导语

  

内容提要

  

    本书系统全面地介绍了数控技术与数控机床的基本原理、应用以及最新进展。全书共7章，主要内容有数控机床的程序编制、数控插补原理、刀具半径补偿及速度控制、计算机数字控制装置、数控机床的伺服系统、数控机床机械结构、数控技术与制造自动化系统。本书内容丰富，系统性强，在强化基本知识和理论的同时，突出了实用性和先进性。
    本书可作为高等学校机械工程、机械设计制造及其自动化、机电一体化等机械类相关专业的本科教材。也可作为从事数控技术研究与应用的工程技术人员的参考书。

第1章  概述
  1.1  数控机床简介
    1.1.1  数控机床的产生及其重要性
    1.1.2  数控机床的应用范围及特点
  1.2  数控机床的工作原理和组成
    1.2.1  数控机床的工作原理
    1.2.2  数控机床的组成
  1.3  数控机床的分类
  1.4  数控技术的发展
    1.4.1  数控系统及数控机床的发展历程
    1.4.2  数控机床的发展现状与趋势
    1.4.3  先进数控技术概述
    1.4.4  我国数控产业现状及发展
  思考与练习
第2章  数控机床的程序编制
  2.1  程序编制的基本概念
    2.1.1  程序编制的内容和步骤
    2.1.2  数控编程的几何基础
    2.1.3  程序结构与格式
    2.1.4  准备功能G代码和辅助功能M代码
  2.2  数控加工工艺基础
    2.2.1  数控加工工艺分析的特点及内容
    2.2.2  数控加工的工艺分析
    2.2.3  确定工艺路线及加工路线
    2.2.4  刀具及切削用量的选择
  2.3  数控车床和车削中心编程
    2.3.1  数控车床和车削中心编程基础
    2.3.2  FANUC系统数控车床和车削中心常用指令的编程方法
  2.4  数控铣床和加工中心编程
    2.4.1  数控铣床和加工中心编程基础
    2.4.2  FANUC系统数控铣床和加工中心常用指令的编程方法
  2.5  自动编程
    2.5.1  自动编程的发展历程
    2.5.2  CAD/CAM自动编程系统基本原理
    2.5.3  CAD/CAM自动编程系统功能
  思考与练习
第3章  数控插补原理、刀具半径补偿及速度控制
  3.1  概述
  3.2  脉冲增量插补原理
    3.2.1  逐点比较插补法
    3.2.2  数字积分插补法
  3.3  数据采样插补原理
    3.3.1  采样周期的选择
    3.3.2  时间分割插补法
    3.3.3  扩展DDA插补原理
  3.4  刀具半径补偿
    3.4.1  刀具补偿的基本原理
    3.4.2  刀具半径补偿计算
    3.4.3  C功能刀具半径补偿计算
  3.5  进给速度与加减速控制
    3.5.1  进给速度控制
    3.5.2  加减速度控制
  思考与练习
第4章  计算机数字控制装置
  4.1  概述
    4.1.1  CNC系统的组成
    4.1.2  CNC系统的工作过程
    4.1.3  CNC装置的结构
    4.1.4  CNC系统的特点
    4.1.5  CNC装置的功能
  4.2  CNC装置的硬件结构
    4.2.1  常规CNC的主要形式
    4.2.2  单微处理机结构的CNC装置
    4.2.3  多微处理机结构的CNC装置
  4.3  计算机数控装置的软件结构
    4.3.1  CNC装置软硬件的分工
    4.3.2  多任务并行处理
    4.3.3  CNC装置软件的结构
  4.4  数控系统中的可编程控制器
    4.4.1  数控系统中PLC形式
    4.4.2  PLC的结构
    4.4.3  PLC的工作原理
  4.5  CNC装置的接口电路
    4.5.1  I/O接口的标准化
    4.5.2  I/O信号的分类及接口电路的任务
    4.5.3  数字量I/O接口
  4.6  常用数控系统介绍
    4.6.1  西门子数控系统
    4.6.2  FANUC数控系统简介
    4.6.3  广州数控系统
    4.6.4  华中数控系统简介
  思考与练习
第5章  数控机床伺服系统
  5.1  概述
    5.1.1  伺服系统的分类和组成
    5.1.2  数控机床对伺服系统的要求
  5.2  驱动电动机
    5.2.1  步进电动机
    5.2.2  伺服电动机
    5.2.3  直线电动机
    5.2.4  主轴电动机
  5.3  数控机床常用检测装置
    5.3.1  概述
    5.3.2  光栅尺
    5.3.3  脉冲编码器
    5.3.4  磁栅
    5.3.5  旋转变压器
    5.3.6  感应同步器
  5.4  位置控制
    5.4.1  位置控制的基本原理
    5.4.2  脉冲比较法
    5.4.3  相位比较法
    5.4.4  幅值比较法
  5.5  速度控制
    5.5.1  步进电动机驱动装置
    5.5.2  直流伺服电动机驱动装置
    5.5.3  交流伺服电动机驱动装置
  思考与练习
第6章  数控机床的机械结构
  6.1  数控机床的结构特点
  6.2  数控机床的主传动系统
    6.2.1  数控机床主传动系统的特点
    6.2.2  数控机床主轴的变速方式
    6.2.3  主轴部件
    6.2.4  典型主轴部件
  6.3  数控机床的进给传动系统
    6.3.1  进给传动的要求
    6.3.2  滚珠丝杠螺母副
    6.3.3  导轨
  6.4  数控机床的床身
    6.4.1  床身设计要求
    6.4.2  床身的结构
    6.4.3  床身的截面形状
  6.5  数控机床的工作台
    6.5.1  分度工作台
    6.5.2  回转工作台
    6.5.3  交换工作台
  6.6  数控机床的自动换刀装置
    6.6.1  回转刀架换刀
    6.6.2  更换主轴换刀
    6.6.3  更换主轴箱换刀
    6.6.4  带刀库的自动换刀系统
  思考与练习
第7章  数控技术与制造自动化系统
  7.1  概述
  7.2  分布式数控DNC
    7.2.1  DNC系统概述
    7.2.2  DNC系统的结构与组成
    7.2.3  DNC的发展趋势
  7.3  柔性制造系统FMS
    7.3.1  柔性制造单元FMC
    7.3.2  柔性制造系统FMS
    7.3.3  FMS的关键技术
    7.3.4  FMS的效益
    7.3.5  FMS的应用与实施
  7.4  计算机集成制造系统CIMS
    7.4.1  CIMS基本概念
    7.4.2  CIMS的体系结构
    7.4.3  CIMS的控制结构
    7.4.4  CIMS中的主要功能模块
    7.4.5  CIMS的关键技术
    7.4.6  CIMS应用实例
  7.5  智能制造系统IMS
    7.5.1  IMS的提出
    7.5.2  IMS的定义及特征
    7.5.3  IMS体系结构
    7.5.4  IMS的重点发展方向
    7.5.5  IMS应用实例
  思考与练习
参考文献

