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第1章 数控技术概论1

1.1 数控基本原理及发展1

1.1.1 数控技术的基本概念1

1.1.2 数控机床的基本组成及加工过程3

1.1.3 以数控技术为核心的先进制造技术发展6

1.2 数控机床的分类及特点9

1.2.1 按机床运动的控制轨迹分类9

1.2.2 按伺服机构的控制方式分类10

1.2.3 按数控系统功能和机床用途分类13

1.3 数控加工的适应性14

复习思考题15

第2章 数控程序设计基础16

2.1 数控编程方法16

2.1.1 手工编程16

2.1.2 自动编程17

2.2 数控程序的代码与格式18

2.2.1 程序编制的代码18

2.2.2 程序结构与基本格式29

2.2.3 坐标系统31

2.3 数控加工的固定循环编程33

2.3.1 固定循环功能33

2.3.2 固定循环指令分析35

2.3.3 孔加工固定循环指令应用实例36

2.3.4 固定循环加工的工艺分析37

2.3.5 螺纹切削的固定循环编程39

2.4 子程序40

2.4.1 子程序的应用场合40

2.4.2 子程序命令与格式、流程40

2.4.3 加工螺纹孔的工艺分析与编程实例42

2.5 数控加工的刀具长度偏置43

2.5.1 刀具长度偏置的作用43

2.5.2 刀具长度偏置44

2.5.3 G43指令编程应用方式举例46

2.5.4 刀具偏置值设定过程47

2.6 刀具半径补偿原理48

2.6.1 刀具半径补偿的作用48

2.6.2 刀具半径补偿的常用方法49

2.6.3 刀补工作过程50

2.6.4 C机能刀具半径补偿的转接形式和过渡方式52

2.6.5 过切报警的发生及其防止54

2.7 数控加工工艺55

2.7.1 数控加工工艺与数控编程55

2.7.2 数控加工工艺的基本要求55

2.7.3 工艺处理中的几个关键问题57

2.7.4 选择切削用量59

2.7.5 数控加工工艺文件60

复习思考题61

第3章 数控编程的数值计算62

3.1 数值计算的内容62

3.1.1 数学处理的重要性62

3.1.2 数值换算63

3.1.3 基点和节点的计算64

3.2 非圆曲线节点分析、计算66

3.2.1 非圆曲线数值计算的一般步骤66

3.2.2 直线逼近算法的一般步骤66

3.2.3 圆弧逼近算法70

3.3 列表曲线的节点分析、计算73

3.3.1 三次样条曲线拟合74

3.3.2 圆弧样条76

3.4 非均匀有理B样条应用77

3.4.1 B样条曲线77

3.4.2 NURBS曲线与数控编程78

3.4.3 NURBS曲面与数控编程82

3.4.4 刀位数据值的计算82

3.5 标准计算式与试件计算图84

3.5.1 标准计算式84

3.5.2 三角函数法85

3.5.3 试件计算图87

3.5.4 二维基点、参数点坐标计算表格化表达89

3.6 曲面加工中的数值计算简介90

复习思考题91

第4章 数控车床编程92

4.1 数控车床编程基础92

4.1.1 数控车床的特点与技术参数92

4.1.2 数控车削的加工零件特点及适应性分析95

4.1.3 数控车削的编程特点99

4.2 数控车床的坐标系105

4.2.1 坐标轴与运动方向105

4.2.2 对刀操作106

4.2.3 车削加工刀具补偿实现的功能指令106

4.3 工艺分析109

4.3.1 数控车床加工工艺过程109

4.3.2 数控车床加工切削用量110

4.3.3 加工线路的优化选择方法112

4.3.4 数控车削轴类零件的加工工艺设计实例114

4.4 常用编程指令应用分析118

4.4.1 准备功能G指令118

4.4.2 常用车削编程指令应用分析119

4.4.3 刀具进给速度与进给量设置指令122

4.5 数控车床加工典型零件程序分析122

4.5.1 轴类零件编程实例122

4.5.2 复合轴零件数控加工编程实例125

4.6 数控车床加工装夹方案设计127

4.6.1 数控车削加工定位基准设计127

4.6.2 数控车削加工工件装夹方案的确定127

复习思考题131

第5章 数控铣床编程132

5.1 数控铣床的分类及加工对象132

5.1.1 数控铣床的分类132

5.1.6 2数控铣床的加工工艺范围133

5.2 数控铣床的主要功能、工艺装备135

5.2.1 数控铣床的主要功能135

5.2.2 数控铣床的主要工艺装备136

5.3 数控铣床的加工工艺性分析138

5.3.1 数控铣床的加工工艺性要求138

5.3.2 数控铣削进给路线的确定139

5.3.3 逆铣、顺铣及切削方向、切削方式的确定140

5.3.4 数控铣削工艺参数141

5.4 数控铣床编程指令143

5.5 数控铣床坐标系统及综合实例分析148

5.5.1 坐标系统148

5.5.2 数控铣削加工编程实例150

5.6 数控铣削复杂曲面与高速数控铣削155

5.6.1 数控铣削复杂曲面155

5.6.2 高速铣削158

复习思考题159

第6章 数控加工中心与自动编程161

