本書內(nèi)容以數(shù)控加工信息流為主線順序展開，內(nèi)容包括緒論、數(shù)控編程技術(shù)、數(shù)控系統(tǒng)控制原理及軟硬件結(jié)構(gòu)、智能數(shù)據(jù)感測系統(tǒng)、數(shù)控伺服系統(tǒng)、數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)特點等。本書重點介紹數(shù)控原理及數(shù)控系統(tǒng)的軟硬件結(jié)構(gòu)、典型的數(shù)控機床伺服系統(tǒng)，期間融入智能數(shù)控系統(tǒng)的軟硬件結(jié)構(gòu)、智能機床的互聯(lián)通信、網(wǎng)絡(luò)化實時通信與精確時間同步技術(shù)、機床智能誤差補償方法、智能主軸狀態(tài)監(jiān)測診斷與振動控制、智能刀具管控技術(shù)與智能故障自診斷系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)�！ ”緯勺鳛橹悄苤圃臁C械電子工程、機械工程、機械制造及其自動化、機電一體化技術(shù)等專業(yè)學(xué)生的教材，也可作為智能制造和數(shù)控專業(yè)技術(shù)人員的培訓(xùn)教材，以及相關(guān)技術(shù)人員的參考書。 本書配有PPT課件、教學(xué)視頻、實驗指導(dǎo)書和習(xí)題答案等教學(xué)資源，歡迎選用本書作教材的教師登錄www.cmpedu.com注冊后下載。
本書遵循教指委相關(guān)指導(dǎo)文件和高等院校學(xué)生學(xué)習(xí)規(guī)律編寫而成。踐行四新理念，融入思政元素，注重理論與實踐相結(jié)合。
第四次工業(yè)革命的核心是智能制造，先進數(shù)控技術(shù)是智能制造發(fā)展的關(guān)鍵。隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、云計算和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，人工智能與數(shù)控技術(shù)深度融合，形成新一代的智能數(shù)控系統(tǒng)。裝備了智能數(shù)控系統(tǒng)的機床飛速發(fā)展，使得制造業(yè)向著自動感知、自主學(xué)習(xí)、科學(xué)決策、靈活執(zhí)行的方向發(fā)展，實現(xiàn)制造業(yè)的技術(shù)體系、生產(chǎn)模式、產(chǎn)業(yè)形態(tài)的重塑。面向制造業(yè)的重大需求，在傳統(tǒng)的數(shù)控技術(shù)基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)與研發(fā)新一代的智能數(shù)控系統(tǒng)，不僅符合制造業(yè)網(wǎng)絡(luò)化和智能化的總體發(fā)展趨勢，更為解決當(dāng)前制造業(yè)所面臨的發(fā)展和轉(zhuǎn)型升級問題提供智能元素與人才支撐，具有重大意義�！ ”緯诳偨Y(jié)編者團隊20多年數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合國內(nèi)外同行的研究成果撰寫而成。全書共六章。第一章分析了智能制造與先進數(shù)控技術(shù)、數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機床的概念及其之間的關(guān)系，介紹了其國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀、分類和典型應(yīng)用。第二章介紹了數(shù)控編程的基礎(chǔ)知識、編程工藝，敘述了數(shù)控編程技術(shù)和圖形交互式編程方法。第三章從傳統(tǒng)數(shù)控插補的原理出發(fā)，闡述了數(shù)控系統(tǒng)軟硬件的組成及原理，內(nèi)容融入了智能數(shù)控系統(tǒng)的軟硬件結(jié)構(gòu)、智能機床的互聯(lián)通信、網(wǎng)絡(luò)化實時通信與精確時間同步技術(shù)、機床智能誤差補償方法、智能主軸狀態(tài)監(jiān)測診斷與振動控制、智能刀具管控技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)。第四章介紹了智能機床的位置與速度檢測和狀態(tài)感測裝置的原理與應(yīng)用，并對智能機床傳感器的接入及機床內(nèi)部數(shù)據(jù)訪問基礎(chǔ)進行了敘述。第五章從現(xiàn)代數(shù)控機床對伺服系統(tǒng)的要求出發(fā)，論述了交流伺服電動機、直流伺服電動機及其驅(qū)動技術(shù)，并對數(shù)控進給伺服系統(tǒng)和主軸運動控制進行了分析。第六章介紹了數(shù)控機床典型結(jié)構(gòu)的組成和工作原理，內(nèi)容涵蓋數(shù)控機床的總體布局、主傳動系統(tǒng)、進給傳動系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)工作臺、分度工作臺和機床換刀系統(tǒng)�！ ”緯鴮⒅悄軘�(shù)控系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容融入傳統(tǒng)的數(shù)控知識體系，在相關(guān)章節(jié)給出應(yīng)用案例，內(nèi)容豐富、涉及面廣，力求做到具有一定的廣度和深度。本書適合機械類專業(yè)應(yīng)用型本科教學(xué)使用，也可作為成人高等教育相關(guān)專業(yè)的教學(xué)用書，還可供研究生和從事智能制造研究的人員與工程技術(shù)人員閱讀參考。 本書第一章、第五章由王志明編寫，第二章由陳勇編寫，第三章由王志明、李錦、夏麟編寫，第四章由王志明、劉梅編寫，第六章由李厚佳、劉梅、安全編寫。本書由王志明任主編，劉梅、李錦對本書進行了統(tǒng)稿、審閱，鄭皓月、葛舒薇、張力弓、劉澤冰、王明偉、宋佳耀、黃源東完成了本書的校核工作。在編寫本書過程中，編者參閱了大量專家和學(xué)者的相關(guān)文獻，還得到了華東理工大學(xué)、上海工程技術(shù)大學(xué)等高校同仁的大力協(xié)助，在此一并表示感謝�！ ∮捎诰幷咚接邢蓿瑫须y免有不足之處，懇請各位讀者批評指正�！ 【� 者
