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目录1

第一章　数字控制引论1

1.1　人和机器1

1.2　数字控制3

1.3　数控机床5

1.3.1 定位5

1.3.2　控制系统8

1.3.3　通讯媒体9

1.3.4　数控机床的结构10

1.4　数控的应用10

1.4.1　金属切削机床11

1.4.2 自动绘图11

1.4.3　电子组件13

1.4.4　质量控制与检验13

1.4.5 数控的其它应用15

1.5　现状与发展趋向16

参考文献17

第二章　控制系统的基本原理18

2.1　控制系统的概念19

2.1.1　自动控制19

2.1.2　开环控制21

2.1.3　闭环控制22

2.1.4　系统响应23

2.2　反馈控制系统的元件23

2.2.1　方框图24

2.3　传递函数25

2.3.1　传递函数举例27

2.4　控制数学引论28

2.4.1　控制系统方程28

2.4.2　运算符号——拉氏变换28

2.5.1　动态响应例题28

2.4.3　表列变换式应用举例30

2.4.4　举例说明二阶方程的求解31

2.4.5　部分分式展开32

2.4.6　部分分式应用举例33

2.4.7　传递函数与运算表达式35

2.4.8　控制系统传递函数35

2.5　系统稳定性38

2.5.2　利用根轨迹法判别稳定性40

2.6　控制系统举例42

2.6.1　决定系统响应的参数46

参考文献48

习题48

第三章　数控机床的控制系统53

3.1　数控系统的元件54

3.1.1　机床控制装置54

3.1.2　数控回路中的反馈56

3.1.3　位置和速度反馈59

3.1.4　灵敏度60

3.2　反馈元件概述63

3.2.1　传感器63

3.2.2　功率放大器及驱动器64

3.2.3　误差信号的识别65

3.3　点位控制系统67

3.3.1　点位系统的速度控制68

3.3.2　定位误差68

3.4　轮廓控制系统70

3.4.1　轮廓系统的元件70

3.4.2　插补70

3.4.3　轮廓轨迹速度——补充考虑77

3.5　点位系统与轮廓系统之间的差别79

3.6　一个典型数控系统的分析79

3.6.1　命令信号和误差检测79

3.6.2　轮廓系统中的形状误差82

3.6.3 系统性能和时间常数τ85

3.6.4 系统带宽和转角误差87

参考文献89

习题90

第四章　数控系统的元件93

4.1　用于数控机床的传感器94

4.1.1　传感器类型94

4.1.2　直线式传感器94

4.1.3　旋转式传感器94

4.1.4　分解器95

4.1.5　编码器96

4.1.6　传感器的配置98

4.1.7　传感器的信号处理98

4.2　数控执行系统概述99

4.3　电气机械式执行系统100

4.3.1　步进电机100

4.3.2　直流电动机101

4.3.3　电功率放大105

4.4　液压执行系统107

4.4.1　液压动力源107

4.4.2　液压执行机构108

4.4.3　液压功率放大110

4.5　气动执行系统112

4.5.1　气压动力源112

4.5.2　气动执行机构113

4.5.3　气动功率放大113

4.6　执行系统的比较115

4.7　数控电子学基础116

4.7.1　与门和或门116

4.7.2　与非门和或非门118

4.7.3　触发器电路119

4.7.4　脉冲的产生120

4.7.5　缓冲存贮器121

4.7.6 二进制计数电路122

参考文献123

习题123

第五章　数控机床设计考虑的问题126

5.1　普通机床和数控机床在设计上的差别126

5.1.1　控制系统设计考虑的问题127

5.1.2 机械设计考虑的问题127

5.1.3　总的设计标准127

5.2　数控系统的无效运动128

5.3　无效运动的来源129

5.3.1　背隙129

5.3.2　机床构件的扭转130

5.3.3　说明计算扭转和无效运动的例子131

5.3.4　变形132

5.3.5　说明刚度对无效运动影响的一个例子133

5.3.6　机床溜板的摩擦134

5.3.7　爬行现象示例135

5.4　数控机床的振动138

5.4.1　机床的共振138

5.3.8 与切削力有关的数控设计问题139

5.4.2 固有频率计算示例141

5.4.3　机床的颤振141

5.4.4　颤振补偿144

5.5　伺服机构的设计特点145

5.5.1 执行系统的响应145

5.5.2 功率放大器的响应147

5.5.3　放大器的稳定性148

5.6　数控对调整刀具的技术要求150

5.7　公制化和数控系统151

参考文献153

习题153

6.2.1　穿孔卡156

6.2　媒体类型156

第六章　数控系统的输入和输出156

6.1　信息接口156

6.2.2　穿孔带158

6.2.3　磁性媒体159

