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页数:239

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出版时间:2009-3

价格:23.00元

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isbn号码:9787533130695

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• 数控机床
• 数控技术
• 机械制造
• 工业技术
• 基础知识
• 机床操作
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• 工业自动化

现代数控技术与工业自动化：原理、编程与实践 本书导言：迈向智能制造的核心驱动力 在信息技术与先进制造技术深度融合的今天，数控（CNC）技术已经成为现代制造业，尤其是高端装备制造、航空航天、汽车、模具等领域不可或缺的核心生产力。本书《现代数控技术与工业自动化：原理、编程与实践》并非专注于某一特定型号机床或基础操作层面的介绍，而是旨在构建一个系统化、跨学科的知识框架，使读者能够深入理解数控系统的底层逻辑、先进的自动化集成理念以及未来智能制造的发展方向。 本书的定位是为工程技术人员、高年级本科生及研究生提供一个进阶与视野拓展的参考读物，涵盖了从理论基础到前沿应用的广阔领域。我们聚焦于“为什么”和“如何更优地实现”，而非仅仅停留在“如何操作一台机床”的基础层面。 --- 第一部分：数控系统理论与架构深度解析 本部分将数控系统的理解提升到工程科学的层面，探讨其结构、组成和控制原理。 第一章：数控系统前沿架构与开放性研究 本章探讨了传统封闭式数控系统（如早期的FANUC、西门子系统）的局限性，重点介绍了开放式数控系统（Open CNC）的架构演进，例如基于PC的控制平台（SoftCNC）和嵌入式系统的融合。深入分析了实时操作系统（RTOS）在数控系统中的应用，特别是对高精度插补算法（如三次B样条、NURBS插补）的实时性要求和实现机制。内容包括：现代伺服驱动器与编码器反馈的高速数据交换协议（如EtherCAT, Powerlink），以及如何构建模块化、可扩展的数控内核。 第二章：复杂运动学与动力学建模 本书将重点介绍五轴及多轴联动系统的运动学解算。这不是简单的几何变换，而是涉及变位轴（Tilting Axis）和主轴定位轴（Spindle Orientation）的运动学映射问题。深入分析了正运动学与逆运动学的求解方法，并讨论了运动学误差补偿的数学模型，如螺距误差、反向间隙、几何误差的标定与在线补偿技术。同时，对比了串联、并联机器人在数控加工中的适用性与挑战。 第三章：高精度伺服控制与反馈系统优化 本章聚焦于提升加工精度的“幕后英雄”——伺服控制系统。详细阐述了先进的PID控制器的优化，包括引入Smith预估器、前馈控制以应对不同负载下的动态响应。重点探讨了闭环反馈回路的优化设计，包括高分辨率线性编码器（如光栅尺、磁栅）的数据处理和滤波算法，以及如何利用振动分析技术对伺服系统的固有频率进行识别和抑制，以避免系统谐振导致表面质量下降。 --- 第二部分：高级数控编程、仿真与后处理 本部分侧重于从几何数据到物理指令的转化过程，强调编程的智能化和仿真的精确性。 第四章：基于几何描述的后处理技术研究 传统G代码编程的局限性催生了基于CAD/CAM模型的直接控制。本章深入探讨了APT（Automatically Programmed Tools）语言在复杂曲面加工中的应用基础，并重点分析了现代CAM系统（如Mastercam, CATIA V5/3DEXPERIENCE, Siemens NX）中的后处理器（Post-Processor）的工作原理。详细阐述了如何自定义后处理脚本，实现特定机床运动学约束下的代码优化、刀具路径的碰撞检测与规避，以及如何将高级几何信息（如曲率信息）嵌入到G代码注释中以辅助操作员理解。 第五章：多任务与同步控制的编程范式 对于复杂工件的制造，往往需要多个功能模块的协同工作。本章详细介绍了M代码与T/S/F代码的同步控制机制，特别是在刀库管理、自动换刀（ATC）与自动上下料系统（Robotic Loading）集成时的编程逻辑。深入分析了子程序调用、宏编程（Macro Programming）的结构化设计，以及如何利用外部变量和跳转指令实现自适应加工逻辑，例如基于实时测量的公差反馈调整加工余量。 第六章：数控仿真与虚拟调试（Virtual Commissioning） 高质量的仿真远超简单的图形显示。本章讲解了基于物理模型的仿真（PBM Simulation），如何精确模拟刀具与材料的切削力、机床的热膨胀对精度的影响。重点介绍数字孪生（Digital Twin）在数控领域的应用，包括在虚拟环境中对PLC程序、安全监控系统进行预先调试，确保实际产线部署的零错误率。探讨了如何利用有限元分析（FEA）的结果反哺到仿真模型中，以优化加工参数。 --- 第三部分：工业自动化集成与智能制造前沿 本部分将数控机床置于整个智能工厂的背景下，探讨数据驱动的决策和未来趋势。 第七章：机床数据采集与工业物联网（IIoT）集成 现代数控机床是数据源泉。本章深入探讨了如何通过MTConnect等工业协议，或直接访问机床内部的PLC接口（如OPC UA），实时采集切削力、主轴负载、振动频谱、冷却液温度等关键性能指标（KPI）。讲解了如何构建边缘计算架构，对采集到的海量数据进行初步处理，实现异常事件的早期预警，而非仅仅是事后分析。 第八章：基于大数据的质量控制与预测性维护 本章侧重于数据分析在提升制造质量和可靠性方面的应用。详细介绍了统计过程控制（SPC）在数控加工中的具体实施，如何利用Cpk/Ppk指标监控加工稳定性。在预测性维护方面，阐述了机器学习模型如何通过分析历史故障数据和传感器实时数据，预测主轴轴承、滚珠丝杠的剩余使用寿命（RUL），从而实现最优化的维护计划。 第九章：人机交互（HMI）与先进制造的用户体验 本章关注操作者与复杂数控系统的交互界面。分析了3D图形化HMI设计原则，如何将复杂的机床状态信息（如刀具磨损状态、加工进度）以直观、非技术性的方式呈现给一线工人。讨论了增强现实（AR）技术在机床装配、故障诊断和操作指导中的应用潜力，旨在降低学习曲线，减少人为错误。 --- 总结与展望 本书的最终目标是培养读者系统思维和解决复杂制造问题的能力。它提供的知识体系旨在帮助读者理解支撑现代高精度、高效率生产的底层技术逻辑，为我国制造业向智能制造2025转型提供坚实的理论与实践基础。本书的深度和广度远超基础操作手册，是对数控技术体系的一次全面、现代化的深度巡礼。

