《數(shù)控技術(shù)》是數(shù)控原理、數(shù)控機(jī)床和數(shù)控編程三門課程主要內(nèi)容的有機(jī)結(jié)合,內(nèi)容包括緒論、數(shù)控編程基礎(chǔ)、數(shù)控車削編程、數(shù)控銑削編程,數(shù)控插補原理、伺服驅(qū)動系統(tǒng)、檢測系統(tǒng),數(shù)控機(jī)床的主傳動系統(tǒng)、數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動系統(tǒng)、數(shù)控機(jī)床的典型結(jié)構(gòu)。本書以對數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用為主線,以數(shù)控工藝的制訂到數(shù)控程序的編制為重點,從易到難,由淺至深,循序漸進(jìn)。通過對實際應(yīng)用的介紹,加深學(xué)生對理論知識的理解和掌握,從而培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力、系統(tǒng)思維、工程意識、質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)意識以及創(chuàng)新意識。本書內(nèi)容豐富,圖文并茂,邏輯性強(qiáng),便于學(xué)生自主學(xué)習(xí)。
本書可作為工科院校的機(jī)械、機(jī)電、數(shù)控相關(guān)專業(yè)的教材,也可供從事機(jī)床數(shù)控行業(yè)的工程技術(shù)人員、研究人員參考使用。
配套資源:電子課件
本書特色:
應(yīng)用型大學(xué)為提高學(xué)生的實踐能力,強(qiáng)化了第二課堂和課外科技活動,壓縮了課內(nèi)學(xué)時。因此,許多學(xué)校將三門數(shù)控課程合并成了一門課,本書適應(yīng)了當(dāng)前的教學(xué)要求;
通過原理機(jī)床應(yīng)用一個較為完整的知識體系,并通過實際的案例和項目加深學(xué)生對知識點的理解及應(yīng)用
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進(jìn)入21世紀(jì)以來,傳統(tǒng)制造業(yè)面臨著全球產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整帶來的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。特別是2008年金融危機(jī)之后,世界各國為了尋找促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長的新出路,開始重新重視制造業(yè)。美國于2011年提出先進(jìn)制造業(yè)伙伴計劃,旨在增加就業(yè)機(jī)會,實現(xiàn)美國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)強(qiáng)勁增長。美國國家科學(xué)技術(shù)委員會于2012年2月正式發(fā)布了先進(jìn)制造業(yè)國家戰(zhàn)略計劃。歐盟整體上也開始加大制造業(yè)科技創(chuàng)新扶持力度,德國于2013年4月推出了工業(yè)40戰(zhàn)略,意圖奠定德國在關(guān)鍵工業(yè)技術(shù)上的國際領(lǐng)先地位。我國在2015年發(fā)布了《中國制造2025》,明確提出,要加快推動新一代信息技術(shù)與制造技術(shù)融合發(fā)展,把智能制造作為兩化深度融合的主攻方向,著力發(fā)展智能裝備和智能產(chǎn)品,全面提升企業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)、管理和服務(wù)的智能化水平。新一輪工業(yè)革命的核心是智能制造。德國工業(yè)40、美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和中國制造2025這三大國家戰(zhàn)略雖在表述上不一樣,但本質(zhì)上異曲同工,主攻方向都是智能制造。新一輪工業(yè)革命的本質(zhì)是未來全球新工業(yè)革命的標(biāo)準(zhǔn)之爭,各個國家都在構(gòu)建自己的智能制造體系,而其背后是技術(shù)體系、標(biāo)準(zhǔn)體系和產(chǎn)業(yè)體系。
在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中,數(shù)控技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù),具有高精度、高效率、柔性自動化等特點,對制造業(yè)實現(xiàn)柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。它是關(guān)系到國家戰(zhàn)略地位和體現(xiàn)國家綜合國力水平的重要基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè),其水平高低是衡量一個國家制造業(yè)現(xiàn)代化程度的核心標(biāo)志。機(jī)械制造的競爭,其實質(zhì)是數(shù)控技術(shù)的競爭。現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)集傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、成組技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、信息處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、液壓氣動技術(shù)、光機(jī)電技術(shù)于一體,是制造業(yè)實現(xiàn)自動化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ),CAD/CAM、FMS、CIMS等技術(shù)都建立在數(shù)控技術(shù)之上,離開了數(shù)控技術(shù),先進(jìn)制造技術(shù)就成了無本之木。目前,數(shù)控技術(shù)正由專用型封閉式開環(huán)控制模式向通用型開放式實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。
