机床数控技术及应用
出版时间：2014年
内容简介
　　数控技术领域综合了计算机技术、自动控制技术、检测技术和机械加工技术。从20世纪70年代以来，数控技术获得了突飞猛进的发展，数控机床和其他数控设备在实际生产当中获得了越来越广泛的应用。同时，数控技术的发展极大地推动了计算机辅助设计和辅助制造（CAD／CAM）、柔性制造系统（FMS）和计算机集成制造技术（CIMS）的发展。数控技术已成为先进制造技术的技术基础和重要组成部分。经过多年的改革和发展，我国的机械制造业正面临着前所未有的机遇与挑战——从制造业大国成为制造业强国。使用以数控技术为基础的先进制造技术武装机械制造业，是在这场竞争中获胜的重要条件之一。因此，在我国推广应用数控技术有着特别重要的意义。为适应我国高等教育发展及机床数控技术与应用人才培养的需要，我们编写了本书。本书详细系统地介绍了数控技术的基本内容，数控编程技术，典型计算机数控系统的硬件、软件结构，插补控制原理，重点介绍了典型伺服系统的组成及应用、常用位置检测装置的工作原理及用途、数控机床的典型机械结构、典型数控设备的工作原理及传动结构，同时还介绍了数控机床的安装与验收、使用与维护以及精度检验等内容。本书由桂林电子科技大学黄美发教授和李雪梅教授担任主编，黄美发教授编写了第1章，李雪梅教授编写了前言，第2、6、7章和附录，蒋占四副教授编写了第3、4章，龙芋宏教授编写了第5章，最后由李雪梅负责统稿工作。在本书编写过程中，编者参阅了有关院校、工厂、科研院所的一些教材、资料和文献，反映了桂林机床股份公司等合作单位的科技成果，并在编写过程中得到了西安电子科技大学出版社秦志峰编辑的大力协助，在此一并向他们表示衷心的感谢！ 由于编者水平有限，编写时间仓促，书中错误和不当之处在所难免，敬请读者予以批评指正。编者2013年11月
目录
1.1 数控技术的基本概念 1
1.2 数控机床的组成 2
1.2.1 机床本体 2
1.2.2 数控系统 3
1.2.3 外围系统 4
1.3 数控机床的特点及分类 4
1.3.1 数控机床的特点 4
1.3.2 数控机床的分类 5
1.4 数控机床的应用范围 10
1.5 数控技术的发展趋势 11
习题与思考题 12
第2章 数控机床加工程序的编制 13
2.1 数控编程基础 13
2.1.1 数控编程的概念 13
2.1.2 数控编程的内容和步骤 14
2.1.3 数控编程的方法 15
2.1.4 数控机床坐标轴和运动方向 15
2.2 数控编程的常用指令与格式 19
2.2.1 程序编制的标准与代码 19
2.2.2 数控程序的结构与格式 20
2.3 数控加工手工编程 24
2.3.1 数控加工手工编程的工艺处理 24
2.3.2 常用数控加工基本指令介绍 31
2.3.3 程序编制实例 38
2.4 数控加工自动编程概述 45
2.4.1 自动编程方法 45
2.4.2 自动编程系统的信息处理过程 46
2.4.3 典型CAD/CAM软件介绍 49
习题与思考题 51
第3章 计算机数控系统（CNC系统） 53
3.1 概述 53
3.1.1 CNC系统的组成 53
3.1.2 CNC系统的功能和一般工作过程 53
3.2 CNC系统的硬件结构 58
3.2.1 单CPU结构CNC系统 58
3.2.2 多CPU结构CNC系统 60
3.3 CNC系统的软件结构 61
3.3.1 CNC系统控制软件的结构特点 62
3.3.2 CNC系统的软件结构模式 65
3.4 CNC系统的输入/输出与通信 71
3.4.1 CNC装置的输入/输出和通信要求 71
3.4.2 CNC系统常用外部设备及接口 72
3.5 开放式CNC系统 80
3.5.1 CNC系统的发展 80
3.5.2 开放式数控系统的结构 81
3.5.3 开放式CNC系统的主要特点 82
3.6 CNC装置的插补原理 83
3.6.1 概述 83
3.6.2 典型插补方法的工作原理及运算 85
3.7 CNC系统的刀具补偿原理 96
3.7.1 刀具半径补偿 97
