數控技術及應用作品目錄

第3版前言

第2版前言

第1版前言

第一章數控技術概述1

第一節(jié)數控技術的基本概念1

第二節(jié)數控機床的組成及作用2

第三節(jié)數控系統(tǒng)的分類4

第四節(jié)數控技術的最新發(fā)展趨勢9

習題13

第二章數控機床的程序編制14

第一節(jié)程序編制的基礎知識14

第二節(jié)數控機床的坐標系統(tǒng)19

第三節(jié)數控加工程序編制21

第四節(jié)數控自動編程應用簡介35

習題41

第三章計算機數控系統(tǒng)43

第一節(jié)CNC系統(tǒng)的硬件結構43

第二節(jié)CNC系統(tǒng)的軟件結構53

第三節(jié)CNC系統(tǒng)的插補原理60

第四節(jié)CNC系統(tǒng)的刀具補償原理70

第五節(jié)典型計算機數控系統(tǒng)實例73

習題83

第四章伺服系統(tǒng)85

第一節(jié)概述85

第二節(jié)步進電動機及驅動電路87

第三節(jié)交流電動機伺服系統(tǒng)96

第四節(jié)直流伺服電動機105

第五節(jié)主軸電動機及驅動裝置108

習題115

第五章位置檢測裝置116

第一節(jié)概述116

第二節(jié)光電編碼器117

第三節(jié)光柵123

第四節(jié)感應同步器130

第五節(jié)旋轉變壓器134

第六節(jié)磁柵137

習題139

第六章數控機床的機械結構141

第一節(jié)主傳動結構141

第二節(jié)進給傳動結構147

第三節(jié)滾珠絲杠副150

第四節(jié)導軌副154

第五節(jié)自動換刀裝置及回轉工作臺156

習題164

第七章數控系統(tǒng)中的PLC控制165

第一節(jié)概述165

第二節(jié)數控系統(tǒng)中的PLC概述166

第三節(jié)數控系統(tǒng)中PLC的信息

交換171

第四節(jié)數控系統(tǒng)中的PLC控制

功能實現173

習題192

第八章典型數控設備193

第一節(jié)數控車床193

第二節(jié)數控銑床202

第三節(jié)加工中心206

第四節(jié)其他典型數控機床214

習題223

附錄FANUC 0i-D報警表224

參考文獻243

具有“以社會需求為導向，以培養(yǎng)學生的實際應用能力為目標”的特色，教材的內容、結構體系符合高職教育對數控技術、機電一體化、機械制造與自動化專業(yè)領域高素質技能型人才培養(yǎng)的需要，因此具有廣泛的應用前景。

數控技術及應用內容簡介

本書以數控機床為對象，深入淺出地對數控技術所包含的主要內容和應用做了比較全面的分析和敘述。全書共分7章，主要內容包括概論、數控機床的機械結構與傳動、數控機床加工與編程、插補原理、計算機數控系統(tǒng)、位置檢測技術、數控機床伺服系統(tǒng)。全書注重理論和實際應用相結合，各章既有聯(lián)系，又有一定的獨立性。 讀者對象：本書既可以作為高等院校本科機械類及相關專業(yè)教材使用，也可以作為從事機械工程的技術人員參考用書。