數(shù)控技術(shù)的發(fā)展離不開人才的培養(yǎng),本科教育階段,與數(shù)控技術(shù)相關(guān)的主要有數(shù)控機(jī)床、數(shù)控編程和數(shù)控原理三門課程。但應(yīng)用型大學(xué)為提高學(xué)生的實踐能力,強(qiáng)化了第二課堂和課外科技活動,壓縮了課內(nèi)學(xué)時。因此,許多學(xué)校將三門數(shù)控課程合并成了一門課,這就需要對已有的教材進(jìn)行整合和內(nèi)容的更新。本書將數(shù)控技術(shù)相關(guān)知識分為三個單元,通過原理機(jī)床應(yīng)用將一個較為完整的知識體系傳授給學(xué)生,然后通過實際的案例和項目加深學(xué)生對知識點的理解及應(yīng)用,著重培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、應(yīng)用能力,以及系統(tǒng)思維、工程意識、質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)意識。
本書在編寫形式上,將理論融于應(yīng)用,突出實踐;在編寫風(fēng)格上,力求圖文并茂,便于學(xué)生自學(xué),提升自主學(xué)習(xí)意識和能力;在編寫內(nèi)容上,注重先進(jìn)性、科學(xué)性、系統(tǒng)完整性和實用性,以數(shù)控編程作為重點,培養(yǎng)學(xué)生對數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用能力。
本書由北京聯(lián)合大學(xué)的劉偉任主編,雷保珍任副主編,田宏宇、劉冰冰、張建成參加編寫。具體分工如下:第1、2、4、10章由劉偉編寫,第3章由雷保珍編寫,第5、6、7章由田宏宇編寫,第8章由劉冰冰編寫,第9章由張建成編寫。全書由劉偉、劉冰冰統(tǒng)稿。
本書得到北京聯(lián)合大學(xué)規(guī)劃教材建設(shè)項目資助。
由于編者水平有限,書中不足和錯誤之處在所難免。希望廣大讀者批評指正,提出寶貴意見。編者聯(lián)系郵箱:liuw0616@163.com。
前言
第1章緒論1
1.1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展1
1.1.1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生1
1.1.2我國數(shù)控機(jī)床的現(xiàn)狀2
1.1.3數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢3
1.2數(shù)控機(jī)床的組成及工作過程6
1.2.1CNC機(jī)床的組成6
1.2.2數(shù)控機(jī)床的工作過程8
1.3數(shù)控機(jī)床的特點9
1.4數(shù)控機(jī)床的分類10
1.4.1按工藝用途分類10
1.4.2按運動方式分類12
1.4.3按控制方式分類14
1.4.4按功能水平分類15
1.5數(shù)控機(jī)床的主要性能指標(biāo)16
1.5.1運動性能指標(biāo)16
1.5.2精度指標(biāo)17
1.5.3可控軸數(shù)與聯(lián)動軸數(shù)17
本章小結(jié)18
練習(xí)題18
單元1數(shù)控編程篇
第2章數(shù)控編程基礎(chǔ)20
2.1概述20
2.2數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系21
2.2.1機(jī)床坐標(biāo)系21
2.2.2工件坐標(biāo)系(WCS)的設(shè)定24
2.3手工零件編程的基礎(chǔ)知識25
2.3.1加工程序的編制25
2.3.2手工編程的方法及步驟27
2.3.3加工程序的結(jié)構(gòu)與格式28
2.3.4加工程序指令代碼32
2.4數(shù)控加工工藝設(shè)計37
2.4.1數(shù)控加工工藝的分析38
2.4.2數(shù)控加工工藝的設(shè)計42
2.5手工編程中的數(shù)值計算49
2.5.1基點與節(jié)點坐標(biāo)的計算50
2.5.2刀具中心軌跡的計算50
2.5.3手工編程的輔助計算51
2.5.4平面輪廓基點坐標(biāo)計算51
2.6數(shù)控加工工藝文件的編寫53
2.6.1數(shù)控加工工藝文件的格式53
2.6.2數(shù)控加工工藝文件的編寫要求59
2.6.3典型零件數(shù)控銑床加工工藝分析
實例59
本章小結(jié)61
練習(xí)題62
第3章數(shù)控車削編程63
3.1數(shù)控車削編程特點及坐標(biāo)系63
3.1.1數(shù)控車削編程特點63
3.1.2數(shù)控車床的坐標(biāo)系與對刀操作63
3.2數(shù)控車削工藝68
3.2.1車削加工方案的確定68
3.2.2工序的確定69
3.2.3加工順序的確定69
3.2.4走刀路線的確定70
3.2.5數(shù)控車床的裝夾和定位72
3.2.6數(shù)控車床刀具77
3.2.7切削用量的選擇87
3.3數(shù)控車削編程指令89
