目錄
序
前言
第1章數控機床的運行與發展
11數控機床是在什麼背景下產生並發展起來的？1
12世界上臺數控機床產生於何時？1
13目前國內外數控機床的現狀如何？2
14數控技術今後將朝著哪些方面發展？2
15在數控機床發展過程中，突破了哪些關鍵性技術？5
16現代設備的特點是什麼？9
17當前設備發展新動向有哪些內容？10
18如何做好數控設備狀態管理工作？11
19數控機床完好標準有什麼要求？12
110數控機床是以什麼工作原理對機械零件進行連續輪廓成形加工的？14
111脈衝數字乘法器的工作原理是什麼？16
112數控機床按數控繫統的特點可分成幾類？18
113數控機床是由哪些部分構成的？19
114數控機床程序編制的目的是什麼？其步驟是如何實施的？20
115數控機床程序編制的方法有幾種？各有什麼特點？21
116在編程中對數控機床的坐標軸及運動方向有什麼規定？21
117坐標繫統與增量坐標繫統有什麼不同？22
118數控機床編程中，使用的程序代碼有哪些？24
119數控編程中零件加工程序結構與程序段格式是怎樣的？28
120數控自動編程繫統主要由哪些硬件及軟件構成？30
121國內外具有代表性的數控語言有哪些？各有什麼特點？30
122德國EXAPT自動編程語言具有什麼特點？其應用如何？31
123為什麼數控圖形編程是計算機輔助設計（CAD）與計算機輔助
制造（CAM）集成化、智能化的橋梁？其設計原理如何？34
124數控機床維修包括哪些內容？37
125數控機床的控制繫統在維修中有何特點？38
126維修數字電路中，有幾種測試技術方案？39
127特征分析技術如何在故障檢測儀器中得到廣泛使用？41
128邏輯分析技術在數域分析中占有什麼地位？41
129數域測試儀器在多功能方向發展中起什麼作用？42
130數控機床故障判斷與分析方法應如何掌握？43
131數控裝置的故障一般應怎樣處理？44
132數控機床機械部分發生故障時應如何處理？45
133遇到驅動伺服繫統產生故障時，應怎樣處理？45
134新的數控機床到達工作現場後，應如何做好安裝調試的各項工作？46
135對新機床數控繫統的連接與調整應進行哪些項目？47
136對新購進的數控機床如何進行精度及功能調試？49
137數控機床開機調試有哪些步驟要求？50
138什麼是計算機輔助制造（CAM）？其要求、結構與特點是什麼？52
139什麼是成組技術(group technology)?它在實現計算機控制
機械加工中起什麼作用？56
第2章數控機床的機械結構
21為什麼傳統機床的機械結構不能滿足數控機床的要求？58
22數控機床在機械結構方面有哪些主要特點與要求？58
23數控機床比傳統機床有哪些更高的性能與剛度要求？59
24在數控機床中應采取哪些特殊結構從而提高抗振能力？60
25為什麼近年來用新材料與焊接結構取代鑄鐵和鑄造結構來制造
機床的主要部件？62
26數控機床在機械結構設計中對剛度與抗振性能規範要求是什麼？63
27對數控機床的構件合理布局與截面尺寸應如何設計？63
28為什麼機床的熱特性是影響機床加工精度與穩定性的重要因素之一？64
29采取什麼措施可減少機床的熱變形？64
210在減少運動件摩擦與消除傳動間隙方面，對數控機床的機械結構
應采取哪些措施？66
211數控機床在機械結構設計時，如何保證提高機床的使用壽命與
精度的穩定？67
212數控機床機械結構設計中如何體現減少輔助時間？68
213數控機床主運動變速傳動機構及主軸機械結構的要求有哪些？69
214數控機床的主傳動可以分成哪幾種類型？69
215數控機床主運動傳動繫統的運行參數有哪些？動力結構參數有哪些？69
216與數控機床主運動直接相關的關鍵零部件有哪些？71
217主軸傳動繫統中變速用的傳動帶有哪幾種？71
218在數控機床的機械結構中，常用哪些主軸變速裝置？72
219為什麼在數控機床上要設置主軸準停機構？主軸準停機構有
幾種方式？74
220什麼是數控機床主軸的拉刀裝置？它有什麼作用？75
221數控機床對進給運動有什麼要求？76
222什麼是滾珠絲杠副？其特點是什麼？76
223滾珠絲杠從結構上分類有哪幾種形式？具體各有什麼特點？77
224怎樣選用滾珠絲杠副？80
