数控原理与数控机床

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、G2139

2.4.2 直径方式和半径方式编程指定指令G36、G3739

2.4.3 进给速度单位的设定指令G94、G9539

2.4.4 绝对坐标和增量坐标指定指令G90、G9140

2.4.5 直接机床坐标系编程指令G5340

2.4.6 工件坐标系设定指令G9240

2.4.7 螺纹切削指令G3240

2.4.8 暂停指令G0440

2.4.9 恒线速度指令G96、G9741

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PLC123

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

《数控原理与数控机床》共有八章。第一章简要介绍数控机床的基本知识，第二章详细介绍数控加工的工艺与编程，第三章详细介绍计算机数控系统，第四章介绍数控机床的位置检测装置，第五章介绍数控机床进给运动的控制，第六章介绍数控机床主轴驱动及控制，第七章介绍数控机床的机械结构，第八章介绍数控机床的使用与维修。《数控原理与数控机床》可作为高职高专、成人高校机电类、数控类、自动控制类专业学生的教材和参考书，也可作为各种数控职业培训的培训教材和从事数控技术科研和工程技术人员的参考用书。
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