本書內(nèi)容從培養(yǎng)應(yīng)用型本科人才的目的出發(fā)并兼顧一般工科和高職院校的教學(xué)特點(diǎn)，系統(tǒng)介紹數(shù)控機(jī)床方面的基本知識(shí)，重點(diǎn)突出數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)、數(shù)控編程和數(shù)控原理。全書共分九章： 數(shù)控技術(shù)概述，數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)、數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)、數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)、數(shù)控系統(tǒng)軌跡控制原理、數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)、數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)、數(shù)控機(jī)床編程、數(shù)控機(jī)床的發(fā)展和應(yīng)用。為了便于學(xué)生自學(xué)及鞏固所學(xué)內(nèi)容，各章均附有習(xí)題與思考題。
本書可作為普通本科院校和高等職業(yè)學(xué)校機(jī)械類和機(jī)電類專業(yè)數(shù)控機(jī)床、數(shù)控技術(shù)、數(shù)控編程及數(shù)控原理課程的教學(xué)用書，也可供相關(guān)專業(yè)的師生及從事數(shù)控生產(chǎn)技術(shù)工作的技術(shù)人員和科研工作者參考。
數(shù)控機(jī)床是現(xiàn)代制造業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備，一個(gè)國家數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)量和技術(shù)水平在某種程度上能代表這個(gè)國家的制造業(yè)水平和競爭力。
數(shù)控機(jī)床采用的數(shù)字控制技術(shù)綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、自動(dòng)檢測技術(shù)和精密機(jī)械等高新技術(shù)。數(shù)控技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使普通機(jī)械被數(shù)控機(jī)械所代替，特別是數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)及所帶來的巨大效益，引起了世界各國科技界和工業(yè)界的普遍重視。數(shù)控技術(shù)的水準(zhǔn)、擁有和普及程度，已經(jīng)成為衡量一個(gè)國家綜合國力和工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。因此，為適應(yīng)這種形勢，需要培養(yǎng)大批熟練掌握數(shù)控技術(shù)和數(shù)控機(jī)床的工程技術(shù)人才。
數(shù)控機(jī)床與數(shù)控技術(shù)對(duì)現(xiàn)代制造業(yè)的影響是重大和多方面的。
首先，表現(xiàn)在使機(jī)械制造業(yè)的整體面貌發(fā)生了根本性的變化。數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用將機(jī)械制造與微電子、計(jì)算機(jī)、信息處理、現(xiàn)代控制理論、檢測技術(shù)以及光電磁等多種學(xué)科技術(shù)融為一體，使制造業(yè)成為知識(shí)密集、技術(shù)密集的大科學(xué)范疇的現(xiàn)代制造業(yè)，成為國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)。
其次，表現(xiàn)在使機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)方式發(fā)生了深刻的變化。數(shù)控技術(shù)是柔性自動(dòng)化和智能化的技術(shù)基礎(chǔ)之一，它適應(yīng)科技進(jìn)步，是滿足多品種、變批量市場需求的生產(chǎn)方式。同時(shí)，數(shù)控技術(shù)使傳統(tǒng)的制造工藝發(fā)生顯著的和本質(zhì)的變化，工藝方法和制造系統(tǒng)不斷更新，形成CAD、CAM、CAPP、FMS、CIMS等一系列具有劃時(shí)代意義的新技術(shù)、新工藝的制造系統(tǒng)。
最后，表現(xiàn)在使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大變化�，F(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品向著高精度、高自動(dòng)化和高可靠性方向發(fā)展，具有機(jī)電結(jié)合與多學(xué)科技術(shù)結(jié)合的特點(diǎn)，純機(jī)械的產(chǎn)品越來越少，而且更新?lián)Q代速度快。機(jī)械產(chǎn)品在國內(nèi)外市場上是否具有競爭力，在很大程度上取決于數(shù)控技術(shù)和數(shù)控機(jī)床的發(fā)展和應(yīng)用。隨著科技的不斷創(chuàng)新，智能數(shù)控機(jī)床將作為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)智能終端，成為智能生產(chǎn)系統(tǒng)的關(guān)鍵加工設(shè)備。
為了適應(yīng)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需要，上海交通大學(xué)出版社組織了普通高等教育應(yīng)用型本科專業(yè)規(guī)劃教材的編寫工作，本書是該套教材之一。
本書由上海第二工業(yè)大學(xué)何玉安、安雙利和徐開元編寫。何玉安編寫了第1章、第5章至第8章，安雙利編寫了第2章和第3章，徐開元編寫了第4章和第9章。全書由何玉安負(fù)責(zé)統(tǒng)稿。本書由上海第二工業(yè)大學(xué)王振華主審。
由于編者水平有限、經(jīng)驗(yàn)不足，書中難免存在不足之處，懇請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。