高等院校教師
目錄前言第一章 緒論 1第一節(jié) 智能制造與先進數(shù)控技術(shù)概述 1一、智能制造的內(nèi)涵 1二、智能制造環(huán)境下的關(guān)鍵先進數(shù)控技術(shù) 2三、國內(nèi)外智能化高檔數(shù)控裝備的發(fā)展 6四、智能數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢 7第二節(jié) 數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機床概述 8一、數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機床的定義 8二、數(shù)控機床的基本組成及各部分的功能 9三、數(shù)控機床的加工步驟 11第三節(jié) 數(shù)控系統(tǒng)的分類 12一、點位控制系統(tǒng)、點位直線控制系統(tǒng)與輪廓控制系統(tǒng) 12二、開環(huán)控制系統(tǒng)、半閉環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng) 13第四節(jié) 數(shù)控系統(tǒng)的典型應(yīng)用 14一、數(shù)控車床 14二、數(shù)控銑床 17三、數(shù)控磨床 17四、加工中心 18五、數(shù)控電火花機床 19六、數(shù)控線切割機床 19七、智能立式加工中心 20思考題 20第二章 數(shù)控編程技術(shù) 21第一節(jié) 數(shù)控編程的基礎(chǔ)知識 21一、數(shù)控編程的基本概念 21二、數(shù)控機床坐標系和運動方向的規(guī)定 21三、數(shù)控編程的特征點 24四、直線插補、圓弧插補及刀具補償 25五、數(shù)控編程的步驟 27六、數(shù)控程序編制的方法 28第二節(jié) 數(shù)控加工零件工藝性分析 29一、數(shù)控加工零件分析和審查的工藝內(nèi)容 29二、切削刀具的選擇與切削用量的確定 30三、數(shù)控加工工藝路線的確定 31第三節(jié) 數(shù)控編程技術(shù) 33一、數(shù)控編程的標準與代碼 33二、數(shù)控程序結(jié)構(gòu)與格式 36三、常用數(shù)控編程指令 39四、數(shù)控固定循環(huán)切削指令 43五、數(shù)控程序中的子程序 49六、零件數(shù)控加工程序編制案例分析 51第四節(jié) 圖形交互式編程 55一、圖形交互式編程概述 55二、Fusion 360軟件簡介 55三、型腔零件數(shù)控加工編程實例 56思考題 70第三章 數(shù)控系統(tǒng)控制原理及軟硬件結(jié)構(gòu) 72第一節(jié) 計算機數(shù)控系統(tǒng)的控制基礎(chǔ)——插補 72一、插補的基本概念 72二、逐點比較插補法 74三、數(shù)字積分插補法 84四、數(shù)據(jù)采樣插補法 91第二節(jié) 數(shù)控系統(tǒng)的硬件架構(gòu) 94一、計算機數(shù)控（CNC）系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 95二、智能數(shù)控（iNC）系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 97三、開放式數(shù)控（ONC）系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 98第三節(jié) 數(shù)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的輸入輸出與互聯(lián) 103一、數(shù)控機床與外部設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳送要求 103二、數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信接口 104三、智能機床的互聯(lián)通信 107第四節(jié) 數(shù)控系統(tǒng)用可編程邏輯控制器 109一、可編程控制器與數(shù)控機床的關(guān)系 109二、數(shù)控機床用可編程控制器 109第五節(jié) 數(shù)控系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) 113一、典型CNC系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)特點 114二、CNC系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)模式 117三、開放式CNC系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) 120四、可重構(gòu)iNC系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) 121第六節(jié) 