3.3.1基本編程指令90
3.3.2固定循環(huán)功能95
3.3.3螺紋加工100
3.3.4刀具補償功能與編程104
3.3.5子程序108
3.4數(shù)控車削編程綜合實例110
本章小結(jié)112
練習(xí)題112
第4章數(shù)控銑削編程115
4.1數(shù)控銑削編程特點及坐標(biāo)系115
4.1.1數(shù)控銑削編程特點115
4.1.2數(shù)控銑床的坐標(biāo)系與對刀操作117
4.2數(shù)控銑削工藝123
4.2.1選擇并確定數(shù)控銑削部位及工序內(nèi)容123
4.2.2零件圖及零件毛坯的工藝性分析124
4.2.3走刀路線的確定125
4.2.4銑削刀具128
4.2.5切削用量的選擇134
4.3數(shù)控銑削編程指令135
4.3.1基本編程指令136
4.3.2固定循環(huán)功能150
4.3.3子程序160
4.3.4可編程鏡像指令162
4.4數(shù)控銑削編程綜合實例163
本章小結(jié)165
練習(xí)題165
單元2數(shù)控原理篇
第5章數(shù)控插補原理173
5.1插補的基本概念173
5.1.1插補的概念173
5.1.2插補的分類174
5.2逐點比較插補法175
5.3數(shù)字積分插補法179
5.4數(shù)據(jù)采樣插補法182
本章小結(jié)185
練習(xí)題185
第6章伺服驅(qū)動系統(tǒng)186
6.1伺服驅(qū)動系統(tǒng)概述186
6.2開環(huán)伺服驅(qū)動系統(tǒng)186
6.2.1步進(jìn)電動機(jī)的工作原理186
6.2.2步進(jìn)電動機(jī)的主要工作特性189
6.2.3步進(jìn)電動機(jī)的選用190
6.2.4步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動裝置191
6.3閉環(huán)伺服驅(qū)動系統(tǒng)194
6.3.1直流伺服電動機(jī)194
6.3.2交流伺服電動機(jī)196
6.3.3直流驅(qū)動裝置197
6.3.4交流驅(qū)動裝置197
本章小結(jié)199
練習(xí)題199
第7章檢測系統(tǒng)200
7.1檢測系統(tǒng)概述200
7.2脈沖編碼器200
7.2.1增量式脈沖編碼器201
7.2.2絕對式脈沖編碼器202
7.3光柵203
7.3.1光柵的種類203
7.3.2直線透射光柵的組成及工作原理204
7.3.3直線光柵檢測裝置的辨向205
7.3.4提高光柵分辨精度的措施205
7.3.5光柵檢測裝置的特點206
7.4旋轉(zhuǎn)變壓器和感應(yīng)同步器206
7.4.1旋轉(zhuǎn)變壓器206
7.4.2感應(yīng)同步器209
本章小結(jié)210
練習(xí)題210
單元3數(shù)控機(jī)床篇
第8章數(shù)控機(jī)床的主傳動系統(tǒng)212
8.1對主傳動系統(tǒng)的基本要求和變速方式212
8.1.1對主傳動系統(tǒng)的基本要求212
8.1.2主傳動的變速方式213
8.2數(shù)控機(jī)床的主軸部件217
8.2.1主軸端部結(jié)構(gòu)217
8.2.2主軸軸承218
8.2.3主軸準(zhǔn)停裝置221
8.3典型數(shù)控機(jī)床的主軸部件222
8.3.1數(shù)控車床的主軸部件222
8.3.2數(shù)控銑床的主軸部件225
8.3.3加工中心的主軸部件226
本章小結(jié)227
練習(xí)題228
第9章數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動系統(tǒng)229
9.1對進(jìn)給傳動系統(tǒng)的基本要求229
9.2數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)的基本型式230
9.2.1滾珠絲杠副230
9.2.2靜壓絲杠副236
9.2.3靜壓蝸桿-蝸輪條副238
9.2.4雙齒輪-齒條副239
9.2.5直線電動機(jī)直接驅(qū)動240
9.3進(jìn)給傳動系統(tǒng)齒輪傳動間隙消除方法241
9.3.1剛性調(diào)整法241
9.3.2柔性調(diào)整法242
本章小結(jié)244
練習(xí)題245
第10章數(shù)控機(jī)床的典型結(jié)構(gòu)246
10.1數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的組成、特點及要求246
10.1.1數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的主要組成246
10.1.2數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的主要特點246
10.1.3數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的基本要求248
10.2數(shù)控機(jī)床的整體布局249
10.2.1數(shù)控車床常見布局型式249
10.2.2加工中心常見布局型式250
10.2.3高速數(shù)控機(jī)床的布局型式251
10.2.4并聯(lián)運動機(jī)床的布局型式252
10.3數(shù)控機(jī)床的導(dǎo)軌253
10.3.1數(shù)控機(jī)床對導(dǎo)軌的基本要求253
10.3.2數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌的種類與特點254
10.3.3塑料滑動導(dǎo)軌256
10.3.4滾動導(dǎo)軌258
10.3.5靜壓導(dǎo)軌260
10.3.6導(dǎo)軌的潤滑與防護(hù)261
10.