數控技術及應用目錄

目 錄

第1章 概論 1

1.1 數控機床的基本結構及工作原理 1

1.1.1 數控機床的產生 1

1.1.2 數控技術的基本概念 1

1.1.3 數控機床的基本結構及工作原理 3

1.2 數控機床的分類 5

1.2.1 按加工工藝方法分類 5

1.2.2 按運動控制方式分類 6

1.2.3 按伺服驅動的特點分類 7

1.3 數控機床的適用范圍和特點 9

1.3.1 數控技術的適用范圍 9

1.3.2 數控機床的特點 9

1.4 數控系統(tǒng)性能指標 11

1.4.1 控制軸數和聯(lián)動軸數 11

1.4.2 插補功能 11

1.4.3 脈沖當量 12

1.4.4 定位精度和重復定位精度 12

1.4.5 行程 12

1.4.6 主軸轉速和進給速度及其調節(jié)范圍 12

1.4.7 機床的數控功能 12

1.4.8 程序的編輯、管理和控制功能 12

1.4.9 誤差補償功能 13

1.4.10 加減速控制功能 13

1.4.11 邏輯控制功能 13

1.4.12 通信方式 13

1.4.13 故障診斷功能 13

1.5 數控技術的發(fā)展 13

1.5.1 數控技術的功能發(fā)展 14

1.5.2 數控技術的體系結構發(fā)展 15

1.5.3 新一代數控加工技術 16

1.5.4 數控技術在先進制造技術中的作用 16

復習思考題 16

第2章 數控機床的機械結構與傳動 17

2.1 概述 17

2.1.1 數控機床機械結構的特點 17

2.1.2 數控機床對機械結構的基本要求 17

2.2 數控機床的典型機械結構 18

2.2.1 滾珠絲杠螺母結構 18

2.2.2 齒輪傳動間隙消除結構 23

2.2.3 機床導軌 26

2.2.4 刀庫與自動換刀裝置 28

2.2.5 回轉工作臺與分度工作臺 32

2.3 數控機床的主傳動系統(tǒng) 35

2.3.1 主傳動的基本要求和變速方式 36

2.3.2 主軸部件的結構 37

2.3.3 電主軸與高速主軸系統(tǒng) 41

2.4 數控機床的進給傳動系統(tǒng) 42

2.4.1 數控機床對進給傳動系統(tǒng)的基本要求 42

2.4.2 數控機床進給傳動系統(tǒng)的基本形式 43

2.4.3 直線電動機與高速進給單元 45

復習思考題 46

第3章 數控機床加工與編程 47

3.1 數控加工的工藝特點 47

3.1.1 數控加工過程 47

3.1.2 零件圖紙的數控工藝分析 49

3.1.3 數控加工工序劃分 49

3.2 數控機床刀具 49

3.2.1 數控刀具特點 50

3.2.2 數控車床常用刀具 50

3.2.3 數控銑床、加工中心常用刀具 51

3.3 數控機床夾具 53

3.3.1 數控機床夾具要求及選用方法 53

3.3.2 數控車床常用夾具 53

3.3.3 數控銑床、加工中心常用夾具 53

3.4 數控編程基礎 54

3.4.1 程序與編程 54

3.4.2 程序組成與結構 55

3.4.3 程序主要功能字 55

3.5 數控基本編程指令 58

3.5.1 坐標系建立與選擇 58

3.5.2 絕對、增量編程方式 61

3.5.3 基本移動指令 61

3.5.4 刀具補償功能指令 62

3.6 數控車床的程序編制 62

3.6.1 數控車床的編程特點 62

3.6.2 數控車床的典型編程指令 63

3.6.3 車削加工循環(huán)指令 65

3.7 數控鏜銑床（加工中心）的程序編制 68

3.7.1 數控鏜銑床（加工中心）的編程特點 68

3.7.2 數控鏜銑床（加工中心）的典型編程指令 68

3.7.3 固定循環(huán)指令 69

3.7.4 子程序格式及應用 71

復習思考題 72

練習 73

第4章 插補原理 75

4.1 插補原理 75

4.1.1 插補的概念 75

4.1.2 插補方法的分類 75

4.2 逐點比較法 76

4.2.1 逐點比較法原理 76

4.2.2 逐點比較法直線插補 77

4.2.3 逐點比較法圓弧插補 80

4.3 數字積分法 83

4.3.1 數字積分法的基本原理 83

4.3.2 DDA直線插補 84

4.3.3 DDA直線插補實例 86

4.3.4 DDA圓弧插補 87

4.3.5 DDA圓弧插補實例 89

復習思考題 90

第5章 計算機數控系統(tǒng) 91

5.1 數控系統(tǒng)的基本結構及工作原理 91

5.1.1 CNC系統(tǒng)的組成 91

5.1.2 CNC裝置的工作原理 91

5.1.3 CNC裝置的功能 95

5.2 CNC系統(tǒng)的硬件結構 97

5.2.1 大板結構和功能模板結構 97

5.2.2 單微處理器結構和多微處理器結構 98

5.2.3 CNC裝置的輸入/輸出接口 101

5.2.4 開放式CNC的硬件結構 102

5.3 CNC系統(tǒng)的軟件結構 104

5.3.1 CNC系統(tǒng)軟件的組成 104

5.3.2 CNC的軟件結構 105

5.3.3 CNC軟件結構模式 107

5.3.4 開放式CNC的軟件結構 110

5.3.5 系統(tǒng)參考結構 112

5.4 典型數控系統(tǒng) 113

5.4.1 日本FANUC系列數控系統(tǒng) 113

5.4.2 德國SIEMENS公司的SINUMERIK系列CNC系統(tǒng) 114

