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第1章 绪论（Chapter One Introudction）1

1.1基本概念（Basic Concepts）3

1.2数控机床的工作过程与组成（Working Process and Components of Numerical Control Machine Tools）4

1.2.1数控机床的工作过程4

1.2.2数控机床的组成4

1.3数控机床的特点及适用范围（Characteristics and Applied Fields of Numerical Control Machine Tools）6

1.3.1数控机床的特点6

1.3.2数控机床适用的范围7

1.4数控机床的分类（Classification of Numerical Control Machine Tools）8

1.4.1按加工工艺分类8

1.4.2按运动轨迹控制方式分类9

1.4.3按进给伺服系统的控制原理分类10

1.5数控技术的发展（Development of Numerical Control Technology）11

1.6常见数控系统介绍（Introduction of CNC System Widely Used）14

1.6.1华中数控系统14

1.6.2西门子数控系统16

1.6.3 FANUC系统18

本章小结（Summary）21

推荐阅读资料（Recommended Readings）21

思考与练习（Exercises）21

第2章 数控机床的典型机械结构（Chapter Two Typical Mechanical Structures of CNC Machine Tools）23

2.1数控机床的机械结构要求（Mechanical Structural Requirements for CNC Machine Tools）24

2.2数控机床的总体布局（Overall Layouts of CNC Machine Tools）26

2.2.1数控车床的布局形式26

2.2.2数控铣床的布局形式27

2.2.3加工中心布局形式27

2.3数控机床的主传动机械结构（CNC Machine Tool，s Main Transmission System）30

2.3.1数控机床主传动系统概述30

2.3.2数控机床的主传动系统的机械结构31

2.4数控机床的进给传动机械结构（CNC Machine Tool Feed Drive System）36

2.4.1数控机床对进给传动系统机械结构的要求36

2.4.2数控机床的进给传动机械机构的组成37

2.4.3数控机床的导轨46

2.4.4数控机床的工作台49

2.5自动换刀装置（Automatic Tool Changer）51

2.5.1自动换刀装置的分类51

2.5.2刀库54

2.5.3机械手56

2.5.4加工中心主轴上刀具的夹紧机构56

2.6数控机床的典型结构（Typical Struc-tures of CNC Machine Tools）57

2.6.1数控车床57

2.6.2数控铣床58

2.6.3加工中心59

本章小结（Summary）60

推荐阅读资料（Recommended Readings）61

思考与练习（Exercises）61

第3章 插补原理与刀具补偿技术（Chapter Three Interpolation The-ory and Tool Compensation）62

3.1插补原理（Interpolation Theory）63

3.1.1插补的基本原理63

3.1.2插补功能的基本要求64

3.1.3插补方法的分类64

3.1.4逐点比较法65

3.1.5数字积分法75

3.1.6数据采样法83

3.2刀具补偿技术（Tool Compensation）88

3.2.1刀具的长度补偿88

3.2.2刀具半径补偿89

本章小结（Summary）96

推荐阅读资料（Recommended Readings）97

思考与练习（Exercises）97

第4章 数控程序的编制（Chapter Four NC Program Preparation）99

4.1数控编程基础（CNC Programming Fundamentals）100

4.1.1数控编程的概念及分类100

4.1.2数控编程的内容及步骤101

4.1.3数控机床坐标轴和运动方向的确定102

4.1.4数控加工程序段格式106

4.1.5数控编程中的数值计算112

4.2数控车床编程（CNC Lathe Programming）114

4.2.1数控车床的编程特点114

4.2.2数控车削加工工艺115

4.2.3数控车床基本编程指令121

4.2.4数控车床固定循环指令129

4.2.5数控车床的加工编程实例140

4.3数控铣床（加工中心）编程（Programming of CNC Milling Machine or Machine Center）142

4.3.1数控铣床（加工中心）的概述142

4.3.2数控铣床（加工中心）加工工艺143

4.3.3数控铣床（加工中心）功能指令148

4.3.4数控铣床（加工中心）基本加工编程指令150

4.3.5数控铣床（加工中心）固定循环指令155

4.3.6数控铣床（加工中心）加工编程实例162

4.4用户宏程序编程（User Macro Programming）164

4.4.1用户宏程序的编程基础164

4.4.2用户宏程序编程实例168

4.5自动编程（Automatic Programing）170

4.5.1自动编程概述170

4.5.2常见图形交互式自动编程软件简介174

4.5.3基于UG NX软件自动编程实例176

本章小结（Summary）190

推荐阅读资料（Recommended readings）190

思考与练习（Exercises）191

第5章 计算机数控系统（Chapter Five CNC System）193

5.1概述（Summary）194

5.2 CNC系统的硬件结构（Hardware Structure of CNC System）199

5.2.1单微处理器数控装置的硬件结构199

5.2.2多微处理器数控装置的硬件结构200

5.2.3华中数控系统硬件结构202

