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数控加工基础 1

第1章 数控加工基础 1

1 数控加工的定义及特点 1

1.1 定义 1

1.2 数控加工工艺的主要内容 1

1.3 数控加工的特点 2

2 数控加工的适应性 3

2.1 数控加工的优点 3

2.2 数控加工的缺点 3

2.3 数控加工的适应性 4

3 数控机床的分类及其主要附属装置 5

3.1 数控机床的基本结构特征 5

3.2 数控机床的分类 5

3.3 数控系统的初步知识 6

4.1 数控加工工艺设计的主要内容 8

4 数控加工的工艺设计 8

3.4 数控机床的主要辅助装置 8

4.2 选择并决定进行数控加工的内容 9

4.3 对零件图进行数控加工工艺性分析 9

4.4 数控加工的工艺路线设计 10

4.5 数控加工工序的设计 11

4.6 数控加工专用技术文件的编写 13

第2章 数控加工程序基础 15

1 字符与两种代码 15

1.1 字符与代码 15

1.2 EIA代码 16

1.3 ISO代码 18

2 字与字的7种功能类型 20

2.1 字 20

2.2 顺序号字 20

2.3 准备功能字 20

2.4 尺寸字 20

2.6 主轴转速功能字 23

2.5 进给功能字 23

2.7 刀具功能字 24

2.8 辅助功能字 25

3 程序段格式与程序格式 27

3.1 程序段 27

3.2 程序段格式 27

3.3 常规加工程序的格式 28

3.4 常规加工程序的编程规则 28

4 主程序与子程序 30

5 用户宏程序 31

5.1 变量 31

5.2 变量的演算 32

5.3 变量的函数 33

5.4 变量的赋值 34

5.5 转向语句 37

5.6 用户宏程序的结构及用户宏功能举例 39

6.1 顺序号 45

6 关于顺序号和跳步指令 45

6.2 跳步指令 47

7 数控机床的坐标系 52

7.1 坐标和运动方向命名的原则 52

7.2 Z坐标的运动 53

7.3 X坐标的运动 53

7.7 附加的坐标 54

7.9 数控机床的坐标简图 54

7.8 主轴旋转运动的方向 54

7.6 标准坐标系统的原点 54

7.5 旋转运动的A、B和C 54

7.4 Y坐标的运动 54

第3章 数控机床选型 58

1 选型依据 58

1.1 确定典型加工对象 58

1.2 多品种中小批量轮番生产时数控机床的选型 60

1.3 大批大量生产时数控机床的选型 61

2.2 机床的精度 63

2 选型的基本原则 63

2.1 机床的主参数 63

2.3 机床的刚度 66

2.4 机床的可靠性 66

2.5 机床的噪声和造型 66

3 机床功能的选择 67

3.1 机床坐标轴的选择 67

3.2 辅助坐标轴和辅助功能选择 69

3.3 关于功能预留 71

3.4 数控系统功能的选择 71

4 机床数量的计算 74

5 数控机床效益分析 75

5.1 单机数控加工的工艺成本 75

5.2 数控机床经济效益分析 79

1.3 电源检查 83

1.2 数控系统的连接 83

1.1 机床的初就位和组装 83

1 数控机床的安装、调试 83

第4章 数控机床的安装、调试及验收 83

1.4 参数的设定和确认 84

1.5 通电试车 85

1.6 机床几何精度的调整 86

1.7 机床试运行 86

2 数控机床的验收 86

2.1 开箱检验 87

2.2 外观检查 87

2.3 机床性能及数控功能的验证 87

2.4 数控机床精度的验收 88

3 日常保养和使用中应注意的问题 96

3.1 日常保养 96

3.2 数控机床使用中应注意的问题 98

1 数控车床的特点及功能 101

1.1 分类与结构特点 101

数控切削加工技术 101

第5章 数控车削技术 101

1.2 主要先进功能 102

1.3 数控车床的档次 110

2 数控车床的主要加工对象及其批量问题 112

