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数控技术及应用 
定 价：45 元
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《数控技术及应用/应用型本科机电类专业“十三五”规划精品教材》主要讲述数字控制原理、数控系统、数控机床主轴驱动与控制、数控机床进给驱动与控制、数控机床的典型机械结构、数控机床的选用和维修、数控加工工艺、数控程序的编制等内容，面向应用型本科生，能够很好地体现专业特色。
《数控技术及应用/应用型本科机电类专业“十三五”规划精品教材》注重理论和实际应用相结合，内容由浅入深、通俗易懂，各章配有适量的思考与练习题，既便于教学又利于自学。《数控技术及应用/应用型本科机电类专业“十三五”规划精品教材》可以作为学校教学或工程技术人员的参考教材。
数控技术是机械加工自动化的基础，是数控机床的核心技术。本书根据应用型本科人才培养目标的要求，从工程实际出发，重点放在工程应用中的基本知识、分析问题的思路和解决问题的方法上。课程内容兼顾电气和仪表类专业的特点，拓宽基础知识的范围。在编写过程中始终以“够用为度”为方针来安排相关内容，使学生在学习时能够正确处理好知识的广度和深度，强调理论知识与工程实践的关系。
本书着重叙述了数控编程的基础及方法、计算机数控装置的软硬件、数控装置的轨迹控制原理、数控机床的伺服系统工作原理，同时叙述了数控技术的基本概念、数控机床的检测装置、数控机床的机械结构、数控机床的故障诊断以及数控技术的发展等课程的主要知识，并以数控加工信息流这条主线对课程内容进行了复合、衔接和综合，使其有机地串联起来，成为一门完整、系统的综合课程。 本书可以满足80~120学时的教学需要，在教学时各专业可根据教学要求，对相关章节进行取舍。 本书由大连工业大学王海文、大连工业大学艺术与信息工程学院曹锋担任主编，大连工业大学艺术与信息工程学院林月、张翠芳担任副主编，具体分工如下：王海文编写第1章和第7章，曹锋编写第9章，林月编写第6章和第8章，张翠芳编写第2章、第3章、第4章、第5章。肖杨、贾树彬、王晓俊、殷铭一、刘倩伶、王艺荧协助进行了编写资料的整理工作。全书由大连工业大学艺术与信息工程学院的金崇源进行主审。 在编写过程中参考了大量的文献，在此对文献作者致以谢意，对给予我们关心和帮助的同人深表感谢。 为了方便教学，本书还配有电子课件等教学资源包，任课教师和学生可以登录“我们爱读书”网免费注册并浏览，或者发邮件至hustpeiit@163.com免费索取。 限于篇幅及编者的业务水平，书中难免存在欠妥之处，竭诚希望同行和读者赐予宝贵的意见。 查看全部↓
第1章绪论()
1.1数控技术的基本概念() 1.2数控机床的组成() 1.3数控机床的分类() 1.3.1按加工工艺分类() 1.3.2按机床运动轨迹控制方式分类() 1.3.3按进给伺服系统的控制原理分类() 1.3.4按控制坐标数分类() 1.4数控机床的特点() 1.5数控技术的产生与发展() 1.6常见数控系统介绍() 1.6.1FANUC数控系统() 1.6.2西门子数控系统() 1.6.3华中数控系统() 第2章数字控制原理() 2.1概述() 2.2插补原理的数学建模方法() 2.2.1基准脉冲插补() 2.2.2数据采样插补() 2.3刀具补偿技术() 2.3.1刀具长度补偿() 2.3.2刀具半径补偿() 第3章数控系统() 3.1数控系统的总体结构及部分功能() 3.1.1CNC装置的结构() 3.1.2CNC装置的特点() 3.1.3CNC装置的功能() 3.2数控系统的硬件结构() 3.2.1单片机数控装置() 3.2.2单CPU数控装置() 3.2.3多CPU数控装置() 