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第一节 数控机床的组成及工作原理1

1.1.1 数控机床的工作原理1

第一章 数控机床概述1

1.1.2 数控机床的基本组成2

第二节 数控机床的分类5

1.2.1 按机床运动的控制轨迹进行分类5

1.2.2 按伺服控制的方式进行分类7

1.2.3 按数控系统的功能水平分类8

1.2.4 按加工工艺及机床用途的类型分类9

1.2.5 数控机床的坐标系9

第三节 数控机床的优势、特点及适用范围11

1.3.1 采用数控机床加工的优势及特点11

1.3.2 数控机床的适用范围12

1.4.2 编制加工程序的内容及步骤13

第四节 数控机床的加工工艺及编程步骤13

1.4.1 工序的划分13

1.4.3 工件的安装和对刀点的确定14

1.4.4 确定加工路线15

1.4.5 切削用量及刀具的选择15

1.4.6 数值计算16

第五节 数控车床的编程17

1.5.1 数控车床的编程基础17

1.5.2 数控车床的基本编程功能18

1.5.3 数控车床的基本编程方法20

1.5.4 固定循环功能23

1.5.5 螺纹切削28

2.1.1 数控（CNC）系统的基本概念32

第一节 数控装置的硬件构成32

第二章 数控系统32

2.1.2 数控装置基本性能33

2.1.3 数控系统的组成及各部分的作用35

2.1.4 数控装置的构成36

第二节 数控装置的体系结构39

2.2.1 专用计算机组成的数控体系结构40

2.2.2 PC数控体系结构41

第三节 数控系统的软件结构44

2.3.1 概述44

2.3.2 前后台型的软件结构45

2.3.3 中断型软件结构50

2.3.4 功能模块软件结构54

2.3.5 数控机床的插补原理——逐点比较法55

2.3.7 软件故障排除61

2.3.6 刀具补偿61

第四节 常见数控产品介绍63

2.4.1 FANUC公司数控装置概述63

2.4.2 SIEMENS数控系统介绍65

2.4.3 FANUCOC硬件结构68

2.4.4 SIEMENS 802系列系统构成73

2.4.5 SINUMERIK810/820系统构成73

2.4.6 SIEMENS SIN840C系统的硬件80

第五节 PLC在数控机床上的应用83

2.5.1 数控机床上PLC的功能83

2.5.2 数控机床上PLC的形式84

2.5.3 FANUC PMC的指令85

2.5.4 PLC在数控机床控制中的应用94

2.5.5 PLC故障诊断方法104

2.5.6 PLC故障维修案例105

第三章 数控系统的检测装置107

第一节 概述107

3.1.1 数控检测装置基本知识107

3.1.2 分类107

第二节 脉冲编码器108

3.2.1 分类与规格108

3.2.2 增量式脉冲编码器108

3.2.3 绝对式脉冲编码器110

3.2.4 混合式编码器111

3.2.5 主轴编码器111

3.2.6 手摇脉冲发生器113

3.2.7 主轴准停控制114

3.3.1 结构和工作原理117

第三节 旋转变压器117

3.3.2 旋转变压器的应用118

第四节 感应同步器118

3.4.1 基本原理与结构118

3.4.2 感应同步器的检测系统119

3.4.3 感应同步器的特点及安装使用注意事项122

第五节 光栅122

3.5.1 光栅的种类与精度122

3.5.2 工作原理124

3.5.3 光栅检测装置126

第六节 磁栅127

3.6.1 磁性标尺127

3.6.2 磁头127

3.7.2 位置检测元件的维护130

第七节 位置检测装置故障及诊断130

3.7.1 故障形式130

3.7.3 位置检测装置的故障诊断132

第四章 伺服系统133

第一节 伺服系统概述133

4.1.1 伺服系统的组成133

4.1.2 对伺服系统的基本要求134

4.1.3 伺服系统的分类136

第二节 步进电动机及其驱动控制系统139

4.2.1 步进电动机的种类、结构及其工作原理139

4.2.2 步进电动机与微机的接口技术143

第三节 直流伺服电动机及其速度控制145

4.3.1 直流伺服电动机的基本结构及分类145

4.3.2 晶闸管速度控制单元148

4.3.3 直流主轴驱动系统154

4.3.4 晶体管直流脉宽（PWM）调速系统158

4.3.5 直流伺服电机的连接164

第四节 交流伺服电动机及其速度控制166

4.4.1 交流伺服电动机166

4.4.2 变频调速技术171

4.4.3 交流模拟主轴驱动系统178

第五节 典型产品伺服系统分析185

4.5.1 FANUC交流模拟伺服系统分析185

4.5.2 FANUC交流数字伺服驱动系统分析195

4.5.3 SIMDRIVE611A伺服单元的结构及工作原理204

第六节 交流伺服电机检查208

4.6.1 交流伺服电机的检查208

