數(shù)控技術（修訂版）內容簡介

本書為中國機械工程學科教程配套系列教材暨教育部高等學校機械設計制造及其自動化專業(yè)教學指導分委員會推薦教材。

全書共分為7章。第1章簡要介紹了數(shù)控的有關概念、數(shù)控機床的組成、工作原理、分類及其發(fā)展趨勢；第2章深入分析了插補原理，并詳細介紹了典型的插補方法；第3章簡要介紹了計算機數(shù)控系統(tǒng)硬件的組成、功能和軟件的功能及結構；第4章按照工作原理的不同分別對各種數(shù)控位置檢測裝置進行了深入分析；第5章對數(shù)控伺服系統(tǒng)的類型，伺服電機原理及控制方法，現(xiàn)代典型數(shù)控伺服系統(tǒng)進行了較詳細的講解；第6章講述了數(shù)控手工編程，介紹了數(shù)控編程的工藝處理方法、編程誤差的來源和控制方法、數(shù)控編程中的指令代碼及數(shù)控編程；第7章介紹了自動編程、CAXA軟件的使用及加工案例。

本書可作為本科院校相關專業(yè)學生的教學用書，也適合研究生、?？茖W生、從事數(shù)控技術及有關工程技術人員閱讀參考。

第1章 緒論1

1.1 數(shù)控技術概念概述1

1.2 數(shù)控機床組成及工作原理1

1.2.1 數(shù)控機床的組成1

1.2.2 數(shù)控機床的工作原理4

1.2.3 數(shù)控系統(tǒng)的工作過程4

1.3 數(shù)控機床的分類、特點與應用4

1.3.1 數(shù)控機床的分類4

1.3.2 數(shù)控機床的特點7

1.3.3 數(shù)控機床的應用8

1.4 數(shù)控機床的產(chǎn)生與發(fā)展8

1.4.1 數(shù)控機床的產(chǎn)生8

1.4.2 數(shù)控機床的發(fā)展歷程8

1.4.3 數(shù)控機床的發(fā)展趨勢9

1.5 數(shù)控技術在我國的發(fā)展情況12

習題13

第2章 插補原理14

2.1 插補概念分析14

2.1.1 插補的概念14

2.1.2 插補需要解決的問題15

2.1.3 插補的實質15

2.1.4 插補的基本要求16

2.1.5 插補方法的分類16

2.2 硬件插補16

2.2.1 數(shù)字脈沖乘法器的工作原理17

2.2.2 數(shù)字脈沖乘法器的直線插補18

2.2.3 脈沖分配的不均勻性問題19

2.3 逐點比較法20

2.3.1 逐點比較法插補原理20數(shù)控技術(修訂版)2.3.2 逐點比較法直線插補21

2.3.3 逐點比較法圓弧插補24

2.3.4 逐點比較法象限處理27

2.3.5 逐點比較法的進給速度29

2.4 數(shù)字積分法30

2.4.1 數(shù)字積分法的工作原理30

2.4.2 數(shù)字積分法直線插補原理30

2.4.3 數(shù)字積分法圓弧插補原理34

2.4.4 數(shù)字積分法插補精度的提高37

2.5 數(shù)據(jù)采樣插補法40

2.5.1 概述40

2.5.2 時間分割法插補42

2.5.3 擴展DDA數(shù)據(jù)采樣插補法45

習題48

第3章 計算機數(shù)控(CNC)系統(tǒng)49

3.1 CNC系統(tǒng)的組成與工作原理49

3.1.1 CNC系統(tǒng)的組成49

3.1.2 CNC裝置的工作原理50

3.2 CNC裝置的硬件結構51

3.2.1 大板結構和功能模板結構51

3.2.2 單微處理器結構和多微處理器結構52

3.2.3 CNC裝置的硬件功能模塊55

3.2.4 CNC裝置的輸入輸出接口59

3.3 CNC裝置的軟件結構61

3.3.1 CNC裝置軟件的組成61

3.3.2 CNC裝置軟件結構模式63

3.3.3 CNC裝置軟件的特點67

3.4 CNC裝置的數(shù)據(jù)轉換及處理70

3.4.1 數(shù)據(jù)轉換流程70

3.4.2 數(shù)據(jù)處理73

3.5 進給速度處理和加減速控制77

3.5.1 開環(huán)CNC系統(tǒng)的進給速度及加減速控制77

3.5.2 閉環(huán)(或半閉環(huán))CNC系統(tǒng)的加減速控制78

3.6 數(shù)控機床用可編程控制器(PLC)79

3.6.1 數(shù)控機床中PLC完成的功能80

3.6.2 PLC順序程序接口信號處理81

3.6.3 PLC地址分配82

3.6.4 PLC順序程序的執(zhí)行83

