國家示範性高職院校建設規劃教材：數控原理與數控機床

　　《數控原理與數控機床》共有八章。第一章簡要介紹數控機床的基本知識，第二章詳細介紹數控加工的工藝與編程，第三章詳細介紹計算機數控系統，第四章介紹數控機床的位置檢測裝置，第五章介紹數控機床進給運動的控制，第六章介紹數控機床主軸驅動及控制，第七章介紹數控機床的機械結構，第八章介紹數控機床的使用與維修。《數控原理與數控機床》可作為高職高專、成人高校機電類、數控類、自動控制類專業學生的教材和參考書，也可作為各種數控職業培訓的培訓教材和從事數控技術科研和工程技術人員的參考用書。
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第1章 數控機床的基本知識1
1.1 數控機床的產生與發展1
1.1.1 數控機床的產生1
1.1.2 數字控制的概念與數控技術的發展1
1.2 數控機床的組成及工作原理2
1.2.1 數控機床的組成2
1.2.2 數控機床的工作原理4
1.3 數控機床的分類4
1.3.1 按控制運動的方式分類4
1.3.2 按驅動裝置特點分類5
1.3.3 按加工工藝方法分類6
1.4 數控機床的特點及應用範圍7
1.4.1 數控機床的加工特點7
1.4.2 數控機床的使用特點7
1.4.3 數控機床的應用範圍8
1.5 數控機床的發展趨勢9
1.5.1 高速度、高精度化9
1.5.2 智能化9
1.5.3 軟硬件的進一步開放9
1.5.4 發展基於PC的數控9
1.5.5 網絡化9
1.5.6 功能復合化9
訓練題10

第2章 數控機床的程序編制11
2.1 數控加工程序編制基礎11
2.1.1 數控編程的基本概念11
2.1.2 數控機床的坐標軸和運動方向11
2.1.3 數控機床的坐標系13
2.1.4 程序的格式14
2.2 數控機床的加工工藝及編程步驟15
2.2.1 編制加工程序的內容及步驟15
2.2.2 零件的安裝和對刀點的確定16
2.2.3 數控加工工藝路線的設計17
2.2.4 切削用量及刀具的選擇18
2.2.5 數值計算19
2.3 數控車床的編程20
2.3.1 數控車床的編程基礎20
2.3.2 數控車床的基本編程功能21
2.3.3 數控車床的基本編程方法23
2.3.4 螺紋切削28
2.3.5 固定循環功能30
2.3.6 子程序37
2.4 華中世紀星HNC21/22T編程指令簡介39
2.4.1 尺寸單位選擇指令G20、G2139
2.4.2 直徑方式和半徑方式編程指定指令G36、G3739
2.4.3 進給速度單位的設定指令G94、G9539
2.4.4 絕對坐標和增量坐標指定指令G90、G9140
2.4.5 直接機床坐標系編程指令G5340
2.4.6 工件坐標系設定指令G9240
2.4.7 螺紋切削指令G3240
2.4.8 暫停指令G0440
2.4.9 恆線速度指令G96、G9741
2.4.10簡單切削循環指令41
2.4.11復合循環42
2.4.12宏指令編程46
2.5 數控銑床及加工中心的編程47
2.5.1 數控銑床及加工中心的編程基礎47
2.5.2 數控銑床及加工中心的基本編程功能47
2.5.3 數控銑床的基本編程方法49
2.5.4 刀具補償功能52
2.5.5 固定循環54
2.5.6 子程序62
2.6 華中世紀星HNC21M編程指令簡介63
2.6.1 HNC21M的基本編程指令63
2.6.2 子程序及簡化編程指令65
2.6.3 固定循環功能68
2.6.4 宏指令編程70
訓練題71

第3章 計算機數控系統74
3.1 CNC系統的基本構成74
3.1.1 CNC系統的概念及基本組成74
3.1.2 CNC裝置的組成及其工作過程74
3.1.3 CNC裝置的特點及可執行的功能75
3.2 CNC系統（裝置）的硬件結構77
3.2.1 CNC系統的硬件構成特點77
3.2.2 CNC系統的典型硬件結構78
3.2.3 CNC系統硬件各組成部分的功能與原理81
3.2.4 華中數控系統硬件結構簡介82
3.3 CNC系統（裝置）的軟件結構83
3.3.1 概述83
3.3.2 CNC系統軟件的組成83
3.3.3 CNC系統軟件各部分的功能83
3.3.4 CNC系統軟件的結構形式92
3.3.5 CNC系統軟件的特點96
3.3.6 華中數控系統的軟件結構99
3.4 CNC系統（裝置）的接口電路100
3.4.1 概述100
3.4.2 CNC系統常用外部設備及接口101
3.4.3 機床開關量及其接口102
3.4.4 串行接口104
3.4.5 網絡通訊接口104
3.5 CNC運動軌跡的插補原理105
3.5.1 運動軌跡插補的概念105
3.5.2 運動軌跡插補的方法105
3.5.3 逐點比較法106
3.5.4 DDA法——數字積分法113
3.5.5 數據採樣法120
3.6 CNC系統中的PLC123
3.6.1 PLC在數控機床中的應用123
3.6.2 M、S、T功能的實現125
訓練題126

