机电一体化技术：数控技术

绪论

0.1 机床数字控制的基本概念

0.1.1 数控机床的组成

0.1.2 数控机床的工作过程

0.1.3 数控机床加工的优点

0.2 数控系统的分类

0.2.1 按系统特点分类

0.2.2 按控制装置类型分类

0.2.3 按有无测量装置分类

0.2.4 按功能水平分类

0.3 数控机床的有关功能规定

0.3.1 坐标系的确定

0.3.2 机床坐标系与工件坐标系

0.4 数控程序编制

0.4.1 程序编制的方法

0.4.2 程序编制的内容和步骤

0.4.3 程序编制中的工艺处理

0.4.4 程序编制中的数字计算

0.5 机床数控技术的发展

0.5.1 数控机床结构的发展

0.5.2 计算机控制性能的发展

0.5.3 伺服驱动系统的发展

0.5.4 自适应控制

0.5.5 计算机群控

0.5.6 柔性制造系统（FMS）

第1章 数控机床的检测系统

1.1 数控检测系统概述

1.2 旋转编码器

1.2.1 绝对式旋转编码器

1.2.2 增量式旋转编码器

1.2.3 编码器应用

1.3 光栅

1.3.1 光栅的种类及特点

1.3.2 直线透射光栅

1.3.3 直线光栅的辨向

1.3.4 提高分辨率的措施

1.4 旋转变压器和感应同步器

1.4.1 旋转变压器

1.4.2 感应同步器

1.5 磁栅

1.5.1 磁性标尺

1.5.2 拾磁磁头及工作原理

第2章 数控机床的伺服系统

2.1 伺服驱动系统概述

2.2 开环伺服驱动系统

2.2.1 步进电动机

2.2.2 步进电动机的驱动控制

2.2.3 步进电动机的选用

2.3 闭环伺服驱动系统

2.3.1 直流伺服电动机

2.3.2 直流伺服电动机的驱动控制

2.3.3 交流伺服电动机

2.3.4 交流伺服电动机的驱动控制

第3章 数控系统插补原理和数据处理

3.1 数控系统概述

3.1.1 数控系统的构成

3.1.2 数控系统的分类

3.1.3 数控系统的特点

3.2 典型数控系统

3.2.1 FANUC数控系统介绍

3.2.2 SIEMENS数控系统介绍

3.3 数控系统的插补原理与方法

3.3.1 插补的基本概念

3.3.2 插补的分类

3.4 逐点比较插补法

3.4.1 逐点比较法直线插补

3.4.2 逐点比较法圆弧插补

3.4.3 逐点比较法插补的改进

3.5 数字积分插补法

3.5.1 数字积分法直线插补

3.5.2 数字积分法圆弧插补

3.6 数据采样插补法

3.6.1 时间分割插补法直线插补

3.6.2 时间分割插补法圆弧插补

3.7 数据处理

3.7.1 数控机床数据处理

3.7.2 数控系统刀具补偿

第4章 数控机床用可编程控制器

4.1 概述

4.2 数控机床用PLC的分类

4.2.1 内装型PLC

4.2.2 独立型PLC

4.3 数控机床用PLC的功能

4.4 数控机床PLC控制实例

4.4.1 PLC主程序

4.4.2 主要子程序

第5章 数控机床常用接口

5.1 概述

5.1.1 接口的分类规范

5.1.2 接口的实现

5.1.3 数控对接口的要求

5.2 输入/输出接口

5.2.1 数控系统的显示功能及其接口

5.2.2 数控系统的I/O接口

5.3 通信接口

5.3.1 数控系统的通信设备及接口

5.3.2 数据通信系统的组成

5.3.3 通信方式

5.3.4 通信介质

5.3.5 常用的通信接口

5.3.6 通信协议

5.3.7 网络结构概述

参考文献

《机电一体化技术：数控技术》是“机电一体化技术”丛书之一。《机电一体化技术：数控技术》以培养技术应用型人才为目标，以大中型企业单位用人需求为导向，介绍了数控技术相关内容，包括机床数字控制的基础知识、数控机床的检测系统、数控机床的伺服系统、数控系统插补原理和数据处理、数控机床用可编程控制器以及数控机床常用接口等内容。《机电一体化技术：数控技术》取材新颖，注重内容的先进性、科学性和实用性。《机电一体化技术：数控技术》注重理论联系实际，各章节间既有联系，又有一定的独立性，且每章后均附有思考与练习题。

