計算機數控系統

本書介紹了數控技術的基本概念與機牀數控系統的組成原理，以及數控系統的連接調試、機牀數控改造的設計及計算。全書共分八章，主要包括數控技術的基本概念、計算機數控（CNC）系統的硬件、軟件、位置檢測裝置、CNC的進給及主軸伺服驅動系統、數控系統的通信及可編程序控制器、典型數控系統的連接、數控系統的安裝調試與故障診斷和機牀數控改造等內容。 ^[1] 

第2版前言

第1版前言

第一章緒論1

第一節數控技術的基本概念1

第二節數控系統的基本組成及工作原理1

一、數控系統的基本組成2

二、數控系統的工作原理3

第三節數控系統的分類及特點4

一、數控系統的分類4

二、計算機數控系統的特點6

第四節開放式CNC系統的結構與特點7

一、開放式CNC系統的定義7

二、開放式CNC系統的構成8

三、開放式CNC系統的特點8

四、開放式CNC系統的發展9

第五節數控技術的發展9

一、數控技術的產生和發展9

二、我國數控機牀的發展10

三、數控系統的發展趨勢11

本章小結12

思考練習題13

第二章CNC系統14

第一節概述14

一、CNC系統的定義14

二、CNC系統的組成14

三、CNC機牀的組成14

四、CNC系統的工作過程15

五、CNC系統的功能17

第二節CNC系統的硬件結構18

一、CNC系統硬件結構的類型18

二、CNC系統硬件結構主要組成部分的功能22

三、輸入/輸出接口23

第三節CNC系統的軟件結構27

一、CNC系統的軟件功能27

二、CNC系統軟件的內容27

三、CNC系統軟件的結構特點28

第四節數控加工程序的輸入與譯碼30

一、CNC系統的信息流程30

二、數控加工程序的輸入30

三、數控加工程序的譯碼33

第五節刀具補償36

一、刀具半徑補償36

二、刀具長度補償39

第六節速度控制41

一、進給速度控制41

二、自動加/減速控制43

第七節插補原理46

一、基本概念46

二、逐點比較法46

三、數字積分法51

本章小結55

思考練習題56

第三章檢測裝置57

第一節光柵尺57

一、海德漢光柵技術57

二、光柵尺的結構與測量原理59

三、信號的處理及柵距的細分61

第二節編碼器63

一、編碼器分類63

二、編碼器的結構與工作原理64

三、電氣連接67

四、編碼器的應用68

第三節旋轉變壓器和感應同步器69

一、旋轉變壓器69

二、感應同步器71

第四節磁柵73

一、磁柵的結構73

二、磁柵的工作原理73

三、磁柵的檢測電路75

第五節檢測裝置在數控系統中的應用75

一、光柵技術簡述75

二、光柵尺的應用75

本章小結78

思考練習題78

第四章CNC伺服驅動系統79

第一節位置控制系統79

一、概述79

二、位置控制原理79

三、位置控制系統的分類80

四、數字式伺服系統82

第二節步進電動機伺服驅動系統83

一、開環伺服系統的組成83

二、步進電動機84

三、步進電動機開環控制87

四、步進電動機驅動裝置的典型應用91

第三節交流伺服驅動系統94

一、交流伺服系統的組成94

二、交流伺服電動機94

三、交流伺服系統的控制原理96

四、交流伺服驅動系統的連接104

第四節直流伺服驅動系統109

一、直流伺服電動機的工作原理109

二、直流伺服電動機的調速原理110

第五節直線電動機伺服驅動系統113

一、直線電動機的特點114

二、直線電動機的結構與工作原理115

三、直線電動機伺服系統117

第六節主軸驅動118

一、數控機牀對主軸驅動的特殊要求118

二、主軸電動機119

三、主軸定向準停122

本章小結124

思考練習題125

第五章通信及可編程序控制器126

第一節通信接口與網絡126

一、數控系統的通信設備及接口126

二、數據通信的基本概念127

三、異步串行通信接口130

四、DNC通信接口136

五、網絡通信137

第二節數控系統中的PLC139

一、PLC的基木結構及工作原理140

二、數控機牀中的PLC142

三、M、S、T功能的實現144

第三節PLC在數控機牀中的應用146

一、概述146

二、指令系統146

三、子程序庫149

四、PLC應用實例150

本章小結155

思考練習題156

第六章數控系統的連接157

第一節概述157

一、數控車牀157

二、數控銑牀159

三、加工中心161

四、典型數控系統的應用情況162

第二節SIEMENS 802Se系統164

一、概述164

二、CNC控制模塊165

二、驅動模塊169

四、電源（變壓器）171

五、系統的連接172

六、參數設定（典型參數舉例）172

第三節SIEMENS 802D系統175

一、概述175

二、SINUMERIK 802D數控系統的構成176

三、接口176

四、數控系統的配置和連接178

五、參數設置180

六、與主軸的聯接185

第四節SIEMENS 840D系統186

一、概述186

二、CNC控制模塊187

三、OP單元和MMC189

四、驅動模塊192

五、PLC模塊194

六、電源模塊194

七、系統的連接195

八、參數設定195

第五節華中數控系統197

一、華中數控系統的介紹197

二、華中數控系統的特點197

三、華中數控系統的典型系列197

本章小結201

思考練習題202

第七章數控系統的安裝調試與故障診斷203

第一節數控機牀及系統的安裝203

一、安裝前的準備工作203

二、機牀的安裝步驟204

三、系統的連接204

四、系統的抗干擾措施205

五、檢查205

第二節數控系統的調試205

一、運行前的準備工作205

二、通電試運行206

三、功能調試207

四、整機運行209

五、檢查驗收209

第三節數控系統的故障診斷219

一、數控系統故障診斷的基本知識220

二、故障維修人員應具備的基本

素質222

三、數控機牀的常見故障223

四、常見故障的分類226

五、數控機牀的故障診斷228

六、數控機牀的故障實例229

本章小結234

思考練習題234

第八章機牀的數控改造235

第一節概述235

一、機牀數控改造的任務235

二、機牀數控改造的基本要求236

三、機牀數控改造的一般步驟237

第二節機牀數控改造總體方案

設計238

一、機牀數控改造總體方案設計的

依據238

二、工藝分析239

三、機牀數控改造的總體方案239

四、機牀數控改造的主要技術參數

確定246

五、機牀數控改造件的製作、安裝及

調試246

第三節機牀進給系統的改造

設計247

一、進給系統的組成及要求247

二、進給系統的參數選擇和計算248

三、進給電動機的選擇254

四、進給系統的設計計算實例255

第四節機牀數控改造中的常用

部件262

一、減速器262

二、縱向減速器及電動機的改造

聯接264

三、電動刀架265

四、滾珠絲槓副266

五、主軸光電編碼器及安裝方式268

六、步進電動機269

第五節數控系統的選型270

一、概述270

二、數控系統的選擇271

三、西門子SINUMERIK 802S base line

系統272

四、數控系統選型的注意事項275

第六節機牀數控改造的安裝及

調試276

一、數控改造的安裝和調試步驟276

二、卧式車牀數控改造中機械和電氣的

安裝及調試276

三、數控系統的安裝和調試281

本章小結286

思考練習題287

參考文獻288 ^[1]