现代机床数控技术

本书遵循“工程教育”新理念，基于应用型人才培养要求，跟踪数控技术*新发展趋势，以现代数控机床的组成和加工工件过程为主线，全面阐述计算机数控系统及控制、数控系统轨迹控制原理及方法、数控机床机械本体、数控机床伺服系统、现代数控机床加工程序的编制等相关基础知识，注重内容的优选性、系统性和实用性，重点突出，形式新颖。每章均有知识拓展和一定数量的思考与练习，书后还附有数控技术常用术语中英文对照表，为学生进一步阅读英文资料打下基础。本书可作为高等院校机械设计制造及其自动化、机械电子工程等本科专业的教材，也可供其他有关专业的师生和工程技术人员参考。

第1章绪论1
1.1概述1
1.2数控机床的组成与工作过程2
1.2.1数控机床的组成2
1.2.2数控机床的工作过程5
1.3数控机床的分类6
1.3.1按运动控制轨迹分类6
1.3.2按伺服系统分类7
1.3.3按工艺方法分类8
1.4数控机床的性能指标9
1.5数控机床的加工特点及应用范围11
1.5.1数控机床的加工特点11
1.5.2数控机床的应用范围12
1.6数控技术的发展趋势12
知识拓展：虚拟切削加工技术15
本章小结15
思考与练习15
第2章计算机数控系统及控制17
2.1概述17
2.1.1计算机数控系统的基本组成18
2.1.2CNC装置的主要功能19
2.1.3CNC装置的基本工作过程20
2.2计算机数控装置的硬件结构21
2.2.1单微处理器CNC装置22
2.2.2多微处理器CNC装置23
2.3计算机数控装置的软件结构24
2.3.1CNC装置软件的组成24
2.3.2CNC装置软件的结构特点25
2.3.3CNC装置软件的结构模式26
2.4数控系统的可编程控制器26
2.4.1PLC概述26
2.4.2PLC的基本结构27
2.4.3PLC的工作过程28
2.4.4PLC在数控机床上的应用29
2.5计算机数控装置的I/O接口与通信网络31
2.5.1CNC装置的I/O接口31
2.5.2CNC装置的通信接口32
知识拓展：常见数控系统介绍33
本章小结34
思考与练习35
第3章数控系统轨迹控制原理及方法36
3.1概述36
3.2插补原理及其方法分类37
3.2.1插补原理的实质37
3.2.2插补算法的基本要求37
3.2.3插补方法的分类38
3.3脉冲增量插补方法38
3.3.1逐点比较法38
3.3.2数字积分法46
3.4数据采样插补方法53
3.4.1插补周期的选择54
3.4.2时间分割法55
3.4.3扩展DDA插补法57
3.5刀具补偿原理及方法60
3.5.1刀具半径补偿61
3.5.2刀具长度补偿67
3.6进给速度和加减速的控制原理及方法68
3.6.1进给速度的控制方法68
3.6.2加减速的控制方法70
知识拓展：方向矢量71
本章小结73
思考与练习73
第4章数控机床机械本体75
4.1概述75
4.2数控机床机械结构的组成及特点76
4.2.1数控机床机械结构的组成76
4.2.2数控机床机械结构特点76
4.3提高数控机床机械结构性能的方法77
4.3.1改善机床结构刚度77
4.3.2减小机床热变形82
4.3.3提高机床的低速运动平稳性83
4.4数控机床主传动系统84
4.4.1数控机床主传动系统的组成84
4.4.2数控机床对主传动系统的要求84
4.4.3数控机床主传动系统的主要参数84
4.5主传动的形式及主轴部件86
4.5.1主传动的形式86
4.5.2主轴部件87
4.5.3主轴功率选择91
4.5.4高速主轴系统93
4.6数控机床的进给伺服系统94
4.6.1数控机床进给系统的要求和传动形式94
4.6.2滚珠丝杠螺母副95
4.6.3滚珠丝杠螺母副的间隙调整97
4.6.4滚珠丝杠的支承方式及主要参数99
4.6.5静压丝杠螺母副100
4.6.6传动间隙补偿机构102
4.6.7高速进给单元105
4.7数控机床导轨副108
4.7.1数控机床对导轨的要求108
4.7.2数控机床导轨副的类型和特点109
4.8进给伺服系统特性112
4.8.1系统负载惯量113
4.8.2电动机负载转矩114
4.9数控机床辅助装置116
4.9.1自动换刀装置116
4.9.2数控回转工作台117
4.9.3数控分度工作台117
知识拓展：并联机床118
本章小结119
思考与练习119
第5章数控机床伺服系统121
5.1概述121
5.1.1伺服系统的概念122
5.1.2数控机床对伺服系统的要求123
5.1.3伺服系统的分类123
5.2驱动电动机126
5.2.1步进电动机及其驱动控制126
5.2.2直流伺服电动机及其驱动控制135
5.2.3交流伺服电动机及其速度控制143
5.3进给伺服系统设计147
5.3.1伺服电动机的选择原则147
5.3.2横向进给系统设计的算例148
5.3.3进给伺服系统的性能分析149
5.4数控机床常用位置检测装置151
5.4.1概述151
5.4.2光电编码器检测装置154
5.4.3旋转变压器和感应同步器157
5.4.4光栅检测装置163
5.4.5激光干涉位置检测装置169
5.4.6位置控制与速度控制170
知识拓展：全数字控制伺服系统172
本章小结173
思考与练习173
第6章现代数控机床加工程序的编制175
6.1概述175
6.2数控加工工艺176
6.2.1数控加工工艺的特点与内容176
6.2.2数控加工工艺分析178
6.2.3加工顺序的确定183
6.2.4数控刀具与切削用量185
6.2.5加工路线的确定188
6.3数控加工编程中的数值计算193
6.4数控加工工艺文件的编制196
6.5高速加工及其加工路线197
6.5.1高速切削技术与高速加工197
6.5.2高速加工的刀具加工路线199
6.6数控加工程序的编制201
6.6.1数控程序编制的概念201
6.6.2数控机床的坐标系统201
6.6.3数控加工程序的结构204
6.7数控系统常用功能206
6.8数控车削程序编制208
6.8.1数控车削编程特点208
6.8.2数控车削常用指令209
6.8.3车削加工固定循环功能指令213
6.8.4典型零件数控车床编程与加工实例217
6.9数控铣床与加工中心程序编制223
6.9.1数控铣床与加工中心编程的特点223
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