数控技术及应用指南

译者序
原书前言
第1章　计算机数控（CNC）
技术导论1
1.1　数控加工的发展历史3
1.1.1　第二次世界大战后初期3
1.1.2　机床行业的重建3
1.1.3　东德的机床工业4
1.1.4　全球机床行业的发展5
1.1.5　德国机床工业的进一步发展6
1.1.6　日本机床的影响6
1.1.7　德国机床制造业的危机6
1.1.8　原因及影响7
1.1.9　柔性制造系统7
1.1.10　2009年世界经济危机9
1.1.11　形势及展望9
1.1.12　结论10
1.2　数控技术发展的里程碑12
1.3　数控技术和计算机
数控技术15
1.3.1　通向NC的途径15
1.3.2　硬件16
1.3.3　软件17
1.3.4　控制类型17
1.3.5　数控轴19
1.3.6　可编程序控制器20
1.3.7　适配单元20
1.3.8　计算机技术和数控技术20
1.3.9　NC程序和编程22
1.3.10?数据输入24
1.3.11　数控系统的操作24
1.3.12　数控编程25
1.3.13　小结27
1.3.14?本节要点28
第2章　计算机数控（CNC）
机床的功能29
2.1　路径信息和路径测量31
2.1.1　引言31
2.1.2　轴的标识31
2.1.3　位置控制回路33
2.1.4　位置的测量35
2.1.5　测量仪器的简单诊断44
2.1.6　补偿45
2.1.7　本节要点54
2.2　切换功能55
2.2.1　简要介绍55
2.2.2　换刀功能55
2.2.3　铣床和加工中心的换刀功能56
2.2.4　车床的换刀功能57
2.2.5　刀具的位置编码58
2.2.6　工件的更换59
2.2.7　主轴的变速功能61
2.2.8　进给速度功能62
2.2.9　小结62
2.2.10　本节要点63
2.3　操作功能64
2.3.1　定义系统64
2.3.2　CNC系统的基本功能64
2.3.3　CNC系统的特殊功能68
2.3.4　防碰撞功能71
2.3.5　数控机床的集成安全理念78
2.3.6　状态监测和机床数据采集93
2.3.7　数控显示97
2.3.8　CNC的触摸操作98
2.3.9　数控系统用户界面的扩展99
2.3.10　安全运行模式选择的
电子钥匙系统102
2.3.11　开放式数控系统104
2.3.12　OPC UA在数控机床中的应用106
2.3.13　成本评估107
2.3.14　现代数控系统的优点109
2.3.15　小结109
2.3.16　本节要点110
2.4　可编程序控制器112
2.4.1　定义112
2.4.2　PLC的发展历史112
2.4.3　PLC的组成和工作原理113
2.4.4　数据总线和现场总线115
2.4.5　PLC的优点118
2.4.6　PLC的编程和文档语言119
2.4.7　PLC 程序120
2.4.8　程序存储器121
2.4.9　PLC、CNC和PC集成122
2.4.10　PLC的选择标准122
2.4.11　小结124
2.4.12　CNC和PLC的列表比较124
2.4.13　本节要点126
2.5　CNC系统对机床组件的影响128
2.5.1　机床配置128
2.5.2　床身129
2.5.3　导轨130
2.5.4　机床外罩131
2.5.5　冷却系统131
2.5.6　排屑系统131
2.5.7　小结131
2.5.8　本节要点132
第3章　计算机数控（CNC）机床的
电气驱动系统133
3.1　CNC机床的驱动调节135
3.1.1　定义135
3.1.2　数控坐标轴的机械结构136
3.1.3　模拟控制137
3.1.4　模拟量调节与数字量调节的比较137
3.1.5　数字量的智能驱动技术138
3.1.6　控制器类型和控制特性140
3.1.7　控制环路增益和Kv因数
（位置环增益）141
3.1.8　前馈控制142
3.1.9　伺服驱动器143
3.1.10　小结146
3.1.11　本节要点147
3.2　CNC机床的进给驱动系统149
3.2.1　进给驱动系统的要求150
3.2.2　进给驱动的类型150
3.2.3　直线电动机的种类155
3.2.4　直线电动机驱动的优缺点156
3.2.5　驱动控制器和CNC系统的连接157
3.2.6　测量传感器158
3.2.7　小结159
3.2.8　本节要点160
3.3　CNC机床的主轴驱动系统161
3.3.1　主轴驱动系统的要求161
3.3.2　主轴驱动的类型162
3.3.3　主轴驱动系统的结构形式162
3.3.4　交流同步电动机的驱动模式164
3.3.5　永磁同步电动机驱动的优缺点165
3.3.6　本节要点165
3.4　CNC机床的驱动系统选型167
3.4.1　方法与步骤167
3.4.2　主轴驱动系统的选型172
3.4.3　小结173
3.5　基于工艺参数的主轴机械设计174
3.5.1　电机的选择174
3.5.2　轴承174
3.5.3　润滑175
3.5.4　加工过程175
3.5.5　工业4.0对主轴的要求179
3.5.6　本节要点180
第4章　数控机床和制造系统183
4.1　数控机床185
4.1.1　加工中心和数控铣床185
4.1.2　数控车床191
4.1.3　数控磨床196
4.1.4　数控齿轮加工机床202
4.1.5　数控钻床和镗床207
4.1.6　数控锯床209
4.1.7　激光加工设备210
4.1.8　冲压机床和冲剪机床215
4.1.9　弯管机床218
4.1.10　数控电火花加工机床220
4.1.11　电子束机床222
4.1.12　水切割机床223
4.1.13　复合机床225
4.1.14　测量和检验设备232
4.1.15　小结234
4.1.16　本节要点235
4.2　增材制造236
4.2.1　引言236
4.2.2　定义237
4.2.3　工艺流程238
4.2.4　增材制造工艺的分类241
4.2.5　几种重要的叠层制造工艺242
4.2.6　增材制造的优点250
4.2.7　应用252
4.2.8　新的方法252
4.2.9　准备工作 254
4.2.10　与生产的结合255
4.2.11　小结256
4.2.12　本节要点256
4.3　柔性制造系统257
4.3.1　定义257
4.3.2　柔性制造单元259
4.3.3　柔性制造系统261
4.3.4　柔性制造系统的技术特征263
4.3.5