.4.6 交流永磁伺服电机的矢量控制 257

6.4.7 无速度传感器的矢量控制 258

6.4.8 直接转矩控制方式 259

6.4.9 交流电动机各种调速方法性能比较 261

6.5 全数字控制伺服系统 261

6.6 典型伺服系统介绍 262

6.6.1 西门子（Siemens）伺服系统 262

6.6.2 发那科（Fanuc）伺服系统 264

复习题 266

第7章 数控机床的机械结构 267

7.1 数控机床机械机构的组成和特点 267

7.1.1 数控机床机械机构的组成 267

7.1.2 数控机床机械机构的特点 268

7.2 数控机床典型布局形式 268

7.2.1 数控车床的布局形式 268

7.2.2 加工中心的布局形式 269

7.3 数控机床主传动系统 272

7.3.1 主传动的要求 272

7.3.2 主传动系统配置方式 272

7.3.3 主轴部件 274

7.4 数控机床进给传动系统 277

7.4.1 滚珠丝杠螺母副 277

7.4.2 传动齿轮间隙消除机构 280

7.5 数控回转工作台 282

7.5.1 数控回转工作台 282

7.5.2 分度工作台 282

7.6 数控机床导轨 285

7.6.1 数控机床对导轨的基本要求 285

7.6.2 数控机床导轨的类型与特点 285

7.7 自动换刀装置 288

7.7.1 回转刀架自动换刀装置 288

7.7.2 转塔式自动换刀装置 290

7.7.3 刀库式自动换刀 290

复习题 295

参考文献 297