機牀數控技術及應用

本書詳細系統地介紹了數控技術的基本內容，數控編程技術，典型計算機數控系統的硬件、軟件結構，插補控制原理，重點介紹了典型伺服系統的組成及應用、常用位置檢測裝置的工作原理及用途、數控機牀的典型機械結構、典型數控設備的工作原理及傳動結構，同時還介紹了數控機牀的安裝與驗收、使用與維護以及精度檢驗等內容。 ^[1]  本書內容簡明扼要、圖文並茂，機牀結構分析典型全面，機牀調試與維護緊貼生產實際，具有示範性，便於讀者理解和掌握。本書可作為高等工科院校機電一體化、機械設計製造及其自動化等相關專業本科生的教材，也可作為相關工程技術人員的參考書。 ^[1] 

第1章 概論 1

1.1 數控技術的基本概念 1

1.2 數控機牀的組成 2

1.2.1 機牀本體 2

1.2.2 數控系統 3

1.2.3 外圍系統 4

1.3 數控機牀的特點及分類 4

1.3.1 數控機牀的特點 4

1.3.2 數控機牀的分類 5

1.4 數控機牀的應用範圍 10

1.5 數控技術的發展趨勢 11

習題與思考題 12

第2章 數控機牀加工程序的編制 13

2.1 數控編程基礎 13

2.1.1 數控編程的概念 13

2.1.2 數控編程的內容和步驟 14

2.1.3 數控編程的方法 15

2.1.4 數控機牀座標軸和運動方向 15

2.2 數控編程的常用指令與格式 19

2.2.1 程序編制的標準與代碼 19

2.2.2 數控程序的結構與格式 20

2.3 數控加工手工編程 24

2.3.1 數控加工手工編程的工藝處理 24

2.3.2 常用數控加工基本指令介紹 31

2.3.3 程序編制實例 38

2.4 數控加工自動編程概述 45

2.4.1 自動編程方法 45

2.4.2 自動編程系統的信息處理過程 46

2.4.3 典型CAD/CAM軟件介紹 49

習題與思考題 51 ^[1] 

第3章 計算機數控系統（CNC系統） 53

3.1 概述 53

3.1.1 CNC系統的組成 53

3.1.2 CNC系統的功能和一般工作過程 53

3.2 CNC系統的硬件結構 58

3.2.1 單CPU結構CNC系統 58

3.2.2 多CPU結構CNC系統 60

3.3 CNC系統的軟件結構 61

3.3.1 CNC系統控制軟件的結構特點 62

3.3.2 CNC系統的軟件結構模式 65

3.4 CNC系統的輸入/輸出與通信 71

3.4.1 CNC裝置的輸入/輸出和通信要求 71

3.4.2 CNC系統常用外部設備及接口 72

3.5 開放式CNC系統 80

3.5.1 CNC系統的發展 80

3.5.2 開放式數控系統的結構 81

3.5.3 開放式CNC系統的主要特點 82

3.6 CNC裝置的插補原理 83

3.6.1 概述 83

3.6.2 典型插補方法的工作原理及運算 85

3.7 CNC系統的刀具補償原理 96

3.7.1 刀具半徑補償 97

3.7.2 刀具長度補償 99

習題與思考題 99

第4章 數控機牀的伺服系統 101

4.1 概述 101

4.2 步進電動機及驅動電路 104

4.2.1 步進電動機的分類和工作原理 105

4.2.2 步進電動機的主要特性及參數 108

4.2.3 步進電動機的驅動控制 110

4.2.4 步進電動機伺服系統的功率驅動 111

4.3 直流伺服電動機 113

4.3.1 直流伺服電動機的結構特點 113

4.3.2 直流伺服電動機的調速方式 114

4.4 交流伺服電動機 116

4.4.1 交流伺服電動機的結構 116

4.4.2 交流伺服電動機的工作原理 116 ^[1] 

4.5 直線伺服電動機傳動 118

4.5.1 直線伺服電動機的發展 118

4.5.2 直線伺服電動機的工作原理 119

4.5.3 直線伺服電動機的應用及特性 120

習題與思考題 123

第5章 數控機牀的位置檢測裝置 124

5.1 位置檢測裝置的作用與要求 124

5.2 位置檢測裝置的測量方式 124

5.3 脈衝編碼器 125

5.3.1 增量式光電編碼器 125

5.3.2 絕對式脈衝編碼器 127

5.3.3 脈衝編碼器在數控機牀中的應用 128

5.4 光柵 129

5.4.1 光柵的工作原理 129

5.4.2 光柵的分類 131

5.4.3 光柵的主要特點 132

5.5 磁柵 134

5.6 旋轉變壓器 135

5.6.1 旋轉變壓器的結構 135

5.6.2 旋轉變壓器的工作原理 136

5.6.3 旋轉變壓器的應用 137

5.7 感應同步器 138

5.7.1 感應同步器的結構和特點 138

5.7.2 感應同步器的工作原理 139

習題與思考題 140

第6章 數控機牀的機械結構 142

6.1 概述 142

6.2 數控機牀的主傳動系統 143

6.2.1 對主傳動系統的要求 143

6.2.2 主傳動系統的變速方式 143

6.2.3 齒輪傳動系統的總傳動比及其分配 148

6.2.4 主軸部件 150

6.3 進給傳動機構 154

6.3.1 對進給傳動系統的要求 154

6.3.2 聯軸器 155

6.3.3 消除間隙的齒輪傳動結構 156

6.3.4 滾珠絲槓螺母副 158

6.4 數控機牀的自動換刀系統 170

6.4.1 自動換刀裝置的形式 170 ^[1] 

6.4.2 帶刀庫的自動換刀系統 174

6.5 刀具交換裝置 180

6.6 數控機牀的其它裝置 183

6.6.1 數控迴轉工作台 183

6.6.2 分度工作台 184

6.6.3 排屑裝置 187

6.6.4 機牀導軌 189

6.6.5 支承件 199

習題與思考題 206

第7章 數控機牀的選用與維護 207

7.1 數控機牀的選型 207

7.1.1 被加工工件的確定 207

7.1.2 機牀規格的選擇 207

7.1.3 機牀精度的選擇 207

7.1.4 自動換刀裝置和刀庫容量的選擇 208

7.1.5 數控系統的選擇 209

7.1.6 加工節拍與機牀台數估算 209

7.2 數控機牀的安裝與調試 209

7.2.1 加工中心的安裝 210

7.2.2 加工中心的調試 215

7.2.3 機牀的試運行 218

7.2.4 機牀性能檢測 219

7.2.5 數控功能檢測 220

7.3 數控機牀的驗收 221

7.3.1 機牀幾何精度檢測 221

7.3.2 機牀定位精度檢測 221

7.4 數控機牀的維護 225

7.4.1 數控機牀使用中應注意的問題 225

7.4.2 數控系統的維護 226

7.4.3 機械部件的維護 227

7.4.4 數控機牀的日常維護保養 228

7.5 數控機牀的故障診斷與維修 235

7.5.1 數控機牀維修的基本概念與管理 235

7.5.2 故障診斷的基本概念及分類 235

7.5.3 數控機牀的故障診斷與維修 236

習題與思考題 238

附錄 239

附錄1 數控系統常用術語中英文對照 239

附錄2 數控機牀常用術語中英文對照 242

參考文獻 248 ^[1]