数控技术及应用指南

本书译自原书第31版，首先介绍了数控技术的发展历史，从使用者的角度对数控系统的组成及功能进行了详细的介绍，特别是结合丰富的实例图解，使读者更加容易理解机床加工过程的逻辑控制、加工轨迹的运动控制原理和技术，从而对数控机床有更加深入、清晰的认识。本书重点介绍了数控机床的应用，从数控机床的种类、生产系统的组成、刀具及其管理、数控编程以及数字化网络化的生产信息系统，全面覆盖了数控机床应用的各个环节，使读者系统性地掌握数控机床的高效绿色的使用，是一本学习和使用数控机床的的经典指南。本书图文并茂，既可用于数控技术基础培训，也可作为实际应用中的技术指导用书，同时对扩展数控技术专业视野和从事相关研究具有极大的参考价值。本书适合从事数控技术的专业技术人员、数控机床的使用人员及大专院校相关专业的师生阅读。

译者序
原书前言
第1章 计算机数控（CNC）技术导论1
1.1 数控加工的发展历史3
1.1.1 第二次世界大战后初期3
1.1.2 机床行业的重建3
1.1.3 东德的机床工业4
1.1.4 全球机床行业的发展5
1.1.5 德国机床工业的进一步发展6
1.1.6 日本机床的影响6
1.1.7 德国机床制造业的危机6
1.1.8 原因及影响7
1.1.9 柔性制造系统7
1.1.10 2009年世界经济危机9
1.1.11 形势及展望9
1.1.12 结论10
1.2 数控技术发展的里程碑12
1.3 数控技术和计算机数控技术15
1.3.1 通向NC的途径15
1.3.2 硬件16
1.3.3 软件17
1.3.4 控制类型17
1.3.5 数控轴19
1.3.6 可编程序控制器20
1.3.7 适配单元20
1.3.8 计算机技术和数控技术20
1.3.9 NC程序和编程22
1.3.10 数据输入24
1.3.11 数控系统的操作24
1.3.12 数控编程25
1.3.13 小结27
1.3.14 本节要点28
第2章 计算机数控（CNC）机床的功能29
2.1 路径信息和路径测量31
2.1.1 引言31
2.1.2 轴的标识31
2.1.3 位置控制回路33
2.1.4 位置的测量35
2.1.5 测量仪器的简单诊断44
2.1.6 补偿45
2.1.7 本节要点54
2.2 切换功能55
2.2.1 简要介绍55
2.2.2 换刀功能55
2.2.3 铣床和加工中心的换刀功能56
2.2.4 车床的换刀功能57
2.2.5 刀具的位置编码58
2.2.6 工件的更换59
2.2.7 主轴的变速功能61
2.2.8 进给速度功能62
2.2.9 小结62
2.2.10 本节要点63
2.3 操作功能64
2.3.1 定义系统64
2.3.2 CNC系统的基本功能64
2.3.3 CNC系统的特殊功能68
2.3.4 防碰撞功能71
2.3.5 数控机床的集成安全理念78
2.3.6 状态监测和机床数据采集93
2.3.7 数控显示97
2.3.8 CNC的触摸操作98
2.3.9 数控系统用户界面的扩展99
2.3.10 安全运行模式选择的电子钥匙系统102
2.3.11 开放式数控系统104
2.3.12 OPC UA在数控机床中的应用106
2.3.13 成本评估107
2.3.14 现代数控系统的优点109
2.3.15 小结109
2.3.16 本节要点110
2.4 可编程序控制器112
2.4.1 定义112
2.4.2 PLC的发展历史112
2.4.3 PLC的组成和工作原理113
2.4.4 数据总线和现场总线115
2.4.5 PLC的优点118
2.4.6 PLC的编程和文档语言119
2.4.7 PLC 程序120
2.4.8 程序存储器121
2.4.9 PLC、CNC和PC集成122
2.4.10 PLC的选择标准122
2.4.11 小结124
2.4.12 CNC和PLC的列表比较124
2.4.13 本节要点126
2.5 CNC系统对机床组件的影响128
2.5.1 机床配置128
2.5.2 床身129
2.5.3 导轨130
2.5.4 机床外罩131
2.5.5 冷却系统131
2.5.6 排屑系统131
2.5.7 小结131
2.5.8 本节要点132
第3章 计算机数控（CNC）机床的电气驱动系统133
3.1 CNC机床的驱动调节135
3.1.1 定义135
3.1.2 数控坐标轴的机械结构136
3.1.3 模拟控制137
3.1.4 模拟量调节与数字量调节的比较137
3.1.5 数字量的智能驱动技术138
