機床數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用

前言

　　本書為教育部高職高專規(guī)劃教材，是根據(jù)高職高專教育機械類專業(yè)人才培養(yǎng)目標及規(guī)格的要求編寫的?！　〗陙恚瑪?shù)控機床及相關(guān)技術(shù)得到了飛速發(fā)展，在柔性、精確性、可靠性、集成性和宜人性等各方面功能越來越完善，已成為現(xiàn)代先進制造業(yè)的基礎(chǔ)。隨著各種數(shù)控機床在自動化加工領(lǐng)域中的廣泛使用，數(shù)控機床的原理及應(yīng)用知識在機電類專業(yè)的教學(xué)中越來越重要。本書就是根據(jù)高職高專機電類專業(yè)的教學(xué)需要編寫的，較全面地介紹了數(shù)控機床的工作過程、數(shù)控加工工藝與編程、數(shù)控系統(tǒng)、可編程控制器（PLC）、進給與主軸驅(qū)動及控制、數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)與部件以及數(shù)控機床的選用、驗收與維修等方面的知識?！　”緯η笕〔男路f實用，盡可能全面地介紹現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)各方面的主要內(nèi)容，體現(xiàn)實用技術(shù)及機與電的結(jié)合，在取材和敘述上力求便于講授和自學(xué)。本書可用于高職、高專、成人高校及本科院校舉辦的二級職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電類專業(yè)教材，也可供企業(yè)工程技術(shù)人員參考?！　”緯衫詈陝贀沃骶帲S尚先擔任副主編，全書由李宏勝統(tǒng)稿。第1章 、第4章 和第5章 由李宏勝編寫，第3章 ，第7章 的第3，4，5節(jié)和第8章 由黃尚先編寫，第2章 由鞠全勇編寫，第6章 和第7章 的第1，2節(jié)由熊光華編寫。本書由數(shù)控專家、北京FANuC機電有限公司李佳特教授級高工主審，他提出了許多寶貴的修改和補充意見。中國科學(xué)院工程院院士、國家CIMS工程中心專題組吳澄教授對書中有關(guān)FMS及cIMS的內(nèi)容進行了審閱，在此一并表示感謝。此外林碧貞在第3章 、第7章 及第8章 的整理、制圖方面做了大量的工作。本書的編寫還得到了高等教育出版社高職高專室、南京工程學(xué)院及天津中德技術(shù)培訓(xùn)中心的大力支持，在此表示感謝。　　限于編者的水平和學(xué)識，書中難免還存在錯誤和不妥之處，懇請讀者批評指正。

內(nèi)容概要

　　《機床數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用》在取材上力求新穎，體現(xiàn)應(yīng)用技術(shù)，全面介紹數(shù)控機床的有關(guān)原理和應(yīng)用知識。《機床數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用》包括數(shù)控機床的加工原理，數(shù)控加工工藝與編程，CNC硬軟件工作原理，進給伺服驅(qū)動及位置控制，主軸驅(qū)動，數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)，各類數(shù)控機床，數(shù)控機床的選用、調(diào)試、維護、故障診斷與維修等內(nèi)容。 第一章簡要介紹了數(shù)控機床的特點及加工原理。第二章介紹了數(shù)控編程的有關(guān)內(nèi)容。其中包括數(shù)控加工的基本概念、工藝知識及數(shù)值處理方法等，詳細講解了數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心、數(shù)控電加工機床的指令系統(tǒng)及編程方法，最后簡要介紹了自動編程與CAD/CAM的有關(guān)知識。第三章詳細講解了CNC系統(tǒng)硬軟件工作原理。包括硬件結(jié)構(gòu)及原理、軟件組成、插補原理、誤差補償以及輔助功能的實現(xiàn)等。第四章介紹了開閉環(huán)進給驅(qū)動裝置及位置檢測元件。同時對位置閉環(huán)控制原理、輪廓控制誤差進行了分析。第五章對數(shù)控機床的主軸驅(qū)動作了介紹，并對分段無級變速及主軸準停控制做了討論。第六章介紹數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)及特點。對數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)要求、主軸與進給傳動及部件、自動換刀裝置、回轉(zhuǎn)工作臺與分度工作臺等主要內(nèi)容做了詳細討論。為使學(xué)生全面了解各類數(shù)控機床的加工特點，第七章對磨削、齒輪加工、電火花加工、激光加工及板材加工等各類數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)與特點做了介紹。第八章講述數(shù)控機床的選用、調(diào)試、驗收、維護保養(yǎng)及故障診斷與維修等實用知識。第九章對現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)與機械加工自動化的發(fā)展做了介紹。 《機床數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用》可作為高職、高專、成人高校及本科舉辦的二級職業(yè)技術(shù)學(xué)院機械制造類專業(yè)教材，也可供有關(guān)技術(shù)人員參考。

