《机电一体化系统》

第一章绪论1

1.1 机电一体化技术及其重要地位和作用1

1.2 机电一体化的发展概况2

1.2.1 国外发展概况2

1.2.2 国内发展概况4

1.3 机电一体化系统的组成与作用5

1.3.1 机械载体5

1.3.2 能量单元5

1.4.1 产业类机电一体化系统6

1.4 机电一体化系统的分类6

1.3.5 信息处理与控制6

1.3.4 伺服驱动与执行机构6

1.3.3 信息传感6

1.4.2 消费类机电一体化系统7

第二章机电一体化系统基本知识8

2.1 运动轨迹跟踪控制原理8

2.1.1 逐点比较法8

2.1.2 最小偏差距离法14

2.1.3 数学积分法20

2.1.4 比较积分法24

2.1.5 空间圆弧轨迹跟踪控制原理27

2.2 常用驱动单元31

2.2.1 步进电机32

2.2.2 直流伺服电机40

2.2.3 交流伺服电机49

2.2.4 组合执行元件52

2.2.5 SSR固态继电器53

2.3 常用信号检测传感器56

2.3.1 位置（移）传感器56

2.3.2 仿生传感器61

3.1 概述72

3.1.1 数控机床的分类72

第三章数控铣床72

3.1.2 NT-J320A型数控铣床的性能与特点73

3.2 编程方法74

3.2.1 G功能与编程74

3.2.2 M辅助功能与编程90

3.2.3 铣削加工与编程技巧91

3.3 主轴部件92

3.3.1 主轴无级变速系统92

3.3.2 主轴部件99

3.4 伺服驱动的系统103

3.4.1 伺服系统的工作原理103

3.4.2 NT-J320A伺服驱动装置104

3.5.1 概述107

3.5 滚珠丝杠螺母副107

3.5.2 滚珠丝杠的结构和类型108

3.5.3 主要技术指标111

3.5.4 安装与制动方式111

3.5.5 润滑与防护112

第四章线切割机床114

4.1 概述114

4.1.1 引言114

4.1.2 线切割应用范围114

4.1.3 数字程序控制线切割机115

4.2.1 电蚀原理116

4.2 高频电源116

4.2.2 晶体管式高频电源117

4.2.3 电火花加工的规律及工作液体121

4.2.4 使用时加工电规准的选择122

4.3 机床122

4.3.1 机床的功用与要求123

4.3.2 DK7740线切割机床结构特点123

4.3.3 其它结构形式简介130

4.4 DK7740线切割机床传动系统132

4.5.1 概述133

4.5.2 工作原理133

4.5 机床电气133

4.6 线切割机床双坐标联动与锥度控制原理136

4.6.1 双坐标联动136

4.6.2 锥度控制原理140

4.7 CNC-8控制系统142

4.7.1 CNC-8线切割控制器控制功能简介142

4.7.2 加工数据结构143

4.7.3 CNC-8线切割机控制器的使用145

第五章车削中心169

5.1 概述169

5.1.1 加工中心的分类169

5.1.2 车削中心的布局和结构特点170

5.1.3 TC1210u-A950车削中心简介171

5.2 车削中心程序编制174

5.2.1 车削中心基本知识174

5.2.2 车削中心的数控指令177

5.2.3 车削中心编程实例190

5.3 车削中心的传动系统199

5.3.1 主传动系统199

5.3.2 主轴部件202

5.3.3 C轴传动系统205

5.3.4 进给系统207

5.3.5 刀架系统208

5.3.6 动力刀具驱动210

5.4.1 动力卡盘211

5.4 车削中心附件211

5.4.2 摇摆式尾架213

5.4.3 刀具测头216

5.4.4 工件测头218

5.4.5 刀具状态监控仪219

第六章机器人技术221

6.1 绪论221

6.2 工业机器人基本结构形式223

6.2.1 典型机器人结构形式223

6.2.2 机器人腕部结构形式225

6.2.3 终端手爪结构形式226

6.3 工业机器人的主要性能指标227

6.3.1 自由度数228

6.3.2 工作空间228

6.3.3 精度228

6.3.4 工作速度228

6.3.5 承载能力228

6.4 工业机器人位姿描述基础229

6.4.1 齐次变换矩阵229

6.4.2 几种典型的齐次变换230

6.4.3 终端效应器的姿势231

6.5 机器人的运动和力分析232

6.5.1 运动分析232

6.5.2 力分析234

6.6 机器人的控制236

6.6.1 轨迹规划237

6.6.2 轨迹控制238

6.6.3 作用力控制238

6.6.4 自适应控制239

6.6.5 双机器人手臂协调控制239

6.6.6 一个工业机器人控制系统结构240

6.7 机器人语言242

6.7.1 机器人语言的发展及分类242

6.7.2 机器人语言的结构243

6.7.3 一种机器人语言举例244

6.8 机器人的工业应用247

第七章计算机集成制造系统252

7.1 概述252

7.1.1 CIM的概念252

7.1.2 计算机集成制造系统（CIMS）253

7.2 CIMS的构成254

7.2.1 四个功能分系统255

7.2.2 二个支撑分系统255

7.3 制造系统中的计算机递阶控制与数据库256

7.3.1 计算机递阶控制256

7.3.2 制造数据库258

7.4.1 产品设计259

7.4 产品与制造过程设计259

7.4.2 CAD系统260

7.4.3 成组技术260

7.4.4 工艺过程设计263

7.5 生产计划与生产控制264

7.5.1 主生产进度计划264

7.5.2 物料需求计划265

7.5.3 制造资源计划266

7.5.4 负荷平衡266

7.5.5 可选制造设备的调度266

7.6.2 物料流和贮存模块268

7.6.1 机械加工模块268

7.6 柔性制造系统268

7.6.3 装配模块270

7.6.4 质量控制模块271

7.7 质量控制272

7.7.1 质量控制的系统概念272

7.7.2 质量控制计划273

7.7.3 质量控制功能273

7.7.4 质量控制方法及测试程序274

7.8 CIMS应用实例274

7.8.1 日本山崎铁工所的CIMS274

7.8.3 德国西门子公司奥斯堡工厂的CIMS275

7.8.2 日本法纳克（FANUC）公司的CIMS275

7.8.4 德国发动机和涡轮机联合公司（MTU）的CIMS276

7.8.5 日本冲（OKI）电气工业公司的CIMS277

7.8.6 日本横河HP公司（YHP）八王子工厂的CIMS277

7.8.7 中国CIMS实验工程278

第八章纵剪生产线与可编程序控制器281

8.1 概述281

8.1.1 纵剪的用途及性能281

8.1.2 纵剪机电一体化系统的组成及工艺过程282

8.2 PC及其对纵剪生产过程的控制288

8.2.1 PC的结构及工作原理288

8.2.2 PC的程序及程序控制297

8.2.3 PC对纵剪生产过程的控制308

8.3 剪切速度及重卷速度的调节314

8.3.1 双闭环数字直流调速系统314

8.3.2 直流电动机的磁场调节与卷曲的张力控制317

8.3.3 生产线速度、剪切速度、重卷速度的整步320

8.4 开卷装置及其剪切张力的控制321

8.4.1 开卷装置的机械结构321

8.4.2 开卷张力的作用及其形成322

8.4.3 开卷张力恒值控制系统323

8.5 带材的边部导向控制325

8.5.1 带材边部导向的作用与工作原理325

8.5.2 边部导向的自动调节系统326