數(shù)控技術(shù)

第1章 緒論 1
1.1 概述 2
1.1.1 機床數(shù)字控制的基本概念 2
1.1.2 數(shù)控加工原理 2
1.1.3 數(shù)控機床的組成 3
1.1.4 數(shù)控機床的特點 4
1.1.5 數(shù)控機床的適用范圍 5
1.2 數(shù)控機床的分類 6
1.2.1 按運動軌跡分類 6
1.2.2 按伺服驅(qū)動系統(tǒng)控制方式分類 7
1.2.3 按功能水平分類 8
1.2.4 按工藝用途分類 9
1.3 數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展 9
1.3.1 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展歷程及趨勢 9
1.3.2 數(shù)控技術(shù)與現(xiàn)代制造系統(tǒng) 12
1.4 習(xí)題與思考題 15
1.5 參考文獻 16
第2章 數(shù)控機床的程序編制 17
2.1 概述 18
2.2 數(shù)控編程基礎(chǔ)知識 19
2.2.1 與數(shù)控機床編程有關(guān)的標準 19
2.2.2 數(shù)控機床坐標軸和運動方向的確定 19
2.2.3 數(shù)控加工程序格式 22
2.2.4 數(shù)控編程的內(nèi)容和步驟 24
2.2.5 數(shù)控加工程序編制方法 28
2.3 數(shù)控編程中的數(shù)值計算 29
2.3.1 二維輪廓零件的數(shù)學(xué)處理 29
2.3.2 空間曲線的數(shù)學(xué)處理 38
2.4 手工編程 39
2.4.1 工藝規(guī)劃 39
2.4.2 常用基本編程指令及其應(yīng)用 44
2.4.3 編程實例 51
2.5 自動編程 54
2.5.1 語言式自動編程 55
2.5.2 自動編程系統(tǒng)軟件的總體結(jié)構(gòu) 56
2.5.3 圖形交互式自動編程 57
2.6 數(shù)控編程技術(shù)的發(fā)展 57
2.6.1 典型的CAD/CAM軟件介紹 58
2.6.2 MasterCAM軟件介紹 59
2.7 習(xí)題與思考題 62
2.8 參考文獻 64
第3章 計算機數(shù)控系統(tǒng) 65
3.1 概述 66
3.1.1 CNC系統(tǒng)的功能 66
3.1.2 CNC系統(tǒng)的組成及工作流程 67
3.2 CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu) 68
3.3 CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu) 75
3.3.1 CNC裝置的軟硬件界面 75
3.3.2 CNC裝置軟件結(jié)構(gòu)特點 75
3.3.3 常規(guī)CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu) 78
3.4 數(shù)控機床用可編程控制器 85
3.4.1 PLC的結(jié)構(gòu)、工作原理及編程系統(tǒng) 86
3.4.2 數(shù)控機床用PLC 90
3.4.3 PLC在數(shù)控機床中的應(yīng)用 97
3.5 CNC裝置的I/O接口及通信網(wǎng)絡(luò) 98
3.5.1 數(shù)控裝置的I/O接口 98
3.5.2 CNC裝置的數(shù)據(jù)通信接口 99
3.6 典型的CNC裝置 102
3.6.1 CNC裝置的主要生產(chǎn)廠家及其典型產(chǎn)品 102
3.6.2 國外主要CNC裝置及其特點 104
3.6.3 國內(nèi)主要CNC裝置及其特點 106
3.7 習(xí)題與思考題 108
3.8 主要數(shù)控廠商及數(shù)控資料網(wǎng)址 109
3.9 參考文獻 109
第4章 插補原理與刀具補償技術(shù) 111
4.1 概述 112
4.2 刀具補償技術(shù) 113
4.2.1 刀具位置和刀具長度補償 113
4.2.2 刀具半徑補償 114
4.2.3 C功能刀具半徑補償 115
4.2.4 刀補的執(zhí)行過程 123
4.3 數(shù)控機床的插補原理 124
4.3.1 逐點比較法 125
4.3.2 數(shù)字積分法 130
4.3.3 數(shù)據(jù)采樣插補 137
4.3.4 其他插補方法簡介 143
4.4 進給速度與加減速控制 147
4.4.1 進給速度控制 147
4.4.2 加減速度控制 148
4.5 習(xí)題與思考題 153
4.6 參考文獻 153
第5章 數(shù)控機床的驅(qū)動與位置控制 155
5.1 概述 156
5.2 伺服系統(tǒng)的驅(qū)動元件 158
5.2.1 步進電動機 158
5.2.2 直流伺服電動機 162
5.2.3 交流伺服電動機 165
5.2.4 直線電動機 167
5.3 進給驅(qū)動 169
5.3.1 對進給驅(qū)動的要求 169
5.3.2 步進電動機驅(qū)動（控制電路 170
