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第0章　绪论 1

第1章　数控技术基础 2

1.1 数控机床的系统组成及其基本原理 2

1.1.1 数控技术的基本概念 2

1.1.2 数控机床的组成及其各部分的功能 3

1.2 数控机床的分类 5

1.2.1 按数控装置类型进行分类 5

1.2.2 按伺服控制方式进行分类 7

1.2.3 按数控系统功能水平进行分类 8

1.2.4 按加工工艺及用途进行分类 9

1.2.5 按软硬件进行分类 9

1.3 数控机床的加工对象 10

1.3.1 采用数控机床加工的优势及特点 10

1.3.2 数控机床的使用范围 10

1.4 数控技术的发展方向 11

1.4.1 高速度化与高精度化 11

1.4.2 多功能化 11

1.4.3 智能化 11

1.4.4 高可靠性 12

1.4.5 全自动编程 12

习题及思考题 12

第2章　插补原理 13

2.1 数字脉冲乘法器插补原理 13

2.1.1 概述 13

2.1.2 数字脉冲乘法器工作原理 13

2.1.3 均匀器 17

2.2　逐点比较法插补原理 18

2.2.1 直线插补原理 18

2.2.2 圆弧插补原理 22

2.2.3 逐点比较法合成进给速度控制 26

2.3 数字积分法（DDA）插补原理 28

2.3.1 求和运算代替求积运算 28

2.3.2 数字积分法直线插补 29

2.3.3 数字积分法圆弧插补 31

2.3.4 提高数字积分法插补质量的措施 34

2.3.5 数字积分法插补的象限处理 38

2.4 数据采样法插补原理 39

2.4.1 插补周期与位置控制周期 39

2.4.2 插补周期与精度、速度之间的关系 39

2.4.3 数据采样法直线插补 40

2.4.4 数据采样法圆弧插补 41

2.5 任意二次曲线插补原理 45

2.5.1 曲线插补的描述 45

2.5.2 抛物线插补 47

2.5.3 任意二次曲线的插补 49

习题及思考题 54

第3章　数控机床的数控系统及检测装置 56

3.1 计算机数控装置 56

3.1.1 CNC系统的工作过程 56

3.1.2 CNC装置的功能 57

3.1.3 CNC系统的硬件结构 58

3.1.4 CNC系统的软件结构 60

3.2 数控机床的位置检测装置 63

3.2.1 位置检测装置的要求与类型 63

3.2.2 脉冲编码器 64

3.2.3 旋转变压器 66

3.2.4 感应同步器 67

3.2.5 光栅 69

习题及思考题 71

第4章　数控机床的结构 72

4.1 数控机床的组成 72

4.2 数控机床的总体布局形式 72

4.2.1 数控车床的总体布局形式 72

4.2.2 卧式数控镗铣床、卧式加工中心的总体布局形式 73

4.2.3 立式数控镗铣床、立式加工中心的总体布局形式 73

4.3 数控机床的主传动系统 73

4.3.1 对数控机床主传动系统的要求 73

4.3.2 主传动机械结构 74

4.3.3 主轴调速方式 77

4.4 进给系统的机械传动结构 81

4.4.1 进给系统的组成 81

4.4.2 对进给系统的性能要求 81

4.4.3 滚珠丝杠螺母副 81

4.4.4 导轨副 83

4.5 数控机床的辅助装置 85

4.5.1 自动换刀机构 85

4.5.2 工件自动交换 91

4.5.3 液压和气动系统 91

4.5.4 润滑系统 93

4.5.5 冷却系统 93

4.5.6 排屑装置 93

4.5.7 过载保护、超程限位和回机床参考点装置 94

习题及思考题 95

第5章　数控机床的加工工艺 96

5.1 数控机床加工工艺概述 96

5.1.1 数控机床加工的主要对象 96

5.1.2 数控机床加工工艺的主要内容 96

5.2 数控机床加工工艺分析 97

5.2.1 数控机床加工零件的工艺性分析 97

5.2.2 数控机床加工工艺路线的拟订 97

5.3 工件在数控机床上的定位与装卡 99

5.3.1 选择合适的定位方式 99

5.3.2　确定合适的装夹方式 101

5.4 数控机床加工工艺的设计 101

5.4.1　进给路线的选择 101

5.4.2 零件的安装与夹具的选择 106

5.4.3 刀具的选择 107

5.4.4 切削用量的选择 108

习题及思考题 113

第6章　数控机床编程基础 114

6.1　数控编程的基本概念 114

6.1.1　数控编程 114

6.1.2 控制介质 114

6.1.3 数控编程的内容和步骤 115

6.1.4 数控编程的方法 116

6.2 数控机床的坐标系 117

6.2.1　机床坐标系和方向 117

6.2.2 机床各坐标轴及其运动正方向 117

6.2.3 绝对坐标系与相对坐标系 119

6.2.4 机床坐标系与工件坐标系 120

6.3 数控编程中的指令代码 121

6.3.1 准备功能G指令 121

6.3.2 辅助功能M指令 123

6.3.3 F、S、T代码 126

6.4 程序结构及程序段格式 127

6.4.1 程序结构 127

6.4.2 程序段格式 127

6.4.3 程序的分类 128

6.5 数控编程中的有关标准及代码 130

习题及思考题 133

第7章　数控机床编程技术 134

7.1 常用编程指令 134

7.1.1 绝对坐标指令G90 134

7.1.2 相对坐标指令G91 134

7.1.3 混合坐标编程 134

7.1.4　工件坐标系设定指令G92 134

7.1.5 坐标平面设定指令G17、G18、G19 135

7.2 刀具运动方式有关的G指令 136

