機(jī)床數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用
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- 作者:陳蔚芳,王宏濤主編
- 出版時(shí)間:2023/12/1
- ISBN:9787030766953
- 出 版 社:科學(xué)出版社
- 中圖法分類:TG659
- 頁碼:320頁
- 紙張:
- 版次:1
- 開本:26cm
本書是“十二五”普通高等教育本科國家級(jí)規(guī)劃教材,系統(tǒng)、全面地介紹了數(shù)控編程、數(shù)控原理、數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)等方面的知識(shí)。全書共10章,內(nèi)容包括數(shù)控技術(shù)概論、數(shù)控加工程序編制基礎(chǔ)、數(shù)控加工編程方法、計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置、數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)控制原理、數(shù)控機(jī)床的檢測(cè)裝置、數(shù)控機(jī)床的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)與裝置、分布式數(shù)字控制技術(shù)和柔性制造系統(tǒng)。本書深入淺出,內(nèi)容豐富,系統(tǒng)性強(qiáng)。在強(qiáng)化理論基礎(chǔ)的同時(shí),突出了實(shí)踐性和先進(jìn)性。
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陳蔚芳,博士,教授,博士生導(dǎo)師,現(xiàn)為南京航空航天大學(xué)機(jī)電學(xué)院機(jī)械電子工程系教師,系教學(xué)主任。
目錄
第1章 數(shù)控技術(shù)概論 1
1.1 數(shù)控技術(shù)的基本概念 1
1.2 機(jī)床數(shù)控技術(shù)的組成 1
1.2.1 機(jī)床本體 1
1.2.2 數(shù)控系統(tǒng) 2
1.2.3 外圍技術(shù) 3
1.3 數(shù)控加工零件的過程 4
1.4 數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)與分類 5
1.4.1 數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn) 5
1.4.2 數(shù)控機(jī)床的分類 6
1.5 數(shù)控技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展趨勢(shì) 9
復(fù)習(xí)思考題 12
第2章 數(shù)控加工程序編制基礎(chǔ) 13
2.1 概述 13
2.1.1 數(shù)控編程的基本概念 13
2.1.2 數(shù)控編程的內(nèi)容和步驟 13
2.1.3 數(shù)控編程的方法 14
2.1.4 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系 15
2.1.5 加工程序結(jié)構(gòu)與格式 17
2.2 數(shù)控編程中的常用指令 18
2.2.1 準(zhǔn)備功能G代碼 18
2.2.2 輔助功能M代碼 24
2.2.3 F代碼、S代碼、T代碼 27
2.3 數(shù)控編程中的工藝處理 27
2.3.1 數(shù)控加工工藝的特點(diǎn)與內(nèi)容 27
2.3.2 數(shù)控加工零件或加工內(nèi)容的選擇 28
2.3.3 數(shù)控加工工藝性分析 28
2.3.4 數(shù)控加工工藝路線的設(shè)計(jì) 29
2.3.5 數(shù)控加工工序的詳細(xì)設(shè)計(jì) 30
2.3.6 數(shù)控加工工藝分析案例 40
2.4 高速加工及其工藝處理 44
2.4.1 高速加工概述 44
2.4.2 高速加工中的工藝處理 44
2.5 數(shù)控編程中的數(shù)學(xué)處理 47
2.5.1 直線、圓弧類零件的數(shù)學(xué)處理 47
2.5.2 非圓曲線節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算 47
2.5.3 列表曲線輪廓零件的數(shù)學(xué)處理 50
2.5.4 列表曲面輪廓零件的數(shù)學(xué)處理 53
復(fù)習(xí)思考題 54
第3章 數(shù)控加工編程方法 56
3.1 概述 56
3.2 手工編程方法 57
3.2.1 數(shù)控車床編程方法及編程實(shí)例 57
3.2.2 數(shù)控銑床編程方法及編程實(shí)例 70
3.2.3 數(shù)控線切割機(jī)床編程方法及編程實(shí)例 75
3.2.4 加工中心編程方法及編程實(shí)例 82
3.2.5 車銑復(fù)合機(jī)床編程方法及編程實(shí)例 88
3.2.6 宏程序編程方法及編程實(shí)例 94
3.3 自動(dòng)編程方法 99
3.3.1 自動(dòng)編程方法概述 99
3.3.2 圖形交互編程的主要過程 99
3.3.3 圖形交互編程實(shí)例 100
復(fù)習(xí)思考題 106
第4章 計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置 109
4.1 概述 109
4.2 計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置的硬件結(jié)構(gòu) 109
4.2.1 單微處理器結(jié)構(gòu) 109
4.2.2 多微處理器結(jié)構(gòu) 111
