機床數(shù)控技術(shù)

前言

　　制造業(yè)是國民經(jīng)濟和國防建設(shè)的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，先進制造技術(shù)是振興傳統(tǒng)制造業(yè)的技術(shù)支撐和發(fā)展趨勢，是直接創(chuàng)造社會財富的主要手段，誰掌握先進制造技術(shù)，誰就能夠占領(lǐng)市場。而數(shù)控技術(shù)是先進制造技術(shù)的基礎(chǔ)技術(shù)和共性技術(shù)，已成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要標志之一?！　v史經(jīng)驗告訴我們，落后就要挨打。無論是從經(jīng)濟還是從戰(zhàn)略的角度，我國都應(yīng)該加大數(shù)控產(chǎn)業(yè)發(fā)展的力度。為此，我國已把發(fā)展數(shù)控技術(shù)作為振興制造業(yè)的重中之重。　　我國數(shù)控技術(shù)及產(chǎn)業(yè)盡管在改革開放后取得了顯著的成就，開發(fā)出了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)控平臺，即以Pc為基礎(chǔ)的總線式、模塊化、開放型的單處理器平臺和多處理器平臺，開發(fā)出了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的基本系統(tǒng)，也研制成功了并聯(lián)運動機床，但是我國的數(shù)控技術(shù)及產(chǎn)業(yè)與發(fā)達國家相比仍然有比較大的差距，其原因是多方面的，但最重要的是數(shù)控人才匱乏?！　∽鳛闉閲医?jīng)濟建設(shè)和國防建設(shè)培養(yǎng)高級專門技術(shù)人才的高等學(xué)校，是數(shù)控人才培養(yǎng)的主渠道，近年來在數(shù)控技術(shù)方向的本科生培養(yǎng)和對企業(yè)的繼續(xù)工程教育方面做了大量的工作，取得了良好的社會效益和聲譽，也形成了一支具有豐富的數(shù)控技術(shù)教學(xué)、科研經(jīng)驗的師資隊伍。根據(jù)2004年機械工程高等教育精品課程建設(shè)大連會議的決定，由中北大學(xué)作為主編單位，組織來自全國六所高校的專家學(xué)者共同編寫了本書。　　本書內(nèi)容涉及數(shù)控技術(shù)的方方面面，包括數(shù)控機床的程序編制、數(shù)控插補原理、計算機數(shù)字控制系統(tǒng)、位置檢測裝置、數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)、數(shù)控機床結(jié)構(gòu)等，是在作者多年從事數(shù)控技術(shù)方面的教學(xué)、科研工作經(jīng)驗的基礎(chǔ)上編寫的，力求做到理論聯(lián)系實際，保證技術(shù)的先進性；力求語言簡練、質(zhì)樸，避免概念堆積、術(shù)語羅列；力求講清每一項技術(shù)是什么，應(yīng)用該項技術(shù)能解決什么問題，使讀者對數(shù)控技術(shù)有一個基本的認識。　　本書內(nèi)容詳實、新穎，基本能反映近年來國內(nèi)外數(shù)控技術(shù)發(fā)展的最新成就。論述深入淺出，圖文并茂。本書可作為高等工科院校機械工程高年級學(xué)生和研究生的教材，也可作為工程技術(shù)人員更新知識的自修用書，還可作為數(shù)控機床編程、工藝、操作及維修人員的理論指導(dǎo)和技術(shù)參考書。