3 数控车床所用工艺装备的特点 114

3.1 对刀具的要求 114

3.2 对刀座(夹)的要求 114

4.1 一般对刀 115

4 对刀 115

4.2 用机外对刀仪对刀 116

4.3 ATC对刀 118

4.4 自动对刀 119

5 对零件图进行数学处理 125

5.1 选择原点、换算尺寸及对公差的处理 125

5.2 节点坐标值的计算 127

5.3 非圆曲线的逼近处理 129

6.1 确定工序和装夹方式 135

6 制订工艺流程 135

6.2 设计和选择工艺装备 136

6.3 选择刀具和确定走刀路线 136

6.4 选择刀片和决定切削用量 137

6.5 假想刀尖点位置的计算 140

7 程序编制 142

7.1 不使用G41/G42的程序编制 142

7.2 使用G41/G42及固定线速度切削功能的程序 147

8 难加工材料的车削 151

8.1 难加工材料的基本概念 151

8.2 难加工材料的数控车削 152

第6章 数控铣削技术 157

1 数控铣床简介 157

1.1 数控铣床的分类 157

1.2 数控铣床的结构特征 159

1.3 数控铣床的主要功能 160

2.1 平面类零件 161

2 数控铣床的主要加工对象 161

2.2 变斜角类零件 162

2.3 曲面类(立体类)零件 163

3 数控铣削用的工艺装备 163

3.1 夹具 163

3.2 刃具 165

4 数控铣削的工艺性分析要点 170

4.1 选择并确定数控铣削加工部位及工序内容 170

4.2 零件图的工艺性分析 170

4.3 零件毛坯的工艺性分析 172

5 图形的数学处理 173

5.1 几种特殊情况下的直线轮廓图形处理方法 173

5.2 数学方程描述的非圆曲线的数学处理 177

5.3 列表曲线的数学处理 181

5.4 曲面的数学处理 209

5.5 三坐标铣床行切加工斜削面时有关问题的处理 213

6 程序编制 217

6.1 手工编程的过程 218

6.2 编制数控铣削程序时应注意的问题 219

6.3 程序校验 221

7 典型零件的数控铣削工艺分析及程序编制步骤 222

7.1 实例一：支架零件的数控铣削 222

7.2 实例二：柱形凸轮零件的数控铣削 240

7.3 实例三：平面凸轮零件的数控铣削 250

附录一 牛顿插值子程序 267

附录二 圆弧样条拟合列表曲线的子程序 269

附录三 双圆弧样条拟合列表曲线的子程序 272

第7章 数控钻削技术 278

1 数控钻床简介 278

1.1 数控钻床的类型 278

1.2 数控钻床的结构特点及控制系统 280

1.3 数控钻床的选型 280

2.2 钻削中心的主要加工对象 281

2.1 钻削中心的加工功能 281

2 钻削中心的加工功能及主要加工对象 281

3 程序编制 283

3.1 编程前的准备工作 283

3.2 编程中的工艺处理 283

3.3 编程中的数学处理 293

3.4 手写程序单 293

3.5 程序输入与检查 294

3.6 试切削前的其他准备工作 295

3.7 加工零件的试切削 295

4 编程实例 296

4.1 设备选型 296

4.2 分析零件图，明确加工部位 296

4.3 选定夹具并确定工件坐标系及对刀点 296

4.4 确定加工顺序，选定刀具 297

4.5 确定走刀路线 297

4.7 所用设备的数控系统简介 299

4.6 确定切削用量 299

4.8 手写程序单 305

5 用户宏程序在钻削中心上的应用 307

5.1 装有FANUC-3M系统的钻削中心加工多孔零件 308

5.2 装有FANUC-3M系统的钻削中心加工环形点阵孔群零件 309

5.3 装有西班牙FAGOR8025系统的钻削中心加工环形点阵孔群零件 310

1 加工中心简介 312

1.1 加工中心的分类与结构特点 312

第8章 加工中心切削技术 312

1.2 加工中心的精度与控制系统 314

1.3 加工中心功能介绍 315