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天啊，我最近真是被这本《数控机床应用基础》给折磨得不轻！本来以为是本入门级教材，能让我快速上手，结果… 怎么说呢？这本书感觉就像是一个巨大的迷宫，里面充斥着各种我闻所未闻的术语和枯燥的理论。我盯着那些密密麻麻的公式和图表，感觉脑袋都要炸开了。尤其是那些关于刀具补偿和几何参数的章节，简直像是在看天书！我花了好几个小时，试图理解为什么某个参数会影响到加工精度，但到最后，我还是觉得一头雾水。书里提到的那些实际案例，虽然说是“应用”，但感觉离我实际操作的场景太远了，很多设备型号和加工流程我都从来没见过。我甚至怀疑，是不是我之前的学习基础太薄弱了，以至于对这些内容完全没有感觉。我试着在网上找一些视频教程来辅助学习，但发现很多视频里讲解的知识点，在书里根本找不到对应的解释，反过来也是一样。这让我感觉这本书就像是孤立存在一样，跟现实世界脱节了。我真的有点绝望，不知道自己什么时候才能真正理解里面的内容，什么时候才能真正掌握数控机床的应用。每天下班回家，看着这本书就觉得压力山大，真希望它能像一本故事书一样，读起来轻松有趣，而不是让我感觉像在参加一场艰苦的考试。我现在最大的愿望就是能找到一个真正能帮助我理解这些概念的资料，而不是继续在这本厚重的书中挣扎。

