数控技术及其应用

前言

第1章 绪论 1

1.1 数控技术的基本概念 1

1.1.1 数控技术 1

1.1.2 数控机床及其加工原理 2

1.1.3 数控机床的适用范围 5

1.2 数控技术的发展 5

1.3 数控机床的特点及其分类 6

1.3.1 数控机床的特点 6

1.3.2 数控机床的分类 7

1.4 数控机床和数控系统的发展 10

1.5 习题 13

第2章 计算机数控系统 14

2.1 概述 14

2.1.1 CNC系统的组成 14

2.1.2 CNC系统的工作过程 15

2.2 CNC系统的硬件体系结构 17

2.3 CNC系统的软件结构 20

2.3.1 概述 20

2.3.2 CNC装置软件结构 20

2.3.3 速度计算和加减速控制 25

2.3.4 插补程序、位置控制和故障诊断 33

2.4 数控用可编程控制器 34

2.4.1 可编程控制器的性能指标 34

2.4.2 可编程控制器的类型 35

2.4.3 可编程控制器的结构 37

2.4.4 PLC用户控制程序的编制方法 38

2.4.5 PLC的工作过程和程序执行特点 39

2.5 开放式数控系统的结构与特点 40

2.5.1 开放式数控系统所具有的主要特点 42

2.5.2 开放式结构数控系统应用 43

2.6 习题 45

第3章 数控技术轨迹控制原理 46

3.1 概述 46

3.1.1 逐点比较法 47

3.1.2 数字积分法 58

3.1.3 数据采样法 64

3.2 数控技术补偿原理与实现 72

3.2.1 刀具半径补偿原理与实现 72

3.2.2 刀具长度补偿原理与实现 75

3.3 习题 78

第4章 数控机床的伺服驱动系统 80

4.1 概述 80

4.1.1 数控机床伺服系统的概念及组成 80

4.1.2 伺服系统应具有的基本性能 81

4.1.3 位置控制系统和速度控制系统的主要技术指标 82

4.1.4 伺服系统的分类 84

4.2 步进电动机伺服系统 85

4.2.1 步进电动机工作原理 85

4.2.2 步进电动机的主要性能指标 87

4.2.3 步进电动机的选用和有关参数核算 88

4.2.4 步进电动机的控制方法 90

4.2.5 步进电动机的驱动电源 92

4.3 直流电动机伺服系统 95

4.3.1 直流伺服电动机的结构和工作原理 95

4.3.2 直流伺服电动机的调速原理和常用的调速方法 96

4.3.3 晶体管脉宽调制器式速度控制单元 98

4.3.4 直流调速系统的动态响应过程 101

4.4 交流电动机伺服系统 108

4.4.1 同步型交流伺服系统 108

4.4.2 异步型交流伺服系统 109

4.4.3 交流伺服驱动变频电源 112

4.5 习题 115

第5章 数控机床及位置检测装置 117

5.1 数控机床 117

5.1.1 数控车床概述 117

5.1.2 数控铣床概述 123

5.1.3 数控加工中心概述 128

5.1.4 数控电火花线切割机床概述 136

5.2 位置检测装置 140

5.2.1 位置检测装置概述 140

5.2.2 感应同步器 141

5.2.3 旋转变压器 144

5.2.4 编码器 148

5.2.5 光栅 150

5.2.6 磁栅 153

5.2.7 激光干涉仪 155

5.3 习题 158

第6章 数控加工程序编制 160

6.1 程序编制的基本概念 160

6.1.1 程序编制的一般步骤与方法 160

6.1.2 程序编制有关指令代码 162

6.1.3 程序结构和格式 170

6.2 数控车床编程基础 172

6.2.1 数控车床的坐标系和运动方向 172

6.2.2 主要功能指令的使用 176

6.2.3 数控车床编程举例 190

6.3 数控铣床编程基础 193

6.3.1 数控铣床的坐标系 193

6.3.2 主要功能指令 196

6.4 数控线切割机床的基本编程方法 204

6.4.1 数控线切割机床编程基础 204

6.4.2 ISO格式编程 205

6.4.3 3B格式编程 207

6.4.4 4B格式编程 210

6.5 程序编制中的数学处理 212

6.5.1 基点坐标计算 212

6.5.2 节点坐标计算 216

6.5.3 刀位点轨迹的坐标计算 218

6.5.4 列表曲线的数学处理 219

6.5.5 简单立体形面零件的数值计算 222

6.5.6 组合曲面的数学处理 223

6.6 习题 225

第7章 数控加工工艺编制 227

7.1 数控加工工艺概述 227

7.1.1 数控加工工艺的主要内容 227

7.1.2 数控加工工艺的特点 227

7.1.3 常用的数控加工方法 228

7.2 数控加工工艺分析 229

7.2.1 零件图的工艺分析 229

7.2.2 数控加工工艺的制订 230

7.3 典型零件的数控加工工艺 243

7.3.1 车削零件的数控加工工艺 243

7.3.2 铣削零件的数控加工工艺 248

7.4 习题 252

第8章 数控技术的应用 253

8.1 虚拟数控技术 253

8.1.1 虚拟数控技术的主要内容 254

8.1.2 虚拟数控技术的发展历程 255

8.1.3 虚拟数控车床 255

8.1.4 虚拟数控铣床 259

8.1.5 总结 261

8.2 柔性制造系统 262

8.2.1 柔性制造系统的定义 263

8.2.2 柔性制造系统的类型与构成 264

8.2.3 柔性制造系统的优点 265

8.2.4 柔性制造系统的应用实例 265

8.3 计算机集成制造系统 267

8.4 数控技术应用于工业机器人 269

8.5 习题 272

参考文献 273

《数控技术及其应用(第2版)》内容从培养应用型本科人才的目的出发并兼顾一般工科院校的教学特点，系统地介绍数控技术方面的基本知识，重点突出数控编程、数控原理和数控技术应用。根据数控技术的最新发展，还对开放式数控的体系结构、直线电动机及其在机床进给驱动中的应用、电主轴及其在数控机床中的应用、五轴数控机床、高速切削加工和高速切削数控机床等技术与设备进行了介绍。《数控技术及其应用(第2版)》内容丰富，详简得当。既注重先进性又考虑到实用性，既有理论又有实例。为了便于学生自学及巩固所学内容，各章均附有习题与思考题。
　　《数控技术及其应用(第2版)》可作为普通本科院校数控技术应用专业和机电类专业数控技术、数控编程及数控原理课程的教学用书，也可作为有关专业的师生和从事数控技术、数控机床工作的工程技术人员的参考书。