《數控機床與數控系統》共分五章,介紹數控機床的基本概念和原理,著重闡述了計算機數控系統的硬件和軟件結構、進給伺服系統、位置檢測裝置、常見數控機床與數控編程基礎等內容,對于數控機床的機械部件也作了簡要的介紹。
《數控機床與數控系統》可作為中等職業學校數控技術應用、機電技術應用、模具制造技術等專業的教材,也可作為企業從事數控設備操作、編程、設計與維修等技術人員的參考書。
《數控機床與數控系統》理論與實踐緊密結合;體現新知識,新技術;突出應用能力的培養。
我國加入WTO以后,國內機械加工行業和電子技術行業得到快速發展。國內機電技術的革新和產業結構的調整成為一種發展趨勢。因此,近年來企業對機電人才的需求量逐年上升,對技術工人的專業知識和操作技能也提出了更高的要求。相應地,為滿足機電行業對人才的需求,中等職業學校機電類專業的招生規模在不斷擴大,教學內容和教學方法也在不斷調整。
為了適應機電行業快速發展和中等職業學校機電專業教學改革對教材的需要,我們在全國機電行業和職業教育發展較好的地區進行了廣泛調研;以培養技能型人才為出發點,以各地中職教育教研成果為參考,以中職教學需求和教學一線的骨干教師對教材建設的要求為標準,經過充分研討與論證,精心規劃了這套《中等職業學校機電類規劃教材》,包括六個系統,分別為《專業基礎課程與實訓課程系列》、《數控技術應用專業系列》、《模具制造技術專業系列》、《機電技術應用專業系列》、《計算機輔助設計與制造系列》、《電子技術應用專業系列》。
本套教材力求體現國家倡導的“以就業為導向,以能力為本位”的精神,結合職業技能鑒定和中等職業學校雙證書的需求,精簡整合理論課程,注重實訓教學,強化上崗前培訓;教材內容統籌規劃,合理安排知識點、技能點,避免重復;教學形式生動活潑,以符合中等職業學校學生的認知規律。
本套教材廣泛參考了各地中等職業學校的教學計劃,面向優秀教師征集編寫大綱,并在國內機電行業較發達的地區邀請專家對大綱進行了多次評議及反復論證,盡可能使教材的知識結構和編寫方式符合當前中等職業學校機電專業教學的要求。
在作者的選擇上,充分考慮了教學和就業的實際需要,邀請活躍在各重點學校教學一線的“雙師型”專業骨干教師作為主編。他們具有深厚的教學功底,同時具有實際生產操作的豐富經驗,能夠準確把握中等職業學校機電專業人才培養的客觀需求;他們具有豐富的教材編寫經驗,能夠將中職教學的規律和學生理解知識、掌握技能的特點充分體現在教材中。
為了方便教學,我們免費為選用本套教材的老師提供教學輔助光盤,光盤的內容為教材的習題答案、模擬試卷和電子教案(電子教案為教學提綱與書中重要的圖表,以及不便在書中描述的技能要領與實訓效果)等教學相關資料,部分教材還配有便于學生理解和操作演練的多媒體課件,以求盡量為教學中的各個環節提供便利。
我們衷心希望本套教材的出版能促進目前中等職業學校的教學工作,并希望能得到職業教育專家和廣大師生的批評與指正,以期通過逐步調整、完善和補充,使之更符合中職教學實際。
第1章 數控機床概述
1.1 數控機床的發展
1.1.1 數控機床的發展過程
1.1.2 數控機床的發展趨勢
1.2 數控機床的組成與特點
1.2.1 數控機床的組成
1.2.2 數控機床的特點
1.3 數控機床的分類
1.3.1 按機床用途分類
1.3.2 按加工工藝方法分類
1.3.3 按伺服控制方式分類
1.3.4 按運動軌跡分類
1.3.5 按控制的聯動坐標軸數不同分類
1.3.6 按功能水平分類
1.4 數控機床的發展技術水平
1.4.1 柔性制造單元
1.4.2 柔性制造生產線
1.4.3 柔性制造系統
1.4.4 直接數字控制或分布數字控制
1.4.5 計算機集成制造系統
本章小結
思考與練習
第2章 數控機床的機械傳動結構
2.1 概述
2.1.1 數控機床機械結構的特點
2.1.2 數控機床機械結構的基本要求
2.2 數控機床的主傳動系統
2.2.1 主傳動方式
2.2.2 主軸部件的結構
2.2.3 主軸部件的支承
2.2.4 主軸的準停裝置
2.2.5 自動換刀裝置
2.3 數控機床的進給傳動系統
2.3.1 齒輪傳動副
2.3.2 滾珠絲杠螺母副
2.3.3 齒輪齒條副
2.3.4 回轉工作臺
2.4 數控機床的導軌
2.4.1 帶有塑料層的滑動導軌
2.4.2 滾動導軌
2.4.3 靜壓導軌
2.5 數控機床的自動換刀裝置
2.5.1 自動換刀裝置
2.5.2 刀庫
2.5.3 刀具交換裝置