225數控機床進給傳動繫統中滾珠絲杠副安裝與維護有什麼要求？81
226數控機床進給繫統中對傳動齒輪如何消除傳動間隙？82
227在進給驅動中靜壓蝸杆副的機械結構有什麼特點？85
228什麼是預加負載雙齒輪-齒條傳動副？87
229數控機床進給繫統的機電關繫如何？87
230數控機床進給方式應怎樣分類？87
231什麼是數控機床的回轉工作臺？88
232數控鏜銑床上的回轉工作臺內部結構有什麼特點？88
233什麼是數控機床的分度工作臺？它起什麼作用？90
234什麼是數控機床的自動換刀繫統？90
235自動換刀裝置有幾種形式？它們的結構與工作過程如何？91
236按照刀庫容量及取刀方式，刀庫設計有哪幾種形式？94
237自動選刀有幾種選擇方式？95
238數控機床的自動換刀繫統刀具交換方式有幾種？98
239在數控加工中心上常用哪一種機械手作為刀具交換裝置？100
240數控機床機械繫統故障原因如何分析與處理？101
第3章數控機床的技術性能及精度檢驗
31為什麼數控機床的技術性能與要求比普通機床高？103
32對數控機床一般有哪些功能要求？103
33數控機床的精度要求有哪些方面？105
34數控機床加工過程中的位置誤差應如何分析？107
35數控機床在切削加工過程存在哪些誤差？108
36對數控機床進行精度檢查時，一般有哪些檢驗項目？109
37數控機床精度檢驗的直接法、樣件法、間接法應如何進行？110
38為什麼要檢驗數控機床的幾何精度？111
39數控機床定位精度檢驗為什麼十分重要？111
310數控機床出廠時，為什麼不附帶隨動精度檢驗項目記錄清單？113
311數控機床的直線定位精度怎樣進行檢驗的？114
312直線定位精度檢驗完成後，如何對測量數據進行處理？114
313怎樣對數控機床進行分度精度測量？117
314如何進行數控機床重復定位精度測量？117
315對數控機床的“失動”量應如何測量？117
316數控機床的零點復原精度如何測量？118
317數控機床的脈衝步距精度如何測量？119
318對於數控機床定位誤差的測量，應防止哪些問題的發生？119
319數控機床的加工精度應如何檢驗？119
320數控機床進行精度檢驗時，會受到哪些外界因素的干擾？122
321日本工業標準（JIS）對數控機床適用範圍與尺寸範圍有哪些？123
322日本工業標準對數控機床性能試驗有哪些說明？124
323日本工業標準（JIS）對數控機床自動換刀試驗及檢驗方法
有何規定？125
324日本工業標準（JIS）標準對數控機床精度檢驗有何規定？132
第4章機床的數控繫統
41什麼是機床的數字控制繫統？數控繫統都包括哪些裝置？145
42隨著數控技術的不斷發展，數控繫統有哪些變化？145
43什麼是數控裝置中所用的數制？146
44什麼是國際通用的紙帶代碼？EIA代碼與ISO代碼有什麼區別？146
45數控裝置的工作過程怎樣？有哪些重點環節？146
46CNC裝置（即計算機數控裝置）的硬件構成部分有哪些？147
47CNC繫統是由哪些部分組成的？147
48CNC裝置是如何工作的？148
49CNC繫統有哪些優點？148
410一般CNC裝置輸入的內容是什麼？輸入有哪幾種形式？149
411CNC繫統的運算部分工作內容有哪些？150
412CNC裝置具備哪些功能？150
413CNC裝置硬件結構中的單微處理機結構是怎樣組成的？151
414CNC裝置多微處理機硬件結構具有什麼特點？152
415CPU總線資源共享結構有什麼特點？152
416CNC裝置的硬、軟界面如何劃分？153
417CNC繫統中斷類型有哪些？154
418通過CNC裝置說明該繫統各級優先中斷服務程序結構情況？154
419CNC繫統的管理程序有什麼特點？159
420CNC繫統如何安排多級中斷處理程序？159
421在CNC繫統中為何用軟件去實現加減速控制？各有什麼特點？161
422如何采用繫統加減速控制處理？162
423早期CNC裝置的顯示功能起什麼作用？163
424我國早期西門子SINUMERIK 810T繫統在屏幕上能顯示哪些內容？166
425CNC裝置對數據輸入輸出及通信功能有什麼要求？167