3.7.2 刀具长度补偿 99
习题与思考题 99
第4章 数控机床的伺服系统 101
4.1 概述 101
4.2 步进电动机及驱动电路 104
4.2.1 步进电动机的分类和工作原理 105
4.2.2 步进电动机的主要特性及参数 108
4.2.3 步进电动机的驱动控制 110
4.2.4 步进电动机伺服系统的功率驱动 111
4.3 直流伺服电动机 113
4.3.1 直流伺服电动机的结构特点 113
4.3.2 直流伺服电动机的调速方式 114
4.4 交流伺服电动机 116
4.4.1 交流伺服电动机的结构 116
4.4.2 交流伺服电动机的工作原理 116
4.5 直线伺服电动机传动 118
4.5.1 直线伺服电动机的发展 118
4.5.2 直线伺服电动机的工作原理 119
4.5.3 直线伺服电动机的应用及特性 120
习题与思考题 123
第5章 数控机床的位置检测装置 124
5.1 位置检测装置的作用与要求 124
5.2 位置检测装置的测量方式 124
5.3 脉冲编码器 125
5.3.1 增量式光电编码器 125
5.3.2 绝对式脉冲编码器 127
5.3.3 脉冲编码器在数控机床中的应用 128
5.4 光栅 129
5.4.1 光栅的工作原理 129
5.4.2 光栅的分类 131
5.4.3 光栅的主要特点 132
5.5 磁栅 134
5.6 旋转变压器 135
5.6.1 旋转变压器的结构 135
5.6.2 旋转变压器的工作原理 136
5.6.3 旋转变压器的应用 137
5.7 感应同步器 138
5.7.1 感应同步器的结构和特点 138
5.7.2 感应同步器的工作原理 139
习题与思考题 140
第6章 数控机床的机械结构 142
6.1 概述 142
6.2 数控机床的主传动系统 143
6.2.1 对主传动系统的要求 143
6.2.2 主传动系统的变速方式 143
6.2.3 齿轮传动系统的总传动比及其分配 148
6.2.4 主轴部件 150
6.3 进给传动机构 154
6.3.1 对进给传动系统的要求 154
6.3.2 联轴器 155
6.3.3 消除间隙的齿轮传动结构 156
6.3.4 滚珠丝杠螺母副 158
6.4 数控机床的自动换刀系统 170
6.4.1 自动换刀装置的形式 170
6.4.2 带刀库的自动换刀系统 174
6.5 刀具交换装置 180
6.6 数控机床的其它装置 183
6.6.1 数控回转工作台 183
6.6.2 分度工作台 184
6.6.3 排屑装置 187
6.6.4 机床导轨 189
6.6.5 支承件 199
习题与思考题 206
第7章 数控机床的选用与维护 207
7.1 数控机床的选型 207
7.1.1 被加工工件的确定 207
7.1.2 机床规格的选择 207
7.1.3 机床精度的选择 207
7.1.4 自动换刀装置和刀库容量的选择 208
7.1.5 数控系统的选择 209
7.1.6 加工节拍与机床台数估算 209
7.2 数控机床的安装与调试 209
7.2.1 加工中心的安装 210
7.2.2 加工中心的调试 215
7.2.3 机床的试运行 218
7.2.4 机床性能检测 219
7.2.5 数控功能检测 220
7.3 数控机床的验收 221
7.3.1 机床几何精度检测 221
7.3.2 机床定位精度检测 221
7.4 数控机床的维护 225
7.4.1 数控机床使用中应注意的问题 225
7.4.2 数控系统的维护 226
7.4.3 机械部件的维护 227
7.4.4 数控机床的日常维护保养 228
7.5 数控机床的故障诊断与维修 235
7.5.1 数控机床维修的基本概念与管理 235
7.5.2 故障诊断的基本概念及分类 235
7.5.3 数控机床的故障诊断与维修 236
习题与思考题 238
附录 239
附录1 数控系统常用术语中英文对照 239
附录2 数控机床常用术语中英文对照 242
参考文献 248