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第1章绪论1 1.1数控技术概念概述1 1.2数控机床组成及工作原理1 1.2.1数控机床的组成1 1.2.2数控机床的工作原理4 1.2.3数控系统的工作过程4 1.3数控机床的分类、特点与应用4 1.3.1数控机床的分类4 1.3.2数控机床的特点7 1.3.3数控机床的应用8 1.4数控机床的产生与发展8 1.4.1数控机床的产生8 1.4.2数控机床的发展历程8 1.4.3数控机床的发展趋势9 1.5数控技术在我国的发展情况12 习题13 第2章插补原理14 2.1插补概念分析14 2.1.1插补的概念14 2.1.2插补需要解决的问题15 2.1.3插补的实质15 2.1.4插补的基本要求16 2.1.5插补方法的分类16 2.2硬件插补16 2.2.1数字脉冲乘法器的工作原理17 2.2.2数字脉冲乘法器的直线插补18 2.2.3脉冲分配的不均匀性问题19 2.3逐点比较法20 2.3.1逐点比较法插补原理20数控技术(修订版)目录2.3.2逐点比较法直线插补21 2.3.3逐点比较法圆弧插补24 2.3.4逐点比较法象限处理27 2.3.5逐点比较法的进给速度29 2.4数字积分法30 2.4.1数字积分法的工作原理30 2.4.2数字积分法直线插补原理30 2.4.3数字积分法圆弧插补原理34 2.4.4数字积分法插补精度的提高37 2.5数据采样插补法40 2.5.1概述40 2.5.2时间分割法插补42 2.5.3扩展DDA数据采样插补法45 习题48 第3章计算机数控(CNC)系统49 3.1CNC系统的组成与工作原理49 3.1.1CNC系统的组成49 3.1.2CNC装置的工作原理50 3.2CNC装置的硬件结构51 3.2.1大板结构和功能模板结构51 3.2.2单微处理器结构和多微处理器结构52 3.2.3CNC装置的硬件功能模块55 3.2.4CNC装置的输入输出接口59 3.3CNC装置的软件结构61 3.3.1CNC装置软件的组成61 3.3.2CNC装置软件结构模式63 3.3.3CNC装置软件的特点67 3.4CNC装置的数据转换及处理70 3.4.1数据转换流程70 3.4.2数据处理73 3.5进给速度处理和加减速控制77 3.5.1开环CNC系统的进给速度及加减速控制77 3.5.2闭环(或半闭环)CNC系统的加减速控制78 3.6数控机床用可编程控制器(PLC)79 3.6.1数控机床中PLC完成的功能80 3.6.2PLC顺序程序接口信号处理81 3.6.3PLC地址分配82 3.6.4PLC顺序程序的执行83 3.6.5PLC与CNC机床的关系83 3.6.6M、S、T功能的实现85 3.6.7华中数控系统PLC的形式和原理86 3.7开放式数控体系结构88 3.7.1概述88 3.7.2开放式数控系统的定义及其基本特征88 习题91 第4章数控检测技术92 4.1概述92 4.1.1检测装置的分类92 4.1.2数控测量装置的性能指标及要求93 4.2旋转变压器93 4.2.1旋转变压器的结构93 4.2.2旋转变压器的工作原理94 4.2.3旋转变压器的应用95 4.3感应同步器97 4.3.1直线式感应同步器97 4.3.2旋转式感应同步器98 4.3.3直线式感应同步器的工作原理99 4.3.4感应同步器的应用100 4.3.5感应同步器使用应注意的事项101 4.4光栅传感器101 4.4.1光栅的类型和结构102 4.4.2计量光栅的工作原理103 4.5脉冲编码器107 4.5.1脉冲编码器的结构与分类107 4.5.2脉冲编码器在数控机床上的应用107 4.5.3增量式光电脉冲编码器108 4.5.4绝对式脉冲编码器109 4.5.5光电脉冲编码器的应用形式111 习题112 第5章数控伺服系统114 5.1概述114 5.1.1伺服系统的组成114 5.1.2对伺服系统的基本要求116 5.1.3对伺服电机的要求116 5.1.4伺服系统分类117 5.2步进电机伺服系统119 5.2.1步进电机结构及工作原理119 5.2.2步进电机的主要性能指标121 5.2.3步进电机功率驱动123 5.2.4功率放大器127 5.2.5调频调压驱动电路129 5.2.6细分驱动电路129 5.2.7步进电机应用中的注意问题130 5.3直流电机伺服系统130 