426什麼是開放式計算機數控繫統（PC-NC繫統）？168
427PC-NC開放式計算機數控繫統發展背景是什麼？169
428為什麼用PC作為開放式數控繫統的技術平臺？其優點是什麼？169
429PC-NC繫統具有哪些特征？它由哪些部分組成？170
430為什麼PC-NC是數控機床的一種新的控制繫統？171
431傳統數控繫統體繫結構與開放式體繫結構各有哪些特點？173
432PA8000 CNC繫列的結構有何特點？175
433如何選擇PC-NC開放式數控繫統的操作繫統？176
434開放式數控繫統有哪些特點？177
435開放式數控繫統應具有何種結構為宜？177
436如何建立開放式繫統的相關功能結構？178
437我國早期開發的國產數控繫統有哪些？當前國產數控繫統發展
情況如何？179
第5章數控機床的伺服驅動、接口及標準化
51數控機床的伺服驅動繫統可分為幾類？它由哪些部分組成？187
52數控機床常用的伺部件有哪幾種？各有什麼特點？187
53在數控機床進給驅動繫統中如何保證位置精度？188
54數控機床對進給驅動繫統有什麼要求？188
55常見的數控機床驅動伺服繫統有哪些？189
56數控機床對主軸驅動繫統有什麼技術要求？190
57常見的數控機床主軸驅動繫統有哪些？各有什麼特點？190
58數控機床位置伺服的開環繫統有什麼特點？191
59什麼是數控機床位置伺服的閉環與半閉環繫統？192
510什麼是步進電動機？其工作原理是什麼？194
511在反應式步進電動機的結構中，“順軸式”及“垂軸式”
各有什麼特點？195
512步進電動機有哪些技術特性？196
513什麼是電液脈衝裝置？其工作原理是什麼？199
514電液脈衝馬達有哪些特性？200
515數控機床進給伺服電動機有哪些類型？201
516數控機床采用的直流伺服電動機與早期的相比，有哪些特點？203
517通過實例說明數控機床采用籠式交流電動機的情況？204
518為了保證伺服剛度，在數控機床的伺服繫統中對機械傳動
部分應如何進行估算？204
519為什麼數控機床進給驅動采用直流電動機？206
520永磁直流電動機有幾種類型？各有什麼特點？206
521什麼是直流速度？其工作原理是什麼？208
522交流電動機調速控制其發展情況如何？209
523典型的直流與交流伺服電動機及速度有哪些？209
524數控機床對主軸驅動有什麼要求？210
525直流主軸電動機在結構上有什麼特點？211
526用框圖說明直流主軸是什麼？211
527交流主軸電動機結構上有什麼特點？212
528數控機床伺服繫統所采用件與繫統有什麼性能要求？213
529旋轉變壓器的結構與工作原理是什麼？213
530數控機床上使用的光柵檢測裝置，其工作原理與結構是什麼？214
531光柵檢測裝置的信號如何進行處理？217
532感應同步器結構與特點如何？218
533什麼是脈衝編碼器？其光電脈衝編碼器結構與工作原理是什麼？218
534數控機床NC側與MT側是什麼？219
535數控機床接口的定義是什麼？220
536數控機床接口有哪些主要功能？220
537數控裝置與數控機床電氣設備之間的接口分為幾類？220
538數控機床的通/斷信號與代碼信號按功能分成幾類？221
539數控接口標準化有什麼意義？222
540數控機床的CNC繫統常采用哪種接口方式？222
541數控機床接口與總線有哪些規範文件？224
542CAMAC(計算機自動測量與控制）標準接口總線有幾部分組成的？224
543美國IEEE-488標準接口總線的結構是怎樣的？225
544美國電子工業協會(EIA)的RS-232C數據傳送標準有什麼內容？226
545什麼是國際標準化組織體繫？227
546我國標準化體繫如何建立的？228
547常用的數控技術標準有哪些？228
548數控技術規範性文件有哪些？229
549數控機床標準參考資料有哪些？230
550數控機床坐標繫統與運動方向有什麼規定？231
551數控繫統軸伺服故障報警如何處理？232
第6章數控機床的故障診斷及維修
61儀器儀表檢測技術應用現狀如何？234
62儀器儀表檢測技術發展途徑是什麼？235
63智能工業監測技術應用現狀如何？237