3.6.5 PLC與CNC機床的關系83

3.6.6 M、S、T功能的實現(xiàn)85

3.6.7 華中數(shù)控系統(tǒng)PLC的形式和原理86

3.7 開放式數(shù)控體系結構88

3.7.1 概述88

3.7.2 開放式數(shù)控系統(tǒng)的定義及其基本特征88

習題91

第4章 數(shù)控檢測技術92

4.1 概述92

4.1.1 檢測裝置的分類92

4.1.2 數(shù)控測量裝置的性能指標及要求93

4.2 旋轉變壓器93

4.2.1 旋轉變壓器的結構93

4.2.2 旋轉變壓器的工作原理94

4.2.3 旋轉變壓器的應用95

4.3 感應同步器97

4.3.1 直線式感應同步器97

4.3.2 旋轉式感應同步器98

4.3.3 直線式感應同步器的工作原理99

4.3.4 感應同步器的應用100

4.3.5 感應同步器使用應注意的事項101

4.4 光柵傳感器101

4.4.1 光柵的類型和結構102

4.4.2 計量光柵的工作原理103

4.5 脈沖編碼器107

4.5.1 脈沖編碼器的結構與分類107

4.5.2 脈沖編碼器在數(shù)控機床上的應用107

4.5.3 增量式光電脈沖編碼器108

4.5.4 絕對式脈沖編碼器109

4.5.5 光電脈沖編碼器的應用形式111

習題112

第5章 數(shù)控伺服系統(tǒng)114

5.1 概述114

5.1.1 伺服系統(tǒng)的組成114

5.1.2 對伺服系統(tǒng)的基本要求116

5.1.3 對伺服電機的要求116

5.1.4 伺服系統(tǒng)分類117

5.2 步進電機伺服系統(tǒng)119

5.2.1 步進電機結構及工作原理119

5.2.2 步進電機的主要性能指標121

5.2.3 步進電機功率驅動123

5.2.4 功率放大器127

5.2.5 調頻調壓驅動電路129

5.2.6 細分驅動電路129

5.2.7 步進電機應用中的注意問題130

5.3 直流電機伺服系統(tǒng)130

5.3.1 直流伺服電機的種類與應用130

5.3.2 直流伺服電機的結構與工作原理130

5.3.3 直流伺服電機的控制原理131

5.3.4 直流伺服電機的分類131

5.3.5 直流伺服電機的調速132

5.3.6 晶閘管調速控制系統(tǒng)133

5.3.7 晶體管直流脈寬調制調速系統(tǒng)134

5.3.8 全數(shù)字脈寬調制調速系統(tǒng)137

5.4 交流電機伺服系統(tǒng)138

5.4.1 交流伺服電機的種類138

5.4.2 永磁交流同步伺服電機的結構138

5.4.3 交流伺服電機的發(fā)展方向139

5.4.4 交流伺服電機的調速原理139

5.4.5 交流伺服電機的速度控制單元139

5.5 伺服系統(tǒng)的位置控制143

5.5.1 相位比較伺服系統(tǒng)143

5.5.2 幅值比較伺服系統(tǒng)147

5.5.3 數(shù)字比較伺服系統(tǒng)148

5.5.4 全數(shù)字伺服系統(tǒng)舉例149

習題151

第6章 數(shù)控加工的程序編制153

6.1 數(shù)控機床編程概述153

6.2 數(shù)控機床坐標系的確定154

6.2.1 數(shù)控機床的坐標系154

6.2.2 數(shù)控機床上坐標軸方向的確定155

6.2.3 機床坐標系與工件坐標系156

6.3 數(shù)控編程工藝處理158

6.3.1 數(shù)控加工工藝方案設計的主要內容158

6.3.2 影響數(shù)控加工工藝方案設計的主要因素159

6.3.3 零件數(shù)控加工工藝性分析160

6.3.4 劃分加工階段162

6.3.5 數(shù)控加工工序規(guī)劃163

6.3.6 選擇走刀路線165

6.3.7 數(shù)控編程誤差及其控制168

6.4 數(shù)控加工刀具與切削用量的選擇169

6.4.1 數(shù)控加工刀具的選擇169

6.4.2 切削用量的選擇171

6.5 數(shù)控機床上工件的裝夾173

6.5.1 零件裝夾注意事項173

6.5.2 數(shù)控機床上零件裝夾的方法174

6.5.3 使用平口虎鉗裝夾零件174

6.5.4 使用壓板和T形槽用螺釘固定零件175

6.5.5 彎板的使用175