3.1.6 控制器类型和控制特性140
3.1.7 控制环路增益和Kv因数（位置环增益）141
3.1.8 前馈控制142
3.1.9 伺服驱动器143
3.1.10 小结146
3.1.11 本节要点147
3.2 CNC机床的进给驱动系统149
3.2.1 进给驱动系统的要求150
3.2.2 进给驱动的类型150
3.2.3 直线电动机的种类155
3.2.4 直线电动机驱动的优缺点156
3.2.5 驱动控制器和CNC系统的连接157
3.2.6 测量传感器158
3.2.7 小结159
3.2.8 本节要点160
3.3 CNC机床的主轴驱动系统161
3.3.1 主轴驱动系统的要求161
3.3.2 主轴驱动的类型162
3.3.3 主轴驱动系统的结构形式162
3.3.4 交流同步电动机的驱动模式164
3.3.5 永磁同步电动机驱动的优缺点165
3.3.6 本节要点165
3.4 CNC机床的驱动系统选型167
3.4.1 方法与步骤167
3.4.2 主轴驱动系统的选型172
3.4.3 小结173
3.5 基于工艺参数的主轴机械设计174
3.5.1 电机的选择174
3.5.2 轴承174
3.5.3 润滑175
3.5.4 加工过程175
3.5.5 工业4.0对主轴的要求179
3.5.6 本节要点180
第4章 数控机床和制造系统183
4.1 数控机床185
4.1.1 加工中心和数控铣床185
4.1.2 数控车床191
4.1.3 数控磨床196
4.1.4 数控齿轮加工机床202
4.1.5 数控钻床和镗床207
4.1.6 数控锯床209
4.1.7 激光加工设备210
4.1.8 冲压机床和冲剪机床215
4.1.9 弯管机床218
4.1.10 数控电火花加工机床220
4.1.11 电子束机床222
4.1.12 水切割机床223
4.1.13 复合机床225
4.1.14 测量和检验设备232
4.1.15 小结234
4.1.16 本节要点235
4.2 增材制造236
4.2.1 引言236
4.2.2 定义237
4.2.3 工艺流程238
4.2.4 增材制造工艺的分类241
4.2.5 几种重要的叠层制造工艺242
4.2.6 增材制造的优点250
4.2.7 应用252
4.2.8 新的方法252
4.2.9 准备工作 254
4.2.10 与生产的结合255
4.2.11 小结256
4.2.12 本节要点256
4.3 柔性制造系统257
4.3.1 定义257
4.3.2 柔性制造单元259
4.3.3 柔性制造系统261
4.3.4 柔性制造系统的技术特征263
4.3.5 柔性制造系统的应用准则265
4.3.6 加工策略266
4.3.7 设备选型及布局266
4.3.8 工件运输系统267
4.3.9 柔性制造系统对CNC控制器的要求272
4.3.10 柔性制造系统的主机275
4.3.11 柔性制造系统的经济优势277
4.3.12 柔性制造系统规划中的问题与风险277
4.3.13 柔性和复杂性279
4.3.14 柔性制造系统的仿真280
4.3.15 生产计划系统283
4.3.16 柔性制造系统的弹性规划284
4.3.17 小结285
4.3.18 本节要点286
4.4 工业机器人及搬运装置288
4.4.1 引言288
4.4.2 工业机器人的定义288
4.4.3 工业机器人的组成289
4.4.4 工业机器人的机械学／运动学结构289
4.4.5 夹持器或末端执行器290
4.4.6 控制器291
4.4.7 机器人的安全技术293
4.4.8 编程295
4.4.9 传感器296
4.4.10 工业机器人的应用案例297
4.4.11 机器人与机床的连接298
4.4.12 具有CNC功能需求的机器人299
4.4.13 工业机器人的应用标准300
4.4.14 总结与展望301
4.4.15 本节要点302
4.5 高能效经济型生产303
4.5.1 引言303
4.5.2 能效的定义303
4.5.3 车间303
4.5.4 机加工车间303
4.5.5 加工中心的节能特征304
4.5.6 数控程序的节能措施305
4.5.7 机床制造商的节能潜力305
4.5.8 用户的节能潜力305
4.5.9 无功电流补偿307
4.5.10 小结309
4.5.11 展望309
4.5.12 本节要点309
第5章 数控加工刀具311
5.1 刀具的结构313
5.1.1 引言313
5.1.2 技术要求313
……