《中國(guó)機(jī)械工程學(xué)科教程配套系列教材:數(shù)控技術(shù)(修訂版)》為中國(guó)機(jī)械工程學(xué)科教 程配套系列教材暨教育部高等學(xué)校機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分 委員會(huì)推薦教材。 全書(shū)共分為7章。第1章簡(jiǎn)要介紹了數(shù)控的有關(guān)概念、數(shù)控機(jī)床的組成、 工作原理、分類及其發(fā)展趨勢(shì);第2章深入分析了插補(bǔ)原理,并詳細(xì)介紹了 典型的插補(bǔ)方法;第3章簡(jiǎn)要介紹了計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)硬件的組成、功能和軟 件的功能及結(jié)構(gòu);第4章按照工作原理的不同分別對(duì)各種數(shù)控位置檢測(cè)裝置 進(jìn)行了深入分析;第5章對(duì)數(shù)控伺服系統(tǒng)的類型,伺服電機(jī)原理及控制方法 ,現(xiàn)代典型數(shù)控伺服系統(tǒng)進(jìn)行了較詳細(xì)的講解;第6章講述了數(shù)控手工編程 ,介紹了數(shù)控編程的工藝處理方法、編程誤差的來(lái)源和控制方法、數(shù)控編程 中的指令代碼及數(shù)控編程;第7章介紹了自動(dòng)編程、CAXA軟件的使用及加工 案例。《數(shù)控技術(shù)(修訂版)》可作為本科院校相關(guān)專業(yè)學(xué)生的教學(xué)用書(shū),也 適合研究生、專科學(xué)生、從事數(shù)控技術(shù)及有關(guān)工程技術(shù)人員閱讀參考。
《中國(guó)機(jī)械工程學(xué)科教程配套系列教材:數(shù)控技術(shù)(修訂版)》以數(shù)控技術(shù)的基本原理和基本知識(shí)為根基,以數(shù)控機(jī)床為主線,全面且系統(tǒng)地反映了數(shù)控技術(shù)各方面的內(nèi)容。本書(shū)對(duì)數(shù)控技術(shù)的核心內(nèi)容和最新技術(shù)作了較為深入、系統(tǒng)的介紹,全書(shū)內(nèi)容充實(shí)、具體、科學(xué)、先進(jìn),敘述深入淺出,內(nèi)容編排循序漸進(jìn),文字簡(jiǎn)練。本書(shū)采用國(guó)產(chǎn)著名品牌華中數(shù)控系統(tǒng)作為典型系統(tǒng)進(jìn)行分析講解,以國(guó)產(chǎn)三維CAD/CAM軟件CAXA作為自動(dòng)編程軟件進(jìn)行介紹,在數(shù)控系統(tǒng)和自動(dòng)編程的講解上實(shí)例充分。通過(guò)對(duì)本教材的學(xué)習(xí)掌握,讀者可以對(duì)數(shù)控技術(shù)有較完整的、系統(tǒng)的認(rèn)識(shí),對(duì)數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)有較清晰的了解。 本書(shū)可作為高等院校機(jī)械工程相關(guān)本科專業(yè)“數(shù)控技術(shù)”、“數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床原理”課程的教學(xué)用書(shū),也適合研究生、專科學(xué)生及從事數(shù)控技術(shù)工程的技術(shù)人員閱讀參考。
數(shù)控技術(shù)(數(shù)字化控制技術(shù))是未來(lái)控制技術(shù)的發(fā)展方向,從家用電器到醫(yī)療器械,從地下的探測(cè)設(shè)備到太空飛行器,許多領(lǐng)域都大量使用了數(shù)字信號(hào)和數(shù)控技術(shù)。隨著信息技術(shù)的發(fā)展,特別是現(xiàn)代控制理論研究的深入,數(shù)字化控制技術(shù)在控制領(lǐng)域的比重將逐漸增加,并有逐漸取代其他傳統(tǒng)控制方法的趨勢(shì)。
數(shù)控技術(shù)與機(jī)械制造中的機(jī)床設(shè)備相結(jié)合,形成了一種全新的加工裝備--數(shù)控機(jī)床。數(shù)控機(jī)床的整個(gè)加工過(guò)程由數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制。近年來(lái)數(shù)控技術(shù)的快速發(fā)展極大地推動(dòng)了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造(CAD/CAM) 、柔性制造系統(tǒng)(FMS)和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)的發(fā)展。數(shù)控技術(shù)正在改變制造業(yè)的生產(chǎn)方式、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、組織模式,是關(guān)系到國(guó)家戰(zhàn)略地位的重要技術(shù)。