64智能工業監測技術發展途徑是什麼？238
65什麼是設備故障診斷技術？242
66設備故障診斷技術應用現狀如何？242
67故障診斷技術發展目標是什麼?244
68什麼是振動？246
69什麼是諧振動？246
610什麼是固有頻率及阻尼振動？247
611什麼是受迫振動與共振？其特性有哪些？248
612設備的異常振動如何進行判斷？249
613什麼是機械波的合成與傳遞？249
614什麼是信號處理技術？常用的哪些方法對信號進行處理分析？250
615什麼是機械圖像的時域識別與頻域識別？252
616數據域信息（或信號）有哪些主要特征？253
617數字電路件電路有什麼區別？254
618數字電路對測試分析儀器的能力有什麼要求？255
619高檔數控機床故障預報技術應用如何？255
620如何構建數控機床故障預報平臺？257
621數控機床如何獲取故障預報樣本數據？257
622如何開展車銑復合機床故障預報實踐？259
623數字電路故障診斷技術是如何發展起來的？262
624為什麼計算機對故障的模擬是一種很重要的維修手段？263
625如何利用計算機軟件的模擬功能進行故障診斷？264
626計算機智能故障診斷的過程如何進行？266
627數控機床故障診斷方法有哪些？269
628加工中心換刀故障如何進行分析處理？271
629數控機床出現故障應如何處理？272
630數控機床出現常見故障應如何排除？273
631在故障診斷中采用哪些多功能分析儀器儀表？276
632如何對數控機床繫統開展在線監測工作？278
633如何應用專業檢測儀器儀表對數控機床進行在線監測？280
第7章數控機床的管理維護與技術改造
71現代設備工程發展情況如何？283
72結合當前形勢，現代設備管理的任務是什麼？284
73現代設備工程的含義是什麼？285
74現代設備工程對清潔與文明生產有哪些要求？286
75現代設備工程對數控設備的管理有什麼要求？287
76數控機床在生產使用中應注意哪些方面的工作？287
77數控機床維護保養有什麼要求？288
78如何開展數控機床的維護保養工作？288
79數控機床液壓繫統出現異常現像如何處理？290
710數控機床機械部分的維護保養如何開展？290
711數控機床輔助裝置如何開展維護保養？292
712數控機床數控繫統如何進行使用維護？293
713數控機床強電控制繫統如何進行維護保養？295
714數控車床如何開展點檢及保養工作？295
715數控磨床如何進行維護保養？298
716數控加工中心如何進行維護保養？299
717數控機床維護維修及保養工作中，安全有何要求？300
718數控機床維修工作包含哪些內容？301
719數控機床維修中，設備工作環境條件有哪些方面需要注意？302
720數控機床集成電路，在使用中應注意哪些方面?303
721如何分析數控機床的參數設置與運行的關繫？305
722如何排除NC繫統的失控狀態？306
723當數控機床出現無報警的故障應怎樣排除？307
724軟件發生故障的原因是什麼？308
725對軟件故障應采用什麼方法予以排除？309
726如何應用“觀察檢查法”來發現數控機床故障？310
727對LTC-50數控車床加工過程故障應如何處理？311
728加工中心換刀出現故障應如何處理？311
729數控繫統參數丟失應如何恢復？312
730對數控車床超程檢測程序應如何改進？314
731數控機床修理質量有何規定？316
732數控機床修理竣工驗收應如何進行？317
733數據機床修理工藝如何制定？318
734設備高級修復技術有何特點？319
735高頻熔焊的高級修復技術在數控機床應如何應用？321
736電刷鍍高級修復技術在數控機床應如何應用？323
737膠粘高級修復技術在數控機床應如何應用？324
738開展數控機床技術改造具有什麼意義？327
739大型專用數據設備的技術改造中應注意哪些方面？328
740數控立式銑床進行技術改造時應注意哪些方面？329
741數控機床技術改造與機床數控化改造有何不同？332
742數控機床改造應注意哪些方面？333
743數控機床選型時應考慮哪些方面？334
744選用數控機床時應如何確定機床精度？335