書籍目錄

第1章 緒論1.1 數(shù)控機床的基本組成及加工原理1.1.1 數(shù)控機床的產(chǎn)生1.1.2 計算機數(shù)控的概念與發(fā)展1.1.3 數(shù)控機床的基本結(jié)構(gòu)及工作原理1.2 數(shù)控機床的分類1.2.1 按加工工藝方法分類1.2.2 按控制運動的方式分類1.2.3 按驅(qū)動裝置的特點分類1.3 數(shù)控機床的特點及應(yīng)用范圍1.3.1 數(shù)控機床的加工特點1.3.2 數(shù)控機床的使用特點1.3.3 數(shù)控機床的應(yīng)用范圍復(fù)習(xí)題第2章 數(shù)控加工的工藝與編程2.1 數(shù)控加工程序編制基礎(chǔ)2.1.1 穿孔紙帶及代碼2.1.2 數(shù)控機床的坐標軸和運動方向2.1.3 程序段格式2.2 數(shù)控機床的加工工藝及編程步驟2.2.1 工序的劃分2.2.2 編制加工程序的內(nèi)容及步驟2.2.3 零件的安裝和對刀點的確定2.2.4 確定加工路線2.2.5 切削用量及刀具的選擇2.2.6 數(shù)值計算2.3 數(shù)控車床的編程2.3.1 數(shù)控車床的編程基礎(chǔ)2.3.2 數(shù)控車床的基本編程功能2.3.3 數(shù)控車床的基本編程方法2.3.4 固定循環(huán)功能2.3.5 螺紋切削2.4 數(shù)控銑床及加工中心的編程2.4.1 數(shù)控銑床及加工中心的編程基礎(chǔ)2.4.2 數(shù)控銑床及加工中心的基本編程功能2.4.3 數(shù)控銑床及加工中心的基本編程方法2.4.4 刀具補償功能2.4.5 固定循環(huán)2.4.6 子程序復(fù)習(xí)題第3章 計算機數(shù)控系統(tǒng)3.1 計算機數(shù)控（（；NC）系統(tǒng)的基本概念3..微處理器數(shù)控（MNC）系統(tǒng)的組成3.2.1 中央處理單元（CPU）和總線（BUS）3.2.2 存儲器（memory）3.2.3 輸入偷出（I／0）接口電路及相應(yīng)的外部設(shè)備3.3 CNC系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)3.3.1 單微處理機與多微處理機結(jié)構(gòu)3.3.2 大板式結(jié)構(gòu)與功能模塊式結(jié)構(gòu)3.4 CNC系統(tǒng)的軟件3.4.1 CNC系統(tǒng)軟件的組成與功能3.4.2 CNC系統(tǒng)軟件的特點和結(jié)構(gòu)3.5 CNC系統(tǒng)的工作過程3.5.1 CNC系統(tǒng)的數(shù)據(jù)段歷程3.5.2 CNC系統(tǒng)自動工作時的總體流程3.6 運動軌跡的插補原理3.6.1 運動軌跡插補的概念3.6.2 運動軌跡插補的方法3.6.3 逐點比較法·3.6.4 DI）A法——數(shù)字積分法3.6.5 數(shù)據(jù)采樣法3.7 進給運動的誤差補償3.7.1 機床加工零件誤差的來源3.7.2 螺距誤差補償3.7.3 反向間隙誤差補償3.7.4 熱變形補償3.7.5 其他因素引起的誤差補償3.8 輔助功能與PLC3.8.1 可編程序控制器在機床數(shù)控中的應(yīng)用3.8.2 M，S，T功能的實現(xiàn)3.9 FANUC一0系統(tǒng)介紹3.9.1 FANtJC一0系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)3.9.2 FANI.JC一0系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)3.9.3 FANtJC一0系統(tǒng)的伺服結(jié)構(gòu)復(fù)習(xí)題第4章 進給運動的控制4.1 概述4.1.1 進給伺服系統(tǒng)4.1.2 伺服驅(qū)動系統(tǒng)的分類4.1.3 位置伺服驅(qū)動系統(tǒng)的開環(huán)、閉環(huán)控制4.2 步進驅(qū)動及開環(huán)進給控制4.2.1 步進電動機的工作原理4.2.2 步進電動機的驅(qū)動電源4.2.3 步進電動機的進給控制4.2.4 步進電動機的主要特性及其選擇4.3 位置檢測裝置4.3.1 位置檢測元件的分類及要求4.3.2 光電編碼器4.3.3 光柵尺4.3.4 直線感應(yīng)同步器4.4 直流、交流伺服驅(qū)動裝置4.4.1 直流伺服驅(qū)動裝置4.4.2 交流伺服驅(qū)動裝置4.4.3 