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第一章 机床数控技术概述1

第一节 机床数字控制的基本概念1

一、机床的数字控制技术1

二、机床数字控制的原理1

三、数控机床及加工特点2

第二节 数控机床的组成及分类3

一、数控机床的组成3

二、数控机床的分类4

第三节 机床数控技术的发展7

一、数字控制技术与数控机床的产生和发展7

二、我国数控技术发展概况7

三、机床数控技术的发展趋势8

第四节 实现数控机床的有关规定9

一、数控机床程序编制的有关规定9

二、数控机床的坐标系统12

本章小结15

习题一15

第二章 计算机数控系统17

第一节 概述17

一、CNC系统的组成17

二、CNC装置的结构17

三、CNC装置的工作过程18

四、数控系统的分类18

五、计算机数控系统的特点19

第二节 计算机数控系统的基本原理20

一、零件程序的输入20

二、数控加工程序的译码20

三、刀具半径补偿21

四、刀具长度补偿27

五、速度计算27

六、位置控制原理29

七、误差补偿原理30

八、加减速控制32

第三节 插补原理37

一、插补的基本概念37

二、对插补器的基本要求37

三、插补方法的分类37

四、逐点比较法38

五、数字积分法44

六、数字脉冲乘法器51

七、数据采样插补法51

八、粗插补与精插补53

第四节 计算机数控系统的硬件结构54

一、经济型数控系统硬件结构54

二、标准型数控系统硬件65

第五节 计算机数控系统软件结构72

一、经济型数控系统软件72

二、标准型数控系统软件77

第六节 典型计算机数控系统介绍78

一、概述78

二、FANUC数控系统679

本章小结85

习题二86

第三章 数控机床位置检测装置87

第一节 概述87

一、数控机床对位置检测装置的要求87

二、位置检测装置类型87

第二节 旋转变压器89

一、旋转变压器的结构和工作原理89

二、旋转变压器工作方式90

三、旋转变压器的应用91

第三节 感应同步器91

一、感应同步器的工作原理91

二、感应同步器的工作方式92

三、感应同步器的应用93

第四节 光栅94

一、光栅的分类94

二、光栅的结构与工作原理94

三、光栅位移的数字转换系统96

第五节 磁栅97

一、磁栅的组成部分98

二、磁栅的工作原理98

第六节 脉冲编码器100

一、脉冲编码器的分类与结构100

二、增量式光电脉冲编码器101

三、绝对式脉冲编码器101

本章小结103

习题三103

第四章 数控机床的进给伺服系统104

第一节 概述104

一、伺服系统的组成104

二、对进给伺服系统的基本要求104

三、伺服系统的分类106

第二节 开环进给伺服系统107

一、步进电动机的组成、特点及分类107

二、步进电动机的工作原理、主要参数及特性108

三、步进电动机的驱动与控制111

第三节 直流伺服驱动控制115

一、直流伺服电动机的基本结构及工作原理115

二、直流伺服电动机的类型及特点115

三、直流伺服电动机的速度控制116

第四节 交流伺服驱动控制121

一、交流伺服电动机121

二、同步交流电动机的速度控制122

第五节 进给系统的机械传动部件124

一、数控机床对进给系统机械部分的基本要求124

二、进给传动系统的典型机构125

第六节 闭环系统与驱动装置的信号连接131

一、位置比较实现的方式132

二、速度控制信号的实现方式133

第七节 进给运动参数的设置134

一、进给运动控制参数的设置134

二、坐标轴的零点与参考点的设置137

本章小结141

习题四141

第五章 主轴驱动及控制143

第一节 概述143

一、对主轴驱动的要求143

二、主轴驱动装置及其工作特性145

第二节 主轴驱动的速度控制146

一、直流主轴速度控制146

二、交流主轴速度控制148

三、主轴分段无级变速及控制153

第三节 主轴部件156

一、刀具的装夹156

二、主轴轴承的配置156

三、主轴的润滑156

四、主轴的密封157

第四节 主轴驱动装置与数控装置的信号连接158

一、主轴转速指定信号及连接158

二、其他开关量控制信号及连接158

本章小结161

习题五163

第六章 数控机床的辅助控制164

第一节 概述164

一、PLC的结构与特点164

二、PLC的基本编程方法166

第二节 数控机床PLC控制167

一、数控机床PLC的分类167

二、PLC与外部的信息交换169

第三节 M、S、T功能的实现170

一、典型PLC的介绍170

二、M、S、T功能的实现175

第四节 数控机床的其他辅助装置183

一、润滑装置183

二、自动排屑装置186

本章小结188

习题六188

第七章 典型数控机床189

第一节 数控车床189

一、数控车床的功能与分类189

二、数控车床的典型结构190

第二节 数控铣床196

一、数控铣床的功能与分类196

二、数控铣床的典型结构197

第三节 数控加工中心202

一、数控加工中心的功能与分类202

二、自动换刀装置203

三、对刀仪208

四、立式加工中心209

五、卧式加工中心210

第四节 电加工机床211

一、数控电火花成形加工机床211

二、数控电火花线切割机床213

本章小结216

习题七217

第八章 数控机床的总体设计218

第一节 数控机床的结构设计218

一、数控机床结构设计的要求218

二、提高机床的结构刚度219

三、提高机床的抗振性223

四、提高低速进给运动的平稳性和运动精度225

五、减少机床的热变形227

第二节 数控机床的总体布局228

一、总布局与工件形状、尺寸和重量的关系228

二、运动分配与部件的布局229

三、总布局与机床的结构性能230

四、自动换刀数控卧式镗铣床的总布局232

五、机床的使用要求与总布局233

六、数控机床总布局的其他趋向233

第三节 数控机床各单元的连接234

一、总体概要234

二、操作单元与CNC单元的互连234

三、CNC及PLC与伺服单元的连接235

四、PLC与主轴单元的连接235

五、电气控制单元的连接236

六、华中Ⅰ型数控单元外部连接详图237

第四节 普通机床的数控化改造237

一、机床数控改造的条件237

二、机床改造的主要类型237

三、机床数控化的改造238

本章小结241

习题八241

第九章 机床数控技术应用242

第一节 数控机床的故障诊断与维修242

一、数控机床维修概述242

二、数控机床的故障诊断245

三、数控机床的故障维修246

四、现场维修注意事项250

第二节 数控机床的选用250

一、数控机床的选型250

二、加工中心的使用技术254

第三节 数控机床的安装与调试258

一、机床的安装258

二、数控机床的试车调试259

第四节 数控机床的检测、验收与管理261

一、机床外观的检查261

二、机床几何精度的检查262

三、机床定位精度的检查263

四、机床切削精度的检查264

五、机床性能及数控系统性能检查265

六、数控机床的管理266

第五节 数控机床的通信和网络技术267

一、数据通信的基本概念267

二、网络标准与协议270

三、现场总线接口273

本章小结274

习题九274

参考文献276