4.2.3 開放式數(shù)控系統(tǒng) 112
4.2.4 嵌入式數(shù)控系統(tǒng) 113
4.3 計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置的軟件結(jié)構(gòu) 115
4.3.1 CNC裝置的軟件組成 115
4.3.2 CNC系統(tǒng)軟件的工作過程 116
4.3.3 CNC系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) 117
4.4 數(shù)控機(jī)床的可編程控制器 119
4.4.1 數(shù)控機(jī)床中可編程控制器實(shí)現(xiàn)的功能 119
4.4.2 PLC、CNC與數(shù)控機(jī)床的關(guān)系 120
4.4.3 PLC在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用舉例 121
4.5 典型的CNC系統(tǒng)簡介 123
4.5.1 SIEMENS數(shù)控系統(tǒng) 123
4.5.2 FANUC數(shù)控系統(tǒng) 126
4.5.3 華中數(shù)控(HNC)系統(tǒng) 128
復(fù)習(xí)思考題 128
第5章 數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)控制原理 129
5.1 概述 129
5.1.1 插補(bǔ)的基本概念 129
5.1.2 插補(bǔ)方法的分類 130
5.2 逐點(diǎn)比較法 132
5.2.1 逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ) 132
5.2.2 逐點(diǎn)比較法圓弧插補(bǔ) 135
5.3 數(shù)字積分法 139
5.3.1 DDA法直線插補(bǔ) 140
5.3.2 DDA法圓弧插補(bǔ) 144
5.3.3 提高DDA法插補(bǔ)質(zhì)量的措施 147
5.3.4 其他函數(shù)的DDA法插補(bǔ)運(yùn)算 151
5.4 直線函數(shù)法 152
5.4.1 直線函數(shù)法直線插補(bǔ) 152
5.4.2 直線函數(shù)法圓弧插補(bǔ) 152
5.5 擴(kuò)展數(shù)字積分法 153
5.5.1 擴(kuò)展DDA法直線插補(bǔ) 154
5.5.2 擴(kuò)展DDA法圓弧插補(bǔ) 154
5.6 曲面直接插補(bǔ) 157
5.6.1 SDI的含義與特點(diǎn) 157
5.6.2 實(shí)現(xiàn)SDI的軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作流程 157
5.6.3 SDI算法的基本原理 158
5.6.4 SDI的信息輸入 160
5.6.5 SDI的技術(shù)關(guān)鍵 161
5.7 刀具半徑補(bǔ)償 162
5.7.1 B刀具半徑補(bǔ)償 162
5.7.2 C刀具半徑補(bǔ)償 164
5.8 進(jìn)給速度和加減速控制方法 171
5.8.1 進(jìn)給速度的控制方法 172
5.8.2 常用的加減速控制方法 173
復(fù)習(xí)思考題 183
第6章 數(shù)控機(jī)床的位置檢測(cè)裝置 184
6.1 概述 184
6.1.1 數(shù)控機(jī)床對(duì)檢測(cè)裝置的主要要求 184
6.1.2 位置檢測(cè)裝置分類 185
6.1.3 位置檢測(cè)裝置輸出信號(hào)及接口 186
6.2 旋轉(zhuǎn)變壓器 187
6.2.1 旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu) 187
6.2.2 旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理 188
6.2.3 旋轉(zhuǎn)變壓器的應(yīng)用 190
6.2.4 磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器簡介 190
6.3 感應(yīng)同步器 191
6.3.1 感應(yīng)同步器的結(jié)構(gòu)與種類 191
6.3.2 感應(yīng)同步器的安裝 193
6.3.3 感應(yīng)同步器的工作原理 193
6.3.4 感應(yīng)同步器的特點(diǎn) 196
6.4 光柵 196
6.4.1 光柵的種類與精度 197
6.4.2 光柵的結(jié)構(gòu)與測(cè)量原理 198
6.4.3 光柵測(cè)量系統(tǒng) 200
6.5 編碼器 202
6.5.1 接觸式編碼器 202
6.5.2 光電式編碼器 203
6.5.3 編碼器在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用 205
6.6 磁柵 206
6.6.1 磁柵的工作原理與結(jié)構(gòu) 206
6.6.2 磁柵位移檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)類型 210
6.7 激光干涉儀 211
6.7.1 激光干涉儀測(cè)位移的基本原理 211
6.7.2 雙頻激光干涉儀測(cè)位移原理 212
復(fù)習(xí)思考題 213
第7章 數(shù)控機(jī)床的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 214
7.1 概述 214
7.2 步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng) 215
7.2.1 步進(jìn)電機(jī)的工作原理 215
7.2.2 步進(jìn)電機(jī)的主要特性 217
7.2.3 步進(jìn)電機(jī)的分類 218
