機床數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用（第四版）

目錄
第1章 數(shù)控技術(shù)概論 1
1.1 數(shù)控技術(shù)的基本概念 1
1.2 機床數(shù)控技術(shù)的組成 1
1.2.1 機床本體 1
1.2.2 數(shù)控系統(tǒng) 2
1.2.3 外圍技術(shù) 3
1.3 數(shù)控加工零件的過程 4
1.4 數(shù)控機床的特點與分類 5
1.4.1 數(shù)控機床的特點 5
1.4.2 數(shù)控機床的分類 6
1.5 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢 9
復(fù)習(xí)思考題 13
第2章 數(shù)控加工程序編制基礎(chǔ) 14
2.1 概述 14
2.1.1 數(shù)控編程的基本概念 14
2.1.2 數(shù)控編程的內(nèi)容和步驟 14
2.1.3 數(shù)控編程的方法 15
2.1.4 數(shù)控機床坐標(biāo)系 16
2.1.5 加工程序結(jié)構(gòu)與格式 18
2.2 數(shù)控編程中的常用指令 19
2.2.1 準(zhǔn)備功能G代碼 19
2.2.2 輔助功能M代碼 26
2.2.3 F代碼、S代碼、T代碼 28
2.3 數(shù)控編程中的工藝處理 29
2.3.1 數(shù)控加工工藝的特點與內(nèi)容 29
2.3.2 數(shù)控加工零件或加工內(nèi)容的選擇 29
2.3.3 數(shù)控加工工藝性分析 30
2.3.4 數(shù)控加工工藝路線的設(shè)計 31
2.3.5 數(shù)控加工工序的詳細設(shè)計 31
2.3.6 工藝處理案例分析 42
2.4 高速加工及其工藝處理 44
2.4.1 高速加工概述 44
2.4.2 高速加工中的工藝處理 44
2.5 數(shù)控編程中的數(shù)學(xué)處理 47
2.5.1 直線、圓弧類零件的數(shù)學(xué)處理 47
2.5.2 非圓曲線節(jié)點坐標(biāo)計算 48
2.5.3 列表曲線輪廓零件的數(shù)學(xué)處理 50
2.5.4 列表曲面輪廓零件的數(shù)學(xué)處理 53
復(fù)習(xí)思考題 54
第3章 數(shù)控加工編程方法 56
3.1 概述 56
3.2 手工編程方法 57
3.2.1 數(shù)控車床編程方法及編程實例 57
3.2.2 數(shù)控銑床編程方法及編程實例 70
3.2.3 數(shù)控線切割機床編程方法及編程實例 75
3.2.4 加工中心編程方法及編程實例 83
3.2.5 車銑復(fù)合機床編程方法及編程實例 90
3.2.6 宏程序編程方法及編程實例 97
3.3 自動編程方法 102
3.3.1 概述 102
3.3.2 圖形交互編程的主要過程 103
3.3.3 圖形交互編程實例 103
復(fù)習(xí)思考題 110
第4章 計算機數(shù)控裝置 113
4.1 概述 113
4.2 計算機數(shù)控裝置的硬件結(jié)構(gòu) 113
4.2.1 單微處理器結(jié)構(gòu) 113
4.2.2 多微處理器結(jié)構(gòu) 115
4.2.3 開放式數(shù)控系統(tǒng) 116
4.2.4 嵌入式數(shù)控系統(tǒng) 117
4.3 計算機數(shù)控裝置的軟件結(jié)構(gòu) 119
4.3.1 CNC裝置的軟件組成 119
4.3.2 CNC系統(tǒng)軟件的工作過程 120
4.3.3 CNC系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) 121
4.4 數(shù)控機床的可編程控制器 123
4.4.1 數(shù)控機床中可編程控制器實現(xiàn)的功能 123
4.4.2 PLC、CNC與數(shù)控機床的關(guān)系 124
4.4.3 PLC在數(shù)控機床上的應(yīng)用舉例 125
4.5 典型的CNC系統(tǒng)簡介 127
4.5.1 SIEMENS數(shù)控系統(tǒng) 127
4.5.2 FANUC數(shù)控系統(tǒng) 130
復(fù)習(xí)思考題 133
第5章 數(shù)控機床的運動控制原理 134
5.1 概述 134
5.1.1 插補的基本概念 134
5.1.2 插補方法的分類 135
5.2 逐點比較法 137
5.2.1 逐點比較法直線插補 137
5.2.2 逐點比較法圓弧插補 140