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我对《数控机床应用基础》的逻辑结构感到有些困惑。感觉章节之间的过渡不够流畅，有时候会突然从一个话题跳到另一个话题，缺乏清晰的脉络。例如，在讨论到工艺规程的制定时，它可能会突然插入一段关于机床润滑系统的介绍，然后又回到工艺规程。这种跳跃式的讲解方式，让我很难建立起一个完整的知识体系。我希望这本书能够按照一个递进的逻辑顺序来组织内容，从最基础的概念开始，逐步深入到更复杂的应用。比如说，可以先介绍数控机床的基本结构和原理，然后讲解数控编程的基础，再到具体的加工工艺和参数的选取，最后再讨论一些高级的应用和故障排除。目前这本书的结构，让我感觉像是在一个大杂烩里翻找信息，效率很低。我常常需要花费很多时间来理清思路，才能勉强跟上作者的讲解。

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《数控机床应用基础》在内容深度方面，我觉得有些不足。它似乎更侧重于对一些基础概念的介绍，但对于如何将这些概念应用到实际的加工过程中，却缺乏深入的探讨。例如，在讲到加工中心的协调运动时，书里只是简单地提到了XYZ三轴的联动，但并没有详细解释在实际加工中，如何通过编程来实现这些联动，以及联动过程中可能遇到的问题和解决方案。我感觉这本书就像是在“点到为止”，很多重要的细节被忽略了。我希望能够看到更多关于实际操作层面的内容，比如如何根据零件图纸进行刀具路径规划，如何设置合理的切削参数以保证加工质量和效率，以及在加工过程中如何进行异常处理等。这些都是我在实际工作中非常关心的问题。现在这本书给我的感觉，更像是一份理论大纲，而缺少了实际操作的“血肉”。我需要的是能够指导我完成实际操作的书，而不是仅仅告诉我“有什么”。

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我个人觉得，《数控机床应用基础》这本书在语言的易懂性上，还有待提高。它的专业术语使用得非常多，而且很多地方的解释也比较晦涩难懂。我感觉作者似乎默认读者已经具备了一定的基础知识，所以对很多概念的解释就一带而过。这对于像我这样想要从零开始学习的读者来说，非常不友好。我希望书中能够用更通俗易懂的语言来解释专业术语，并且对于一些关键的概念，能够提供更详细的解释和更直观的比喻。例如，在讲解切削力模型的时候，如果能用一些生活中的例子来类比，可能会更容易理解。另外，书中的某些章节，感觉内容有些陈旧，跟不上最新的技术发展。我希望书中能够包含一些关于现代数控机床和加工技术的最新信息，这样才能真正帮助我跟上行业的发展步伐。

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这本书的图文结合程度让我感到有些失望。《数控机床应用基础》中虽然有一些图片和图表，但很多时候，这些图表并没有起到应有的辅助理解作用。例如，在解释某个复杂的加工轨迹时，书中的图示过于抽象，并没有清晰地标注出关键的运动方向和刀具路径。我盯着那些曲线和点，完全不知道它们在现实中是如何运作的。而且，有些图例的质量也不算很高，模糊不清，根本看不出细节。更让人无奈的是，书中的文字描述和图表之间经常存在脱节，有时候，文字中提到的某个关键点，在图表中却找不到对应的示意。这让我觉得，图表的存在更像是为了填补版面，而不是真正为了帮助读者理解内容。我期望的是，每一个图表都应该有清晰的解释，并且能够直观地展示文字中难以言说的概念。例如，在介绍切削参数的选取时，如果能配上一些动态演示的图示，或者更直观的图表来展示不同参数对加工结果的影响，我想效果会好得多。现在这种半吊子的图文结合，反而让我觉得有些鸡肋。

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《数控机床应用基础》在实践指导方面，我觉得还有很大的提升空间。虽然书中提到了一些“应用”，但这些应用场景往往非常笼统，缺乏具体的指导性。例如，在讲解数控编程时，它会给出一些G代码和M代码的示例，但并没有提供具体的零件图纸，让我们去尝试自己编写程序。我感觉这本书更像是在“讲故事”，而不是“教方法”。我希望能够看到更多实际的案例分析，比如一个具体的零件，从零件图纸到最终加工完成，整个过程的书面演示。包括如何进行工艺分析，如何选择合适的刀具和机床，如何编写数控程序，以及如何进行加工过程中的质量控制等等。我需要的是一本能够指导我完成整个加工流程的书，而不是仅仅罗列一些理论知识。这种缺乏实践指导的“理论派”书籍，对于我这样的实操型学习者来说，帮助不大。

