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第1章 数控系统概述1

1.1机床数字控制的基本原理1

1.1.1数字控制的基本概念1

1.1.2数控机床的组成1

1.1.3数控机床加工零件的操作过程3

1.1.4计算机数控系统的工作过程3

1.2机床数控系统的分类3

1.2.1按机床的运动轨迹分类4

1.2.2按伺服系统的控制方式分类5

1.2.3按数控系统功能水平分类6

1.3数控系统的发展7

1.3.1数控系统的发展简史7

1.3.2我国数控系统的发展概况9

1.3.3数控系统的发展趋势10

第2章 数控系统控制信号的构成15

2.1数控机床的坐标系15

2.1.1数控机床所使用的坐标系15

2.1.2机床坐标的确定方法16

2.1.3绝对坐标系与相对坐标系16

2.2数控机床的原点偏置18

2.2.1数控机床的各种原点18

2.2.2数控机床的零点偏置19

2.3数控机床指令代码19

2.3.1数控代码标准19

2.3.2程序段的组成24

2.3.3程序段格式28

2.4发展中的STEP-NC标准28

2.4.1STEP-NC标准的提出28

2.4.2STEP-NC与STEP标准29

2.4.3STEP-NC的数据模型29

2.4.4STEP-NC数控程序结构30

2.4.5STEP-NC标准的发展31

第3章 控制信息的输入32

3.1数控系统控制面板32

3.1.1经济型JWK数控系统控制面板32

3.1.2SIEMENS880数控系统控制面板34

3.2数控加工程序的输入37

3.2.1数控加工程序的输入过程37

3.2.2键盘输入方式38

3.2.3DNC数控系统输入方式40

3.3数控加工程序的译码40

3.3.1硬件译码过程41

3.3.2软件译码过程43

3.3.3基于STEP-NC数控系统的译码过程49

第4章 数控机床点位控制与点位／直线切削控制51

4.1点位控制与点位／直线控制的一般概念51

4.1.1点位控制与点位／直线控制的异同51

4.1.2程序编制的增量方式与绝对值方式52

4.1.3测量系统的增量方式与绝对方式53

4.1.4点位控制系统与点位／直线切削控制系统的结构53

4.2位置计算与比较55

4.2.1位置计算与比较线路的各种方案55

4.2.2消除增量值方式累计误差的方法55

4.2.3使用绝对值编程方式的位置计算与比较线路结构56

4.2.4位置计算与比较的软件实现57

4.3点位／直线切削机床的其他功能58

4.3.1主轴准停功能58

4.3.2自动换刀功能59

4.4补偿机能64

4.4.1齿隙补偿64

4.4.2螺距补偿65

4.4.3计算机数控系统的误差补偿66

第5章 数控机床的连续切削控制68

5.1概述68

5.1.1连续切削控制68

5.2逐点比较法69

5.2.1逐点比较法直线插补70

5.2.2逐点比较法圆弧插补73

5.2.3逐点比较法插补软件79

5.2.4逐点比较法算法的改进83

5.3数字积分插补法87

5.3.1数字积分法直线插补88

5.3.2数字积分法圆弧插补91

5.3.3空间直线插补94

5.3.4改进DDA插补质量的措施95

5.3.5数字积分法插补软件的实现100

5.4数据采样插补法104

5.4.1数据采样插补法原理104

5.4.2时间分割法插补原理105

5.4.3扩展DDA数据采样插补法108

5.4.4数据采样插补的终点判别111

5.5椭圆插补方法115

5.5.1椭圆插补基本原理115

5.5.2椭圆插补终点判别处理117

5.5.3椭圆插补精度分析118

5.6高次曲线样条插补方法119

5.6.1参数三次样条插补原理119

5.6.2参数三次样条插补基本算法121

5.6.3参数三次样条插补轮廓误差分析122

5.7曲面插补123

5.7.1曲面直接插补（SDI）123

5.7.2基于STEP-NC数控系统的曲面插补128

5.7.3高精度开放式数控系统复杂曲线曲面插补132

5.8螺纹加工算法145

5.8.1固定螺距的螺纹加工算法145

5.8.2变动螺距的螺纹加工算法147

5.8.3多螺纹加工算法148

第6章 数控系统的刀具补偿原理150

6.1概述150

6.2数控系统的刀具补偿原理150

6.2.1刀具数据150

6.2.2刀具长度补偿153

6.2.3刀具半径补偿154

6.3C刀具补偿类型及判别方法158

6.3.1C刀具补偿类型的定义158

6.3.2C刀具半径补偿算法的几个基本概念160

6.3.3C刀具补偿转接类型的判别方法162

6.4C刀具补偿的算法164

6.4.1直线接直线的情况164

6.4.2直线接圆弧的情况167

6.4.3圆弧接直线的情况170

6.4.4圆弧接圆弧的情况172

第7章 数控机床加减速控制原理175

7.1进给速度的控制方法175

7.1.1进给速度的给定175

7.1.2进给速度的控制方法176

7.2CNC装置的常见加减速控制方法177

7.2.1前加减速控制178

7.2.2后加减速控制181

7.2.3S型加减速控制184

7.2.4自适应加减速控制189

第8章 数控系统的软硬件196

8.1概述196

8.1.1CNC装置的组成及工作原理196

8.1.2CNC装置的主要功能和特点198

8.2数控系统的硬件201

8.2.1数控系统硬件综述201

8.2.2数控装置硬件结构类型202

8.3数控系统软件结构212

8.3.1CNC系统的软件体系结构与软硬件界面212

8.3.2CNC系统控制软件设计思想213

8.3.3CNC系统典型的软件结构模式216

8.4数控系统实例227

8.4.1传统数控系统227

8.4.2开放式数控系统235

8.4.3并联数控系统246

第9章 数控系统接口技术249

9.1数控系统输入输出设备接口249

9.1.1键盘输入接口249

9.1.2显示器输出接口251

9.2数控系统的I／O接口256

9.2.1接口规范258

9.2.2接口电路259

9.3数控系统的可编程控制器266

9.3.1可编程控制器工作原理266

9.3.2PLC在数控系统中的应用271

9.4数控系统的通信283

9.4.1数字通信概述283

9.4.2数控系统常用串行通信接口标准287

9.4.3数控系统网络通信接口292

9.5放式数控系统接口295

9.5.1概述295

9.5.2SERCOS接口的特性和能力296

9.5.3SERCOS接口技术299

第10章 开放式数控系统308

10.1开放式数控系统概述308

10.1.1开放式数控系统产生的历史背景308

10.1.2开放式数控系统的概念和特征308

10.1.3开放式数控系统的分类309

10.2开放式数控技术的发展310

10.2.1美国的开放式数控系统研究计划310

10.2.2欧盟的OSACA计划和日本的OSEC计划314

10.2.3我国开放式数控技术的发展316

10.3开放式数控系统案例317

10.3.1华中数控系统317

10.3.2“PC+运动控制器”数控系统319

10.3.3全软件型CNC数控系统324

参考文献326