進給伺服電動機的選用4.5 進給運動閉環(huán)位置控制4.5.1 閉環(huán)位置控制的概念4.5.2 閉環(huán)位置控制的實現(xiàn)4.5.3 位置控制回路的數(shù)學(xué)模型4.6 閉環(huán)位置控制系統(tǒng)的性能分析4.6.1 定位過程的誤差分析4.6.2 直線插補輪廓誤差分析4.6.3 圓弧插補輪廓誤差分析4.6.4 拐角輪廓誤差分析4.7 進給傳動機構(gòu)對位置控制特性的影響4.7.1 機械傳動機構(gòu)的基本要求4.7.2 傳動剛度與阻尼對位置控制特性的影響4.7.3 傳動間隙和慣量對位置控制特性的影響復(fù)習(xí)題第5章 主軸驅(qū)動及控制5.1 概述5.2 主軸驅(qū)動裝置的工作原理5.2.1 主軸驅(qū)動裝置的特點5.2.2 交流主軸電動機5.2.3 交流主軸驅(qū)動裝置5.2.4 交流主軸驅(qū)動特性曲線5.3 主軸分段無級調(diào)速及控制5.3.1 概述5.3.2 自動變擋控制5.3.3 自動變擋的實現(xiàn)5.4 主軸準?？刂?.4.1 概述5.4.2 機械準停控制5.4.3 電氣準?？刂茝?fù)習(xí)題第6章 數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)與特點6.1 數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)要求6.1.1 數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)的主要組成6.1.2 數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)的特點和要求6.2 數(shù)控機床的主傳動及主軸部件6.2.1 數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)的要求6.2.2 主軸的傳動方式6.2.3 主軸組件6.2.4 主軸的進給功能和主軸準停功能6.2.5 主軸組件的潤滑與密封6.3 數(shù)控機床的進給傳動機構(gòu)6.3.1 進給系統(tǒng)概述6.3.2 傳動齒輪的消隙6.3.3 聯(lián)軸器6.3.4 絲杠螺母副6.3.5 導(dǎo)軌6.3.6 工作臺6.4 自動換刀裝置6.4.1 自動換刀裝置的分類6.4.2 刀庫6.4.3 機械手6.4.4 加工中心主軸上刀具的夾緊機構(gòu)6.5 其他輔助裝置6.5.1 數(shù)控機床的液壓和氣動系統(tǒng)6.5.2 排屑裝置6.6 數(shù)控機床實例6.6.1 數(shù)控車床6.6.2 加工中心6.6.3 數(shù)控磨床6.6.4 數(shù)控齒輪加工機床6.6.5 數(shù)控電加工機床復(fù)習(xí)題第7章 數(shù)控機床的選用、驗收與維修7.1 數(shù)控機床的選用7.1.1 數(shù)控機床選用的原則7.1.2 數(shù)控機床選用的基本要點7.2 數(shù)控機床的調(diào)試和驗收7.2.1 數(shù)控機床的安裝調(diào)試7.2.2 數(shù)控機床的驗收7.3 數(shù)控機床的維護與保養(yǎng)7.3.1 預(yù)防性維護7.3.2 設(shè)備的日常保養(yǎng)7.4 CNC系統(tǒng)的可靠性和故障診斷技術(shù)7.4.1 系統(tǒng)可靠性及故障的基本概念7.4.2 影響可靠性的因素7.4.3 提高可靠性的方法與措施7.4.4 故障診斷的方法7.5 數(shù)控機床故障的判斷與排除7.5.1 數(shù)控機床故障處理的原則7.5.2 數(shù)控機床的機械故障及排除7.5.3 CNC裝置的故障7.5.4 進給伺服系統(tǒng)的故障7.5.5 主軸控制單元的故障7.5.6 維修實例復(fù)習(xí)題第8章 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展與機械加工自動化8.1 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展8.1.1 概述8.1.2 幾種主要CNC系統(tǒng)介紹8.1.3 數(shù)控機床的發(fā)展8.2 機械加工自動化8.2.1 機械加工發(fā)展的新趨勢8.2.2 柔性制造系統(tǒng)（FMS）8.2.3 計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）復(fù)習(xí)題參考文獻