前言

  

    前言数控技术和数控机床是制造工业现代化的重要基础，这个基础是否牢固直接影响一个国家的经济发展和综合国力，关系到一个国家的战略地位。数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，对国计民生的一些重要行业的发展也起着越来越重要的作用。数控技术是机械类专业的一门重要的专业核心课程，它以数控机床为对象，研究数字控制系统的工作原理、组成及其在数控机床上的应用。数控技术综合了计算机、自动控制、电气传动、精密测量、机械制造和管理信息等多学科的最新技术，是一门综合性专业技术课程。《数控技术与数控机床》一书是在考虑到目前数控技术持续快速进步，数控机床在技术性能上不断提升，新技术和新结构不断出现，相关教材和书籍不能完全满足数控技术课程使用要求的情况下编写的。本书力求反映出当前的最新技术，做到先进性、理论性和实用性并举，文字叙述上力求深入浅出、通俗易懂。本书共7章。第1章介绍数控技术及数控机床的概念、组成、工作原理、分类、发展历程及发展趋势； 第2章介绍数控机床的程序编制，包括数控加工工艺、数控编程基本知识、常用数控机床编程、自动编程基本概念等； 第3章介绍数控插补原理、刀具半径补偿及速度控制； 第4章介绍计算机数字控制装置的基本原理、硬件和软件结构、可编程控制器在数控系统中的应用，以及常用数控系统介绍等； 第5章介绍数控机床伺服系统，包括数控机床常用的各种检测装置、多种控制电机及其驱动控制方式等； 第6章介绍数控机床机械结构的特点、主轴部件、进给传动系统、导轨、自动换刀装置等； 第7章介绍数控技术与制造自动化系统，包括分布式数控系统、柔性自动化系统等。本书第1章由于涛、武洪恩编写； 第2章由于涛、吕玉廷编写； 第3章由于涛、武洪恩编写； 第4章、第5章由武洪恩编写； 第6章由杨俊茹编写； 第7章由钟佩思编写。全书由于涛、武洪恩、吕玉廷统稿。山东大学张承瑞教授、山东科技大学范云霄教授对本书进行了审阅，提出了许多宝贵意见，在此表示衷心的感谢！本书在编写时参阅了大量相关文献和教材，在此向相关作者、编者表示感谢！在本书的编写过程中，尽管编者非常努力，但由于水平有限，时间仓促，因此书中难免有不足或不妥之处，恳请广大读者批评指正。编者2019年3月