數(shù)控技術(shù)

前言

　　自1952年第一臺數(shù)控機床問世以來，隨著加工制造業(yè)的快速發(fā)展，數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代先進制造系統(tǒng)不可缺少的基礎(chǔ)技術(shù)。數(shù)控技術(shù)在國民經(jīng)濟發(fā)展和國防安全等方面起著重要作用，因此發(fā)達國家對發(fā)展中國家一直以來在高端數(shù)控技術(shù)方面實施封鎖，20世紀80年代，當時的蘇聯(lián)政府借道挪威向日本東芝公司購買九軸數(shù)控加工設(shè)備而遭制裁的“東芝事件”成為了全球發(fā)展中國家數(shù)控技術(shù)發(fā)展的發(fā)令槍。我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展十分迅速，現(xiàn)在已經(jīng)能夠生產(chǎn)高端多軸數(shù)控設(shè)備。以2008年武漢華中數(shù)控因出口這種設(shè)備而遭美國制裁為標志，我國的數(shù)控技術(shù)已經(jīng)得到世界的認可?！　檫m應(yīng)數(shù)控技術(shù)發(fā)展的需要，清華大學(xué)出版社組織編寫了本教材。本教材遵循工作過程導(dǎo)向“的思路，參考了大量的國內(nèi)外資料，結(jié)合多年的教學(xué)實踐經(jīng)驗，力求取材新穎，且能反映數(shù)控技術(shù)和數(shù)控機床系統(tǒng)的基本知識、核心技術(shù)與最新成就，并兼顧理論與實際的聯(lián)系，減少復(fù)雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，系統(tǒng)、全面地介紹數(shù)控系統(tǒng)?！　”緯卜?章，各章包括項目任務(wù)分析、基礎(chǔ)知識、任務(wù)實施過程、檢查與評估、本章小結(jié)、思考與練習(xí)等模塊。各章的主題及基礎(chǔ)知識部分的內(nèi)容簡要說明如下。　　第1章為數(shù)控技術(shù)概述，其基礎(chǔ)知識部分包括數(shù)控技術(shù)的基本概念、數(shù)控機床的產(chǎn)生和數(shù)控加工的特點，數(shù)控機床的組成、分類和工作過程，數(shù)控機床的發(fā)展歷程和趨勢。

內(nèi)容概要

本書將原理闡述與應(yīng)用介紹相結(jié)合，深入淺出地對數(shù)控技術(shù)所包含的主要內(nèi)容和主要應(yīng)用作了比較全面的分析和敘述。本書共分8章，主要內(nèi)容包括數(shù)控技術(shù)概述、數(shù)控加工工藝、數(shù)控加工程序編制、數(shù)控機床的工作原理、計算機數(shù)控裝置、數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)、數(shù)控機床的機械系統(tǒng)、數(shù)控機床的檢測裝置。全書各章既有聯(lián)系性，又有一定的獨立性。    本書既可以作為大學(xué)、高職和職業(yè)中專機械類專業(yè)及相關(guān)專業(yè)教材，也可以作為從事機械工程的技術(shù)人員的參考用書。

