《數(shù)控技術》結合編者多年來的教學實踐經驗，以加強學生素質教育和能力培養(yǎng)為目標，并結合教學改革以及我國數(shù)控工業(yè)發(fā)展的需要編寫而成。全書共分為五章，第1章緒論，第2章數(shù)控編程基礎，第3章開環(huán)伺服系統(tǒng)及輪廓軌跡形成，第4章閉環(huán)伺服系統(tǒng)及軌跡實現(xiàn)，第5章在前4章的基礎上搭建激光雕刻機實驗平臺，以實例對數(shù)控技術在現(xiàn)實中的應用進行介紹，加深讀者理解。
自從20世紀50年代世界上第一臺數(shù)控機床問世以來。數(shù)控技術已成為提高產品質量、提高勞動生產率必不可少的技術手段。它的廣泛使用給機械制造業(yè)的生產方式、產業(yè)結構、管理方式帶來了深刻的變化。它的關聯(lián)效益和輻射能力更是難以估量。數(shù)控技術是制造業(yè)實現(xiàn)自動化、柔性化、集成化生產的基礎。離開了數(shù)控技術。先進制造技術就成了無本之木。而采用數(shù)控技術的典型產品———數(shù)控機床是機電工業(yè)的重要基礎裝備。因此。數(shù)控技術及數(shù)控裝備是關系到國家戰(zhàn)略地位和體現(xiàn)國家綜合國力的重要基礎性產業(yè)。其水平的高低是衡量一個國家制造業(yè)現(xiàn)代化程度的核心標志。實現(xiàn)加工機床及生產過程數(shù)控化。已經成為當今制造業(yè)的發(fā)展方向。我國數(shù)控技術及產業(yè)盡管在改革開放后取得了顯著的成就。但是。與發(fā)達國家相比仍有較大的差距。其原因是多方面的。但最主要的是數(shù)控人才匱乏。為了適應我國高等職業(yè)技術教育的發(fā)展及數(shù)控應用型人才、操作技能型人才培養(yǎng)的需要。筆者參考了大量國內外資料。并結合自身多年來的教學實踐經驗。編寫了這一本數(shù)控技術教材。
本書取材新穎。內容由淺入深、循序漸進。圖文并茂。實例豐富。兼顧理論與實際。力求涵蓋數(shù)控技術與數(shù)控機床系統(tǒng)的基礎知識、核心技術與較新的科技成果。全書共分為五章。第1章緒論主要介紹了數(shù)控機床的組成、工作原理、分類、特點和應用。以及數(shù)控機床的產生和發(fā)展。并列舉了典型的數(shù)控系統(tǒng)。第2章主要介紹了數(shù)控編程基礎。包括常用的功能指令、數(shù)控編程的工藝處理等。第3章主要介紹了開環(huán)伺服系統(tǒng)及輪廓軌跡的形成。包括步進電動機及其驅動控制、步進電動機的運行性能、開環(huán)系統(tǒng)的輪廓軌跡形成。以及提高開環(huán)伺服系統(tǒng)精度的措施。第4章介紹了閉環(huán)伺服系統(tǒng)及軌跡實現(xiàn)。包括交流伺服電動機原理及其變頻調速、閉環(huán)伺服系統(tǒng)常用檢測裝置以及數(shù)據(jù)采樣插補。第5章綜合前四章知識。以激光雕刻機為例。給出了激光雕刻機的設計與加工。參加本書編寫的有北京石油化工學院的王偉、王殿君、張寶生、申愛民。北京林業(yè)大學的路敦民、田野等人。其中第1章由張寶生、申愛明編寫。第2章由田野編寫。第3章由路敦民編寫。第4章由路敦民、申愛明、王偉編寫。第5章由王偉、王殿君編寫。
全書由王偉擔任主編、王振華擔任主審。研究生嵇鐘輝、魏輝和李歡歡等參與了本書的校核工作。同時在本書的編寫過程中。參閱了以往其他版本的同類教材。并得到了許多同行專家的支持和幫助。在此表示衷心的感謝。由于時間倉促及筆者水平有限。對書中可能存在疏漏之處。敬請廣大師生及讀者朋友批評指正！
編者
前 言
第1 章 緒論 1
1. 1 數(shù)控技術概述 1
1. 2 數(shù)控機床的組成及工作原理 1
1. 2. 1 數(shù)控機床的組成 1
1. 2. 2 數(shù)控機床的工作原理 3
1. 2. 3 數(shù)控系統(tǒng)的工作過程 3
1. 3 數(shù)控機床的分類、特點和應用 4
1. 3. 1 數(shù)控機床的分類 4
1. 3. 2 數(shù)控機床的特點 6
1. 3. 3 數(shù)控機床的應用 7
1. 4 數(shù)控機床的產生和發(fā)展 7
1. 4. 1 數(shù)控機床的產生 7
1. 4. 2 數(shù)控機床的發(fā)展歷程 7
1. 4. 3 數(shù)控機床的發(fā)展趨勢 8
1. 4. 4 數(shù)控機床在我國的發(fā)展情況 10
1. 5 典型數(shù)控系統(tǒng) 12
1. 5. 1 FANUC 數(shù)控系統(tǒng) 12
1. 5. 2 SIEMENS 數(shù)控系統(tǒng) 15
1. 5. 3 開放式數(shù)控系統(tǒng) 18
習題 20
第2 章 數(shù)控編程基礎 21
2. 1 概述 21
2. 1. 1 數(shù)控編程的基本概念 21