5.3 數(shù)字積分法 144
5.3.1 DDA法直線插補 145
5.3.2 DDA法圓弧插補 148
5.3.3 提高DDA法插補質(zhì)量的措施 151
5.3.4 其他函數(shù)的DDA法插補運算 156
5.4 直線函數(shù)法 156
5.4.1 直線函數(shù)法直線插補 156
5.4.2 直線函數(shù)法圓弧插補 157
5.5 擴展數(shù)字積分法 158
5.5.1 擴展DDA法直線插補 158
5.5.2 擴展DDA法圓弧插補 159
5.6 曲面直接插補 161
5.6.1 實現(xiàn)SDI的軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作流程 162
5.6.2 SDI算法的基本原理 162
5.6.3 SDI的信息輸入 164
5.6.4 曲面直接插補的技術(shù)關(guān)鍵 165
5.7 刀具半徑補償 166
5.7.1 B刀具半徑補償 166
5.7.2 C刀具半徑補償 168
5.8 進給加減速控制方法 175
5.8.1 進給速度的控制方法 176
5.8.2 CNC裝置的常見加減速控制方法 177
復(fù)習(xí)思考題 188
第6章 數(shù)控機床的檢測裝置 190
6.1 概述 190
6.1.1 數(shù)控機床對檢測裝置的主要要求 190
6.1.2 位置檢測裝置分類 191
6.2 旋轉(zhuǎn)變壓器 192
6.2.1 旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu) 192
6.2.2 旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理 193
6.2.3 旋轉(zhuǎn)變壓器的應(yīng)用 195
6.2.4 磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器簡介 195
6.3 感應(yīng)同步器 196
6.3.1 感應(yīng)同步器的結(jié)構(gòu)與種類 196
6.3.2 感應(yīng)同步器的安裝 198
6.3.3 感應(yīng)同步器的工作原理 198
6.3.4 感應(yīng)同步器的特點 200
6.4 光柵 201
6.4.1 光柵的種類與精度 201
6.4.2 光柵的結(jié)構(gòu)與測量原理 202
6.4.3 光柵測量系統(tǒng) 204
6.5 編碼器 207
6.5.1 接觸式編碼器 207
6.5.2 光電式編碼器 208
6.5.3 編碼器在數(shù)控機床中的應(yīng)用 209
6.6 磁柵 210
6.6.1 磁柵的工作原理與結(jié)構(gòu) 210
6.6.2 磁柵位移檢測裝置的結(jié)構(gòu)類型 214
6.7 激光干涉儀 215
6.7.1 激光干涉法測距的基本原理 215
6.7.2 雙頻激光干涉儀 216
6.8 位置檢測裝置的輸出接口與傳輸協(xié)議 217
復(fù)習(xí)思考題 221
第7章 數(shù)控機床的伺服驅(qū)動系統(tǒng) 222
7.1 概述 222
7.2 步進電機及其驅(qū)動控制系統(tǒng) 223
7.2.1 步進電機的工作原理 223
7.2.2 步進電機的主要特性 225
7.2.3 步進電機的分類 226
7.2.4 步進電機的環(huán)形分配器 228
7.2.5 功率放大電路 230
7.3 直流伺服電機及其速度控制系統(tǒng) 234
7.3.1 直流伺服電機的分類和工作原理 234
7.3.2 直流伺服電機的調(diào)速原理與方法 234
7.3.3 直流伺服電機速度控制單元的調(diào)速控制方式 236
7.4 交流伺服電機及其速度控制系統(tǒng) 240
7.4.1 交流伺服電機的分類與特點 240
7.4.2 交流伺服電機的變頻調(diào)速 241
7.4.3 交流伺服電機的變頻調(diào)速特性 244
7.4.4 交流伺服電機的矢量控制 245
7.4.5 永磁式交流同步電機的矢量控制 248
7.4.6 感應(yīng)式交流伺服電機的矢量控制 249
7.5 直線電機及其在數(shù)控機床中的應(yīng)用簡介 251
7.5.1 直線電機的特點 251
7.5.2 直線電機的基本結(jié)構(gòu)和分類 252
7.5.3 直線電機的基本工作原理 253
7.5.4 直線電機在機床上的應(yīng)用 254
7.6 位置伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與原理 255