數(shù)控技術(shù)的發(fā)展歷程經(jīng)歷了硬件數(shù)控(numerical control,NC)和計(jì)算機(jī)數(shù)控(computerized numerical control,CNC)兩個(gè)階段。硬件數(shù)控的運(yùn)算和控制功能均由邏輯電路來(lái)完成,靈活性差,柔性不好。計(jì)算機(jī)數(shù)控是隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的,其主要功能基本上由軟件來(lái)完成。隨著數(shù)控操作系統(tǒng)功能的不斷完善,軟件系統(tǒng)開(kāi)放性的不斷提高,CNC對(duì)不同的加工工藝及要求容易通過(guò)軟件程序來(lái)解決,不需改變硬件,因此,靈活性好,柔性較強(qiáng)。
教育部高等學(xué)校機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)于2007年會(huì)同中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)、清華大學(xué)出版社組成“中國(guó)機(jī)械工程學(xué)科教程研究組” 出版的《中國(guó)機(jī)械工程學(xué)科教程》,采用知識(shí)領(lǐng)域邊界再設(shè)計(jì)的方法,構(gòu)造了機(jī)械工程本科專業(yè)教育的知識(shí)體系和框架,形成了科學(xué)的課程知識(shí)體系。我們根據(jù)該知識(shí)體系和框架,本著從高等院校教育目標(biāo)及知識(shí)、能力和素質(zhì)結(jié)構(gòu)的要求出發(fā),編寫(xiě)了數(shù)控技術(shù)教材。書(shū)中以數(shù)控技術(shù)的基本原理和基本知識(shí)為根基,以數(shù)控機(jī)床為主線,全面且系統(tǒng)地反映了數(shù)控技術(shù)各方面的內(nèi)容。本書(shū)對(duì)數(shù)控技術(shù)的核心內(nèi)容和最新技術(shù)作了較為深入、系統(tǒng)的介紹,全書(shū)內(nèi)容充實(shí)、具體、科學(xué)、先進(jìn),敘述深入淺出,內(nèi)容編排循序漸進(jìn),文字簡(jiǎn)練。本書(shū)采用國(guó)產(chǎn)著名品牌華中數(shù)控系統(tǒng)作為典型系統(tǒng)進(jìn)行分析講解,以國(guó)產(chǎn)三維CAD/CAM軟件CAXA作為自動(dòng)編程軟件進(jìn)行介紹,在數(shù)控系統(tǒng)和自動(dòng)編程的講解上實(shí)例充分。通過(guò)對(duì)本教材的學(xué)習(xí)掌握,讀者可以對(duì)數(shù)控技術(shù)有較完整的、系統(tǒng)的認(rèn)識(shí),對(duì)數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)有較清晰的了解。
本書(shū)可作為高等院校機(jī)械工程相關(guān)本科專業(yè)“數(shù)控技術(shù)”、“數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床原理”課程的教學(xué)用書(shū),也適合研究生、專科學(xué)生及從事數(shù)控技術(shù)工程的技術(shù)人員閱讀參考。
本書(shū)共分為7章。第1章簡(jiǎn)要介紹數(shù)控機(jī)床的組成、工作原理、分類和發(fā)展;第2章分析插補(bǔ)原理,并介紹典型的插補(bǔ)方法;第3章講述計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的硬件和軟件,分別介紹計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)硬件的組成和功能以及軟件的結(jié)構(gòu)和功能;第4章分析數(shù)控位置檢測(cè)裝置,按照工作原理的不同分別對(duì)各種數(shù)控位置檢測(cè)裝置進(jìn)行了分析;第5章分析數(shù)控伺服系統(tǒng),對(duì)數(shù)控伺服系統(tǒng)的類型、伺服電機(jī)及調(diào)速、現(xiàn)代典型數(shù)控伺服系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)介紹;第6章講述數(shù)控手工編程;第7章講述自動(dòng)編程及CAXA軟件的使用方法。