4.6.2 脉冲编码器的更换209

4.6.3 转子位置的调整210

4.6.4 电机过热的故障案例210

第五章 典型数控机床的机械结构213

第一节 数控车床的机械结构213

5.1.1 数控车床的机械结构组成213

5.1.2 数控车床进给系统的机械传动结构215

5.1.3 数控车床的主轴及其机械结构223

5.1.4 数控车床的辅助装置225

第二节 数控铣床的典型结构229

5.2.1 数控铣床概述229

5.2.2 数控铣床的传动系统与结构231

5.3.1 加工中心的特点239

第三节 加工中心的机械结构239

5.3.2 加工中心的分类240

5.3.3 加工中心的结构242

5.3.4 加工中心的主轴部件244

5.3.5 加工中心的伺服与进给系统245

5.3.6 加工中心的其他装置246

第四节 数控电加工机床250

5.4.1 电火花加工原理250

5.4.2 数控电火花机床251

5.4.3 数控线切割机床251

第五节 床体故障诊断维修方法252

5.5.1 故障诊断252

5.5.2 液压与气压系统的故障及维修254

5.5.4 进给伺服系统的常见故障及诊断方法258

5.5.3 主传动系统常见故障及排除方法258

5.5.5 滚珠丝杠副的常见故障及排除方法259

5.5.6 导轨副的常见故障及排除方法260

5.5.7 刀库及换刀机械手的常见故障和维护261

5.5.8 回转工作台的常见故障及排除方法262

第六章 数控设备维修方法263

第一节 数控系统维修的基础263

6.1.1 现代数控系统维修的基本条件263

6.1.2 现代数控系统维修的阶段划分与维修的实施264

6.1.3 技术资料的种类264

6.1.4 必要的维修用器具265

6.1.5 必要的备件266

6.1.6 故障发生时的处理266

6.2.1 机械部分的检查调试267

第二节 数控机床的日常维护267

6.2.2 液压系统的检查调整268

6.2.3 润滑部分的检查调整268

6.2.4 气动系统的检查调整268

6.2.5 伺服电机和主轴电机的检查268

6.2.6 电气部分的维护保养269

6.2.7 数控系统中硬件部分的检查调整269

6.2.8 测量反馈元件的检查269

6.2.9 可编程机床控制器（PMC）的检查270

第三节 故障诊断方法270

6.3.1 数控系统故障诊断的一般方法270

6.3.2 数控设备故障诊断的一般步骤271

6.3.3 常见故障分析271

第四节 常用的故障自诊断技术273

6.4.2 运行自诊断274

6.4.1 开机自诊断274

6.4.3 脱机诊断275

6.4.4 SINUMERIK远程诊断275

第五节 数控系统板级维修技术276

6.5.1 功能程序测试法276

6.5.2 参数检查法276

6.5.3 交换法277

6.5.4 备板置换法277

6.5.5 隔离法278

6.5.6 直观法278

6.5.7 升降温法278

6.5.8 敲击法278

第六节 数控系统片级维修技术279

6.6.1 外观法279

6.5.10 原理分析法279

6.5.9 对比法279

6.6.2 电源检查法280

6.6.3 静态测量法281

6.6.4 动态测量法282

6.6.5 在线测试法282

6.6.6 汇编语言测试法284

6.6.7 模拟台测试法285

第七节 常用故障诊断仪器285

6.7.1 逻辑测试笔285

6.7.2 短路故障追踪仪286

6.7.3 集成电路测试仪287

6.7.4 逻辑分析仪289

6.7.6 特征代码分析仪293

6.7.5 存储器测试仪293

6.7.7 激光干涉仪294

6.7.8 球杆仪295

第七章 数控系统维修技术297

第一节 FANUCOC检查与测试297

7.1.1 CNC系统的常规检查297

7.1.2 CNC的电源性能检查298

7.1.3 I/O信号的正确性诊断300

7.1.4 CNC参数的设置与调整303

第二节 FANUCOC系统故障诊断与维修309

7.2.1 根据CNC报警号的故障维修309

7.2.2 CNC无报警显示的故障诊断与维修315

7.2.3 FSO CNC故障维修案例319

7.3.1 SINUMERIK 810/820系统的自诊断功能及报警处理方法327

第三节 SINUMERIK系统的故障维修327

第四节 FSO主轴驱动的维修329

7.4.1 S系列交流数字主轴驱动329

7.4.2 α系列交流数字主轴驱动器334

7.4.3 FSO主轴定位控制346

7.4.4 主轴驱动故障维修案例352

第五节 进给伺服系统故障及诊断358

7.5.1 进给伺服系统结构形式358

7.5.2 进给伺服系统的故障形式及诊断方法360

7.5.3 伺服驱动故障维修案例362

第六节 易损部件的原理与维修371

7.6.1 输入单元的原理与维修371

7.6.2 电源单元的原理与维修375

参考文献379