5.3.1直流伺服电机的种类与应用130 5.3.2直流伺服电机的结构与工作原理130 5.3.3直流伺服电机的控制原理131 5.3.4直流伺服电机的分类131 5.3.5直流伺服电机的调速132 5.3.6晶闸管调速控制系统133 5.3.7晶体管直流脉宽调制调速系统134 5.3.8全数字脉宽调制调速系统137 5.4交流电机伺服系统138 5.4.1交流伺服电机的种类138 5.4.2永磁交流同步伺服电机的结构138 5.4.3交流伺服电机的发展方向139 5.4.4交流伺服电机的调速原理139 5.4.5交流伺服电机的速度控制单元139 5.5伺服系统的位置控制143 5.5.1相位比较伺服系统143 5.5.2幅值比较伺服系统147 5.5.3数字比较伺服系统148 5.5.4全数字伺服系统举例149 习题151 第6章数控加工的程序编制153 6.1数控机床编程概述153 6.2数控机床坐标系的确定154 6.2.1数控机床的坐标系154 6.2.2数控机床上坐标轴方向的确定155 6.2.3机床坐标系与工件坐标系156 6.3数控编程工艺处理158 6.3.1数控加工工艺方案设计的主要内容158 6.3.2影响数控加工工艺方案设计的主要因素159 6.3.3零件数控加工工艺性分析160 6.3.4划分加工阶段162 6.3.5数控加工工序规划163 6.3.6选择走刀路线165 6.3.7数控编程误差及其控制168 6.4数控加工刀具与切削用量的选择169 6.4.1数控加工刀具的选择169 6.4.2切削用量的选择171 6.5数控机床上工件的装夹173 6.5.1零件装夹注意事项173 6.5.2数控机床上零件装夹的方法174 6.5.3使用平口虎钳装夹零件174 6.5.4使用压板和T形槽用螺钉固定零件175 6.5.5弯板的使用175 6.5.6V形块的使用176 6.5.7零件通过托盘装夹在工作台上176 6.5.8使用组合夹具、专用夹具等177 6.6数控加工程序的组成及各指令的应用177 6.6.1程序的组成177 6.6.2程序的格式177 6.6.3程序指令一览表178 6.6.4数控机床常用指令的使用方法说明182 6.7数控编程指令用法及加工举例184 6.7.1数控车床编程指令用法及加工举例184 6.7.2数控铣床编程指令用法及加工举例193 习题202 第7章CAXA自动编程203 7.1自动编程概述203 7.2CAXA制造工程师基本功能205 7.2.1简介205 7.2.2主要功能205 7.2.3用户界面简介206 7.3CAXA几何建模技术基础208 7.4CAXA的拾取操作210 7.5线架造型213 7.5.1线架造型简介213 7.5.2实例操作213 7.6实体特征造型225 7.6.1草图绘制225 7.6.2轮廓特征227 7.7连杆件的造型与加工231 7.7.1连杆件的实体造型231 7.7.2加工前的准备工作237 7.7.3刀具轨迹的生成和仿真检验240 参考文献244
加工中心，主要用于加工模板、模仁、模具零件3D面以及电极等复杂结构件。这些设备能够精确地完成各种加工任务，确保了模具加工的高效性和可靠性。
电火花打孔机则专门用于为线切割进行打孔操作，是线切割加工中不可或缺的一部分。它能够精准地在材料上打出所需的孔，为后续的切割工序做好准备。
线切割机分为快走丝、中走丝、慢走丝三种类型。快走丝线切割速度较快，但加工精度相对较低；中走丝线切割速度适中，加工精度较好；慢走丝线切割速度较慢，但能够实现更高精度的加工。线切割机主要用于切割模板、模仁镶件内孔以及模具镶件零件等。
火花机主要用于加工模仁、镶件的指定粗糙度纹面，以及进行深骨位加工、高精度避位孔及清角处理等。这种设备特别适用于加工硬度较高的材料，如硬材加工近似螺纹孔等。
数控车床则主要用于加工精度较高的回转体和圆件，其高精度的特点使其在模具加工中具有广泛的应用。
无心磨主要用于研磨顶针等细小的模具零件，其高精度和高效率的特点使其在模具制造中发挥着重要作用。
三坐标检测和注塑机配套的机械手也属于应用数控技术的范畴。三坐标检测能够精确测量模具零件的尺寸和形状，确保其符合设计要求。而注塑机配套的机械手则能够在注塑过程中实现自动化的取件和放件，提高生产效率。
从默默无闻到大显身手，多学多练多积累让黄维祥华丽转身——
【爱国情奋斗者身边的大国工匠】数控能手的“三多”秘诀
黄维祥在工作中。