6.5.6 V形塊的使用176

6.5.7 零件通過托盤裝夾在工作臺上176

6.5.8 使用組合夾具、專用夾具等177

6.6 數(shù)控加工程序的組成及各指令的應用177

6.6.1 程序的組成177

6.6.2 程序的格式177

6.6.3 程序指令一覽表178

6.6.4 數(shù)控機床常用指令的使用方法說明182

6.7 數(shù)控編程指令用法及加工舉例184

6.7.1 數(shù)控車床編程指令用法及加工舉例184

6.7.2 數(shù)控銑床編程指令用法及加工舉例193

習題202

第7章 CAXA自動編程203

7.1 自動編程概述203

7.2 CAXA制造工程師基本功能205

7.2.1 簡介205

7.2.2 主要功能205

7.2.3 用戶界面簡介206

7.3 CAXA幾何建模技術基礎208

7.4 CAXA的拾取操作210

7.5 線架造型213

7.5.1 線架造型簡介213

7.5.2 實例操作213

7.6 實體特征造型225

7.6.1 草圖繪制225

7.6.2 輪廓特征227

7.7 連桿件的造型與加工231

7.7.1 連桿件的實體造型231

7.7.2 加工前的準備工作237

7.7.3 刀具軌跡的生成和仿真檢驗240

參考文獻244

第1章數(shù)控技術概述111數(shù)控技術的基本概念與特點1

111數(shù)控技術的基本概念1

112數(shù)控技術的特點1

12數(shù)控設備的組成與分類2

121數(shù)控設備的組成2

122數(shù)控設備的分類3

13數(shù)控技術的發(fā)展狀況4

131數(shù)控設備的發(fā)展歷史4

132數(shù)控技術的發(fā)展趨勢6

習題110

第2章數(shù)控加工及其程序編制11

21數(shù)控加工基礎11

211數(shù)控加工的基本概念11

212數(shù)控加工的工藝設計14

22數(shù)控程序編制基礎19

221程序編制的方法、內容與步驟19

222程序編制的代碼標準20

223NC程序的結構20

224NC程序的常用功能22

23數(shù)控車削程序編制25

231數(shù)控車削編程基礎25

232數(shù)控車削常用指令26

233數(shù)控車削加工實例34

24數(shù)控銑削與加工中心程序編制36

241數(shù)控銑削與加工中心編程特點36

242數(shù)控銑削與加工中心系統(tǒng)的特殊功能指令37

243數(shù)控銑削與加工中心加工實例47

習題251

第3章軌跡控制原理與數(shù)控系統(tǒng)54

31概述54

32脈沖增量插補54

321逐點比較法55

322數(shù)字積分法60

33數(shù)據(jù)采樣插補67

331概述67

332時間分割法68

333擴展DDA法71

34進給速度控制73

341開環(huán)系統(tǒng)的速度計算74

342閉環(huán)系統(tǒng)的速度計算74

343加減速控制75

35可編程控制器77

351PC的結構、工作原理與特點78

352可編程控制器的應用83

36典型數(shù)控系統(tǒng)86

習題388

第4章計算機數(shù)控裝置89

41概述89

411CNC系統(tǒng)的組成與特點89

412CNC裝置的組成89

413CNC裝置的功能90

42CNC裝置的硬件91

421經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)硬件91

422標準型數(shù)控系統(tǒng)硬件104

43CNC裝置的軟件110

431經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)軟件110

432標準型數(shù)控系統(tǒng)軟件115

44CNC裝置的數(shù)據(jù)預處理116

441零件程序的輸入117

442譯碼117

443刀具補償118

444其他預處理123

習題4124

第5章數(shù)控機床的傳動控制與機械結構125

51數(shù)控機床的位置檢測裝置125

511概述125

512旋轉變壓器125

513感應同步器127

514光柵129

515脈沖編碼器130

52數(shù)控機床的進給伺服系統(tǒng)132

521概述132