章節(jié)摘錄

　　如前所述，在編制數(shù)控程序時，首先必須根據(jù)零件圖紙選擇數(shù)控機床，進行工藝分析、處理，然后才能編制加工程序。必須注意數(shù)控機床的程序編制比普通機床的工藝規(guī)程復(fù)雜得多。普通機床的工藝規(guī)程對零件的加工過程不必規(guī)定得很詳細，一部分內(nèi)容可由操作人員自行決定，如工步的安排、走刀路線、刀具形狀和切削用量等；而數(shù)控加工程序中必須包括零件加工的整個過程，如機床的運動、刀具的形狀、切削用量及走刀路線等。這就要求程序員要有較高的素質(zhì)，對數(shù)控機床、切削規(guī)范、標準工夾具等都很熟悉，只有對零件的加工過程進行全盤考慮，仔細研究，才能正確合理地編制加工程序?！　∫话阍跀?shù)控機床上加工零件，應(yīng)盡量在一次裝夾中完成全部工序，工序劃分的根據(jù)如下：　　（1）按先面后孔的原則劃分工序　　在加工有面和孔的零件時，為了提高孔的加工精度，應(yīng)先加工面，后加工孔，這一點與普通機床相同?！　。?）按粗、精加工劃分工序?qū)庸ぞ纫筝^高的零件，應(yīng)將粗、精加工分開進行，這樣可以使粗加工引起的各種變形得到恢復(fù)，也能及時發(fā)現(xiàn)毛坯上的各種缺陷，并能充分發(fā)揮粗加工的效率?？紤]到粗加工時零件變形的恢復(fù)需要一段時間，粗加工后不要立即安排精加工?！　。?）按所用刀具劃分工序　　在數(shù)控機床上，為了減少換刀次數(shù)，縮短輔助時間，經(jīng)常按集中工序的方法加工零件，即用同一把刀加工完零件上要求相同的部位后，再用另一把刀加工其他部位。

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