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第一章 数控机床概述1

第一节 数控机床简介1

一、计算机促进了数控机床的发展1

二、自动化加工与数控机床1

三、数控机床的产生2

第二节 数控机床的组成、工作原理和特点2

一、数控机床的组成及工作原理2

二、数控机床的特点7

第三节 数控机床的分类8

一、按工艺用途分类8

二、按控制的运动轨迹分类9

三、按控制方式分类11

四、按功能分类13

第四节 数控机床的发展趋势13

一、机床结构的发展13

二、计算机控制性能的发展14

三、伺服驱动系统的发展14

四、自适应控制15

五、计算机群控15

六、柔性制造系统16

习题与思考题18

第二章 数控机床的程序编制19

第一节 程序编制的基本知识19

一、程序编制的内容19

二、程序编制方法21

三、数字控制标准与穿孔带代码21

四、程序中的信息字和程序格式23

五、数控机床的坐标系和运动方向的规定26

第二节 数控机床加工工艺分析27

一、数控机床的选择和加工工序的安排28

二、工件的装夹和换刀点位置的确定28

三、确定加工路线30

四、数控机床加工刀具的选择32

五、数控机床的刀具配备33

六、切削用量的选择37

第三节 常用准备功能和辅助功能37

一、坐标系有关指令38

二、快速点定位指令——G0040

三、直线插补指令——G0140

四、圆弧插补指令——G02、G0341

五、暂停（延时）指令——G0443

六、返回参考点指令——G27、G28、G2944

七、刀具半径自动补偿指令——G41、G42、G4044

八、刀具长度偏置指令——G43、G4446

九、辅助功能M简介46

第四节 数控车床的程序编制47

一、数控车床的编程特点47

二、车削固定循环程序48

三、螺纹切削指令53

四、车刀刀具补偿55

五、车削加工编程实例59

第五节 数控铣床的程序编制60

一、数控铣床的加工实例和编程特点60

二、数控铣床的刀具补偿功能63

三、固定循环功能67

四、用户宏指令72

第六节 加工中心的程序编制76

一、卧式加工中心的标准坐标系76

二、加工中心的自动换刀过程77

三、换刀指令及换刀程序77

四、卧式加工中心的编程实例78

第七节 数控编程的数学处理84

一、已知非圆曲线方程式的数学处理84

二、列表曲线的数学处理简介90

第八节 计算机自动编程90

一、自动编程概述90

二、JB数控语言及其源程序92

第九节 CAD/CAM概述99

一、CAD/CAM的发展趋势99

二、图形交互编程系统简介100

三、在PC机上实现图形交互编程101

习题与思考题106

第三章 计算机数控（CNC）系统109

第一节 CNC系统的基本概念109

一、CNC系统简介109

二、CNC装置的组成109

三、CNC装置的工作流程110

四、CNC装置的数据转换流程111

五、CNC数控系统的特点113

第二节 CNC系统的硬件结构114

一、大板式结构和模块化结构114

二、单微处理器结构114

三、多微处理器结构115

四、主要硬件元部件功能117

第三节 经济型CNC装置硬件结构123

一、经济型CNC装置简介123

二、8031单片机125

三、存储器扩展电路126

四、面板操作键和方式选择开关129

五、强电接口电路130

六、键盘显示器接口电路131

第四节 软件插补方法132

一、逐点比较插补法133

二、直线插补运算134

三、圆弧插补运算138

四、数字积分插补原理143

第五节 进给速度控制149

一、进给速度给定149

二、进给速度控制150

三、步进电动机升降速控制152

第六节 系统软件结构简介154

一、子程序结构154

二、中断型软件结构154

三、前后台型软件结构156

习题与思考题157

第四章 数控机床的机械结构与部件159

第一节 数控机床的结构组成及特点159

一、数控机床机械结构的主要组成159

二、数控机床机械结构的主要特点159

第二节 数控机床的主传动系统及主轴部件166

一、数控机床的主传动系统166

二、主传动系统的分类167

三、典型的主传动系统及部件168

第三节 数控机床进给系统机械传动部分的元件173

一、对进给系统的性能要求173

二、滚珠丝杠螺母副173

三、进给系统传动齿轮间隙的消除179

第四节 自动换刀装置182

一、数控车床刀架182

二、加工中心自动换刀系统186

第五节 分度工作台和回转工作台191

一、分度工作台191

二、数控回转工作台194

习题与思考题196

第五章 伺服驱动系统197

第一节 概述197

一、伺服驱动系统的概念197

二、伺服系统的组成和工作原理198

三、伺服系统的分类199

四、进给伺服电动机类型199

第二节 步进电动机开环伺服系统200

一、步进电动机200

二、步进电动机的性能指标203

三、步进电动机开环控制204

四、混合式步进电动机210

第三节 闭环伺服驱动系统212

一、直流伺服电动机控制212

二、交流伺服电动机控制220

第四节 主轴驱动225

一、数控机床对主轴驱动的要求225

二、直流主轴电动机225

三、交流主轴电动机226

四、主轴定向控制（准停）227

第五节 检测元件228

一、数控机床对检测元件的要求与检测元件的分类228

二、旋转变压器229

三、脉冲编码器231

四、绝对值脉冲编码器233

五、光栅测量装置234

六、磁尺测量装置239

七、感应同步器240

习题与思考题244

第六章 数控机床用可编程控制器245

第一节 概述245

一、PLC与RLC在数控机床上的应用比较245

二、数控机床用PLC246

第二节 数控机床的控制对象及接口信号248

一、NC侧与MT侧的概念248

二、数控机床接口248

三、输入、输出信号规范249

第三节 梯形图工作原理250

一、梯形图结构251

二、梯形图与继电器逻辑电路在操作上的差别251

三、高级顺序和低级顺序252

四、输入信号同步处理252

五、顺序处理时间的计算253

六、顺序程序的执行254

第四节 典型PLC指令系统和编程255

一、基本指令255

二、功能指令255

第五节 梯形图应用举例264

一、润滑系统自动控制梯形图264

二、刀库自动选刀控制梯形图270

三、故障报警显示梯形图271

习题与思考题275

第七章 数控机床的使用与维修276

第一节 数控机床的选用276

一、确定典型加工工件276

二、数控机床规格的选择276

三、机床精度的选择277

四、数控系统的选择279

五、工时和节拍的估算279

六、自动换刀装置的选择及刀柄的配置280

七、数控机床驱动电动机的选择282

八、机床选择功能及附件的选择283

九、技术服务283

第二节 安装与调试283

一、机床初就位283

二、机床连接283

三、数控系统的连接和调试284

四、通电试车286

五、机床精度和功能的调试287

六、试运行288

第三节 数控机床的验收288

一、概述288

二、机床的几何精度检查288

三、数控柜的外观检查289

四、机床的定位精度检查290

五、机床的切削精度检查292

六、机床性能及NC功能试验294

七、机床的外观检查295

第四节 数控机床的使用与维修296

一、机床使用要点296

二、数控机床维修的基本概念300

三、预防性维护301

四、常见故障分类303

第五节 普通机床数控化改造304

一、改造的一般步骤304

二、普通机床数控化改造实例305

习题与思考题313

附录314

附录A EIA RS-244A代码314

附录B ISO-840代码314

附录C 数控机床用EIA编码表315

附录D 数控机床用ISO编码表316

参考文献317