7.6.1 概述 255
7.6.2 相位比較伺服系統(tǒng) 257
7.6.3 幅值比較伺服系統(tǒng) 261
7.6.4 數(shù)字脈沖比較伺服系統(tǒng) 262
7.6.5 全數(shù)字控制伺服系統(tǒng) 263
7.6.6 多軸同步控制原理 264
復(fù)習(xí)思考題 265
第8章 數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)與裝置 266
8.1 概述 266
8.1.1 數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)的特點 266
8.1.2 數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)的基本要求 266
8.2 數(shù)控機床主傳動系統(tǒng) 270
8.2.1 主傳動方式 270
8.2.2 主軸部件的結(jié)構(gòu) 271
8.2.3 主軸部件的支承 271
8.2.4 主軸的準(zhǔn)停裝置 273
8.2.5 自動換刀裝置 274
8.2.6 高速電主軸裝置 276
8.2.7 萬向銑頭 278
8.3 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng) 279
8.3.1 進給傳動方式 280
8.3.2 滾珠絲杠螺母副 280
8.3.3 齒輪齒條副 283
8.3.4 回轉(zhuǎn)工作臺 283
8.4 數(shù)控機床的導(dǎo)軌 285
8.4.1 帶有塑料層的滑動導(dǎo)軌 285
8.4.2 滾動導(dǎo)軌 286
8.4.3 靜壓導(dǎo)軌 287
8.5 數(shù)控機床的自動換刀裝置 287
8.5.1 自動換刀裝置概述 287
8.5.2 刀庫 290
8.5.3 刀具交換裝置 290
8.6 數(shù)控機床的輔助裝置 291
8.6.1 液壓和氣動裝置 291
8.6.2 排屑裝置 291
8.6.3 其他輔助裝置 292
復(fù)習(xí)思考題 292
第9章 分布式數(shù)字控制技術(shù) 293
9.1 概述 293
9.1.1 DNC的產(chǎn)生 293
9.1.2 DNC的特點 294
9.1.3 DNC的基本組成 294
9.1.4 DNC的主要功能 295
9.2 DNC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與控制 296
9.3 DNC系統(tǒng)的通信方式 297
9.3.1 基于異步串行通信的點對點型 297
9.3.2 基于網(wǎng)絡(luò)的分布型 298
9.3.3 混合通信型 301
9.4 DNC 系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集與信息監(jiān)視 301
9.4.1 數(shù)據(jù)采集與信息監(jiān)視技術(shù) 301
9.4.2 信息采集的實現(xiàn)方案與策略 302
9.4.3 OPC原理與規(guī)范 304
9.4.4 OPC技術(shù)在DNC 中的應(yīng)用 305
9.5 DNC系統(tǒng)實例分析 307
復(fù)習(xí)思考題 309
第10章 柔性制造系統(tǒng) 310
10.1 概述 310
10.1.1 柔性制造系統(tǒng)的定義 310
10.1.2 柔性制造系統(tǒng)的特點 311
10.2 柔性制造系統(tǒng)基本組成 312
10.2.1 FMS制造工作站 312
10.2.2 物料儲運系統(tǒng) 313
10.2.3 FMS管理與控制系統(tǒng) 319
10.3 FMS實例 322
10.3.1 FMS-500概況 322
10.3.2 FMS-500系統(tǒng)遞階控制結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)功能 323
10.3.3 FMS-500的特點 324
10.4 智能制造系統(tǒng) 325
10.4.1 智能制造系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)層次模型 325
10.4.2 智能制造系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流 326
10.4.3 智能制造系統(tǒng)實例 326
復(fù)習(xí)思考題 327
參考文獻 328