3.2.4全功能型CNC系统硬件的特点() 3.3数控系统的软件结构() 3.3.1CNC装置软件结构的特点() 3.3.2CNC装置软件结构的模式() 3.4可编程控制器() 3.4.1数控机床用可编程控制器的分类() 3.4.2数控机床用可编程控制器的功能() 3.4.3典型数控机床用可编程控制器的指令系统() 第4章数控机床的主轴驱动与控制() 4.1主轴驱动与控制() 4.1.1数控装置对主轴驱动的控制() 4.1.2主轴无级调速() 4.1.3主轴分段无级调速() 4.2主轴的准停控制() 4.2.1机械准停装置() 4.2.2电气准停装置() 4.3主轴旋转与进给轴的关联控制() 4.3.1主轴旋转与轴向进给的关联控制() 4.3.2主轴旋转与径向进给的关联控制() 4.4数控机床主轴伺服系统实例() 4.4.1数控装置与主轴伺服系统的控制连接形式() 4.4.2数控装置与主轴伺服系统的控制连接实例() 第5章数控机床进给驱动与控制() 5.1进给伺服系统概述() 5.2步进电动机及其驱动() 5.2.1步进电动机的工作原理与特点() 5.2.2步进电动机的主要特性() 5.2.3步进电动机的驱动控制线路() 5.2.4步进电动机的运动控制() 5.2.5提高步进伺服系统精确度的措施() 5.3常用位置检测元件() 5.3.1位置检测元件的分类及要求() 5.3.2光栅尺() 5.3.3旋转变压器() 5.3.4感应同步器() 5.3.5旋转译码器() 5.3.6电感式接近开关与霍尔接近开关() 5.4直流伺服电动机及其驱动装置() 5.4.1直流伺服电动机的工作原理() 5.4.2直流伺服驱动装置() 5.5交流伺服电动机及其驱动装置() 5.5.1交流伺服电动机的工作原理() 5.5.2交流伺服驱动装置() 5.6直线电动机及其在数控机床中的应用简介() 5.6.1直线电动机简介() 5.6.2直线电动机在数控机床中的应用() 5.7进给运动闭环位置控制() 5.7.1进给运动闭环位置控制概述() 5.7.2典型的进给运动闭环位置控制方式简介() 5.8数控机床进给伺服系统应用实例() 第6章数控机床的典型机械结构() 6.1数控机床对结构的要求() 6.2数控机床的总体布局() 6.2.1数控车床的布局形式() 6.2.2数控铣床的布局形式() 6.2.3加工中心的布局形式() 6.3数控机床的主传动机械结构() 6.3.1数控机床主传动系统概述() 6.3.2数控机床主传动系统的机械结构() 6.3.3主轴及其部件的结构() 6.4数控机床的进给传动机械结构() 6.4.1数控机床对进给传动系统机械结构的要求() 6.4.2数控机床的进给传动机械机构的组成() 6.4.3数控机床的导轨() 6.4.4数控机床的工作台() 6.5自动换刀装置() 6.5.1自动换刀装置的分类() 6.5.2刀库() 6.5.3机械手() 6.5.4加工中心主轴上刀具的夹紧机构() 6.6数控机床的典型结构() 6.6.1数控车床() 6.6.2数控铣床() 6.6.3加工中心() 第7章数控机床的选用与维修() 7.1数控机床的选用、安装和调试方法() 7.1.1数控机床的选用() 7.1.2数控机床的安装和调试() 7.2数控机床故障诊断方法() 7.2.1故障诊断及分类() 7.2.2数控机床维修与维护基础() 7.2.3数控机床维修实训() 7.2.4数控机床分类维修() 第8章数控加工工艺() 8.1数控加工工艺基础() 8.1.1数控加工工艺概述() 8.1.2数控加工工艺设计() 8.1.3数控机床的刀具与工具系统() 8.1.4数控加工工艺文件的编制() 8.2数控车削加工工艺() 8.2.1数控车床的主要加工对象() 