書籍目錄

第1章  數(shù)控技術(shù)概述  1  1.1  項目任務(wù)分析  1  1.2  基礎(chǔ)知識  2    1.2.1  數(shù)控技術(shù)的基本概念、數(shù)控機床的產(chǎn)生和數(shù)控加工的特點  2    1.2.2  數(shù)控機床的組成、分類和工作過程  4    1.2.3  數(shù)控機床的發(fā)展歷程和趨勢  11  1.3  任務(wù)實施過程  14    1.3.1  工作計劃  14    1.3.2  任務(wù)實施  15  1.4  檢查與評估  15    1.4.1  檢查內(nèi)容  15    1.4.2  評估策略  15  本章小結(jié)  16  思考與練習(xí)  17第2章  數(shù)控加工工藝  18  2.1  項目任務(wù)分析  19  2.2  基礎(chǔ)知識  19    2.2.1  數(shù)控加工工藝概述  19    2.2.2  數(shù)控車削加工工藝  21    2.2.3  數(shù)控銑床（加工中心）加工工藝  24  2.3  任務(wù)實施過程  34    2.3.1  工作計劃  34    2.3.2  零件圖工藝分析  35    2.3.3  操作步驟  36  2.4  檢查與評估  37    2.4.1  檢查方法  37    2.4.2  評估策略  38  2.5  拓展實訓(xùn)  39    2.5.1  數(shù)控車削加工工藝設(shè)計  39    2.5.2  數(shù)控銑削加工工藝設(shè)計  41  2.6  數(shù)控工藝設(shè)計常見問題分析方法  45  本章小結(jié)  46  思考與練習(xí)  46第3章  數(shù)控加工程序編制  48  3.1  項目任務(wù)分析  49  3.2  基礎(chǔ)知識  49    3.2.1  數(shù)控編程過程及方法  49    3.2.2  數(shù)控編程的數(shù)學(xué)處理  52    3.2.3  數(shù)控程序編制基礎(chǔ)  54    3.2.4  數(shù)控車床編程基礎(chǔ)  60    3.2.5  數(shù)控銑床編程基礎(chǔ)  76    3.2.6  自動編程  86  3.3  任務(wù)實施過程  94    3.3.1  工作計劃  94    3.3.2  參考程序  95  3.4  檢查與評估  98    3.4.1  檢查方法  98    3.4.2  評估策略  98  3.5  拓展實訓(xùn)  99    3.5.1  數(shù)控車削加工手工編程  99    3.5.2  數(shù)控銑削加工手工編程  101  3.6  數(shù)控編程中常見錯誤解析  102  本章小結(jié)  104  思考與練習(xí)  104第4章  數(shù)控機床的工作原理  107  4.1  項目任務(wù)分析  107  4.2  基礎(chǔ)知識  108    4.2.1  概述  108    4.2.2  逐點比較直線插補法  109    4.2.3　逐點比較法圓弧插補法  114    4.2.4  數(shù)字積分插補法  121    4.2.5  數(shù)據(jù)采樣插補法  124    4.2.6  進給速度的控制  129  4.3  任務(wù)實施過程  135    4.3.1  工作計劃  135    4.3.2  插補計算過程  136  4.4  檢查與評估  137    4.4.1  檢查項目  137    4.4.2  評估策略  137  4.5  拓展實訓(xùn)  138    4.5.1  逐點比較圓弧插補計算  138    4.5.2  數(shù)字積分插補計算  139  本章小結(jié)  140  思考與練習(xí)  140第5章  計算機數(shù)控裝置  142  5.1  項目任務(wù)分析  143  5.2  基礎(chǔ)知識  143    5.2.1  概述  143    5.2.2  CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)  147    5.2.3  CNC軟件結(jié)構(gòu)  154    5.2.4  數(shù)控系統(tǒng)中的可編程控制器  160  5.3  任務(wù)實施過程  165    5.3.1  工作計劃  165    5.3.2  工作步驟  166  5.4  檢查與評估  169    5.4.1  檢查方法  169    5.4.2  評估策略  169  5.5  數(shù)控系統(tǒng)常見問題處理方法  170  本章小結(jié)  173  思考與練習(xí)  173第6章  數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)  174  6.1  項目任務(wù)分析  174  6.2  基礎(chǔ)知識  175    6.2.1  概述  175    6.2.2  步進電動機伺服系統(tǒng)  182    6.2.3  直流電機伺服系統(tǒng)  195    6.2.4  交流電機伺服系統(tǒng)  202  6.3  任務(wù)實施過程  206    6.3.1  工作計劃  206    6.3.2  操作步驟  207  6.4  項目的檢查與評估  208    6.4.1  檢查方法  208    6.4.2  評估策略  208  本章小結(jié)  209  思考與練習(xí)  209第7章  數(shù)控機床的機械系統(tǒng)  211  7.1  項目任務(wù)分析  212  7.2  基礎(chǔ)知識  212    7.2.1  數(shù)控機床的機械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要求及特點  212    7.2.2  數(shù)控機床的主運動部件  213    7.2.3  數(shù)控機床的進給運動系統(tǒng)  219    7.2.4  導(dǎo)軌副  229    7.2.5  支承件  232  7.3  任務(wù)實施過程  236    7.3.1  工作計劃  236    7.3.2  操作步驟  237  7.4  檢查與評估  238    7.4.1  檢查方法  238    7.4.2  評估策略  238  本章小結(jié)  239  思考與練習(xí)  240第8章  數(shù)控機床的檢測裝置  241  8.1  項目任務(wù)分析  242  8.2  基礎(chǔ)知識  242    8.2.1  概述  242    8.2.2  直線位移檢測裝置  246    8.2.3  角位移檢測裝置  253    8.2.4  速度、加速度檢測裝置  257    8.2.5  其他常用檢測裝置  261  8.3  任務(wù)實施過程  264    8.3.1  工作計劃  264    8.3.2  分析結(jié)果  265  8.4  檢查與評估  266    8.4.1  檢查方法  266    8.4.2  評估策略  266  本章小結(jié)  267  思考與練習(xí)  267參考文獻  268

