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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