機床數(shù)控原理與系統(tǒng)

前言

　　《機床數(shù)控原理與系統(tǒng)》第1版自1989年問世以來，曾受到廣大讀者的歡迎，被全國許多兄弟高等院校選作為本科生和研究生“數(shù)控機床”等相關(guān)課程的教科書或主要參考書。6年多來，共印刷5次，發(fā)行2萬余冊，仍有許多讀者和單位來信欲購。本書還榮幸地獲得了原航空航天工業(yè)部優(yōu)秀教材一等獎。所有這些，對我們來說，無疑是一種極大的鼓舞和鞭策。許多熱情的讀者，在閱讀本書的過程中，除給予許多肯定和鼓勵之外，還結(jié)合各自的情況提出了中肯的評論和指正，使我們獲得了很大的裨益?！　⊥ㄟ^總結(jié)使用本書的經(jīng)驗以及社會調(diào)查，進一步修訂出版此書，稱為《機床數(shù)控原理與系統(tǒng)》（第2版）。在編寫第2版的過程中，我們繼續(xù)保留并突出了原版的基本特色：既講述基本原理，又注意到理論與實際的結(jié)合；既反映機床數(shù)控技術(shù)的現(xiàn)狀，也介紹其新發(fā)展。語言敘述深入淺出，內(nèi)容編排循序漸進，便于自學(xué)。與原書相比，第2版在精選內(nèi)容、體系結(jié)構(gòu)等方面也做了一些大膽的嘗試。在內(nèi)容的選擇方面，原有的NC系統(tǒng)代之以CNC系統(tǒng)的內(nèi)容；在體系結(jié)構(gòu)方面作了調(diào)整，將各種插補及刀補計算原理集中于一章內(nèi)，而在第三章以CNC的組成及控制原理貫穿于全章；在CNC系統(tǒng)的完整性和系統(tǒng)性方面，增加了輸入輸出設(shè)備、接口通信、故障診斷等，擴大了刀補計算的篇幅；同時在先進性方面，盡量按照最新應(yīng)用技術(shù)來闡述，如第三章的典型系統(tǒng)、第五章的伺服系統(tǒng)等等；根據(jù)使用本書的體會，使圖文配合更趨完善；調(diào)整補充了相應(yīng)的習(xí)題?！　〉?版的內(nèi)容仍為七章。其中，第一章緒論，簡述了數(shù)控系統(tǒng)的基本概念及發(fā)展過程；第二章插補與刀補計算原理；第三章CNC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及控制方法，除介紹CNC系統(tǒng)的硬、軟件結(jié)構(gòu)與控制外，還介紹了常用外設(shè)及接口，同時舉出了三個CNC系統(tǒng)實例；第四章檢測裝置；第五章數(shù)控機床的伺服驅(qū)動系統(tǒng)，除介紹開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)的控制原理與系統(tǒng)外，還結(jié)合實例，對CNC伺服系統(tǒng)進行了介紹；第六章數(shù)控機床的故障診斷，介紹了數(shù)控機床故障診斷的方法及原理；第七章柔性制造系統(tǒng)。各章后均有小結(jié)和習(xí)題（帶*號者為思考題）。書末附有數(shù)控常用詞匯中英文對照表。

內(nèi)容概要

本書較詳細(xì)地介紹了機床數(shù)字控制技術(shù)的基本原理與典型系統(tǒng)。主要包括：機床數(shù)控原理（NC和CNC，數(shù)控機床的測量裝置和伺服控制原理，數(shù)控機床故障診斷，機床數(shù)控技術(shù)的發(fā)展過程及柔性制造系統(tǒng)（FMS）的概念。還介紹了FANUC 7，F(xiàn)ANUC 6和A-B7360O數(shù)控系統(tǒng)實例。各章各后均配有小結(jié)和習(xí)題，書末附有數(shù)控常用詞匯中英文對照表。　　本書可作為大專院校機械電子工程、機構(gòu)設(shè)計與制造、機構(gòu)制造工藝及設(shè)備、計算機應(yīng)用、機械工程及自動化等專業(yè)的教材，或作為數(shù)控技術(shù)的培訓(xùn)教材，還可供有關(guān)專業(yè)的工程技術(shù)人員、教師和研究生參考。

作者簡介

王潤孝，男，1957年1月生。博士，教授，博士生導(dǎo)師。西北工業(yè)大學(xué)副校長。教育部高等學(xué)校機械學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)委員會委員，《設(shè)備工程與管理》編委，航空工業(yè)機電一體化技術(shù)培訓(xùn)中心主任，西北工業(yè)大學(xué)制造自動化軟件與信息研究所所長。 多年來主要為本科生開設(shè)“數(shù)控機床”、“數(shù)字技術(shù)”等6門課；為研究生開設(shè)“現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)”及“先進制造技術(shù)新哲理”等6門課。主編《機床數(shù)控原理與系統(tǒng)》及《柔性制造系統(tǒng)》等8本教材與專著?？蒲蟹较蚴菙?shù)控機床理論及應(yīng)用、計算機集成制造系統(tǒng)及先進制造技術(shù)。累計參加科研課題30項，發(fā)表論文80余篇。獲省、部級成果獎共5項。