第4章 數控機床的位置檢測裝置127
4.1 概述127
4.1.1 位置檢測裝置的分類127
4.1.2 數控機床對位置檢測裝置的要求128
4.2 光電脈衝編碼器128
4.2.1 光電脈衝編碼器的結構128
4.2.2 光電脈衝編碼器的工作原理128
4.2.3 光電脈衝編碼器的信號處理方式129
4.2.4 光電脈衝編碼器在數控機床中的應用130
4.3 光柵尺131
4.3.1 計量光柵的種類131
4.3.2 透射光柵的結構與莫爾條紋的產生原理131
4.3.3 莫爾條紋的特點及作用132
4.3.4 光柵尺的輸出信號與測量電路133
4.3.5 光柵在數控機床中的應用133
4.4 直線式感應同步器134
4.4.1 感應同步器的分類134
4.4.2 直線式感應同步器的工作原理135
4.4.3 典型測量方式136
4.4.4 感應同步器的特點及應用137
4.5 旋轉變壓器138
4.5.1 旋轉變壓器的結構138
4.5.2 旋轉變壓器的工作原理138
4.5.3 旋轉變壓器的典型工作方式139
4.5.4 旋轉變壓器在數控機床中的應用140
訓練題140

第5章 數控機床進給運動的控制141
5.1 概述141
5.1.1 數控機床對進給伺服系統的要求141
5.1.2 進給伺服系統的組成142
5.1.3 進給伺服系統的分類142
5.2 步進驅動及開環控制系統144
5.2.1 步進電動機的工作原理144
5.2.2 步進電動機的驅動電源147
5.2.3 步進電動機的進給控制152
5.2.4 步進電動機的主要特性及其選擇153
5.3 直流伺服驅動系統156
5.3.1 直流伺服電動機156
5.3.2 直流伺服驅動裝置159
5.4 交流伺服驅動系統161
5.4.1 永磁交流同步伺服電機的結構161
5.4.2 永磁交流同步伺服電機工作原理162
5.4.3 永磁交流同步伺服電機的特性163
訓練題164

第6章 數控機床主軸運動的控制165
6.1 數控機床對主軸驅動系統的要求165
6.2 主軸驅動裝置的工作原理166
6.2.1 主軸驅動裝置的特點166
6.2.2 直流主軸電動機及驅動裝置166
6.2.3 交流主軸電動機及驅動裝置167
6.3 主軸分段無級變速及控制170
6.3.1 主軸分段無級變速的概念170
6.3.2 主軸分段無級變速的原理170
6.3.3 自動變擋的實現171
6.4 主軸准停控制173
6.4.1 主軸准停控制在數控機床上的作用173
6.4.2 機械准停控制173
6.4.3 電氣准停控制174
訓練題177

第7章 數控機床的機械結構178
7.1 數控車床的機械結構178
7.1.1 數控車床的組成與佈局178
7.1.2 數控車床的分類180
7.1.3 數控車床的主傳動系統181
7.1.4 數控車床的進給傳動系統182
7.1.5 數控車床的工裝夾具185
7.1.6 數控車床的刀具186
7.2 數控銑床的機械結構188
7.2.1 數控銑床的組成與特點188
7.2.2 數控銑床的分類189
7.2.3 數控銑床的主傳動系統190
7.2.4 數控銑床的進給傳動系統191
7.2.5 數控銑床的夾具193
7.2.6 數控銑床的刀具194
7.3 加工中心的機械結構197
7.3.1 加工中心的基礎知識197
7.3.2 加工中心的分類198
7.3.3 加工中心的主傳動系統199
7.3.4 加工中心的刀具系統201
7.3.5 自動換刀裝置202
訓練題206

第8章 數控機床的使用與維修207
8.1 數控機床的選用207
8.1.1 數控機床的選用原則207
8.1.2 數控機床選用的基本要點208
8.2 數控機床的調試和驗收211
8.2.1 數控機床的安裝與調試211
8.2.2 數控機床的驗收212
8.3 數控機床的維護與保養215
8.3.1 數控機床維護與保養的意義215
8.3.2 數控機床的日常保養215
8.4 數控機床的故障與排除217
8.4.1 數控機床故障診斷的基本知識217
8.4.2 數控機床常用的故障診斷技術221
8.4.3 數控機床故障的診斷與排除222
訓練題226
參考文獻227