5.3.3 直流電動機的速度控制單元 177
5.3.4 交流電動機的速度控制單元 183
5.4 主軸驅(qū)動 188
5.4.1 對主軸驅(qū)動的要求 188
5.4.2 直流主軸控制單元 189
5.4.3 交流主軸電動機控制單元 190
5.5 數(shù)控機床常用的檢測裝置 194
5.5.1 位置檢測裝置的要求和分類 194
5.5.2 旋轉(zhuǎn)變壓器 195
5.5.3 感應(yīng)同步器 196
5.5.4 脈沖編碼器 197
5.5.5 光柵尺 199
5.5.6 磁尺（磁柵 201
5.6 位置控制 202
5.6.1 數(shù)字脈沖比較伺服系統(tǒng) 202
5.6.2 相位比較伺服系統(tǒng) 203
5.6.3 幅值比較伺服系統(tǒng) 204
5.7 習(xí)題與思考題 204
5.8 參考文獻 205
第6章 數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)與部件 207
6.1 概述 208
6.2 數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)及主軸部件 210
6.2.1 主傳動系統(tǒng) 210
6.2.2 主軸變速方式 212
6.2.3 數(shù)控機床的主軸部件 214
6.2.4 主軸的準停裝置與C軸單元 218
6.2.5 高速電主軸 219
6.3 數(shù)控機床的進給運動系統(tǒng) 221
6.3.1 對進給系統(tǒng)的性能要求 221
6.3.2 滾珠絲杠螺母副 222
6.3.3 消除間隙的齒輪傳動機構(gòu) 228
6.3.4 數(shù)控機床的導(dǎo)軌副 231
6.3.5 直線電動機傳動 234
6.4 數(shù)控機床自動換刀系統(tǒng) 235
6.4.1 數(shù)控車床與車削中心刀架系統(tǒng) 235
6.4.2 加工中心自動換刀系統(tǒng) 237
6.5 數(shù)控分度工作臺和回轉(zhuǎn)工作臺 242
6.5.1 數(shù)控分度工作臺 242
6.5.2 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺 246
6.6 習(xí)題與思考題 249
6.7 參考文獻 249
第7章 數(shù)控機床的故障診斷 251
7.1 概述 252
7.1.1 數(shù)控機床的可靠性與故障 252
7.1.2 數(shù)控機床常見故障分類 253
7.1.3 數(shù)控機床故障診斷的流程 253
7.2 數(shù)控機床的機械故障診斷 256
7.2.1 數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)故障診斷與維修 256
7.2.2 進給部件故障診斷 258
7.2.3 自動換刀部件故障診斷 260
7.2.4 液壓與氣壓傳動系統(tǒng)的故障診斷 261
7.3 數(shù)控機床位置檢測裝置故障診斷 262
7.3.1 位置檢測元件的維護 262
7.3.2 位置檢測裝置的故障診斷 264
7.3.3 位置檢測裝置的故障診斷舉例 266
7.4 數(shù)控機床伺服系統(tǒng)的故障診斷 266
7.4.1 主軸伺服系統(tǒng)故障及診斷 266
7.4.2 進給伺服系統(tǒng)故障及診斷 271
7.4.3 PLC檢測伺服系統(tǒng)故障及處理 277
7.5 習(xí)題與思考題 279
7.6 參考文獻 279
第8章 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) 281
8.1 開放式數(shù)控系統(tǒng) 282
8.1.1 開放式數(shù)控系統(tǒng)的產(chǎn)生背景 282
8.1.2 開放式數(shù)控系統(tǒng)的基本特征 283
8.1.3 國內(nèi)外開放式數(shù)控系統(tǒng)的研究動向 284
8.1.4 開放式數(shù)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)和研究方法 290
8.2 并聯(lián)機床 291
8.2.1 并聯(lián)機床的產(chǎn)生與發(fā)展 291
8.2.2 并聯(lián)機床的設(shè)計理論與關(guān)鍵技術(shù) 292
8.2.3 并聯(lián)機床的控制技術(shù) 295
8.3 習(xí)題與思考題 298
第9章 實驗 299
9.1 數(shù)控車床的操作與加工實驗 299
9.2 數(shù)控銑床的操作與加工實驗 300
9.3 數(shù)控系統(tǒng)組成及其外設(shè)接口實驗 302
9.4 機床用可編程控制器（PLC編程與調(diào)試實驗 303
9.5 插補原理實驗 304
9.6 加減速控制及其實現(xiàn)實驗 305
9.7 伺服電動機控制實驗 305
9.8 數(shù)控機床位置檢測裝置實驗 306
9.9 數(shù)控機床典型機械結(jié)構(gòu)拆裝實驗 307
索引 309