何玉安，上海第二工業(yè)大學(xué)智能制造與控制工程學(xué)院，教授，工學(xué)博士，機(jī)械制造及其自動(dòng)化專業(yè)。研究方向:智能機(jī)電系統(tǒng)與數(shù)字化制造。國家自然科學(xué)基金同行評(píng)議專家，上海市科委科技評(píng)審?fù)性u(píng)議專家等，Journal of Convergence Information Technology 等國際期刊審稿人，中德智能制造教育聯(lián)盟副理事長等。多次主持上海市科委、上海市聯(lián)盟計(jì)劃項(xiàng)目及橫向科研項(xiàng)目,發(fā)表學(xué)術(shù)論文近50 余篇，授權(quán)發(fā)明專利 2 項(xiàng)。
安雙利，上海第二工業(yè)大學(xué)智能制造與控制工程學(xué)院，工學(xué)博士，畢業(yè)于中科院上海應(yīng)用物理研究所，核技術(shù)及應(yīng)用專業(yè)。研究方向:智能制造與精密檢測。新加坡理工學(xué)院訪問學(xué)者，多次承擔(dān)上海市教育委員會(huì)和各類橫向科研項(xiàng)目，發(fā)表多篇高水平科研及教學(xué)論文。
徐開元，上海第二工業(yè)大學(xué)智能制造與控制工程學(xué)院教師，東北大學(xué)工學(xué)博士畢業(yè)，研究方向智能制造技術(shù)，承擔(dān)并參研多項(xiàng)自然科學(xué)基金，發(fā)表多篇科研教改論文。
第1章概述1
1.1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展1
1.1.1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生1
1.1.2數(shù)控技術(shù)的概念和特點(diǎn)2
1.1.3數(shù)控機(jī)床和數(shù)控技術(shù)的發(fā)展3
1.2數(shù)控機(jī)床的組成和工作原理6
1.2.1數(shù)控機(jī)床的組成6
1.2.2數(shù)控機(jī)床的工作原理8
1.3數(shù)控機(jī)床的分類8
1.3.1按數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)軌跡分類8
1.3.2按伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制方式分類9
1.3.3按所用數(shù)控裝置的構(gòu)成分類10
1.4數(shù)控機(jī)床的性能指標(biāo)11
1.4.1運(yùn)動(dòng)性能指標(biāo)11
1.4.2精度指標(biāo)12
1.4.3可控軸數(shù)與聯(lián)動(dòng)軸數(shù)12
習(xí)題與思考題12
第2章數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)14
2.1主傳動(dòng)系統(tǒng)的基本要求和變速方式14
2.1.1主傳動(dòng)系統(tǒng)的基本要求14
2.1.2主傳動(dòng)的變速方式15
2.2數(shù)控機(jī)床的主軸部件20
2.2.1主軸端部結(jié)構(gòu)20
2.2.2主軸軸承21
2.2.3主軸軸承的配置形式23
2.2.4主軸準(zhǔn)停裝置24
2.3典型數(shù)控機(jī)床的主軸部件26
2.3.1數(shù)控車床的主軸部件26
2.3.2數(shù)控銑床的主軸部件29
2.3.3加工中心的主軸部件30
2.4高速主軸系統(tǒng)和電主軸32
2.4.1高速主軸系統(tǒng)32
2.4.2電主軸的結(jié)構(gòu)34
2.4.3電主軸的軸承35
習(xí)題與思考題37
第3章數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)38
3.1進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的基本要求38
3.2數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的基本形式39
3.2.1滾珠絲杠副39
3.2.2靜壓絲杠副46
3.2.3靜壓蝸桿蝸輪條副47
3.2.4雙齒輪齒條副49
3.2.5直線電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)50
3.3進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)齒輪傳動(dòng)間隙消除方法51
3.3.1剛性調(diào)整法51
3.3.2柔性調(diào)整法53
3.4數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)例55
3.4.1MJ50型數(shù)控車床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)55
3.4.2JCS018A型立式加工中心的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)58
習(xí)題與思考題60
第4章數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)61
4.1數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)61
4.1.1數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的組成61
4.1.2數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)61
4.2數(shù)控機(jī)床的總體布局64
4.2.1總體布局與工件形狀、尺寸和質(zhì)量的關(guān)系65
4.2.2加工功能與運(yùn)動(dòng)數(shù)目對(duì)機(jī)床部件的布局的影響66
4.2.3總體布局與機(jī)床的結(jié)構(gòu)性能的關(guān)系67
4.2.4機(jī)床的使用要求與總體布局69
4.2.5數(shù)控臥式鏜銑床（加工中心）的總體布局70
4.2.6數(shù)控機(jī)床總體布局的其他趨勢71
4.3數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀裝置72
4.3.1自動(dòng)換刀裝置的類型72
4.3.2刀庫73
4.3.3刀具交換裝置76
4.4數(shù)控機(jī)床的工作臺(tái)80
4.4.1分度工作臺(tái)80
4.4.2回轉(zhuǎn)工作臺(tái)83
4.5數(shù)控機(jī)床的支承部件86