第1章数控技术概述111数控技术的基本概念与特点1

111数控技术的基本概念1

112数控技术的特点1

12数控设备的组成与分类2

121数控设备的组成2

122数控设备的分类3

13数控技术的发展状况4

131数控设备的发展历史4

132数控技术的发展趋势6

习题110

第2章数控加工及其程序编制11

21数控加工基础11

211数控加工的基本概念11

212数控加工的工艺设计14

22数控程序编制基础19

221程序编制的方法、内容与步骤19

222程序编制的代码标准20

223NC程序的结构20

224NC程序的常用功能22

23数控车削程序编制25

231数控车削编程基础25

232数控车削常用指令26

233数控车削加工实例34

24数控铣削与加工中心程序编制36

241数控铣削与加工中心编程特点36

242数控铣削与加工中心系统的特殊功能指令37

243数控铣削与加工中心加工实例47

习题251

第3章轨迹控制原理与数控系统54

31概述54

32脉冲增量插补54

321逐点比较法55

322数字积分法60

33数据采样插补67

331概述67

332时间分割法68

333扩展DDA法71

34进给速度控制73

341开环系统的速度计算74

342闭环系统的速度计算74

343加减速控制75

35可编程控制器77

351PC的结构、工作原理与特点78

352可编程控制器的应用83

36典型数控系统86

习题388

第4章计算机数控装置89

41概述89

411CNC系统的组成与特点89

412CNC装置的组成89

413CNC装置的功能90

42CNC装置的硬件91

421经济型数控系统硬件91

422标准型数控系统硬件104

43CNC装置的软件110

431经济型数控系统软件110

432标准型数控系统软件115

44CNC装置的数据预处理116

441零件程序的输入117

442译码117

443刀具补偿118

444其他预处理123

习题4124

第5章数控机床的传动控制与机械结构125

51数控机床的位置检测装置125

511概述125

512旋转变压器125

513感应同步器127

514光栅129

515脉冲编码器130

52数控机床的进给伺服系统132

521概述132

522开环进给伺服系统132

523闭环进给伺服系统135

524进给系统的机械传动结构139

53数控机床主轴驱动及其机械结构142

531主轴驱动及其控制142

532主传动的机械结构146

54数控机床的自动换刀装置148

541自动换刀装置的结构类型148

542刀库及刀具的选择方式152

543刀具交换装置156

55数控机床的总体结构157

551数控机床的结构要求157

552数控车床159

553数控铣床与加工中心165

习题5170

第6章数控技术综合应用171

61数控机床的选用171

611选用依据171

612选用内容172

613购置订货时应注意的问题174

62数控机床的安装与调试174

621安装调试的准备工作174

622安装调试的配合工作174

623安装调试的组织工作175

624数控机床的检测与验收175

625数控机床的设备管理178

63数控机床的维修178

631数控机床维修概述178

632数控机床的故障诊断180

633数控机床的故障维修184

634故障诊断与维修综合实例187

64数控自动编程技术简介189

641数控自动编程概述189

642图形交互式自动编程系统190

643基本构图与编辑193

644刀具路径的生成202

645数控自动编程综合实例218

习题6221

参考文献223

2100433B

第1章　概论

1.1　数控技术的基本概念

1.2　数控机床的分类

1.3　数控技术的产生与发展及技术水平

复习题

第2章　数控加工的程序编制

2.1　概述

2.2　数控编程的基础

2.3　数控标准

2.4　数控系统的指令代码

2.5　手工编程

2.6 自动编程

2.7　程序编制中的数学处理

复习题

第3章　计算机数控装置的插补原理

3.1　概述

3.2　基准脉冲插补

3.3　数据采样插补

3.4　曲面直接插补（SDI）

复习题

第4章　计算机数控（CNC）装置

4.1　概述

4.2　CNC装置的硬件结构

4.3　CNC装置的软件结构

4.4　计算机数控中的可编程控制器（PLC）

4.5　CNC装置的接口电路

复习题

第5章　数控检测装置

5.1　概述

5.2　旋转变压器

5.3　感应同步器

5.4　直线光栅

5.5　光电脉冲编码器

5.6　编码器

5.7　霍耳检测装置

复习题

第6章　数控伺服系统

6.1　概述

6.2　伺服电动机

6.3　速度控制

6.4　位置控制

复习题

参考文献

数控技术是用数字程序控制数控设备实现自动工作的技术，广泛应用于制造领域。本书共分六章，第1章数控技术概述，简述了数控技术的基本概念与特点，数控设备的组成与分类，数控技术的发展状况；第2章数控加工及其程序编制，介绍了数控加工与数控程序编制基础，数控车削、铣削与加工中心的程序编制；第3章轨迹控制原理与数控系统，讨论了脉冲增量插补，数据采样插补，进给速度控制，可编程控制器和典型数控系统；第4章计算机数控装置，阐述了其组成、功能与特点，CNC装置的硬件、软件及数据预处理；第5章数控机床的传动控制与机械结构，介绍了数控机床的位置检测装置，进给伺服系统，主轴驱动及其机械结构，自动换刀装置，总体结构；第6章数控技术综合应用，叙述了数控机床的选用、安装与调试、维修，数控自动编程技术等内容。

本书内容全面、系统，力求重点突出，理论联系实际；文字简练，图文并茂；各章均附有习题，以及时巩固所学知识。

该书是普通高等教育机电类专业数控课程的教材，也可供研究生、电视大学和其他院校机电类专业的学生，以及有关工程技术人员参考。