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第1章　数控机床概述1

1.1　数控机床的产生与发展1

1.1.1　数控机床的产生1

1.1.2　计算机数控2

1.1.3　数控机床和数控系统的发展3

1.2　数控机床的特点及应用范围4

1.2.1　数控机床的特点4

1.2.2　数控机床的应用范围6

1.3　数控机床的组成和工作原理6

1.3.1　数控机床的组成6

1.3.2　数控机床的工作原理7

1.3.3　数控系统的主要工作过程9

1.4　数控机床的分类10

1.4.1　按控制系统的特点分类10

1.4.2　按执行机构的伺服系统类型分类12

1.4.3　按加工方式分类13

1.4.4　按照功能水平分类13

第2章　计算机数控系统14

2.1　概述14

2.1.1　CNC系统的组成14

2.1.2　CNC装置的结构14

2.1.3　CNC装置的工作过程14

2.1.4　CNC系统的特点16

2.2　计算机数控系统的基本原理17

2.2.1　数控加工程序的译码17

2.2.2　刀具半径补偿17

2.2.3　速度计算21

2.2.4　位置控制原理24

2.2.5　误差补偿原理24

2.2.6　插补原理26

2.2.7　加减速控制40

2.3　计算机数控系统的硬件结构47

2.3.1　概述47

2.3.2　微机基本系统50

2.3.3　接口51

2.4　计算机数控系统的软件结构52

2.4.1 CNC数控软件的特点52

2.4.2 多任务性与并行处理技术52

2.4.3　实时性和优先抢占调度机制55

2.4.4　典型的CNC软件结构模式56

2.5　经济型数控系统的构成58

2.5.1　经济型数控系统概述58

2.5.2　数控系统的硬件组成59

2.5.3　数控系统的软件组成61

2.5.4　经济型数控机床影响定位精度的因素和提高定位精度的措施67

2.6　基于PC的开放式数控系统68

2.6.1　开放式数控系统概述68

2.6.2　基于PC的开放式数控系统体系结构71

第3章　数控机床的进给伺服系统87

3.1　概述87

3.1.1　对进给伺服系统的基本要求87

3.1.2　进给伺服系统的基本组成88

3.1.3　进给伺服系统的分类89

3.2　步进伺服驱动控制93

3.2.1 步进电动机的分类、结构及特点93

3.2.2　步进电动机的工作原理、主要参数及特性94

3.2.3　步进电动机的驱动与控制97

3.3　直流伺服驱动控制101

3.3.1 直流伺服电动机的工作原理及类型101

3.3.2　常用直流伺服电动机的特点102

3.3.3　直流伺服电动机的速度控制103

3.4　交流伺服驱动控制109

3.4.1 交流伺服电动机的分类110

3.4.2　永磁交流同步伺服电动机110

3.4.3 交流伺服电动机的变频调速112

3.4.4　永磁交流同步伺服电动机的发展113

3.5　直线电动机在机床进给伺服系统中的应用113

3.5.1　直线电动机概述113

3.5.2　直线电动机的分类114

3.5.3　直线电动机在数控机床上应用117

3.6　典型的进给伺服系统118

3.6.1　步进伺服系统118

3.6.2　鉴相式伺服系统120

3.6.3　鉴幅式伺服系统122

3.6.4　数字脉冲比较式伺服系统125

3.6.5　CNC数字伺服系统126

3.7　进给伺服系统的机械传动部件127

3.7.1　数控机床对进给伺服系统机械传动部件的要求128

3.7.2　数控机床的进给机械传动原理129

3.7.3　数控机床的进给机械传动部件129

3.7.4　直线电动机直接驱动系统143

第4章　主轴驱动及控制145

4.1　概述145

4.1.1　对主轴驱动的要求145

4.1.2　主轴驱动装置及其工作特性149

4.2　主轴驱动的速度控制150

4.2.1　直流主轴速度控制150

4.2.2　交流主轴速度控制153

4.3　数控机床的主传动及主轴部件158

4.3.1　数控机床主传动系统的要求158

4.3.2　主轴分段无级变速及控制159

4.3.3　主轴部件164

4.4　主轴驱动装置与数控装置的信号连接173

4.4.1　主轴转速指定信号及连接173

4.4.2　其它开关量控制信号及连接173

4.5　电主轴176

第5章　数控检测装置178

5.1　概述178

5.1.1　对位置检测装置的要求178

5.1.2　检测装置的分类178

5.2　旋转变压器179

5.2.1 旋转变压器的结构和工作原理179

5.2.2　旋转变压器的应用180

5.3　感应同步器181

5.3.1　感应同步器的结构和工作原理181

5.3.2　感应同步器的应用182

5.4　光栅183

5.4.1　光栅的结构和工作原理183

5.4.2　光栅位移—数字变换电路185

5.5　磁栅186

5.5.1　磁栅的结构和工作原理186

5.5.2　磁栅的应用188

5.6　光电脉冲编码器188

5.6.1 光电脉冲编码器的结构和工作原理188

5.6.2　光电脉冲编码器的应用189

第6章　数控机床加工程序编制基础191

6.1　数控程序编制的概念191

6.1.1　数控程序编制的定义191

6.1.2　字与字的功能193

6.1.3　程序格式195

6.2　数控机床的坐标系196

6.2.1　机床坐标系197

6.2.2　编程坐标系200

6.2.3　加工坐标系200

6.2.4　机床加工坐标系设定的实例202

6.3　常用编程指令204

6.4　程序编制中的数学处理210

6.5　数控车床加工程序编制212

6.5.1　辅助功能M代码213

6.5.2　主轴功能S、进给功能F和刀具功能T215

6.5.3　准备功能G代码216

6.6　数控铣床程序编制240

6.6.1　数控铣床程序编制的基本方法240

6.6.2　FANUC系统孔加工固定循环248

6.7　宏功能应用255

6.8　CAD/CAM简介264

6.8.1 CAM软件发展过程264

6.8.2　CAD/CAM集成数控编程系统简介264

第7章　数控机床发展趋势270

7.1　数控机床发展展望270

7.2　柔性制造系统（FMS）简介272

7.3　直接数字控制（DNC）简介275

7.4　计算机集成制造系统（CIMS）简介280

参考文献287