智能數(shù)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ) 122一、網(wǎng)絡(luò)化實時通信與精確時間同步技術(shù) 122二、機床智能誤差補償方法 125三、智能主軸狀態(tài)監(jiān)測診斷與振動控制 128四、智能刀具管控技術(shù) 131五、智能故障自診斷技術(shù) 135思考題 140第四章 智能數(shù)據(jù)感測系統(tǒng) 142第一節(jié) 位置與速度檢測裝置 142一、光電編碼器 143二、光柵尺 145三、旋轉(zhuǎn)變壓器 148四、感應(yīng)同步器 151五、磁尺 155第二節(jié) 數(shù)控機床狀態(tài)感測裝置 158一、數(shù)控機床常見故障及采集信號分類 159二、壓力傳感器 160三、扭矩傳感器 164四、溫度傳感器 167五、振動傳感器 169第三節(jié) 智能機床傳感器的接入及機床內(nèi)部數(shù)據(jù)訪問基礎(chǔ) 175一、智能機床傳感器的接入與內(nèi)部數(shù)據(jù)訪問 175二、AI芯片及AI算法庫 176思考題 178第五章 數(shù)控伺服系統(tǒng) 179第一節(jié) 伺服系統(tǒng)基本知識 179一、伺服系統(tǒng)靜態(tài)性能指標 179二、伺服系統(tǒng)動態(tài)性能指標 180三、伺服系統(tǒng)的基本要求 182四、伺服驅(qū)動系統(tǒng)的分類與組成 182五、常用伺服執(zhí)行部件 183第二節(jié) 直流伺服電動機及其驅(qū)動技術(shù) 184一、永磁式直流伺服電動機結(jié)構(gòu)和工作原理 184二、直流伺服電動機的基本特性 186三、直流伺服電動機的調(diào)速方法 188四、直流伺服電動機的特性曲線 188五、直流伺服電動機的驅(qū)動單元結(jié)構(gòu)和工作原理 189六、直流伺服電動機脈寬調(diào)制調(diào)速技術(shù) 191七、直流驅(qū)動裝置應(yīng)用實例 193第三節(jié) 交流伺服電動機及其驅(qū)動技術(shù) 194一、交流同步伺服電動機 194二、交流異步伺服電動機 195三、交流電動機調(diào)速方法 196四、交流伺服電動機的矢量控制技術(shù) 197五、同步交流伺服電動機的驅(qū)動控制 200六、異步交流伺服電動機的驅(qū)動控制 203七、交流伺服驅(qū)動控制系統(tǒng)的主電路 205八、交流驅(qū)動裝置應(yīng)用 207第四節(jié) 步進電動機 208一、步進電動機結(jié)構(gòu)與工作原理 209二、步進電動機的控制方法 210三、步進電動機的運行性能 210四、步進電動機的驅(qū)動裝置 213五、步進電動機驅(qū)動裝置應(yīng)用實例 217第五節(jié) 數(shù)控進給伺服系統(tǒng) 218一、數(shù)控機床對進給伺服系統(tǒng)的要求 218二、數(shù)控進給伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 219三、數(shù)控進給伺服系統(tǒng)的工作原理 221四、數(shù)控進給伺服系統(tǒng)的位置控制方法 222第六節(jié) 主軸運動控制 228一、主軸運動控制的基本知識 228二、數(shù)控機床主軸電動機的驅(qū)動控制方法 230三、主軸分段無級變速原理 233四、主軸準�？刂� 233第七節(jié) 數(shù)控伺服系統(tǒng)的應(yīng)用 236一、伺服系統(tǒng)與數(shù)控系統(tǒng)的信號連接 236二、伺服系統(tǒng)與市電電源的連接 240三、伺服系統(tǒng)的運動控制要求和動力輸出要求分析 241思考題 243第六章 數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)特點 245第一節(jié) 數(shù)控機床對機械結(jié)構(gòu)的要求 245第二節(jié) 數(shù)控機床的總體布局 247一、滿足多刀加工的布局 247二、滿足快速換刀要求的布局 247三、滿足多坐標聯(lián)動要求的布局 248四、滿足快速換刀要求的布局 248五、滿足多工位加工要求的布局 248六、滿足工作臺自動交換要求的布局 249七、滿足加工零件不移動的布局 250八、滿足提高剛度減小熱變形要求的布局 250九、并聯(lián)機床的布局 250第三節(jié) 數(shù)控機床主傳動系統(tǒng) 251一、數(shù)控機床對主傳動系統(tǒng)的要求 251二、數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)的配置方式 252三、主軸部件 253第四節(jié) 數(shù)控機床進給傳動系統(tǒng) 259一、數(shù)控機床進給傳動系統(tǒng)的要求 259二、數(shù)控機床進給傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 259第五節(jié) 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺與分度工作臺 265一、數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺 266二、數(shù)控分度工作臺 267第六節(jié) 數(shù)控機床換刀系統(tǒng) 268一、自動換刀系統(tǒng)概述 268二、刀庫類型與選刀方式 271三、換刀機械手類型與結(jié)構(gòu) 273四、數(shù)控機床刀具交換方式 276思考題 277參考文獻 278
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