內(nèi)容概要

　　《機床數(shù)控技術(shù)》以現(xiàn)代數(shù)控機床為基礎(chǔ)，詳細地分析和闡述了數(shù)控技術(shù)的最新原理與方法，從理論和實踐兩個方面介紹現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容，基本反映了近年來國內(nèi)外數(shù)控技術(shù)發(fā)展的最新成就。全書共七章，包括概論、數(shù)控機床的程序編制、數(shù)控插補原理、計算機數(shù)字控制裝置、位置檢測裝置、數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)、數(shù)控機床結(jié)構(gòu)。《機床數(shù)控技術(shù)》各章既有聯(lián)系，又有一定的獨立性，每章后面附有思考題與習(xí)題。為了培養(yǎng)學(xué)生編程和實際操作機床的能力，《機床數(shù)控技術(shù)》的附錄部分還以目前應(yīng)用比較廣泛的幾種數(shù)控機床為例，介紹了編程與操作方法，內(nèi)容包括FANUC數(shù)控系統(tǒng)、西門子SINUMERIK 840D數(shù)控系統(tǒng)、APT語言、MasterCAM系統(tǒng)?！稒C床數(shù)控技術(shù)》可作為高等工科學(xué)校機械類專業(yè)的教材，也可作為高等職業(yè)學(xué)校、高等?？茖W(xué)校、成人高校相關(guān)專業(yè)的教材，亦可供相關(guān)工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