6.1 加工中心的分类及加工对象161

6.1.1 加工中心的型号与分类161

6.1.2 加工中心的主要加工对象164

6.1.3 加工中心的参数选择166

6.2 加工中心的常用夹具、对刀装置166

6.2.1 加工中心的常用夹具166

6.2.2 加工中心的换刀控制、对刀169

6.3 加工中心的工艺分析172

6.3.1 加工中心的工艺方案172

6.3.2 加工中心的进给路线174

6.3.3 加工余量、切削用量175

6.4 加工中心的程序编制178

6.4.1 数控镗铣加工中心程序的标准格式178

6.4.2 刀具运动到加工起始点179

6.4.3 实例分析179

6.5 数控加工自动编程188

6.5.1 自动编程概述188

6.5.2 自动编程的实现条件与典型编程系统简介189

6.5.3 零件的三维造型方法192

6.5.4 实体建模与CAM数控编程193

6.5.5 用户宏程序编程194

6.5.6 自动编程的软件界面及应用200

复习思考题205

第7章 数控装置206

7.1 CNC系统的一般结构206

7.1.1 系统结构简介206

7.1.2 CNC装置的工作过程211

7.1.3 CNC装置的具体功能实现211

7.1.4 CNC故障诊断功能214

7.1.5 CNC系统基本故障诊断方法、举例215

7.1.6 数控系统日常维护217

7.2 CNC数控装置的硬件结构设计218

7.2.1 单机系统219

7.2.2 多机系统220

7.2.3 分布式系统224

7.3 CNC装置的软件结构224

7.3.1 功能界面划分224

7.3.2 CNC装置的软件结构模式227

7.3.3 多任务与并行处理技术229

7.4 CNC装置的插补原理234

7.4.1 脉冲增量插补234

7.4.2 时间增量插补237

7.5 进给速度控制239

7.5.1 自动升降速控制的必要性239

7.5.2 自动升降速控制的评价指标240

7.5.3 常用的自动升降速规律240

7.6 数控系统中的可编程控制器242

7.6.1 可编程序控制器的技术要求242

7.6.2 可编程序控制器的结构243

7.6.3 可编程序控制器的编程方法243

7.6.4 可编程序控制器的工作方式244

7.6.5 可编程序控制器程序设计步骤244

7.6.6 梯形图编程实例245

复习思考题248

第8章 数控系统的伺服控制和位置检测249

8.1 伺服控制原理249

8.1.1 进给伺服系统的组成249

8.1.2 开环伺服系统与闭环伺服系统的比较251

8.1.3 伺服系统的位置控制及其特性分析251

8.1.4 软件与硬件混合型进给伺服系统的原理及分析254

8.1.5 数控机床对伺服系统的要求258

8.2 伺服电机及其调速259

8.2.1 步进电动机259

8.2.2 直流伺服电机与速度控制单元265

8.2.3 交流伺服电动机270

8.2.4 伺服系统的发展与数字化控制276

8.2.5 伺服系统的可靠性277

8.2.6 闭环控制系统的动态特性分析278

8.3 常用位置检测装置285

8.3.1 位置检测装置的要求285

8.3.2 旋转变压器的检测原理286

8.3.3 感应同步器的检测原理288

8.3.4 光栅位置检测装置的结构和检测原理291

8.3.5 脉冲编码器的结构和检测原理293

8.3.6 其他位置检测装置294

复习思考题295

第9章 数控机床的机械结构296

9.1 现代数控机床的机械结构组成296

9.1.1 基本组成296

9.1.2 典型机床的结构设计297

9.2 数控机床的机械结构性能及实现方式300

9.2.1 结构设计及发展趋势300

9.2.2 数控机床机械结构性能实现300

9.3 数控机床主传动系统设计303

9.3.1 主传动系统的组成及特点303

9.3.2 主传动系统分类303

9.3.3 数控机床主轴组件结构设计306

9.4 数控机床进给传动系统设计311

9.4.1 对进给运动的要求311

9.4.2 数控机床进给传动机构313

9.4.3 数控机床的导轨设计320

9.5 数控回转工作台324

复习思考题326

第10章 数控加工刀具与工件交换装置327

10.1 数控刀具的特点327

10.2 数控刀具的种类、选择328

10.2.1 数控刀具的分类328

10.2.2 数控刀具的选择329

10.2.3 数控机床刀柄的选择334

10.3 数控刀具装夹、夹具分析335

10.3.1 车刀的安装335

10.3.2 铣刀的安装338

10.3.3 数控加工夹具与夹持过程分析339

10.4 自动换刀装置342

10.4.1 回转刀架换刀342

10.4.2 更换主轴换刀344

10.4.3 带刀库的自动换刀系统344

10.5 数控可转位刀片、刀具材料347

10.5.1 数控可转位刀片347

10.5.2 切削用刀具材料348

10.6 数控刀具的失效形式、可靠性350

10.6.1 数控刀具的失效形式350

10.6.2 数控刀具的可靠性351

复习思考题352

参考文献353