大高个，眼光老是围着设备打转儿，无论走到哪儿手里总拿个小本子，身边还经常跟着几个问东问西、抓紧机会求教的小伙子——在厂区里找黄维祥，易也不易，易是因为上述特征让他很好辨识；不易在于他大部分时间都在各车间逡巡检视。
黄维祥，一汽解放汽车公司传动事业部变速箱厂高级维修电工技师，一汽数控设备维修专家，被不少工友称为“黄三多”。
下岗危机逼出“三多”学习法
18岁入厂后，黄维祥一直兢兢业业，但始终默默无闻。
2000年，企业进行改革，重新聘岗。步入而立之年的黄维祥，突然有了深深的挫败感和危机感。
“人生最痛苦的事，不是失败，而是不能从失败中站起来。”黄维祥对记者说：“要想不被淘汰，必须提升自身技术水平。从那时起，我就制定了一个多学、多练、多积累的‘三多’学习法，开始疯狂充电，并先后考取了长春职工大学机电一体化专科班、吉林大学企业现场管理专业自考本科班。”
念职大的1000多个夜晚，黄维祥艰难求索，为搞懂弄通一个原理，他经常通宵达旦。学习过程中，光是笔记他就记了60多本。
勤能补拙是良训，一分辛苦一分才。2003年，一汽集团举办高技能人才考试，黄维祥脱颖而出，以优异成绩杀入前30名，被选拔进入数控维修技术培训班。其后一年半，他坚持每天骑行3个小时，风雨无阻赶去听课，因为勤奋，好多参数说明书都被他翻烂了，甚至贴了透明胶还打上了“补丁”。
2008年，黄维祥代表一汽征战中国机冶建材工会数控装调维修大赛，面对来自五湖四海的顶尖高手，他取得了全国第七的好名次。这也令黄维祥信心大增，为精进技艺，他每天业余时间都泡在实训室苦练。一年后，他在第三届全国数控机床装调与维修技能决赛中勇夺探花，荣获全国技术能手称号。
在创新创造上大显身手
随着技术水平突飞猛进，黄维祥开始在创新创造上大显身手。
“这是我厂1986年引进的设备，由于电气元件老化，故障率越来越高。”指着车间里矗立的6台EEN-400匈牙利数控车床，黄维祥告诉记者，到2006年底，这6台设备中有4台已被迫停产。他反复琢磨，着力改造，不仅使这些报废机床重新上线，而且主轴功率提高1.5倍，X、Z坐标轴功率提高近1倍，大大改善了机床的金属切削性能。
数控机床要有润滑油养护，在过去，无论机床是否在生产加工，润滑油都一直在滴注，一台车床一天要浪费好几升润滑油。黄维祥觉得这种润滑方式很不合理，便重新编写程序来控制润滑时间和间歇时间，经过多次试验与改进，终于实现了“按需供油”。这项创新成果既降低了生产成本，又减少了环境污染，降低了设备故障率和废品率，填补了国内技术空白，荣获“中国机械工业科学技术创新成果”三等奖。
“去年，我利用以太网技术将数控机床进行联网，实现了对设备的实时网络系统监控和对故障的软件智能化分析，大幅提高了设备管理水平；今年来，我有5个项目获得国家实用型专利……”聊起创新创造，性格内敛的黄维祥双目放光。
10年来，黄维祥改进改造设备130余台，攻克维修难题300多项，并制作了60种数控机床软件的备份，累计为企业节创价值1500余万元。长春市金牌工人、吉林省十大工匠、中央企业优秀员工、全国五一劳动奖章获得者……众多荣誉接踵而至。
希望带出百个千个“黄维祥”
除了创新成果多、荣誉称号多，黄维祥的学员也多。
“一个人能力再高，发挥的作用毕竟有限。能为企业、为社会培养百个、千个黄维祥才好。”他说。
走进黄维祥(专家)创新工作室，智能工厂试验台、变频器试验台、FANUC数控系统实训台等先进设备，看得记者眼花缭乱。依托该平台，黄维祥一面竭尽所能为企业解决技术难题，一面不遗余力地培养技能型高端人才。
他开发的《快速数控维修方法》等课程，将维修技巧标准化，深入浅出，现学现用，很受青工欢迎，每年有400多人次来工作室学习。通过培训、模拟、体验、实战，他的学员中，已有2人成为全国技术能手，3人当选吉林省技术能手并获得省五一劳动奖章，7人被评为长春工匠。
2015年，黄维祥被吉林省政府聘为“长白山技能名师”，在长春汽车高等专科学校创建“黄维祥机电一体化”工作室。
站在这个更广阔的舞台上，黄维祥充分发挥纽带作用，积极推进产教深度融合，着力改革教学项目，开发校企合作课程，陆续培养数控维修学生及人员1500多人次。
虽已门生遍地，但黄维祥至今仍在坚持学习，他的案头堆满各类技术资料和设备说明书，随便翻开一本，都可看到密密麻麻的铅笔标注。“出彩人生的动力是多学多练多积累。”黄维祥说，“要想做出更多创新成果、带出更多优秀学生，学习和拼搏将永远在路上。”
彭冰
彭冰
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