4.5.1導(dǎo)軌89
4.5.2立柱99
習(xí)題與思考題104
第5章數(shù)控系統(tǒng)軌跡控制原理105
5.1插補(bǔ)的概念與分類105
5.1.1插補(bǔ)的基本概念105
5.1.2插補(bǔ)方法分類105
5.2逐點(diǎn)比較法106
5.2.1插補(bǔ)原理及特點(diǎn)106
5.2.2逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ)運(yùn)算107
5.2.3逐點(diǎn)比較法圓弧插補(bǔ)運(yùn)算111
5.2.4逐點(diǎn)比較法的速度分析115
5.3數(shù)字積分法117
5.3.1插補(bǔ)原理及其特點(diǎn)117
5.3.2DDA法直線插補(bǔ)118
5.3.3DDA法圓弧插補(bǔ)120
5.3.4DDA法插補(bǔ)的速度分析123
5.4數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)法124
5.4.1概述124
5.4.2數(shù)據(jù)采樣法直線插補(bǔ)125
5.4.3數(shù)據(jù)采樣法圓弧插補(bǔ)126
5.5輸入數(shù)據(jù)處理131
5.5.1譯碼131
5.5.2刀具補(bǔ)償132
5.5.3速度計(jì)算及輔助信息處理137
習(xí)題與思考題139
第6章數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)141
6.1概述141
6.1.1伺服系統(tǒng)的概念141
6.1.2數(shù)控機(jī)床對(duì)伺服系統(tǒng)的要求141
6.2開環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)142
6.2.1步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理142
6.2.2步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)144
6.2.3步進(jìn)電動(dòng)機(jī)開環(huán)控制146
6.3閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)149
6.3.1直流伺服電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)149
6.3.2交流伺服電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)157
6.4位置檢測裝置162
6.4.1概述162
6.4.2感應(yīng)同步器164
6.4.3旋轉(zhuǎn)變壓器171
6.4.4編碼器174
6.4.5光柵177
6.4.6磁尺184
6.4.7激光干涉儀190
習(xí)題與思考題193
第7章數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)194
7.1數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)194
7.1.1數(shù)控機(jī)床的合理選用194
7.1.2數(shù)控加工零件的工藝性分析196
7.1.3夾具與刀具的選擇198
7.1.4對(duì)刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)與加工路線的確定200
7.1.5數(shù)控加工工藝文件的編寫202
7.2程序編制中的數(shù)學(xué)處理203
7.2.1直線與圓弧平面輪廓的基點(diǎn)計(jì)算204
7.2.2非圓曲線的數(shù)學(xué)處理204
7.3自動(dòng)編程方法簡介210
7.3.1語言程序編程系統(tǒng)210
7.3.2圖形交互自動(dòng)編程系統(tǒng)212
7.3.3數(shù)控程序的檢驗(yàn)與仿真214
習(xí)題與思考題215
第8章數(shù)控機(jī)床編程217
8.1數(shù)控編程的基本知識(shí)217
8.1.1數(shù)控編程的內(nèi)容和方法217
8.1.2數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系和運(yùn)動(dòng)方向219
8.1.3數(shù)控加工程序的結(jié)構(gòu)與格式222
8.1.4準(zhǔn)備功能和輔助功能229
8.2數(shù)控車床程序編制230
8.2.1數(shù)控車床的編程特點(diǎn)和坐標(biāo)系230
8.2.2數(shù)控車床的常用指令231
8.2.3車削固定循環(huán)程序235
8.2.4螺紋切削指令238
8.2.5子程序與刀具補(bǔ)償240
8.2.6數(shù)控車削編程實(shí)例242
8.3數(shù)控銑床程序編制244
8.3.1機(jī)床坐標(biāo)系及工件坐標(biāo)系245
8.3.2數(shù)控銑床的常用指令247
8.3.3固定循環(huán)功能254
8.3.4數(shù)控銑削編程實(shí)例258
8.4用戶宏程序編制262
8.4.1概述262
8.4.2變量265
8.4.3運(yùn)算與控制指令268
8.4.4宏程序編制及其應(yīng)用268
習(xí)題與思考題273
第9章數(shù)控機(jī)床的發(fā)展與應(yīng)用276
9.1數(shù)控技術(shù)的發(fā)展276
9.1.1數(shù)控技術(shù)概述276
9.1.2數(shù)控技術(shù)的發(fā)展過程278
9.2數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展279
9.2.1數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展簡介279
9.2.2CNC系統(tǒng)的基本組成281
9.2.3數(shù)控系統(tǒng)的硬件與軟件285
9.2.4開放式數(shù)控系統(tǒng)概述289
9.3數(shù)控機(jī)床在智能裝備制造中的應(yīng)用291
9.3.1數(shù)控機(jī)床應(yīng)用概述291
9.3.2航空制造領(lǐng)域?qū)嵗?91
9.3.3汽車制造領(lǐng)域?qū)嵗?92
9.3.4工程機(jī)械領(lǐng)域?qū)嵗?94
習(xí)題與思考題295
參考文獻(xiàn)296
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