書籍目錄

第一章  緒論　§1—1  數(shù)控機床的組成與分類　§1—2  數(shù)控機床的有關(guān)功能規(guī)定　§1—3  機床數(shù)控技術(shù)的發(fā)展過程　本章小結(jié)　習(xí)題一第二章  插補與刀補計算原理　§2—1  概述　§2—2  逐點比較法　§2—3數(shù)字積分法　§2—4  數(shù)字脈沖乘法器　§2—5  數(shù)據(jù)采樣插補法　§2—6  其他插補方法　§2—7  刀具半徑補償　本章小結(jié)　習(xí)題二第三章  CNC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及控制方法　§3—1  CNC系統(tǒng)的組成及特點　§3—2  計算機數(shù)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)　§3—3  CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)及控制　§3—4  CNC系統(tǒng)常用外設(shè)及接口  　§3—5  CNC系統(tǒng)實例  　本章小結(jié)　習(xí)題三第四章  檢測裝置　§4—1  旋轉(zhuǎn)變壓器　§4—2  感應(yīng)同步器　§4—3  光柵　§4—4  磁柵　§4—5  編碼盤　本章小結(jié)　　習(xí)題四第五章  數(shù)控機床的伺服驅(qū)動系統(tǒng)　§5—1  概述　§5—2  開環(huán)步進式伺服驅(qū)動系統(tǒng)　§5—3  閉環(huán)伺服控制原理與系統(tǒng)　§5—4  CNC伺服系統(tǒng)　本章小結(jié)　習(xí)題五第六章  數(shù)控機床的故障診斷　§6—1  概述　§6—2  數(shù)控機床故障診斷的一般方法　§6—3  人工智能與數(shù)控機床故障診斷　本章小結(jié)　習(xí)題六第七章  柔性制造系統(tǒng)（FMS）  　§7—1  FMS的定義與結(jié)構(gòu)　§7—2  FMS中的幾個重要環(huán)節(jié)　§7—3  柔性制造系統(tǒng)實例　本章小結(jié)　習(xí)題七附錄  常用數(shù)控詞匯中英文對照表參考文獻　　　　　　　　　　　　

章節(jié)摘錄

　　第二章 插補與刀補計算原理　　2-1 概述　　在機床的實際加工中，被加工工件的輪廓形狀千差萬別，各式各樣。嚴(yán)格說來，為了滿足幾何尺寸精度的要求，刀具中心軌跡應(yīng)該準(zhǔn)確地依照工件的輪廓形狀來生成。然而，對于簡單的曲線，數(shù)控裝置易于實現(xiàn)，但對于較復(fù)雜的形狀，若直接生成，勢必會使算法變得很復(fù)雜，計算機的工作量也相應(yīng)地大大增加。因此，在實際應(yīng)用中，常常采用一小段直線或圓弧去進行逼近，有些場合也可以用拋物線、橢圓、雙曲線和其他高次曲線去逼近（或稱為擬合）；所謂插補是指數(shù)據(jù)密化的過程。在對數(shù)控系統(tǒng)輸入有限坐標(biāo)點（例如起點、終點）的情況下，計算機根據(jù)線段的特征（直線、圓弧、橢圓等），運用一定的算法，自動地在有限坐標(biāo)點之間生成一系列的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，即所謂數(shù)據(jù)密化，從而自動地對各坐標(biāo)軸進行脈沖分配，完成整個線段的軌跡運行，以滿足加工精度的要求。　　機床數(shù)控系統(tǒng)的輪廓控制主要問題就是怎樣控制刀具或工件的運動軌跡。無論是硬件數(shù)控（NC）系統(tǒng)，還是計算機數(shù)控（CNC）系統(tǒng)或微機數(shù)控（MNC）系統(tǒng)，都必須有完成插補功能的部分，只是采取的方式不同而已。在CNC或MNC中，以軟件（程序）完成插補或軟、硬件結(jié)合實現(xiàn)插補，而在NC中有一個專門完成脈沖分配計算（即插補計算）的計算裝置一一插補器。無論是軟件數(shù)控還是硬件數(shù)控，其插補的運算原理基本相同，其作用都是根據(jù)給定的信息進行數(shù)字計算，在計算過程中不斷向各個坐標(biāo)發(fā)出相互協(xié)調(diào)的進給脈沖，使被控機械部件按指定的路線移動?！　∮嘘P(guān)插補算法問題，除了要保證插補計算的精度之外，還要求算法簡單。這對于硬件數(shù)控來說，可以簡化控制電路，采用較簡單的運算器。而對于計算機數(shù)控系統(tǒng)來說，則能提高運算速度，使控制系統(tǒng)較快且均勻地輸出進給脈沖。 　　……

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