第1章 概論1.1 數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機床的基本概念1.1.1 數(shù)字控制1.1.2 數(shù)控機床1.1.3 機床數(shù)字控制的原理1.1.4 數(shù)控機床的組成及特點1.2 數(shù)控機床分類1.2.1 按運動控制的特點分類1.2.2 按伺服系統(tǒng)的控制方式分類1.2.3 按數(shù)控系統(tǒng)功能水平分類1.2.4 按工藝用途分類1.2.5 按所用數(shù)控裝置的構(gòu)成方式分類1.3 數(shù)控機床技術(shù)的發(fā)展歷程、現(xiàn)狀與趨勢1.3.1 發(fā)展歷程1.3.2 技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢1.3.3 關(guān)鍵技術(shù)分析1.4 數(shù)控編程技術(shù)的發(fā)展歷程、現(xiàn)狀與趨勢1.4.1 發(fā)展歷程1.4.2 技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢1.4.3 關(guān)鍵技術(shù)分析思考題與習(xí)題第2章 數(shù)控機床的程序編制2.1 概述2.1.1 數(shù)控編程的基本概念2.1.2 數(shù)控編程方法簡介2.1.3 數(shù)控編程的幾何基礎(chǔ)2.1.4 數(shù)控編程的工藝基礎(chǔ)2.1.5 數(shù)控編程的內(nèi)容與步驟2.2 數(shù)控編程的標準2.2.1 數(shù)控編程的國際標準與國家標準2.2.2 程序結(jié)構(gòu)與程序段格式2.2.3 新的數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范與新的CNC系統(tǒng)標準2.3 數(shù)控系統(tǒng)的指令代碼2.3.1 準備功能指令——G指令2.3.2 輔助功能指令——M指令2.3.3 子程序與宏程序2.4 手工編程2.4.1 數(shù)控孔加工程序編制2.4.2 數(shù)控車削加工程序編制2.4.3 數(shù)控銑削加工程序編制2.5 數(shù)控編程的數(shù)學(xué)處理2.5.1 基點和節(jié)點計算2.5.2 刀位點的計算2.5.3 非圓曲線刀位軌跡的計算2.5.4 空間曲線、曲面的刀位軌跡的計算2.6 自動編程簡介2.6.1 自動編程的基本概念2.6.2 語言程序編程系統(tǒng)2.6.3 圖形交互自動編程系統(tǒng)2.7 CAD／CAM軟件及數(shù)控加工程序的自動生成2.7.1 常用cAD／CAM軟件簡介2.7.2 數(shù)控加工程序自動生成的方法與步驟思考題與習(xí)題第3章 數(shù)控插補原理3.1 插補方法3.1.1 插補的基本概念3.1.2 插補功能的基本要求3.1.3 插補方法的分類3.2 基準脈沖插補3.2.1 逐點比較插補法3.2.2 數(shù)字積分插補法3.3 數(shù)據(jù)采樣插補3.3.1 概述3.3.2 直線函數(shù)法3.3.3 擴展DDA數(shù)據(jù)采樣插補3.3.4 其它插補方法簡介3.4 刀具補償原理3.4.1 刀具補償?shù)幕靖拍?.4.2 刀具半徑補償?shù)挠嬎惴椒?.4.3 刀具半徑補償?shù)姆椒?.4.4 刀具半徑補償?shù)膶嵗?.5 CNC裝置的加減速控制3.5.1 進給速度的計算3.5.2 進給速度的控制思考題與習(xí)題第4章 計算機數(shù)字控制系統(tǒng)4.1 概述4.1.1 CNC技術(shù)的發(fā)展4.1.2 CNC系統(tǒng)的組成4.1.3 CNC裝置的組成和工作原理4.1.4 CNC裝置的主要功能和特點4.2 CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)4.2.1 CNC裝置的硬件構(gòu)成4.2.2 CNC裝置的體系結(jié)構(gòu)4.2.3 單微處理器數(shù)控裝置的硬件結(jié)構(gòu)4.2.4 多微處理器數(shù)控裝置的硬件結(jié)構(gòu)4.2.5 開放式數(shù)控裝置的體系結(jié)構(gòu)4.3 CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)4.3.1 軟件結(jié)構(gòu)的特點4.3.2 輸人和數(shù)據(jù)處理4.3.3 速度處理和加減速控制4.3.4 插補計算4.3.5 位置控制4.3.6 故障診斷4.4 數(shù)控系統(tǒng)常用接口4.4.1 概述4.4.2 鍵盤輸入及其接口4.4.3 顯示器及其接口4.4.4 機床開關(guān)量及其接口4.4.5 串行通信及其接口4.4.6 網(wǎng)絡(luò)通信及其接口4.5 可編程控制器在數(shù)控機床中的應(yīng)用4.5.1 數(shù)控機床上的兩類控制信息4.5.2 可編程控制器及其工作過程4.5.3 可編程控制器在數(shù)控機床上的應(yīng)用實例思考題與習(xí)題第5章 位置檢測裝置5.1 概述5.1.1 位置檢測裝置的作用5.1.2 位置檢測裝置的分類5.2 旋轉(zhuǎn)變壓器5.2.1 旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理5.2.2 旋轉(zhuǎn)變壓器的應(yīng)用5.2.3 旋轉(zhuǎn)變壓器的主要參數(shù)5.3 感應(yīng)同步器5.3.1 感應(yīng)同步器的結(jié)構(gòu)和工作原理5.3.2 感應(yīng)同步器的應(yīng)用5.3.3 感應(yīng)同步器檢測裝置的優(yōu)點5.3.4 感應(yīng)同步器的技術(shù)性能參數(shù)5.4 脈沖編碼器5.4.1 增量式脈沖編碼器5.4.2 絕對值式脈沖編碼器5.5 光柵5.5.1 光柵的結(jié)構(gòu)5.5.2 光柵的工作原理5.5.3 光柵位移一數(shù)字變換電路思考題與習(xí)題第6章 數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)6.1 概述6.1.1 伺服系統(tǒng)的組成6.1.2 數(shù)控機床對伺服系統(tǒng)的基本要求6.1.3 伺服系統(tǒng)的分類6.1.4 伺服系統(tǒng)的發(fā)展6.2 伺服電機6.2.1 直流伺服電機及其工作特性6.2.2 交流伺服電機及其工作特性6.2.3 步進電機及其工作特性6.2.4 直線電動機系統(tǒng)6.3 速度控制6.3.1 直流進給運動的速度控制6.3.2 直流主軸驅(qū)動的速度控制6.3.3 交流進給運動的速度控制6.3.4 交流進給驅(qū)動的速度控制6.3.5 交流主軸驅(qū)動的速度控制6.3.6 交流伺服電機的矢量控制6.4 位置控制6.4.1 位置控制的基本原理6.4.2 數(shù)字脈沖比較位置控制伺服系統(tǒng)6.4.3 全數(shù)字控制伺服系統(tǒng)思考題與習(xí)題第7章 數(shù)控機床結(jié)構(gòu)7.1 概述7.1.1 數(shù)控機床結(jié)構(gòu)組成7.1.2 數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)的主要特點7.2 數(shù)控機床的總體布局7.2.1 數(shù)控車床的布局形式7.2.2 加工中心的布局形式7.2.3 高速數(shù)控機床的布局形式7.2.4 虛軸數(shù)控機床7.3 數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)7.3.1 主傳動的基本要求和變速方式7.3.2 直流或交流電動機的無級調(diào)速7.3.3 主傳動系統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)7.3.4 高速主軸單元7.4 數(shù)控機床進給傳動系統(tǒng)7.4.1 進給傳動系統(tǒng)的特點7.4.2 滾珠絲杠螺母副7.4.3 傳動齒輪間隙消除機構(gòu)7.5 數(shù)控機床導(dǎo)軌7.5.1 數(shù)控機床對導(dǎo)軌的基本要求7.5.2 數(shù)控機床導(dǎo)軌的類型與特點7.6 自動交換刀具和自動交換工件系統(tǒng)7.6.1 自動換刀裝置7.6.2 工件自動交換系統(tǒng)7.7 數(shù)控機床回轉(zhuǎn)工作臺7.7.1 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺7.7.2 分度工作臺思考題與習(xí)題附錄AFANUC數(shù)控系統(tǒng)附錄B西門子SINUMERIK840D數(shù)控系統(tǒng)附錄CAPT語言附錄DMasterCAM系統(tǒng)參考文獻