章節(jié)摘錄

　　1）適應(yīng)性強　　適應(yīng)性，又稱柔性，是指數(shù)控機床隨生產(chǎn)對象變化而變化的適應(yīng)能力。在數(shù)控機床上改變加工零件時，只需重新編制程序，輸入新的程序后就能實現(xiàn)對新零件的加工，而不需改變機械部分和控制部分的硬件，且生產(chǎn)過程是自動完成的，生產(chǎn)周期短。這就為復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的單件、小批量生產(chǎn)以及試制新產(chǎn)品提供了極大的方便。在機械產(chǎn)品中，單件與小批量產(chǎn)品占到70%～80%。這類產(chǎn)品的生產(chǎn)不僅對機床提出了高效率、高精度和高自動化要求，而且還要求機床應(yīng)具有較強的適應(yīng)產(chǎn)品變化的能力。適應(yīng)性強是數(shù)控機床最突出的優(yōu)點，也是數(shù)控機床得以生產(chǎn)和迅速發(fā)展的主要原因。在數(shù)控機床的基礎(chǔ)上，可以組成具有更高柔性的自動化制造系統(tǒng)——FMS?！　?）適于加工形狀復(fù)雜的零件　　對于形狀復(fù)雜的工件，如直升機的螺旋槳、汽輪機葉片等，輪廓為形狀復(fù)雜的空間曲面，其加工在普通機床上難以實現(xiàn)或無法實現(xiàn)，而數(shù)控機床幾乎可以實現(xiàn)任意軌跡的運動和加工任何形狀的空間曲面，可以完成普通機床難以完成或根本不能加工的復(fù)雜零件的加工，因此在宇航、造船、模具等加工工業(yè)得到廣泛應(yīng)用?！　?）加工精度高、質(zhì)量穩(wěn)定可靠　　數(shù)控機床加工的精度高，這與數(shù)控機床機械機構(gòu)部分的制造精度和各種補償措施有著很大的關(guān)系。在設(shè)計與制造數(shù)控機床時，采取了很多措施以使數(shù)控機床的機械部件達到很高的精度和剛度，使數(shù)控機床工作臺的脈沖當量普遍達到0.0001～0.01mm，而絲杠螺距誤差與進給傳動鏈的反向間隙等均可由數(shù)控裝置進行補償，對于高檔數(shù)控機床則可采用光柵尺進行工作臺移動的閉環(huán)控制，這些技術(shù)的應(yīng)用使數(shù)控機床可獲得比本身精度更高的加工精度。另一方面，數(shù)控機床是在程序指令控制下進行加工的，一般情況下不需要人工干預(yù)，因此消除了操作者人為產(chǎn)生的加工誤差，提高了同一批零件生產(chǎn)的一致性，產(chǎn)品合格率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠。　　4）生產(chǎn)效率高　　生產(chǎn)效率是衡量設(shè)備機械加工性能的主要性能參數(shù)之一。零件的加工效率主要取決于切削加工時間和輔助加工時間。一般來講，影響數(shù)控機床的生產(chǎn)效率的因素主要有以下幾個方面。　?。?）切削用量的選擇。　　數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)一般采用無級變速方式，其轉(zhuǎn)速變化范圍比普通機床大；其次，其進給量選取范圍也比較大，并且均可以在其變化范圍內(nèi)任意選擇。因此，數(shù)控機床每一道工序都可選用最合理的切削速度和進給速度。此外，由于數(shù)控機床結(jié)構(gòu)的剛性好，因此可以選取較大的切削深度（背吃刀量）進行強力切削，從而提高了數(shù)控機床的切削效率。

編輯推薦

　　特色：結(jié)構(gòu)嚴謹，內(nèi)容豐富，實用性強。項目案例源于生產(chǎn)實際，具有示范性，有利于培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)能力。理論知識闡述條理清晰，詳略得當，易于掌握。　　依據(jù)職業(yè)崗位的需要，選擇并組織教材內(nèi)容?！　∫跃蜆I(yè)為導(dǎo)向，以能力為本位，突出實踐性，以提高學(xué)生的職業(yè)能力?！　№椖堪咐S富，且源于實際。

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