6.2.4 计算机传输的数控数据161

6.3　符号代码162

6.3.1　二进制展开的例子163

6.3.2　二-十进制代码164

6.3.3　美国信息交换标准代码（ASCⅡ）165

6.4　纸带输入格式166

6.5　机床控制装置与外界的通信168

6.6　基本的数控输入数据169

6.6.1 顺序号169

6.6.2　准备功能170

6.6.3　辅助功能171

6.6.4　刀具功能171

6.6.5　幻-3码173

6.6.6　说明幻-3码的例子174

6.6.7　反比时限码174

6.7　有关功能规范的一些说明176

6.7.1　进给速度176

6.7.2　下切误差177

6.7.3　计算过冲的一个例子179

6.7.4　恒定的表面速度179

6.8　数控输入的校验181

6.8.1　加工代用材料181

6.8.2　图形验证182

参考文献183

习题184

第七章　数控程序编制188

7.1　手工程序编制方法188

7.1.2　手工计算坐标数据示例189

7.1.1　坐标系的命名189

7.1.3　数控程序的类型190

7.1.4　点位式操作举例190

7.2　点位式程序编制的应用191

7.3　连续轨迹程序编制的应用193

7.3.1　容差对曲线逼近的影响举例195

7.3.2 圆弧逼近的其它方法195

7.3.3 圆弧插补197

7.3.4　抛物线插补197

7.3.5　刀具轨迹的偏置197

7.4　简单几何图形的手工编程199

7.5　计算机辅助数控编程204

7.5.1　计算机化的零件程序205

7.5.2　处理程序205

7.5.3　后置处理程序205

7.6 一种简易的零件编程语言——SPPL206

7.6.1 SPPL几何语句举例209

7.6.2 SPPL程序的翻译210

7.6.3 运动语句和特殊语句指令211

7.6.4 一个SPPL程序212

7.7　后置处理程序216

7.7.1 减速时间的计算218

7.7.2　后置处理程序的辅助功能219

7.8　工业中的程序语言——APT222

参考文献227

习题227

第八章　数字控制中应用的数字233

8.1　数控中的解析几何234

8.1.1　直线-圆弧计算234

8.1.2　确定圆弧237

8.2　计算机辅助分析240

8.3.1　数学样条243

8.3　外形的拟合过程243

8.3.2　参数样条244

8.3.3　参数样条一例248

8.3.4　插补与法线249

8.3.5　插补与偏置的例子251

8.3.6　样条在数控中的应用253

8.4 曲面253

8.4.1　解析曲面253

8.4.2　数控语言中解析曲面的实现254

8.4.3　二次曲面语句举例255

8.5　自由曲面256

8.5.1 多变量曲线插值256

8.5.2 双三次曲面块258

8.5.3　计算M矩阵的例子261

8.5.4 数控语言中自由曲面的实现262

参考文献263

习题264

第九章　过程最优化267

9.1　适应控制267

9.1.1　优化适应控制268

9.1.2　适应控制数控系统269

9.2　适应数控系统的组成部分272

9.2.1　约束修正方式273

9.2.2　优化方式274

9.2.3　最速上升法275

9.2.4　序贯单形寻优法275

9.3　适应控制用的检测方法276

9.3.1　适应控制的测试设备277

9.3.2 空程和断续切削279

9.4　切削加工性279

9.4.1 切削加工性数据与数控280

9.5　计算机化的切削加工性系统282

9.4.2　切削加工性数据和适应控制282

9.5.1　数学模拟程序283

9.5.2　数据库系统283

9.5.3 综合的切削加工性系统——EXAPT284

参考文献286

习题286

第十章　计算机辅助制造288

10.1　计算机辅助制造分级结构288

10.2　计算机辅助制造中的数字控制290

10.3　计算机辅助制造的组成部分291

10.3.1　计算机辅助制造的数据库291

10.3.2　生产管理293

10.3.3　制造控制294

10.4　计算机管理的数控系统295

10.5 计算机化的数字控制（CNC）296

10.5.1　计算机数控的功能要素296

10.5.2　软件插补297

10.5.3　计算机数控的优点298

10.6　直接数字控制（DNC）299

10.6.1　直接数控系统的结构300

10.6.2　读带机旁路系统301

10.6.3　具有专用机床控制的直接数控系统302

10.6.4　直接数控系统的比较303

10.7　可编程序的机床误差补偿305

10.7.1　轴向校准305

10.7.2　实时误差补偿307

10.7.3　维修能力307

10.8　计算机辅助制造系统中的监测307

10.8.1　监测要求308

10.8.2　信号采集技术309

10.9　计算机辅助制造的趋势310

参考文献311