745選擇數控機床時應考慮數控繫統的哪些因素？335
746數控機床使用時對生產工時應如何估算？336
747數控機床使用時應如何考慮ATC自動換刀配置？336
748數控機床伺服驅動電動機及主軸驅動電動機的選用
應如何考慮？338
749什麼是投資風險？339
750什麼是風險管理？340
751數控設備在投資中應怎樣考慮投資風險與防範？341
參考文獻342

目前，隨著工業經濟的持續發展，數控機床的應用日益普及及所顯示出來的巨大效益，已成為裝備制造業技術進步的主力。
在新時期到來時，現代機電控制技術已有了新的發展，CIMS（計算機集中制造繫統）的出現代表了高新技術在裝備制造行業已由單機機電一體化設備走向數字化、網絡化、智能化。
為此，對數控機床的管理、維護、監測、修理與改造，已普遍引起制造業的重視。由於數控機床是新技術高端產品，涉及機械、電氣、液壓、氣動、光學與計算機技術等許多專業知識領域；同時數控機床所產生的故障涉及的因素較多，因而對其運行管理及維護維修工作也帶來一定的難度。本書是將多年來在數控機床管理、維護、維修及改造方面的實踐經驗，結合當前國內外數控機床故障診斷、狀態監測、維護修理與技術改造的動態，以問答形式編寫而成的。更側重於一些帶有普遍性的故障和出現故障後如何排除及給出思路。本書由中國機械工程學會設備與維修工程分會組織修訂，以適應新時代形勢的需要。
本書共分7章，即數控機床的運行與發展，數控機床的機械結構，數控機床的技術性能及精度檢驗，機床的數控繫統，數控機床的伺服驅動、接口及標準化，數控機床的故障診斷及維修，數控機床的管理維護與技術改造等內容。
本書取材廣泛，由現行的專業技術標準及數控機床高效管理運行、維護、維修工作實踐等資料彙集而成。可供廣大設備維護、操作和管理人員，以及專業工程技術人員參考使用。
本書在編寫過程中，得到北京信息科技大學機電繫統測控北京市重點實驗室的指導和幫助，在此表示衷心感謝。

序
由中國機械工程學會設備與維修工程分會主編，機械工業出版社1964年12月出版發行的《機修手冊》(8卷10本)，深受設備工程技術人員和廣大讀者的歡迎。為了滿足廣大設備管理和維修工作者的需要，經機械工業出版社和中國機械工程學會設備與維修工程分會共同商定，從《機修手冊》中選出部分常用的、有代表性的機型，充實新技術、新內容，以叢書的形式重新編寫。
從2000年開始，中國機械工程學會設備與維修工程分會，組織四川省設備維修學會、中國第二重型機械集團公司、中國航天工業總公司研究院、兵器工業集團公司、瀋陽市機械工程學會、陝西省設備維修學會、陝西鼓風機廠、上海市設備維修專業委員會、上海重型機器廠、天津塘沽設備維修學會、大沽化工廠、大連海事大學、廣東省機械工程學會、廣州工業大學、山西省設備維修學會、太原理工大學、北京化工大學、江蘇省特檢院常州分院等單位進行編寫。
從2002年到2010年已經陸續出版了26本，即《液壓與氣動設備維修問答》《空調制冷設備維修問答》《數控機床故障檢測與維修問答》《工業鍋爐維修與改造問答》《電焊機維修問答》《機床電器設備維修問答》《電梯使用與維修問答》《風機及繫統運行與維修問答》《發生爐煤氣生產設備運行與維修問答》《起重設備維修問答》《輸送設備維修問答》《工廠電氣設備維修問答》《密封使用與維修問答》《設備潤滑維修問答》《工程機械維修問答》《工業爐維修問答》《泵類設備維修問答》《鍛壓設備維修問答》《鑄造設備維修問答》《空分設備維修問答》《工業管道及閥門繫統維修問答》《焦爐機械設備安裝與維修問答》《壓力容器設備管理與維護問答》《壓縮機維修問答》《中小型柴油機使用與維修問答》《電動機維修問答》等。
根據工業經濟持續發展趨勢，結合企業對設備運行中出現的新情況、新問題，針對第1版量大面廣的《液壓與氣動設備維修問答》《壓力容器管理與維護問答》《工業管道及閥門維修問答》《工廠電氣設備維修問答》《工業鍋爐維修與改造問答》《泵類設備維修問答》《空調制冷設備維修問答》《數控機床故障檢測與維修問答》等進行了修訂。
我們對積極參加組織、編寫和關心支持叢書編寫工作的同志表示感謝，也熱忱歡迎從事設備與維修工程的行家裡手積極參加叢書的編寫工作，使這套叢書真正成為從事設備維修人員的良師益友。

中國機械工程學會
設備與維修工程分會