7.2.1 快速定位指令G00 136

7.2.2 直线插补指令G01 136

7.2.3 圆弧插补指令G02、G03 137

7.2.4 倒角、倒圆功能 142

7.2.5 直径编程和半径编程 143

7.3 刀具补偿功能 144

7.3.1 刀具半径补偿 144

7.3.2 刀具长度补偿 146

7.3.3 刀具位置补偿 147

7.3.4 刀尖圆弧半径补偿 149

7.4 固定循环 151

7.4.1 单一形状固定循环指令G90、G94 151

7.4.2 复合固定循环指令G70～G75 156

7.5 暂停（延时）指令G04 163

7.6 螺纹加工 165

7.6.1 螺纹加工尺寸计算 165

7.6.2 单行程螺纹切削 166

7.6.3 螺纹切削循环 171

7.7 数控车床的程序编制 174

7.7.1 数控车床编程要点 174

7.7.2 坐标系 175

7.7.3 数控车床加工工序的编排和加工参数的选择 175

7.7.4 准备功能指令 176

7.7.5 辅助功能指令 176

7.7.6 其它功能指令 176

7.7.7 数控车床编程实例 177

7.8 数控铣床的程序编制 192

7.8.1 数控铣床编程中的特殊功能指令 192

7.8.2 数控铣床编程实例 200

7.9 加工中心的程序编制 201

7.9.1 加工中心的组成 201

7.9.2 加工中心的分类 201

7.9.3 加工中心的编程特点 203

7.9.4 与参考点有关的G代码 203

7.9.5 加工中心的自动换刀功能 204

7.9.6 加工中心编程实例 205

7.10 自动编程 207

7.10.1 自动编程的工作过程 207

7.10.2 自动编程语言JB 208

7.10.3 图形交互式自动编程 220

习题及思考题 225

第8章　数控机床常见故障诊断与维护 227

8.1 数控机床的维护 227

8.2 数控机床故障诊断 229

8.2.1 数控机床的可靠性概念 229

8.2.2 数控机床故障分类 230

8.2.3 数控机床的故障诊断技术 230

8.2.4 数控机床的故障紧急处理、分析与判断 231

8.3 数控机床的故障检查方法 232

8.4 数控机床常见故障的处理 234

8.4.1 机械部件常见故障及处理 234

8.4.2 电气部件常见故障及处理 234

8.4.3 进给伺服系统常见故障及处理 235

8.4.4 主轴伺服系统常见故障及处理 237

8.4.5 数控系统常见故障及处理 238

8.4.6 数控机床的抗干扰性措施 239

习题及思考题 240

第9章　数控用可编程序控制器（PLC） 241

9.1 可编程序控制器（PLC）概述 241

9.1.1 PLC的产生 241

9.1.2 PLC在数控机床上的应用 241

9.2 PLC硬件结构和工作原理 242

9.2.1 PLC的硬件结构 242

9.2.2　PLC的工作原理 243

9.2.3　PLC的特点 244

9.2.4 PLC的类型 244

9.3　PLC的软件 245

9.3.1　梯形图 245

9.3.2 语句表 246

9.3.3 基本指令 246

9.3.4 功能指令 247

9.4　PLC在数控机床控制中的应用 260

9.4.1　主轴准停控制 260

9.4.2 主轴正、反转控制 261

9.4.3 主轴的调速 262

9.4.4 主轴的停止控制 263

9.4.5 主轴正、反转及齿轮换挡控制 263

9.4.6 润滑系统的PLC控制 265

9.4.7 刀库自动选刀控制 268

9.4.8 零件加工计数控制 272

习题及思考题 273

第10章　伺服驱动系统 274

10.1 数控机床伺服系统的概念 274

10.2 步进电动机伺服系统 274

10.2.1　工作台控制 274

10.2.2 步进电动机的选择 275

10.2.3 步进电动机驱动控制电路 279

10.2.4 步进电动机的微机控制 283

10.3 直流电动机伺服系统 284

10.3.1　直流伺服电动机的分类 284

10.3.2 直流伺服电动机的驱动方式 284

10.4 交流电动机伺服系统 287

10.4.1 交流伺服电动机的工作原理 287

10.4.2 交流伺服电动机的调速方法 287

习题及思考题 290

第11章　数控线切割机 291

11.1　线切割机的结构及工作原理 291

11.1.1 线切割机的结构 291

11.1.2 线切割机的工作原理和特点 293

11.2 线切割机床的型号及主要技术参数 293

11.2.1 线切割机的型号 293

11.2.2 典型线切割机床的技术参数 293

11.3 线切割机床的结构 294

11.3.1 机床工作台结构 294

11.3.2 丝杠传动副 295

11.3.3 齿轮副 295

11.3.4 储丝筒走丝部件的结构 296

11.3.5 线架、导轮部件的结构 297

11.3.6 工作液系统 298

11.3.7 换向切断高频、走丝换向调节及超程保险 298

11.3.8 进电方式 298

11.4 数控线切割机加工工艺 299

11.5 数控线切割机编程 301

11.5.1 编程步骤 301

11.5.2 数控线切割机床的指令格式 302

11.6 数控线切割机床常用编程指令 302

11.7 数控线切割机编程应用 306

11.8 数控线切割机常见故障及排除 309

习题及思考题 310

参考文献 311

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