8.2.2数控加工工具() 8.2.3数控车削加工走刀路线() 8.2.4数控车削加工车削用量() 8.2.5典型零件的数控车削加工工艺() 8.3数控铣削及加工中心加工工艺() 8.3.1数控铣削及加工中心加工特点() 8.3.2数控铣削及加工中心加工对象() 8.3.3数控铣削及加工中心加工工艺装备选用() 8.3.4数控铣削及加工中心走刀路线的确定() 8.3.5铣削用量的选择() 8.3.6典型零件的数控铣削及加工中心加工工艺() 第9章数控程序的编制() 9.1数控编程基础() 9.1.1数控编程的概念及分类() 9.1.2数控编程的内容及步骤() 9.1.3数控机床坐标轴和运动方向的确定() 9.1.4数控加工程序段格式() 9.1.5数控编程中的数值计算() 9.2数控车床编程() 9.2.1数控车床的编程特点() 9.2.2数控车削加工工艺() 9.2.3数控车床基本编程指令() 9.2.4数控车床固定循环指令() 9.2.5数控车床的加工编程实例() 9.3数控铣床（加工中心）编程() 9.3.1数控铣床（加工中心）概述() 9.3.2数控铣床（加工中心）加工工艺() 9.3.3数控铣床（加工中心）功能指令() 9.3.4数控铣床（加工中心）基本加工编程指令() 9.3.5数控铣床（加工中心）固定循环指令() 9.3.6数控铣床加工中心编程实例() 9.4用户宏程序编程() 9.4.1用户宏程序编程基础() 9.4.2用户宏程序编程实例() 9.5自动编程() 9.5.1自动编程概述() 9.5.2常见图形交互式自动编程软件简介() 9.5.3基于UG NX 软件的自动编程实例() 参考文献() 查看全部↓
第3章
数 控 系 统 CNC装置的工作过程，是在硬件支持下执行软件的全过程。零件程序、控制参数和补偿数据等信息通过输入设备输入CNC装置。CNC装置经过对各种零件信息、加工信息和其他辅助信息的译码处理，将其解释成计算机能够识别的数据形式，并且CNC装置再把如刀具补偿、进给速度处理、插补等功能与加工程序具体地结合在一起，通过输出装置传输给进给电动机，完成对工件的加工。CNC装置与机床之间的强电信号是通过I/O处理回路来完成传输的。在CNC装置的工作过程中，它的自诊断程序运行，不间断地对机床各部分监测点实施监测，如果发现故障，就发送报警信号，方便维修人员快速准确地判断、定位并修复有关CNC系统或非系统内部的各种故障。 3.1数控系统的总体结构及部分功能 数控系统是数控机床的大脑和核心，而数控系统的核心是完成数字信息运算、处理和控制的计算机，即计算机控制装置。随着计算机技术的发展，现代数控装置以微型计算机数控（MNC）装置为主体，统称为CNC数控装置。数控装置（习惯称为数控系统）是对机床进行控制，并完成零件自动加工的专用电子计算机。它接收数字化的零件图样和工艺要求等信息，按照一定的数字模型进行插补运算，根据运算结果实时地对机床的各运动坐标进行速度和位置控制，完成零件的加工。随着科学技术的进步，特别是微电子技术和计算机技术的发展，数控系统不断得到新的硬件、软件资源而飞速发展。 3.1.1CNC装置的结构 CNC系统（又称计算机数控系统）是数控机床的重要部分，随着计算机技术的发展而发展。现在的数控装置由计算机完成以前由硬件数控所做的工作。数控系统由操作面板、输入/输出设备、CNC装置、可编程控制器（PLC）、主轴伺服单元、进给伺服单元、主轴驱动装置和进给驱动装置（包括检测装置）等组成，有时也称为CNC系统。CNC系统框图如图31所示。CNC系统的核心是CNC装置。CNC装置由硬件和软件组成，CNC装置的软件在硬件的支持下，合理地管理整个系统并组织整个系统正常运行。随着计算机技术的发展，CNC装置性能越来越优，价格越来越低。 