第3版前言

FOREWORD

高档数控机床是装备制造业智能制造的工作母机，是智能制造最重要的关键装备之一，对智能制造有着重要的影响。高档数控机床是衡量一个国家装备制造业发展水平和产品质量的重要标志。

　　近年来，我国已经连续多年成为世界最大的机床装备生产国、消费国和进口国。中高端机床生产技术进一步提升，但高档数控机床国产化率甚至不到10%。

　　数控系统是数控机床的大脑，决定机床装备的性能、功能、可靠性和成本，而国外对我国至今仍进行封锁限制，成为制约我国高档数控机床发展的瓶颈。国内数控系统的中高端市场被德国西门子公司、日本FANUC公司瓜分。低端市场是国内数控系统的天下，数十家系统厂挤在这个狭小的市场区域。鉴于此，我们必须自己攻克此技术，目前，我国数控系统实现了从模拟式、脉冲式到全数字总线的跨越。

　　为了促进我国数控机床行业产业升级，近几年，国家出台一系列政策以支持数控机床行业发展。根据工业和信息化部2016年的《智能制造工程实施指南(2016—2020)》，我国数控机床国产化率将在2020年超过50%。2015年10月，国家制造强国建设战略咨询委员会发布的《(中国制造2025)重点领域技术路线图》对未来十年我国高档数控机床的发展做出规划。未来十年，我国数控机床将重点针对航空航天装备、汽车、电子信息设备等产业发展的需要，开发高档数控机床、先进成形装备及成组工艺生产线。

　　2019年1月28日，“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项2019年度再次启动，其中有16个课题涉及数控机床。

　　随着《中国制造2025》和“工业4.0”的逐渐实施，以及基于国情制造业要升级，淘汰劳动密集型的低端制造业，我国数控机床产业必须实现大比重国产化，实现数控产业为国家的竞争力强势产业。

　　有需求也有机遇，我国有全世界最齐全的工业门类和全世界最大的工业市场，另外，我国有世界名列前茅的5G技术，方便于实现数控机床与工业机器人融合发展。这些条件非常有利于数控机床的发展。

　　在此背景下，本书出版第3版，本次再版增加了许多近几年数控机床的新技术和新应用，对相关数控名词概念进行规范化，相关表述更加贴近数控机床开发实际，特别介绍了“5G技术+数控机床+工业机器人融合发展技术”。

　　插补方面增加了参数曲线直接插补内容，数控系统方面增加了华中数控系统的软件结构介绍分析，更加贴近实践，PLC方面增加了数控系统厂家对PLC的应用思路，数控加工工艺方面进一步梳理，增加了形象化的数控加工框图，对数控切削用量的选择也进一步细化和列表，方便于加工实践，装夹方面增加了夹具实物图，更具有指导性。

作者方面增加了许昌学院李耀辉老师，李耀辉老师对本书插补、CNC系统内容做了许多改进工作。

　　本次再版得到了武汉华中数控股份有限公司总工程师朱志红教授的多次指导，在此致谢！

编者

2022年1月

修订版前言

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数控技术（数字化控制技术）是未来控制技术的发展方向，从家用电器到医疗器械，从地下的探测设备到太空飞行器，许多领域都大量使用了数字信号和数控技术。随着信息技术的发展，特别是现代控制理论研究的深入，数字化控制技术在控制领域的比重将逐渐增加，并有逐渐取代其他传统控制方法的趋势。

数控技术与机械制造中的机床设备相结合，形成了一种全新的加工装备——数控机床。数控机床的整个加工过程由数控系统进行自动控制。近年来数控技术的快速发展极大地推动了计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）、柔性制造系统（flexible manufacture system,FMS）和计算机集成制造系统（CIMS）的发展。数控技术正在改变制造业的生产方式、产业结构、组织模式，是关系到国家战略地位的重要技术。

数控技术的发展历程经历了硬件数控（numerical control,NC）和计算机数控(computerized numerical control,CNC)两个阶段。硬件数控的运算和控制功能均由逻辑电路来完成，灵活性差，柔性不好。计算机数控是随着微电子技术和计算机技术的发展而产生的，其主要功能基本上由软件来完成。随着数控操作系统功能的不断完善，软件系统开放性的不断提高，CNC对不同的加工工艺及要求容易通过软件程序来解决，不需改变硬件，因此，灵活性好，柔性较强。

教育部高等学校机械设计制造及其自动化专业教学指导分委员会于2007年会同中国机械工程学会、清华大学出版社组成“中国机械工程学科教程研究组” 出版的《中国机械工程学科教程》，采用知识领域边界再设计的方法，构造了机械工程本科专业教育的知识体系和框架，形成了科学的课程知识体系。我们根据该知识体系和框架，本着从高等院校教育目标及知识、能力和素质结构的要求出发，编写了数控技术教材。书中以数控技术的基本原理和基本知识为根基，以数控机床为主线，全面且系统地反映了数控技术各方面的内容。本书对数控技术的核心内容和最新技术作了较为深入、系统的介绍，全书内容充实、具体、科学、先进，叙述深入浅出，内容编排循序渐进，文字简练。本书采用国产著名品牌华中数控系统作为典型系统进行分析讲解，以国产三维CAD/CAM软件CAXA作为自动编程软件进行介绍，在数控系统和自动编程的讲解上实例充分。通过对本教材的学习掌握，读者可以对数控技术有较完整的、系统的认识，对数控机床的结构有较清晰的了解。

本书可作为高等院校机械工程相关本科专业“数控技术”“数控系统及数控机床原理”课程的教学用书，也适合研究生、专科学生及从事数控技术工程的技术人员阅读参考。

本书共分为8章。第1章简要介绍数控机床的组成、工作原理、分类和发展； 第2章分析插补原理，并介绍典型的插补方法； 第3章讲述计算机数控系统的硬件和软件，分别介绍计算机数控系统硬件的组成和功能以及软件的结构和功能； 第4章分析数控位置检测装置，按照工作原理的不同分别对各种数控位置检测装置进行了分析； 第5章分析数控伺服系统，对数控伺服系统的类型、伺服电动机及调速、现代典型数控伺服系统进行了详细介绍； 第6章讲述数控手工编程； 第7章讲述自动编程及CAXA软件的使用方法； 第8章介绍了数控机床结构。

本书由严育才、张福润担任主编，程宪平、段明忠担任副主编。本书第1、2章由张福润编写，第3、4、7、8章由严育才编写，第5章由程宪平、严育才共同编写，第6章由段明忠、严育才共同编写。本书在编写过程中得到了华中科技大学数控国家重点实验室和华中科技大学金工实训中心的大力帮助，在此对数控国家重点实验室和金工实训中心的各位老师表示衷心的感谢。华中科技大学李元科教授、孙亲锡教授、刘延林教授、朱冬梅教授对本书的编写提出了许多宝贵的意见，在此也一并致谢！

本书为修订版，利用此次修订的机会，作者不仅认真仔细地订正了第1版中存在的错误和疏漏，还将平时教学中使用的电子课件进行了整理，并增补了部分习题参考解答。

限于编者的水平，书中难免有错误和不妥之处，敬请读者批评指正。

编者

2012年2月