章節(jié)摘錄

　?。?）加工方法的選擇　　加工方法的選擇原則是保證加工表面的精度和表面粗糙度的要求。由于獲得同一級精度及表面粗糙度的加工方法一般有許多，因而在實際選擇時要結(jié)合零件的形狀、尺寸大小和熱處理要求等全面考慮。例如，對于IT級精度的孔采用鏜削、鉸削、磨削等加工方法均可達到精度要求，但箱體上的孔一般采用鏜削或鉸削，而不宜采用磨削。一般小尺寸的箱體孔選擇鉸孔，當孔徑較大時則應(yīng)選擇鏜孔。此外，還應(yīng)考慮生產(chǎn)率和經(jīng)濟性的要求，以及工廠的生產(chǎn)設(shè)備等實際情況。常用加工方法的經(jīng)濟加工精度及表面粗糙度可查閱有關(guān)工藝手冊?！　≡诩庸み^程中，工件按表面輪廓可分為平面類和曲面類零件，其中平面類零件中的斜面輪廓又分為兩種：　　1）有固定斜角的外形輪廓面加工一個有固定斜角的斜面可以采用不同的刀具，有不同的加工方法。在實際加工中，應(yīng)根據(jù)零件的尺寸精度、傾斜角的大小、刀具的形狀、零件的安裝方法、編程的難易程度等因素，選擇一個較好的加工方案?！　?）有變斜角的外形輪廓面具有變斜角的外形輪廓面，若單純從技術(shù)上考慮，最好的加T方案是采用多坐標聯(lián)動的數(shù)控機床，這樣不但生產(chǎn)效率高，而且加工質(zhì)量好。但是，這種機床設(shè)備投資大，生產(chǎn)費用高，一般中小企業(yè)幾乎無力購買，因此應(yīng)考慮其它可能的加T方案。例如可在兩軸半坐標控制銑床上用錐形銑刀或鼓形銑刀，采用多次行切的方法進行加[。為提高零件的表面加工質(zhì)量，對少量的加丁殘痕可用手工修磨。

編輯推薦

　 其他版本請見：《21世紀機械類課程系列教材：機床數(shù)控技術(shù)（王愛玲）》

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