图31CNC系统框图 3.1.2CNC装置的特点 1. 较高的柔性 柔性即灵活性，与硬件数控装置相比，灵活性是CNC装置的主要特点。硬件数控装置的功能一旦制成就难以改变；而CNC装置只要改变相应的控制软件，就可以改变和扩展其功能，补充新技术，满足用户的不同需要。这就延长了硬件结构的使用期限。 2. 良好的通用性 CNC装置硬件结构形式多样，有多种通用的模块化结构，使系统易于扩展，模块化软件能满足各类数控机床（如数控车床、数控铣床、加工中心等）的不同控制要求。标准化的用户接口、统一的用户界面，既方便系统维护，又方便用户培训。开放式系统的引入，不但发展了模块化的概念，而且将计算机系统的标准化和开放性思想引进来，使数控系统的通用性大大提高。 3. 可实现复杂控制功能 CNC装置利用计算机的高速计算能力，能方便地实现许多复杂的数控功能，如多种补偿功能、动静态图形显示功能、高次曲线插补功能、数字伺服控制功能等。同时，随着处理器的速度越来越快，很多对速度有要求的功能也能由软件来处理，这样既可以相对简化硬件设计，又可以增加系统的灵活性。 4. 较高的可靠性 数控机床待加工零件的加工程序在加工前输入到CNC装置中，经系统检查后方可调用执行，这就避免了零件程序错误。CNC装置的许多功能由软件实现，使硬件的元器件数目大为减少，硬件结构大大简化，整个系统的可靠性得到很大改善，特别是大规模和超大规模集成电路的使用，使硬件高度集成、体积更小，进一步提高了系统的可靠性。 5. 维修、使用方便 CNC装置的诊断程序使维修、使用CNC装置变得非常方便，其自诊断功能能够迅速地报警，或显示故障的原因和位置，大大方便了维修，减少了停机时间。CNC装置有零件程序编辑功能、自动在线编程功能等，使程序编制很方便。零件加工程序编好后，CNC装置可显示程序，还可以通过空运行将刀具轨迹显示出来，检查程序是否正确，体现了其方便的使用性。 6. 易于实现机电一体化 随着集成电路技术的发展以及先进制造和安装技术的应用，CNC装置的功能不断增强，功耗逐渐减小，大大缩小了板卡等硬件结构的尺寸，体积越来越小，易于和机床的机械结构融合，占地面积小，操作方便。CNC装置的通信功能不断增强，利用CNC装置容易组成数控加工自动生产线（如FMS和CIMS等），易于实现机电一体化。 3.1.3CNC装置的功能 CNC装置的硬件采用模块化结构，许多复杂的功能靠软件实现。CNC装置的功能通常包括基本功能和选择功能。不管用于什么场合的CNC装置，基本功能是其必备的数控功能；而选择功能是供用户根据机床特点和用途进行选择的功能。不同的CNC装置生产厂家，其CNC装置的功能是有些差异的，但主要功能是相同的。CNC装置的主要功能如下。 1. 控制功能 控制功能是指CNC装置能够控制的并且能够同时控制联动的轴数，它是CNC装置的重要性能指标，也是区分CNC装置档次的重要依据。控制轴有移动轴和回转轴、基本轴和附加轴。数控车床一般只需X、Z两轴联动控制。数控铣床、钻床和加工中心等需三轴控制及三轴联动控制。联动轴数越多，说明CNC装置的功能越强，加工的零件越复杂。 2. 准备功能 准备功能又称G功能，用来指明机床的下一步如何动作。它包括基本移动、程序暂停、平面选择、坐标设定、刀具补偿、镜像、固定循环加工、公英制转换、子程序等指令。ISO标准规定，用指令G和后续的两位数字组成表示指令的功能。西门子公司新出的CNC装置（如840D、802D）用G带三位数表示某一功能。 3. 插补功能 插补功能用于对零件轮廓加工的控制，一般的CNC装置有直线插补功能、圆弧插补功能，特殊的CNC装置还有二次曲线插补功能和样条曲线插补功能。 实现插补运算的方法有逐点比较法、数字积分法、直接函数法和双DDA法等。 4. 