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这本《数控机床应用基础》给我的感觉就是，它好像是为那些已经有一定基础的人准备的，而不是真正面向“应用基础”的新手。我花了很长时间去啃那些理论知识，比如关于材料力学和机械加工原理的部分，但总觉得这些内容跟实际操作之间隔了一层纱。书里充斥着各种图纸和表格，虽然看起来很专业，但对我来说，这些图纸的复杂程度远远超出了我的理解能力。我盯着那些标注着各种符号和数值的图纸，完全不知道它们代表的实际意义是什么。而且，书中在解释某些加工过程时，往往会直接给出结果，而忽略了中间的推导过程和关键的技术点。这让我感觉自己只是在被动地接受信息，而没有真正理解背后的逻辑。我尝试着去按照书中的步骤进行模拟操作，但由于缺乏对关键参数的理解，每次都以失败告终。那种挫败感真的太强了。我渴望的是一本能够手把手教我，从零开始，一步一步地建立起对数控机床的认识的书。这本书给我的感觉，更像是一本技术手册，而不是一本真正意义上的教科书。我希望它能更注重培养读者的实践能力，而不是仅仅停留在理论层面。

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坦白说，《数控机床应用基础》的语言风格让我有些难以接受。它用的很多词汇都非常专业，而且句式结构也比较复杂，读起来非常吃力。我常常需要反复阅读同一句话，才能勉强理解它的意思。而且，书中在举例说明的时候，选择的案例也似乎过于偏重某些特定的行业，对我所处的领域参考价值不大。我感觉书中的内容虽然是关于“应用”，但距离我实际接触的设备和工艺还有一定的距离。我希望能够看到更多贴近实际生产需求的例子，能够让我更容易地将书中的知识与我的工作联系起来。此外，书中的排版也有些杂乱，有时候重要的信息被淹没在大量的文字中，不容易找到。我曾经试图在书中寻找某个特定问题的答案，但却花了很长时间才在某个角落里找到一个简短的提及。这种检索上的不便，极大地影响了我的学习效率。我真心希望这本书能够采用更清晰、更简洁的语言，并且在内容组织上更注重逻辑性和易读性，这样才能真正帮助到我这样的初学者。

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说实话，我一开始对《数控机床应用基础》抱有挺高的期望，毕竟它名字里就带“基础”两个字，我寻思着应该能给我一个清晰的学习脉络。然而，当我真正打开它的时候，我发现我的期待落空了。这本书的章节安排给我一种很不连贯的感觉。有时候，它会突然跳到一个我完全不熟悉的领域，然后又迅速回到之前的内容，好像作者并没有一个整体的规划。举个例子，在讲到G代码和M代码的时候，它会直接列出一大堆代码，但却没有详细解释这些代码在实际加工中是如何应用的，也没有提供足够的例子来帮助我理解。更让人费解的是，它在某个章节里强调的某个操作原理，在另一个章节里又出现了截然不同的解释，这让我无所适从，不知道哪个才是正确的。而且，书中对一些关键概念的阐述也过于笼统，缺乏深度。当我试图去了解某个特定功能的原理时，书里的描述往往是点到为止，留下了很多空白需要我自己去填补。这对于一个初学者来说，无疑是巨大的挑战。我常常需要花费大量的时间去查阅其他资料，才能勉强理解书中的某些内容。这种学习方式实在是太耗费时间和精力了，而且效率不高。我真心希望这本书能够更系统化、更条理化，能够引导读者一步一步地深入理解数控机床的应用。

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这本书的例题设置，让我觉得有点“隔靴搔痒”。《数控机床应用基础》虽然有一些例题，但这些例题往往过于简单，或者答案直接给出，缺乏引导性的思考过程。我希望例题能够更贴近实际的加工需求，并且在解题过程中能够提供详细的思路和步骤，引导读者自己去思考和解决问题。例如，在讲解刀具路径规划时，可以给出一个具有一定复杂度的零件，然后引导读者分析其加工特点，选择合适的刀具和策略，并最终编写出有效的数控程序。目前的例题，感觉更多的是一种“展示”，而不是一种“训练”。我需要的是能够帮助我锻炼解决问题能力的例题，而不是仅仅让我看一看“别人是怎么做的”。这种缺乏互动性和挑战性的例题，并不能真正帮助我提升技能。

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