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第1章 绪论1

1.1 机床数控的基本原理1

1.1.1 数控机床的特点1

1.1.2 数控机床的结构与组成4

1.1.3 数控机床的工作过程6

1.2 数控机床的类型7

1.2.1 按机床运动的控制轨迹分类7

1.2.2 按伺服系统控制方式分类9

1.2.3 按数控系统功能和用途分类12

1.3 数控的应用与数控技术的发展13

1.3.1 数控的应用13

1.3.2 数控技术的发展15

第2章 数控机床的插补控制原理25

2.1 概述25

2.1.1 插补的基本概念25

2.1.2 插补方法的种类与特点26

2.2.1 逐点比较直线插补28

2.2 逐点比较插补法28

2.2.2 逐点比较圆弧插补30

2.3 数字积分插补法33

2.3.1 数字积分法基本原理33

2.3.2 DDA直线插补法33

2.3.3 DDA圆弧插补法35

2.4 数据采样插补36

2.4.1 数据采样插补的基本原理37

2.4.3 时间分割圆弧插补38

2.4.2 时间分割直线插补38

2.5 刀具半径补偿40

2.5.1 刀具半径补偿的基本概念40

2.5.2 B功能刀具半径补偿计算41

2.5.3 C功能刀具半径补偿43

2.5.4 程序段间转接情况45

2.5.4 接转交点矢量的计算50

2.5.5 C功能刀具半径补偿的实例51

第3章 数控机床加工程序的编制53

3.1 编程基础53

3.1.1 编程方法与步骤54

3.1.2 编程代码与基本格式57

3.2 数控加工程序的编制68

3.2.1 数控机床坐标系确定及其指令代码68

3.2.2 常用指令和使用说明73

3.3 编程实例75

3.3.1 车加工编程实例75

3.3.2 铣加工编程实例78

第4章 数控加工自动编程83

4.1 自动编程基本概念83

4.1.1 数控加工计算机辅助编程简介83

4.1.2 数控加工计算机辅助编程的分类84

4.2 APT语言介绍86

4.2.1 APT语句简介87

4.2.2 APT语句结构88

4.2.3 APT语句的类型88

4.2.4 APT语言的零件加工程序举例90

4.3.1 图形交互式自动编程的概念92

4.3 CAD/CAM自动编程92

4.3.2 CAD/CAM软件编程功能简介97

4.4 CAD/CAM图形交互式自动编程软件及使用99

4.4.1 UG界面99

4.4.2 三维造型方法101

4.4.3 CAM加工程序编制103

4.4.4 三维建模及数控编程实例——手机外壳编程105

5.1 计算机数控装置基本原理113

5.1.1 CNC装置的基本功能113

第5章 计算机数控装置原理及结构113

5.1.2 CNC数控装置工作过程114

5.2 CNC数控装置的结构115

5.2.1 硬件及组成115

5.2.2 软件功能及组成117

5.3 显示及键盘118

5.3.1 显示原理118

5.3.2 键盘结构119

5.4 升降速控制规律121

5.5.1 车床刀架工作顺序124

5.5.2 刀库的工作过程124

5.5 刀架、刀库及刀库机械手控制124

5.5.3 数控系统的M功能125

5.6 CNC系统的输入、输出与通信125

5.6.1 CNC与外部设备间数据传送的基本要求125

5.6.2 网络通信基础126

5.6.3 CNC的通信接口135

5.7 机内可编程逻辑控制器（PLC）140

5.7.2 机内PLC的性能指标141

5.7.1 PLC的工作原理141

5.7.3 PLC的类型142

5.7.4 机内PLC的基本结构143

5.7.5 PLC控制程序的编制145

5.7.6 PLC的指令和程序编制146

第6章 数控机床的位置检测与反馈153

6.1 概述153

6.1.1 位置检测及其要求153

6.1.2 位置检测的方法154

6.2.1 正交正弦波信号的细分155

6.2 正交信号的细分及判向155

6.2.2 判向电路及可逆计数156

6.3 感应同步器检测装置158

6.4 光栅检测装置161

6.4.1 光栅的原理161

6.4.2 莫尔条纹计数161

6.5 旋转变压器检测原理162

6.6 编码器检测原理164

6.7 磁栅检测原理165

6.8 激光干涉位置检测装置167

第7章 数控机床的伺服控制169

7.1 概述169

7.2 伺服系统的基本性能指标及分类170

7.2.1 对性能指标的基本要求170

7.2.2 对控制功能的基本要求171

7.2.3 伺服系统的类型171

7.3 步进电机开环控制173

7.3.1 步进电机原理173

7.3.2 步进电机的驱动175

7.4 直流伺服电机的控制179

7.4.1 永磁直流伺服电机原理180

7.4.2 脉宽调制器式驱动控制180

7.5 交流伺服电机的控制183

7.5.1 永磁交流伺服电机的原理183

7.5.2 交流伺服电机的速度控制184

7.6 伺服系统的位置控制186

7.6.1 数字比较伺服控制原理186

7.6.2 相位比较伺服控制原理187

7.6.3 幅值比较伺服控制原理188

7.7 数控系统的可靠性189

7.7.1 数控系统可靠性的基本概念190

7.7.2 影响数控系统可靠性的基本因素192

7.7.3 提高数控系统可靠性的措施194

第8章 主轴控制及磁悬浮电主轴控制201

8.1 概述201

8.2 主轴准停装置及控制202

8.3 磁悬浮电主轴原理204

8.3.1 径向磁轴承205

8.3.3 磁轴承控制工作原理206

8.3.2 轴向轴承206

8.4 磁悬浮电主轴电气参数及控制要素207

8.4.1 有关电气参数的概念207

8.4.2 双电磁铁的动载能力209

8.4.3 双电磁铁的驱动209

第9章 数控机床的磁悬浮导轨及其控制要素213

9.1 概述213

9.1.1 数控机床的结构特点213

9.1.3 磁悬浮导轨的特点214

9.1.2 高档数控机床的磁悬浮导轨要求214

9.2 控制系统组成215

9.3 磁悬浮导轨数字式PID的应用216

9.3.1 位置式PID算法216

9.3.2 增量式PID算法217

9.4 智能PID的应用218

9.4.1 多层前向网络218

9.4.2 单通道的算法218

参考文献220