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第1章 数控系统概述 1

1.1数控系统的基本概念 1

1.1.1数控机床的组成 2

1.1.2数控机床的基本工作过程 3

1.2机床数控系统的分类 5

1.2.1按工艺用途分类 5

1.2.2按机床运动轨迹分类 5

1.2.3按伺服控制方式分类 6

1.2.4按可联动的坐标轴数分类 7

1.2.5按系统功能水平分类 8

1.3现代数控系统的发展趋势 8

1.3.1现代数控系统发展趋势 8

1.3.2开放式数控系统 10

1.3.3并联运动机床 13

习题 16

第2章 数控系统的插补原理与刀具补偿原理 17

2.1概述 17

2.1.1插补定义 17

2.1.2插补分类 17

2.2逐点比较法 19

2.2.1逐点比较法直线插补原理 19

2.2.2逐点比较法圆弧插补原理 22

2.2.3速度分析 24

2.3数字积分插补法 25

2.3.1数字积分器的工作原理 25

2.3.2数字积分法的直线插补 26

2.3.3数字积分法的圆弧插补 28

2.4刀具补偿原理 30

2.4.1刀具长度补偿 31

2.4.2刀具半径补偿 32

2.5加减速控制 36

习题 37

第3章 数控系统的软硬件及相关技术 38

3.1数控系统硬件结构概述 38

3.1.1数控系统的硬件构成 38

3.1.2数控系统的硬件结构 39

3.2数控系统软件结构 42

3.2.1 CNC系统软硬件的界面 42

3.2.2 CNC控制软件的特点 43

3.2.3 CNC系统软件总体结构 45

3.2.4 CNC系统的控制软件工作过程 46

3.3数控系统常用接口 48

3.3.1数控系统的开关量I/O接口 48

3.3.2数控系统的模拟量输入／输出接口 49

3.3.3数控系统的DNC通信接口 49

3.4数控系统的通信技术 51

3.4.1数据通信技术概述 52

3.4.2网络标准与协议 55

3.4.3现场总线接口 59

习题 64

第4章 数控机床伺服驱动系统 65

4.1概述 65

4.1.1伺服系统的发展 65

4.1.2伺服系统的组成 68

4.1.3伺服系统的分类 68

4.1.4进给伺服系统的基本特征与要求 70

4.1.5伺服驱动装置 70

4.2步进式开环伺服系统 71

4.2.1步进电动机的分类 71

4.2.2步进电动机的特点 72

4.2.3三相反应式步进电动机的工作原理 72

4.2.4步进电动机的功率驱动电路 73

4.2.5步进电动机细分技术 74

4.2.6步进电动机的控制原理 75

4.3直流电动机伺服系统 78

4.3.1直流伺服系统的构成 78

4.3.2直流伺服系统与其他驱动系统的对比 79

4.3.3直流伺服系统的组成方案及控制 80

4.3.4直流电动机的控制原理 81

4.3.5无刷直流电动机伺服控制系统 82

4.4交流电动机伺服系统 84

4.4.1交流伺服系统的基本结构 85

4.4.2交流伺服系统的主要控制策略 87

4.5直线电动机伺服系统 90

4.5.1永磁直线同步电动机的特点及结构 91

4.5.2永磁直线同步电动机的基本工作原理 93

4.5.3直线伺服系统在数控机床中的应用 93

习题 95

第5章 主轴驱动与控制 96

5.1概述 96

5.1.1数控机床对主轴驱动与控制的要求 96

5.1.2主轴驱动装置的特点 97

5.2主轴变速控制 97

5.2.1无级变速 97

5.2.2分段无级变速 98

5.2.3自动换挡控制 102

5.3主轴准停控制 103

5.3.1概述 103

5.3.2机械准停控制 104

5.3.3电气准停控制 104

5.4主轴驱动装置 108

5.4.1主轴转速的控制及信号连接 108

5.4.2开关量信号及控制 111

5.5高速电主轴 111

5.5.1高速电主轴的结构 112

5.5.2冷却润滑技术 113

5.5.3高速精密轴承 115

5.5.4电主轴的动平衡 116

5.5.5刀具的夹紧 116

5.5.6轴上零件的联接 117

5.6主轴与进给轴的关联控制 117

5.6.1脉冲编码器 117

5.6.2主轴旋转与轴向进给的关联控制 118

5.6.3主轴旋转与径向进给的关联控制 118

习题 119

第6章 数控机床用可编程控制器 120

6.1概述 120

6.1.1可编程控制器的组成 120

6.1.2可编程控制器的工作过程 122

6.1.3可编程控制器的编程语言 123

6.1.4可编程控制器的特点与分类 125

6.2数控机床PLC的应用特点与控制对象 127

6.2.1数控机床PLC的应用特点 127

6.2.2数控机床PLC的控制对象 128

6.3典型PLC的指令系统 132

6.3.1梯形图顺序程序 132

6.3.2梯形图的符号与地址 134

6.3.3 PMC指令系统的构成及逻辑运算结果的存储 136

6.3.4基本指令 136

6.3.5功能指令 139

6.4 PLC系统设计与调试 150

6.4.1 PLC系统设计步骤 150

6.4.2 PLC程序设计与调试 151

6.5 PLC在数控机床中的控制应用 154

6.5.1主轴定向控制 154

6.5.2零件加工计数控制 154

6.5.3刀库自动选刀控制 155

习题 162

第7章 数控机床用位置检测元件 163

7.1概述 163

7.2光电编码器 164

7.3光栅 167

7.4磁栅 171

7.5旋转变压器 174

7.6感应同步器 178

7.7测速发电机 180

习题 181

第8章 常用数控系统 183

8.1概述 183

8.2华中数控系统 184

8.2.1华中数控系统的分类及特点 184

8.2.2华中数控系统的硬件系统 187

8.2.3华中数控系统的软件系统 189

8.3 SIEMENS数控系统 191

8.3.1 SIEMENS数控系统的发展及特点 191

8.3.2 SINUMERIK 840D硬件系统的组成 193

8.3.3 SINUMERIK 840D系统的软件结构 195

8.4 FANUC数控系统 199

8.4.1 FANUC数控系统的发展及特点 199

8.4.2 FANUC 0i数控系统 200

习题 206

参考文献 207

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