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第1章 绪论1

1.1 概述3

1.2 数控机床的构成及加工过程3

1.2.1 数控机床的构成3

1.2.2 数控机床的加工过程5

1.3 数控机床的特点及分类5

1.3.1 数控机床的特点6

1.3.2 数控机床的分类7

1.4 数控机床的发展10

本章小结14

思考题14

第2章 数控系统的插补原理15

2.1 插补的基本概念16

2.2 逐点比较法16

2.2.1 直线插补17

2.2.2 圆弧插补20

2.2.3 逐点比较法的合成进给速度24

2.3 数字积分法26

2.3.1 数字积分法的基本原理26

2.3.2 DDA直线插补26

2.3.3 DDA圆弧插补29

2.4 插补的实现33

2.4.1 硬件逻辑实现直线插补33

2.4.2 软件实现直线插补36

2.4.3 基于单片机的直线插补控制系统38

本章小结43

思考题43

第3章 计算机数控装置44

3.1 数控系统的组成及工作过程45

3.1.1 数控系统的组成45

3.1.2 数控系统的功能和工作过程48

3.2 CNC装置的硬件结构51

3.2.1 单微处理器数控系统的结构52

3.2.2 多微处理器数控系统的结构52

3.2.3 开放式数控系统的结构54

3.3 CNC装置的软件结构59

3.3.1 CNC装置软硬件界面59

3.3.2 CNC系统的软件结构特点60

3.3.3 CNC装置软件结构模式63

3.3.4 CNC系统软件的工作过程65

3.4 数控系统的接口与连接68

3.4.1 西门子802C base line数控系统69

3.4.2 华中世纪星HNC-21数控系统73

本章小结82

思考题82

第4章 数控机床的伺服系统83

4.1 概述84

4.1.1 伺服系统的概念84

4.1.2 开环、闭环、半闭环伺服系统85

4.1.3 数控机床对伺服系统的基本要求86

4.2 步进电动机驱动系统87

4.2.1 步进电动机的工作原理与运行特性87

4.2.2 步进电动机的驱动91

4.3 直流伺服电动机驱动系统95

4.3.1 常用的直流伺服电动机96

4.3.2 直流电动机的调速96

4.3.3 单片微机控制的脉宽调制直流可逆调速系统102

4.4 交流伺服电动机驱动系统103

4.4.1 常用交流伺服电动机及其特点103

4.4.2 交流伺服电动机的调速103

4.5 进给驱动器的接口与连接107

4.5.1 电源接口108

4.5.2 指令接口110

4.5.3 控制接口114

4.5.4 状态与安全报警接口115

4.5.5 反馈接口116

4.5.6 通信接口116

4.5.7 电动机电源接口116

4.6 主轴驱动器的接口与连接119

4.6.1 变频器基本接口119

4.6.2 数控装置与变频器的连接120

本章小结120

思考题122

第5章 数控机床的位置检测装置123

5.1 概述124

5.2 旋转变压器125

5.2.1 旋转变压器的结构和工作原理125

5.2.2 旋转变压器的工作方式126

5.3 脉冲编码器128

5.3.1 增量式编码器128

5.3.2 绝对式编码器129

5.3.3 编码器在数控机床中的应用132

5.4 感应同步器135

5.4.1 感应同步器的结构135

5.4.2 感应同步器的工作原理136

5.4.3 感应同步器的特点138

5.5 磁栅139

5.5.1 磁栅结构139

5.5.2 磁栅的工作原理140

5.5.3 磁栅的检测电路141

5.6 光栅142

5.6.1 光栅的结构143

5.6.2 光栅测量的基本原理144

5.7 位置控制原理147

本章小结149

思考题149

第6章 PLC在数控机床中的应用150

6.1 概述151

6.1.1 PLC的应用领域151

6.1.2 可编程控制器的基本组成和工作原理152

6.1.3 PLC的编程语言153

6.2 数控机床中的PLC155

6.2.1 数控机床PLC的类型与作用155

6.2.2 CNC装置、PLC、机床之间的信号处理158

6.3 S7-200系列PLC160

6.3.1 S7-200系列PLC数据类型及元件功能160

6.3.2 S7-200系列PLC的基本指令及编程164

6.4 CNC装置集成PLC171

6.4.1 CNC装置与PLC接口信号种类与表示172

6.4.2 PLC与数控系统及机床间的信息交换173

6.4.3 机床I/O连接176

6.4.4 标准程序说明178

6.5 数控机床独立型PLC控制实例182

6.5.1 PLC输入输出信号182

6.5.2 PLC主程序184

6.5.3 主要子程序186

6.6 数控机床主轴PLC设计实例193

本章小结196

思考题196

第7章 数控系统的电磁兼容设计198

7.1 电磁兼容性概述199

7.1.1 电磁兼容性的基本概念199

7.1.2 电磁兼容的三要素200

7.1.3 电磁干扰的危害201

7.2 数控系统电磁兼容性要求201

7.3 机床数控系统抗干扰措施202

7.3.1 接地技术203

7.3.2 屏蔽技术211

7.3.3 滤波技术213

7.4 电气控制柜设计指南218

本章小结218

思考题218

第8章 典型数控机床电气控制系统分析219

8.1 TK1640数控车床电气控制电路221

8.1.1 机床的运动及控制要求221

8.1.2 电气控制线路分析221

8.2 XK713数控铣床电气控制电路225

8.2.1 机床的运动及控制要求225

8.2.2 电气控制线路分析225

本章小结230

思考题230

参考文献231