5.3 CNC系统软件结构（Software Structure of CNC System）203

5.3.1 CNC系统软件组成203

5.3.2 CNC系统软件特点与结构203

5.4 CNC系统的数据预处理（CNC System Data Preprocessing）212

5.5华中数控系统的软件结构（Software Structure of Huazhong CNC System）221

5.6数控机床中的PLC（PLC in CNC Machine Tools）222

5.6.1 PLC简介222

5.6.2 PLC在数控机床中的应用228

5.7 CNC系统的接口（Interface of CNC System）235

5.7.1 CNC系统接口的作用与接口规范235

5.7.2华中数控系统HNC-210B的主要接口236

本章小结（Summary）237

推荐阅读资料（Recommended Readings）237

思考与练习（Exercises）237

第6章 数控机床主轴驱动与控制（Chapter Six Drive and Control of CNC Machine Tool Spindle）239

6.1概述（Summary）240

6.2主轴驱动与控制（Spindle Drive and Control）246

6.2.1数控装置对主轴驱动的控制246

6.2.2主轴无级调速247

6.2.3主轴分段无级调速247

6.3主轴准停控制（Spindle Stop Control）249

6.3.1机械准停控制249

6.3.2电气准停控制250

6.4主轴旋转与进给轴的关联控制（Association Control Between Spindle Rotation and Feed Shaft）252

6.4.1主轴旋转与轴向进给的关联控制252

6.4.2主轴旋转与径向进给的关联控制252

6.5数控机床主轴伺服系统实例（Servo System Instance of CNC Machine Tool）253

6.5.1数控装置与主轴伺服系统的控制连接形式253

6.5.2数控装置与主轴伺服系统的控制连接实例256

本章小结（Summary）258

推荐阅读资料（Recommended Readings）259

思考与练习（Exercises）259

第7章 数控机床进给驱动与控制（Chapter Seven Feed Drives and Control of CNC Machine Tool）261

7.1进给伺服系统概述（Servo System Overview）262

7.2步进电动机及其驱动控制（Stepping Motor and Drive Control）265

7.2.1步进电动机的工作原理与特点265

7.2.2步进电动机的主要特性267

7.2.3步进电动机的驱动控制270

7.2.4步进电动机的运动控制275

7.2.5提高步进伺服系统精度的措施276

7.3常用位置检测元件（Common Position Detector）277

7.3.1位置检测元件的分类及要求278

7.3.2光栅尺279

7.3.3旋转变压器282

7.3.4感应同步器285

7.3.5旋转编码器288

7.3.6电感式与霍尔接近开关291

7.4直流伺服电动机及其驱动装置（DC Servo Motors and Its Driving Device）293

7.4.1直流伺服电动机工作原理293

7.4.2直流伺服驱动装置296

7.5交流伺服电动机及其驱动装置（AC Servo Motor and Its Driving Device）300

7.5.1交流伺服电动机工作原理300

7.5.2交流伺服驱动装置302

7.6直线电动机及其在数控机床中的应用简介（Linear Motor and Its Application Introduction to CNC Machine Tools）306

7.6.1直线电动机简介306

7.6.2直线电动机在数控机床中的应用310

7.7进给运动闭环位置控制（Closed Loop Position Control System of Feed Motion）313

7.7.1进给运动闭环位置控制概述313

7.7.2典型的进给运动闭环位置控制方式简介313

7.8数控机床进给伺服系统应用实例（The Application Example of CNC Machine Tool Servo System）315

本章小结（Summary）317

推荐阅读资料（Recommended Readings）318

思考与练习（Exercises）318

第8章 数控机床选用、安装调试、维护与故障诊断简介（Chapter Eight Selection， Installation and Debugging， Maintenance and Faults Diagnosis of CNC Machine Tools in Brief）321

8.1数控机床的选用（Selection of CNC Machine Tools）322

8.1.1数控机床的选用原则322

8.1.2数控机床选用的基本要点323

8.2数控机床的安装调试与验收（Installation， Debugging and Acceptance of CNC Machine Tools）326

8.2.1数控机床的安装调试326

8.2.2数控机床的验收329

8.3数控机床的维护（Maintenance of CNC Machine Tools）332

8.3.1数控机床的日常维护332

8.3.2数控机床的预防性维护334

8.4数控机床的可靠性和故障诊断简介（Reliability and Faults Diagnosis of CNC Machine Tools）337

8.4.1数控机床的可靠性337

8.4.2数控机床故障诊断技术简介338

8.4.3 FANUC数控机床故障诊断与排除两例340

本章小结（Summary）341

推荐阅读资料（Recommended Readings）341

思考与练习（Exercises）342

附录一 部分数控系统G代码一览表345

附录二 数控常用术语中英文对照347

附录三 常用刀具材料特性、用途及优点350

附录四 铣刀每齿进给量和铣削加工切削速度参考值351

附录五 硬质合金车刀粗车进给量及切削速度参考值352

参考文献354