2. 1. 2 數(shù)控編程的內容和步驟 21
2. 1. 3 數(shù)控編程的方法 22
2. 2 編程的基礎知識 22
2. 2. 1 零件加工程序的結構 22
2. 2. 2 數(shù)控機床的坐標系 24
2. 2. 3 功能代碼簡介 29
2. 3 常用準備功能指令的編程方法 33
2. 3. 1 與坐標系相關的指令 33
2. 3. 2 運動控制指令 35
2. 3. 3 刀具補償指令 39
2. 3. 4 固定循環(huán)指令 41
2. 3. 5 車削固定循環(huán)指令 48
2. 4 數(shù)控編程的工藝處理 51
2. 4. 1 合理確定零件的加工路線 51
2. 4. 2 合理選擇對刀點、換刀點 52
2. 4. 3 合理選擇工件的裝夾方法、刀具和
切削用量 53
2. 5 手工編程 53
2. 5. 1 孔的加工程序編制 54
2. 5. 2 數(shù)控車削程序的編制 56
2. 5. 3 數(shù)控銑削加工程序的編制 59
2. 6 發(fā)展中的STEP NC 標準 61
2. 6. 1 STEP NC 標準的提出 61
2. 6. 2 STEP NC 標準與STEP 標準 62
2. 6. 3 STEP NC 的數(shù)據(jù)模型 62
2. 6. 4 STEP NC 數(shù)控程序結構 63
2. 6. 5 STEP NC 標準的發(fā)展 64
習題 64
第3 章 開環(huán)伺服系統(tǒng)及輪廓軌跡形成 66
3. 1 概述 66
3. 2 步進電動機及其驅動控制 66
3. 2. 1 步進電動機的工作原理 66
3. 2. 2 永磁式步進電動機 69
3. 2. 3 混合式步進電動機 69
3. 3 步進電動機的運行 70
3. 3. 1 步進電動機的運行性能 70
3. 3. 2 步進電動機的驅動電源 74
3. 3. 3 步進電動機的選用 77
3. 4 開環(huán)系統(tǒng)的輪廓軌跡形成 78
3. 4. 1 逐點比較法 79
3. 4. 2 數(shù)字積分法 88
3. 5 提高開環(huán)伺服系統(tǒng)精度的措施 97
3. 5. 1 傳動間隙補償 97
3. 5. 2 螺距誤差補償 97
3. 5. 3 細分線路 98
習題 99
第4 章 閉環(huán)伺服系統(tǒng)及軌跡實現(xiàn) 100
4. 1 概述 100
4. 1. 1 伺服系統(tǒng)組成 100
4. 1. 2 對伺服系統(tǒng)的基本要求 101
4. 1. 3 伺服系統(tǒng)的分類 102
4. 2 交流伺服電動機原理 102
4. 2. 1 交流伺服電動機的類型 102
4. 2. 2 永磁交流同步伺服電動機 103
4. 3 交流伺服電動機的變頻調速 105
4. 3. 1 交直交變頻調速 105
4. 3. 2 正弦脈寬調制 108
4. 4 閉環(huán)伺服系統(tǒng)常用檢測裝置 109
4. 4. 1 光柵 110
4. 4. 2 脈沖編碼器 111
4. 4. 3 旋轉變壓器 115
4. 4. 4 感應同步器 117
4. 5 數(shù)據(jù)采樣插補 120
4. 5. 1 插補周期與采樣周期 121
4. 5. 2 插補周期與精度、速度之間的
關系 121
4. 5. 3 直線函數(shù)法 122
4. 5. 4 擴展數(shù)字積分法 124
4. 5. 5 數(shù)據(jù)采樣插補算法的速度控制 127
習題 129
第5 章 激光雕刻機實驗平臺 131
5. 1 概述 131
5. 1. 1 數(shù)控雕刻機平臺簡介 131
5. 1. 2 激光雕刻機加工的優(yōu)勢 131
5. 2 激光雕刻機機械系統(tǒng)設計 132
5. 2. 1 激光雕刻機的總體方案設計 132
5. 2. 2 激光雕刻機部件選型 134
5. 2. 3 激光雕刻機三維建模 145
5. 3 激光雕刻機硬件控制系統(tǒng)設計 147
5. 3. 1 控制系統(tǒng)總體方案設計 147
5. 3. 2 控制系統(tǒng)硬件設計 149
5. 3. 3 激光雕刻機的PID 參數(shù)整定 157
5. 4 激光雕刻機軟件控制系統(tǒng)設計 164
5. 4. 1 激光雕刻機軟件控制系統(tǒng)總體
結構 164
5. 4. 2 矢量字庫中字體的存儲格式及
矢量字體的提取 164
5. 4. 3 截取BMP 圖像并對其進行鏡像
處理 170
5. 4. 4 提取漢字“龍” 輪廓 171
5. 4. 5 輸出漢字“龍” 輪廓G 代碼和
實心G 代碼 173
5. 5 激光雕刻機誤差補償 178
5. 5. 1 激光跟蹤儀原理 178
5. 5.
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