機(jī)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(jī)床數(shù)控技術(shù)的組成 1
1.2.1 機(jī)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(jī)床的特點(diǎn)與分類 5
1.4.1 數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn) 5
1.4.2 數(shù)控機(jī)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(jī)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(diǎn)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(jì) 31
2.3.5 數(shù)控加工工序的詳細(xì)設(shè)計(jì) 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(diǎn)坐標(biāo)計(jì)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(shí)例 57
3.2.2 數(shù)控銑床編程方法及編程實(shí)例 70
3.2.3 數(shù)控線切割機(jī)床編程方法及編程實(shí)例 75
3.2.4 加工中心編程方法及編程實(shí)例 83
3.2.5 車銑復(fù)合機(jī)床編程方法及編程實(shí)例 90
3.2.6 宏程序編程方法及編程實(shí)例 97
3.3 自動(dòng)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(shí)例 103
復(fù)習(xí)思考題 110
第4章 計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置 113
4.1 概述 113
4.2 計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)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(jī)床的可編程控制器 123
4.4.1 數(shù)控機(jī)床中可編程控制器實(shí)現(xiàn)的功能 123
4.4.2 PLC、CNC與數(shù)控機(jī)床的關(guān)系 124
4.4.3 PLC在數(shù)控機(jī)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(jī)床的運(yùn)動(dòng)控制原理 134
5.1 概述 134
5.1.1 插補(bǔ)的基本概念 134
5.1.2 插補(bǔ)方法的分類 135
5.2 逐點(diǎn)比較法 137
5.2.1 逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ) 137
5.2.2 逐點(diǎn)比較法圓弧插補(bǔ) 140
5.3 數(shù)字積分法 144
5.3.1 DDA法直線插補(bǔ) 145
5.3.2 DDA法圓弧插補(bǔ) 148
5.3.3 提高DDA法插補(bǔ)質(zhì)量的措施 151
5.3.4 其他函數(shù)的DDA法插補(bǔ)運(yùn)算 156
5.4 直線函數(shù)法 156
5.4.1 直線函數(shù)法直線插補(bǔ) 156
5.4.2 直線函數(shù)法圓弧插補(bǔ) 157
5.5 擴(kuò)展數(shù)字積分法 158
5.5.1 擴(kuò)展DDA法直線插補(bǔ) 158
5.5.2 擴(kuò)展DDA法圓弧插補(bǔ) 159
5.6 曲面直接插補(bǔ) 161
5.6.1 實(shí)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(bǔ)的技術(shù)關(guān)鍵 165
5.7 刀具半徑補(bǔ)償 166
5.7.1 B刀具半徑補(bǔ)償 166
5.7.2 C刀具半徑補(bǔ)償 168
5.8 進(jìn)給加減速控制方法 175
5.8.1 進(jìn)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(jī)床的檢測裝置 190
6.1 概述 190
6.1.1 數(shù)控機(jī)床對(duì)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(diǎn) 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(jī)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(jī)床的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 222
7.1 概述 222
7.2 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng) 223
7.2.1 步進(jìn)電機(jī)的工作原理 223
7.2.2 步進(jìn)電機(jī)的主要特性 225
7.2.3 步進(jìn)電機(jī)的分類 226
7.2.4 步進(jìn)電機(jī)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(jī)及其速度控制系統(tǒng) 234
7.3.1 直流伺服電機(jī)的分類和工作原理 234
7.3.2 直流伺服電機(jī)的調(diào)速原理與方法 234
7.3.3 直流伺服電機(jī)速度控制單元的調(diào)速控制方式 236
7.4 交流伺服電機(jī)及其速度控制系統(tǒng) 240
7.4.1 交流伺服電機(jī)的分類與特點(diǎn) 240
7.4.2 交流伺服電機(jī)的變頻調(diào)速 241
7.4.3 交流伺服電機(jī)的變頻調(diào)速特性 244
7.4.4 交流伺服電機(jī)的矢量控制 245
7.4.5 永磁式交流同步電機(jī)的矢量控制 248
7.4.6 感應(yīng)式交流伺服電機(jī)的矢量控制 249
7.5 直線電機(jī)及其在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用簡介 251
7.5.1 直線電機(jī)的特點(diǎn) 251
7.5.2 直線電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和分類 252
7.5.3 直線電機(jī)的基本工作原理 253
7.5.4 直線電機(jī)在機(jī)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(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)與裝置 266
8.1 概述 266
8.1.1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 266
8.1.2 數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的基本要求 266
8.2 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng) 270
8.2.1 主傳動(dòng)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(dòng)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(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng) 279
8.3.1 進(jìn)給傳動(dòng)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(tái) 283
8.4 數(shù)控機(jī)床的導(dǎo)軌 285
8.4.1 帶有塑料層的滑動(dòng)導(dǎo)軌 285
8.4.2 滾動(dòng)導(dǎo)軌 286
8.4.3 靜壓導(dǎo)軌 287
8.5 數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀裝置 287
8.5.1 自動(dòng)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(jī)床的輔助裝置 291
8.6.1 液壓和氣動(dòng)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(diǎn) 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(diǎn)對(duì)點(diǎn)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(shí)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(shí)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(diǎn) 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(chǔ)運(yùn)系統(tǒng) 313
10.2.3 FMS管理與控制系統(tǒng) 319
10.3 FMS實(shí)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(diǎn) 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(shí)例 326
復(fù)習(xí)思考題 327
參考文獻(xiàn) 328