本書(shū)由嚴(yán)育才、張福潤(rùn)擔(dān)任主編,程憲平、段明忠擔(dān)任副主編。本書(shū)第1、2章由張福潤(rùn)編寫(xiě),第3、4、7章由嚴(yán)育才編寫(xiě),第5章由程憲平、嚴(yán)育才共同編寫(xiě),第6章由段明忠、嚴(yán)育才共同編寫(xiě)。本書(shū)在編寫(xiě)過(guò)程中得到了華中科技大學(xué)數(shù)控國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和華中科技大學(xué)金工實(shí)訓(xùn)中心的大力幫助,在此對(duì)數(shù)控國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和金工實(shí)訓(xùn)中心的各位老師表示衷心的感謝。華中科技大學(xué)李元科教授、孫親錫教授、劉延林教授、朱冬梅教授對(duì)本書(shū)的編寫(xiě)提出了許多寶貴的意見(jiàn),在此也一并致謝!
本書(shū)為修訂版,利用此次修訂的機(jī)會(huì),作者不僅認(rèn)真仔細(xì)地訂正了第一版中存在的錯(cuò)誤和疏漏,還將平時(shí)教學(xué)中使用的電子課件進(jìn)行了整理,并增補(bǔ)了部分習(xí)題參考解答。
需要電子課件(包含課件和部分習(xí)題參考解答)的老師可發(fā)郵件到zhuang_hq@163.com郵箱索取,同時(shí)也歡迎對(duì)該教材提出寶貴建議。
數(shù)控技術(shù)(修訂版)限于編者的水平,書(shū)中難免有錯(cuò)誤和不妥之處,敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正。
編 者
第1章 緒論
1.1 數(shù)控技術(shù)概念概述
1.2 數(shù)控機(jī)床組成及工作原理
1.2.1 數(shù)控機(jī)床的組成
1.2.2 數(shù)控機(jī)床的工作原理
1.2.3 數(shù)控系統(tǒng)的工作過(guò)程
1.3 數(shù)控機(jī)床的分類、特點(diǎn)與應(yīng)用
1.3.1 數(shù)控機(jī)床的分類
1.3.2 數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)
1.3.3 數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用
1.4 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展
1.4.1 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生
1.4.2 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展歷程
1.4.3 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)
1.5 數(shù)控技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展情況
習(xí)題
第2章 插補(bǔ)原理
2.1 插補(bǔ)概念分析
2.1.1 插補(bǔ)的概念
2.1.2 插補(bǔ)需要解決的問(wèn)題
2.1.3 插補(bǔ)的實(shí)質(zhì)
2.1.4 插補(bǔ)的基本要求
2.1.5 插補(bǔ)方法的分類
2.2 硬件插補(bǔ)
2.2.1 數(shù)字脈沖乘法器的工作原理
2.2.2 數(shù)字脈沖乘法器的直線插補(bǔ)
2.2.3 脈沖分配的不均勻性問(wèn)題
2.3 逐點(diǎn)比較法
2.3.1 逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)原理20數(shù)控技術(shù)(修訂版)目 錄2.3.2 逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ)
2.3.3 逐點(diǎn)比較法圓弧插補(bǔ)
2.3.4 逐點(diǎn)比較法象限處理
2.3.5 逐點(diǎn)比較法的進(jìn)給速度
2.4 數(shù)字積分法
2.4.1 數(shù)字積分法的工作原理
2.4.2 數(shù)字積分法直線插補(bǔ)原理