522開環(huán)進給伺服系統(tǒng)132

523閉環(huán)進給伺服系統(tǒng)135

524進給系統(tǒng)的機械傳動結構139

53數(shù)控機床主軸驅動及其機械結構142

531主軸驅動及其控制142

532主傳動的機械結構146

54數(shù)控機床的自動換刀裝置148

541自動換刀裝置的結構類型148

542刀庫及刀具的選擇方式152

543刀具交換裝置156

55數(shù)控機床的總體結構157

551數(shù)控機床的結構要求157

552數(shù)控車床159

553數(shù)控銑床與加工中心165

習題5170

第6章數(shù)控技術綜合應用171

61數(shù)控機床的選用171

611選用依據(jù)171

612選用內容172

613購置訂貨時應注意的問題174

62數(shù)控機床的安裝與調試174

621安裝調試的準備工作174

622安裝調試的配合工作174

623安裝調試的組織工作175

624數(shù)控機床的檢測與驗收175

625數(shù)控機床的設備管理178

63數(shù)控機床的維修178

631數(shù)控機床維修概述178

632數(shù)控機床的故障診斷180

633數(shù)控機床的故障維修184

634故障診斷與維修綜合實例187

64數(shù)控自動編程技術簡介189

641數(shù)控自動編程概述189

642圖形交互式自動編程系統(tǒng)190

643基本構圖與編輯193

644刀具路徑的生成202

645數(shù)控自動編程綜合實例218

習題6221

參考文獻223

2100433B

第1章　概論

1.1　數(shù)控技術的基本概念

1.2　數(shù)控機床的分類

1.3　數(shù)控技術的產(chǎn)生與發(fā)展及技術水平

復習題

第2章　數(shù)控加工的程序編制

2.1　概述

2.2　數(shù)控編程的基礎

2.3　數(shù)控標準

2.4　數(shù)控系統(tǒng)的指令代碼

2.5　手工編程

2.6 自動編程

2.7　程序編制中的數(shù)學處理

復習題

第3章　計算機數(shù)控裝置的插補原理

3.1　概述

3.2　基準脈沖插補

3.3　數(shù)據(jù)采樣插補

3.4　曲面直接插補（SDI）

復習題

第4章　計算機數(shù)控（CNC）裝置

4.1　概述

4.2　CNC裝置的硬件結構

4.3　CNC裝置的軟件結構

4.4　計算機數(shù)控中的可編程控制器（PLC）

4.5　CNC裝置的接口電路

復習題

第5章　數(shù)控檢測裝置

5.1　概述

5.2　旋轉變壓器

5.3　感應同步器

5.4　直線光柵

5.5　光電脈沖編碼器

5.6　編碼器

5.7　霍耳檢測裝置

復習題

第6章　數(shù)控伺服系統(tǒng)

6.1　概述

6.2　伺服電動機

6.3　速度控制

6.4　位置控制

復習題

參考文獻

數(shù)控技術是用數(shù)字程序控制數(shù)控設備實現(xiàn)自動工作的技術，廣泛應用于制造領域。本書共分六章，第1章數(shù)控技術概述，簡述了數(shù)控技術的基本概念與特點，數(shù)控設備的組成與分類，數(shù)控技術的發(fā)展狀況；第2章數(shù)控加工及其程序編制，介紹了數(shù)控加工與數(shù)控程序編制基礎，數(shù)控車削、銑削與加工中心的程序編制；第3章軌跡控制原理與數(shù)控系統(tǒng)，討論了脈沖增量插補，數(shù)據(jù)采樣插補，進給速度控制，可編程控制器和典型數(shù)控系統(tǒng)；第4章計算機數(shù)控裝置，闡述了其組成、功能與特點，CNC裝置的硬件、軟件及數(shù)據(jù)預處理；第5章數(shù)控機床的傳動控制與機械結構，介紹了數(shù)控機床的位置檢測裝置，進給伺服系統(tǒng)，主軸驅動及其機械結構，自動換刀裝置，總體結構；第6章數(shù)控技術綜合應用，敘述了數(shù)控機床的選用、安裝與調試、維修，數(shù)控自動編程技術等內容。

本書內容全面、系統(tǒng)，力求重點突出，理論聯(lián)系實際；文字簡練，圖文并茂；各章均附有習題，以及時鞏固所學知識。

該書是普通高等教育機電類專業(yè)數(shù)控課程的教材，也可供研究生、電視大學和其他院校機電類專業(yè)的學生，以及有關工程技術人員參考。