5.4.3 華中數控系統(tǒng)（HNC） 114

復習思考題 115

第6章 位置檢測技術 116

6.1 位置伺服控制 116

6.1.1 位置伺服控制分類 116

6.1.2 幅值伺服控制 117

6.1.3 相位伺服控制 118

6.2 光電編碼器 119

6.2.1 增量式編碼器 119

6.2.2 絕對式編碼器 120

6.2.3 編碼器在數控機床中的應用 121

6.3 光柵尺和磁柵尺 122

6.3.1 光柵尺的結構及工作原理 122

6.3.2 光柵尺位移數字變換系統(tǒng) 124

6.3.3 磁柵尺的結構及工作原理 125

6.3.4 磁柵尺的檢測電路 127

6.4 旋轉變壓器和感應同步器 128

6.4.1 旋轉變壓器的結構和工作原理 128

6.4.2 感應同步器的結構和工作原理 130

復習思考題 132

第7章 數控機床伺服系統(tǒng) 133

7.1 概述 134

7.1.1 伺服系統(tǒng)的構成 134

7.1.2 伺服系統(tǒng)的分類 134

7.1.3 數控機床對伺服系統(tǒng)的要求 136

7.2 步進電動機及其驅動系統(tǒng) 137

7.2.1 步進電動機的種類與結構 137

7.2.2 步進電動機的使用特性 139

7.2.3 步進電動機驅動及控制技術 141

7.2.4 利用數控實驗臺實現步進電動機的正、反轉控制 142

7.2.5 利用數控實驗臺實現三相異步電動機的調頻 145

7.3 直流伺服控制 145

7.3.1 小慣量直流伺服電動機 145

7.3.2 直流主軸電動機 146

7.3.3 晶閘管直流調速 146

7.3.4 晶體管直流脈寬調速 150

7.4 交流伺服控制 154

7.4.1 交流伺服電動機 154

7.4.2 交流主軸電動機 155

7.4.3 交流伺服電動機的變頻調速 156

7.4.4 交流伺服電動機的矢量控制調速 158

7.4.5 矢量變換SPWM變頻調速實例 159

7.5 伺服系統(tǒng)性能及參數 161

7.5.1 穩(wěn)態(tài)性能 161

7.5.2 動態(tài)性能 161

7.5.3 輪廓加工中的跟隨精度 162

7.5.4 伺服系統(tǒng)參數 164

復習思考題 166

參考文獻 167

數控技術及應用前言

前 言

隨著計算機技術的發(fā)展，數控技術已經廣泛應用于工業(yè)控制的各個領域，尤其是機械制造行業(yè)，具有高效率、高精度、高自動化的數控裝備得到越來越廣泛的應用。數控機床作為現代機械工業(yè)的重要技術裝備，是典型的機電一體化產品，它融合了計算機技術、自動控制技術、檢測技術、液壓與氣動技術，以及精密機械技術等各個方面的內容。數控技術的應用，不但使傳統(tǒng)的生產和制造模式發(fā)生了根本性的變化，而且隨著它的不斷發(fā)展和應用領域的擴大，對國民經濟中一些重要行業(yè)的發(fā)展起著越來越重要的作用。

本書是根據普通高等學校應用型本科面向“十二五”機電類專業(yè)教材建設的規(guī)劃要求，并結合不同院校實踐教學中的經驗編寫的。本書以數控機床為對象，主要介紹數控技術概述、數控機床機械結構與傳動、數控加工工藝與編程、數控原理與數控系統(tǒng)，以及數控伺服與檢測技術等內容。本書在內容編排上力求系統(tǒng)全面、重點突出、內容新穎。并本著“易教易學”與“貼近生產實際”的核心思想，突出本科教學理論與實踐的均衡，盡量減少理論教學的枯燥、抽象。每章均附有復習思考題，可以幫助學生理解和鞏固所學知識。

本書由北華航天工業(yè)學院王懷明教授、湖州師范學院程廣振教授擔任主編，昆明學院陳玲、西北工業(yè)大學明德學院侯偉、北華航天工業(yè)學院于杰擔任副主編。其中，第1章、第5章由北華航天工業(yè)學院王懷明、于杰編寫，第4章由北華航天工業(yè)學院王懷明、李晨、劉寶華編寫，第2章、第6章由湖州師范學院程廣振編寫，第3章由昆明學院陳玲編寫，第7章由西北工業(yè)大學明德學院侯偉編寫。

本書可作為機電類專業(yè)本科生的教材，還可作為從事數控技術開發(fā)與應用的工程技術人員的參考書。適用于普通高等院校機電類相關專業(yè)（機械設計制造及其自動化、材料成型及控制工程、機械電子工程、測控技術及儀器、過程裝備及控制工程、車輛工程、工業(yè)設計、工業(yè)工程等）的教學，也適合對應專業(yè)獨立學院、民辦院校的本科教學。本教材建議授課48-64學時。

由于編者的水平有限，書中難免有不妥和錯誤之處，懇請讀者批評指正。

編 者2100433B

本書特別適合作為高等院校應用型人才培養(yǎng)的教材，也可作為高職高專師生和工廠數控技術人員的參考書。

本書全面介紹了數控技術的有關原理和應用知識，主要包括數控機床的基本知識、數控裝置、伺服系統(tǒng)，數控車、數控銑、加工中心的加工工藝、編程與操作，數控機床的選用、驗收、調試與維護等內容，尤其突出數控機床的編程與操作、選用調試與維護等實踐性較強的內容，以滿足數控加工技術的發(fā)展和廠礦企業(yè)數控機床使用維修人員的需要。各章內容既有聯(lián)系性，又有一定的獨立性 。 本書特別適合作為高等院校應用型人才培養(yǎng)的教材，也可作為高職高專師生和工廠數控技術人員的參考書。

• 課程資源

《機床數控技術及應用（第四版）》配有在線開放課程——“機床數控技術”。

《機床數控技術及應用（第四版）》配有實操類視頻，以二維碼形式呈現。