2.4.3 數(shù)字積分法圓弧插補(bǔ)原理
2.4.4 數(shù)字積分法插補(bǔ)精度的提高
2.5 數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)法
2.5.1 概述
2.5.2 時(shí)間分割法插補(bǔ)
2.5.3 擴(kuò)展DDA數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)法
習(xí)題
第3章 計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)系統(tǒng)
3.1 CNC系統(tǒng)的組成與工作原理
3.1.1 CNC系統(tǒng)的組成
3.1.2 CNC裝置的工作原理
3.2 CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)
3.2.1 大板結(jié)構(gòu)和功能模板結(jié)構(gòu)
3.2.2 單微處理器結(jié)構(gòu)和多微處理器結(jié)構(gòu)
3.2.3 CNC裝置的硬件功能模塊
3.2.4 CNC裝置的輸入輸出接口
3.3 CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)
3.3.1 CNC裝置軟件的組成
3.3.2 CNC裝置軟件結(jié)構(gòu)模式
3.3.3 CNC裝置軟件的特點(diǎn)
3.4 CNC裝置的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及處理
3.4.1 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程
3.4.2 數(shù)據(jù)處理
3.5 進(jìn)給速度處理和加減速控制
3.5.1 開(kāi)環(huán)CNC系統(tǒng)的進(jìn)給速度及加減速控制
3.5.2 閉環(huán)(或半閉環(huán))CNC系統(tǒng)的加減速控制
3.6 數(shù)控機(jī)床用可編程控制器(PLC)
3.6.1 數(shù)控機(jī)床中PLC完成的功能
3.6.2 PLC順序程序接口信號(hào)處理
3.6.3 PLC地址分配
3.6.4 PLC順序程序的執(zhí)行
3.6.5 PLC與CNC機(jī)床的關(guān)系
3.6.6 M、S、T功能的實(shí)現(xiàn)
3.6.7 華中數(shù)控系統(tǒng)PLC的形式和原理
3.7 開(kāi)放式數(shù)控體系結(jié)構(gòu)
3.7.1 概述
3.7.2 開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的定義及其基本特征
習(xí)題
第4章 數(shù)控檢測(cè)技術(shù)
4.1 概述
4.1.1 檢測(cè)裝置的分類
4.1.2 數(shù)控測(cè)量裝置的性能指標(biāo)及要求
4.2 旋轉(zhuǎn)變壓器
4.2.1 旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)
4.2.2 旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理
4.2.3 旋轉(zhuǎn)變壓器的應(yīng)用
4.3 感應(yīng)同步器
4.3.1 直線式感應(yīng)同步器
4.3.2 旋轉(zhuǎn)式感應(yīng)同步器
4.3.3 直線式感應(yīng)同步器的工作原理
4.3.4 感應(yīng)同步器的應(yīng)用
4.3.5 感應(yīng)同步器使用應(yīng)注意的事項(xiàng)
4.4 光柵傳感器
4.4.1 光柵的類型和結(jié)構(gòu)
4.4.2 計(jì)量光柵的工作原理
4.5 脈沖編碼器
4.5.1 脈沖編碼器的結(jié)構(gòu)與分類
4.5.2 脈沖編碼器在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用
4.5.3 增量式光電脈沖編碼器
4.5.4 絕對(duì)式脈沖編碼器
4.5.5 光電脈沖編碼器的應(yīng)用形式
習(xí)題
第5章 數(shù)控伺服系統(tǒng)
5.1 概述
5.1.1 伺服系統(tǒng)的組成
5.1.2 對(duì)伺服系統(tǒng)的基本要求
5.1.3 對(duì)伺服電機(jī)的要求
5.1.4 伺服系統(tǒng)分類
5.2 步進(jìn)電機(jī)伺服系統(tǒng)
5.2.1 步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理