固定循环加工功能 用数控机床加工零件，一些典型的加工工序，如钻孔、铰孔、攻螺纹、深孔钻削、切螺纹等，所需完成的动作循环十分典型，若用基本指令编写则较麻烦，使用固定循环加工功能可以简化编程工作。固定循环加工指令将典型动作事先编好程序并储存在内存中，用G代码进行指定。固定循环加工指令有钻孔、铰孔、攻螺纹循环，车削、铣削循环，复合加工循环及车螺纹循环等。 5. 进给功能 进给功能用F指令给出各进给轴的进给速度大小。在数控加工中常用到以下几种与进给速度有关的术语。 1） 切削进给速度 切削进给速度（mm/min）指定刀具切削时的移动速度，例如F100表示切削进给速度大小为100 mm/min。 2） 同步进给速度 同步进给速度（mm/r）即主轴每转一圈时进给轴的进给量。只有主轴装有位置编码器的机床才能指令同步进给速度。 3） 快速进给速度 快速进给速度指机床的最高移动速度，用G00指令，通过参数设定。它可通过操作面板上的快速开关改变。 4） 进给倍率 操作面板上设置了进给倍率开关，使用进给倍率开关不用修改零件加工程序就可改变进给速度。进给倍率可在0~200%之间变化。 6. 主轴功能 主轴功能包括以下几方面。 1） 指定主轴转速 用S后跟4位数表示，单位为转/分（r/min），例如S1500表示主轴转速指定为1500 r/min。 2） 设置恒定线速度 该功能主要用于车削和磨削加工中，能使工件端面质量提高。 3） 主轴准停 该功能使主轴在径向的某一位置准确停止。加工中心必须有主轴准停功能，换刀时主轴准停后进行卸刀和装刀动作。 7. 辅助功能 辅助功能主要用于指定主轴的正转、反转、停止，切削液泵的打开和关闭及换刀等动作，用M字母后跟2位数表示。没有特指的辅助功能可作其他用途。 8. 刀具功能 刀具功能用来选择刀具并且指定有效刀具的几何参数的地址。 9. 补偿功能 补偿包括刀具补偿（刀具半径补偿、刀具长度补偿、刀具磨损补偿）、丝杠螺距误差补偿和反向间隙补偿。CNC装置采用补偿功能可以把刀具相应的补偿量、丝杠螺距误差的补偿量和反向间隙的补偿量输入到其内部存储器，在控制机床进给时按一定的计算方法将这些补偿量补上。 10. 显示功能 CNC装置配置的CRT显示器或液晶显示器，用于显示程序、零件图形、人机对话编程菜单、故障信息等。 11. 通信功能 通信功能主要用于完成上级计算机与CNC装置之间的数据和命令传送。一般的CNC装置带有RS32C串行接口，可实现DNC方式加工。高级一些的CNC装置带有FMS接口，按MAP（制造自动化协议）通信，可实现车间和工厂自动化。 12. 自诊断功能 CNC装置安装了各种诊断程序，这些程序可以嵌入其他功能程序中，在CNC装置运行过程中进行检查和诊断。诊断程序也可作为独立的服务性程序，在CNC装置运行前或因故障停机后进行诊断，查找故障的部位。有些CNC装置具有远程诊断功能。 3.2数控系统的硬件结构 随着大规模集成电路技术和表面安装技术的发展，CNC系统硬件模块及安装方式不断改进。早期数控系统的输入、运算、插补、控制功能均由电子管、晶体管、中小规模集成电路组成的逻辑电路实现，不同的数控机床需要设计专门的逻辑电路。世界上第一个CNC系统于1970年问世，1974年美、日等国便研究出了以微处理器为核心的数控系统，之后8位、16位、后16位、32位、64位CNC系统相继被应用。CNC系统具有体积小、结构紧凑、功能丰富、可靠性好等优点。 3.2.1单片机数控装置 单片机是指集成了CPU、存储器及输入/输出接口电路的半导体芯片，习惯上称之为单片微型计算机。它的主要特点是抗干扰性好、可靠性高、速度快、指令系统的效率高、体积小、价格低，适用于简易的和小型专用的数控装置。单片机的典型结构如图32所示。 查看全部↓
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