本章小結
思考與練習
第3章 計算機數控系統
3.1 數控系統的組成與基本原理
3.1.1 數控系統的組成
3.1.2 數控系統的特點
3.1.3 數控系統的基本原理
3.2 數控系統的硬件結構
3.2.1 數控系統的硬件類型
3.2.2 單機或主從結構模塊的硬件介紹
3.2.3 多主結構數控系統的硬件介紹
3.3 數控系統的軟件結構
3.3.1 數控系統軟件和硬件的功能界面
3.3.2 數控系統的數據轉換流程
3.3.3 數控系統控制軟件的特點
3.3.4 數控系統的軟件結構模式
3.4 數控系統的插補原理
3.4.1 插補原理概述
3.4.2 插補方法
3.5 典型數控系統介紹
3.5.1 FANUC數控系統介紹
3.5.2 SIEMENS數控系統介紹
3.5.3 HNC-21華中數控系統介紹
本章小結
思考與練習
第4章 伺服驅動系統與檢測裝置
4.1 概述
4.1.1 伺服系統的類型
4.1.2 數控機床對伺服系統的要求
4.1.3 數控機床對檢測裝置的要求
4.2 伺服系統的驅動電機
4.2.1 步進電動機
4.2.2 直流伺服電動機
4.2.3 交流伺服電動機
4.3 檢測裝置
4.3.1 旋轉變壓器
4.3.2 感應同步器
4.3.3 光柵
4.3.4 編碼器
4.3.5 磁柵
本章小結
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第5章 典型數控機床與編程基礎
5.1 數控車床
5.1.1 數控車床的基本組成
5.1.2 數控車床的特點
5.1.3 數控車床的類型
5.1.4 數控車床的主要技術參數
5.2 數控銑床
5.2.1 數控銑床的基本組成及特點
5.2.2 數控銑床的類型
5.2.3 數控銑床的主要技術參數
5.3 數控加工中心
5.3.1 數控加工中心的基本組成
5.3.2 數控加工中心的特點
5.3.3 數控加工中心的類型
5.3.4 立式加工中心的主要技術參數
5.4 數控電火花線切割機床
5.4.1 數控線切割機床簡介
5.4.2 數控線切割加工的工藝處理
5.5 數控機床編程基礎
5.5.1 數控編程的概念與分類
5.5.2 數控機床的坐標系
5.5.3 數控編程中的工藝處理
5.5.4 數控編程基礎
本章小結
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參考文獻
1946年世界上誕生了第一臺電子計算機,這標志著人類創造了可部分代替腦力勞動的工具。第一臺計算機誕生6年后,即在1952年,計算機技術應用到了機床上,在美國誕生了第一臺數控機床(三坐標立式數控銑床),從此傳統的機床產生了質的變化。后來,又經過改進并開展自動編程技術的研究,于1955年進入實用階段,這對于加工復雜曲面和促進美國飛機制造業的發展起到了重要作用。
美國帕森斯(Parsons)公司在1948年研制加工直升飛機葉片輪廓檢驗用樣板的機床時,首先提出應用計算機技術控制機床加工樣板曲線的設想。后來受美國空軍委托,帕森斯公司與麻省理工學院(MIT)伺服機構研究所合作進行研制工作。
我國1958年開始研制數控機床,并于1975年研制出第一臺數控機床,圖1.1所示為我國第一臺數控機床。目前,在數控技術應用領域,我國同先進國家之間的差距正在縮小。數控技術的應用也從機床控制拓展到其他控制設備,例如,數控電火花線切割機床、數控測量機和工業機器人等。特別是相繼出現的自動換刀數控機床(Machining Center,MC)、直接數字控制系統(I)irect Numerical Control,DNC)、自適應控制系統(Adaptive Control,AC)、柔性制造系統(Flexible Manufacturing System,FMS)、計算機集成制造系統(Computer Integrated Manufacturing System,cIMS)等。目前,數控機床已經成為組成現代機械制造生產系統,實現計算機輔助設計(ComputerAided Design,CAD)、計算機輔助制造(ComputerAided Manufacture,CAM)、計算機輔助檢驗(Computer Aided Test,CAT)與生產管理等全部生產過程自動化的基本設備。
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