5.2.2 步進(jìn)電機(jī)的主要性能指標(biāo)
5.2.3 步進(jìn)電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)
5.2.4 功率放大器
5.2.5 調(diào)頻調(diào)壓驅(qū)動(dòng)電路
5.2.6 細(xì)分驅(qū)動(dòng)電路
5.2.7 步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用中的注意問(wèn)題
5.3 直流電機(jī)伺服系統(tǒng)
5.3.1 直流伺服電機(jī)的種類與應(yīng)用
5.3.2 直流伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理
5.3.3 直流伺服電機(jī)的控制原理
5.3.4 直流伺服電機(jī)的分類
5.3.5 直流伺服電機(jī)的調(diào)速
5.3.6 晶閘管調(diào)速控制系統(tǒng)
5.3.7 晶體管直流脈寬調(diào)制調(diào)速系統(tǒng)
5.3.8 全數(shù)字脈寬調(diào)制調(diào)速系統(tǒng)
5.4 交流電機(jī)伺服系統(tǒng)
5.4.1 交流伺服電機(jī)的種類
5.4.2 永磁交流同步伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)
5.4.3 交流伺服電機(jī)的發(fā)展方向
5.4.4 交流伺服電機(jī)的調(diào)速原理
5.4.5 交流伺服電機(jī)的速度控制單元
5.5 伺服系統(tǒng)的位置控制
5.5.1 相位比較伺服系統(tǒng)
5.5.2 幅值比較伺服系統(tǒng)
5.5.3 數(shù)字比較伺服系統(tǒng)
5.5.4 全數(shù)字伺服系統(tǒng)舉例
習(xí)題
第6章 數(shù)控加工的程序編制
6.1 數(shù)控機(jī)床編程概述
6.2 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系的確定
6.2.1 數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系
6.2.2 數(shù)控機(jī)床上坐標(biāo)軸方向的確定
6.2.3 機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系
6.3 數(shù)控編程工藝處理
6.3.1 數(shù)控加工工藝方案設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容
6.3.2 影響數(shù)控加工工藝方案設(shè)計(jì)的主要因素
6.3.3 零件數(shù)控加工工藝性分析
6.3.4 劃分加工階段
6.3.5 數(shù)控加工工序規(guī)劃
6.3.6 選擇走刀路線
6.3.7 數(shù)控編程誤差及其控制
6.4 數(shù)控加工刀具與切削用量的選擇
6.4.1 數(shù)控加工刀具的選擇
6.4.2 切削用量的選擇
6.5 數(shù)控機(jī)床上工件的裝夾
6.5.1 零件裝夾注意事項(xiàng)
6.5.2 數(shù)控機(jī)床上零件裝夾的方法
6.5.3 使用平口虎鉗裝夾零件
6.5.4 使用壓板和T形槽用螺釘固定零件
6.5.5 彎板的使用
6.5.6 V形塊的使用
6.5.7 零件通過(guò)托盤(pán)裝夾在工作臺(tái)上
6.5.8 使用組合夾具、專用夾具等
6.6 數(shù)控加工程序的組成及各指令的應(yīng)用
6.6.1 程序的組成
6.6.2 程序的格式
6.6.3 程序指令一覽表
6.6.4 數(shù)控機(jī)床常用指令的使用方法說(shuō)明
6.7 數(shù)控編程指令用法及加工舉例
6.7.1 數(shù)控車床編程指令用法及加工舉例
6.7.2 數(shù)控銑床編程指令用法及加工舉例
習(xí)題
第7章 CAXA自動(dòng)編程
7.1 自動(dòng)編程概述
7.2 CAXA制造工程師基本功能
7.2.1 簡(jiǎn)介
7.2.2 主要功能
7.2.3 用戶界面簡(jiǎn)介
7.3 CAXA幾何建模技術(shù)基礎(chǔ)
7.4 CAXA的拾取操作
7.5 線架造型
7.5.1 線架造型簡(jiǎn)介
7.5.2 實(shí)例操作
7.6 實(shí)體特征造型
7.6.1 草圖繪制
7.6.2 輪廓特征
7.7 連桿件的造型與加工
7.7.1 連桿件的實(shí)體造型
7.7.2 加工前的準(zhǔn)備工作
7.7.3 刀具軌跡的生成和仿真檢驗(yàn)
參考文獻(xiàn)