7.2.4 步進(jìn)電機(jī)的環(huán)形分配器 220
7.2.5 功率放大電路 222
7.3 直流伺服電機(jī)及其速度控制系統(tǒng) 223
7.3.1 直流伺服電機(jī)的分類和工作原理 223
7.3.2 有刷直流伺服電機(jī)的調(diào)速原理與方法 224
7.3.3 無刷直流伺服電機(jī)速度控制單元的調(diào)速控制方式 226
7.4 交流伺服電機(jī)及其速度控制系統(tǒng) 230
7.4.1 交流伺服電機(jī)的分類與特點(diǎn) 230
7.4.2 交流伺服電機(jī)的變頻調(diào)速 231
7.4.3 交流伺服電機(jī)的變頻調(diào)速特性 235
7.4.4 交流伺服電機(jī)的矢量控制 235
7.4.5 交流永磁同步電機(jī)的矢量控制 238
7.4.6 交流感應(yīng)伺服電機(jī)的矢量控制 240
7.5 直線電機(jī)及其在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用簡介 241
7.5.1 直線電機(jī)的特點(diǎn) 241
7.5.2 直線電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和分類 242
7.5.3 直線電機(jī)的基本工作原理 244
7.5.4 直線電機(jī)在機(jī)床上的應(yīng)用 244
7.6 位置伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與原理 245
7.6.1 位置伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概述 245
7.6.2 相位比較伺服系統(tǒng) 247
7.6.3 幅值比較伺服系統(tǒng) 251
7.6.4 數(shù)字脈沖比較伺服系統(tǒng) 252
7.6.5 全數(shù)字控制伺服系統(tǒng) 253
7.6.6 多軸同步控制原理 254
復(fù)習(xí)思考題 255
第8章 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)與裝置 257
8.1 概述 257
8.1.1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 257
8.1.2 數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的基本要求 257
8.2 數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng) 261
8.2.1 主傳動(dòng)方式 261
8.2.2 主軸部件的結(jié)構(gòu) 262
8.2.3 主軸部件的支承 262
8.2.4 主軸的準(zhǔn)停裝置 264
8.2.5 自動(dòng)換刀裝置 265
8.2.6 高速電主軸裝置 267
8.2.7 萬向銑頭 269
8.3 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng) 270
8.3.1 進(jìn)給傳動(dòng)方式 271
8.3.2 滾珠絲杠螺母副 271
8.3.3 齒輪齒條副 274
8.3.4 回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 274
8.4 數(shù)控機(jī)床的導(dǎo)軌 276
8.4.1 帶有塑料層的滑動(dòng)導(dǎo)軌 276
8.4.2 滾動(dòng)導(dǎo)軌 277
8.4.3 靜壓導(dǎo)軌 278
8.5 數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀裝置 279
8.5.1 自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架 279
8.5.2 轉(zhuǎn)塔頭式換刀裝置 280
8.5.3 帶刀庫的自動(dòng)換刀裝置 281
8.6 數(shù)控機(jī)床的輔助裝置 283
8.6.1 排屑裝置 283
8.6.2 冷卻裝置 283
8.7 數(shù)控機(jī)床精度檢測(cè)方法 283
8.7.1 儀器檢測(cè)方法 284
8.7.2 試件檢測(cè)方法 284
復(fù)習(xí)思考題 285
第9章 智能制造系統(tǒng) 286
9.1 概述 286
9.1.1 智能制造系統(tǒng)的定義 287
9.1.2 智能制造系統(tǒng)的特征 288
9.2 智能制造系統(tǒng)的基本組成 289
9.2.1 制造工作站 289
9.2.2 物料與刀具儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng) 289
9.2.3 智能制造管理與控制系統(tǒng) 296
9.3 智能制造系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控 299
9.3.1 基于網(wǎng)絡(luò)的分布型通信方式 299
9.3.2 IMS數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控技術(shù) 300
9.3.3 基于OPC協(xié)議的數(shù)據(jù)采集 301
9.4 智能制造系統(tǒng)實(shí)例 303
9.4.1 實(shí)例1:基于數(shù)字孿生的離散型智能制造系統(tǒng) 303
9.4.2 實(shí)例2:沈陽航空復(fù)雜結(jié)構(gòu)件智能制造生產(chǎn)線 306
9.4.3 實(shí)例3:上飛公司大型商用
飛機(jī)智能制造工廠 308
復(fù)習(xí)思考題 310
參考文獻(xiàn) 311。