1.4 加工中心的辅具及辅助设备 317

2 加工中心的主要加工对象 324

2.1 箱体类零件 324

2.2 复杂曲面 325

2.3 异形件 327

2.5 特殊加工 328

2.6 推荐采用加工中心加工的主要内容和不宜在加工中心上加工的内容 328

2.4 盘、套、板类零件 328

3 加工中心切削工艺方案制定 329

3.1 制定工艺方案前的零件工艺可行性分析 329

3.2 常规工艺方案与加工中心工艺方案 332

3.3 加工中心的规格及类型选择 336

3.4 零件的工艺设计 339

3.5 加工中心工步设计原则 341

3.6 在加工中心上加工升降台铣床的关键零件——升降台体 342

3.7 加工余量的确定 347

3.8 影响加工精度的因素 350

4 工件的定位与装夹 352

4.1 加工中心加工定位基准的选择 352

4.2 确定零件夹具 353

4.3 加工中心夹具设计及组装时应注意的问题 355

4.4 零件的夹紧与安装 356

4.5 确定零件在机床工作台上的最佳位置 356

5.1 加工中心用刀具的基本要求 357

5 加工中心刀具的选择与应用技术 357

5.2 孔加工方法与刀具选择 358

5.3 面加工技术及刀具选择 365

5.4 切削用量的确定 369

5.5 加工中心刀具长度的确定 370

6 编程零点的选择及工件坐标系的建立 371

6.1 加工中心的坐标系统 371

6.2 编程零点与工件坐标系 372

6.3 用G92设定的工件坐标系与工件偏置坐标系 373

6.4 工件坐标系的测量 375

6.5 确定卧式加工中心多工件坐标系坐标值的计算法 376

7 加工中心程序设计 380

7.1 机床坐标系和工件坐标系 380

7.2 手工编程对工件图的数学处理 384

7.3 程序中的代码功能 386

7.4 加工中心几种基本程序的编制 387

8.1 异形件在加工中心上的加工 393

8 加工中心应用实例 393

8.2 箱体类零件在加工中心上的加工 400

8.3 轴套类零件在加工中心上的加工 403

8.4 板类零件在加工中心上的加工 407

9 用户宏程序在加工中心上的应用实例 410

9.1 点阵孔群类别及参数 410

9.2 框图 410

9.3 相似点阵孔群应用实例 415

9.4 用户宏程序综合应用实例 417

10 加工中心应用技术 421

10.1 设备管理及使用要求 422

10.2 使用人员的素质与要求 423

10.3 生产流程 424

10.4 加工中心机床加工零件的技术测量 424

10.5 最大限度地缩短加工准备时间，提高加工柔性和机床利用率，采取减少停工期的措施 426

10.6 加工中心操作规程 427

1.2 数控外圆磨削方式 429

1.1 数控外圆磨削的特点 429

1 数控外圆磨削技术 429

第9章 数控磨削技术 429

1.3 数控磨削加工工艺参数 432

1.4 变量在程序中的应用 435

1.5 典型零件的加工实例 436

1.6 应用中要注意的问题 440

2 数控坐标磨削技术 441

2.1 数控坐标磨床的结构特征 441

2.2 基本加工方法 442

2.3 机床附件和通用夹具 445

2.4 砂轮 445

2.5 工序准备和工艺参数 446

2.6 加工实例 446

3 数控强力磨削技术 449

3.1 强力磨床的结构特点 449

3.2 成形方法 450

3.3 强力磨削的编程 451

3.4 磨削 453

4 数控立式磨削技术 454

4.1 数控立式磨床简介 454

4.2 数控立式磨削的工艺特点 456

4.3 数控立式磨削的程序编制 456

4.4 数控立式磨削用特殊刀盘加工实例 461

第10章 数控齿轮加工技术 467

1 概述 467

2 数控插齿技术 467

2.1 数控插齿机简介 467

2.2 主要加工对象 471

2.3 工夹具 472

2.4 对图形进行数学处理 474

2.5 程序编制 481

2.7 应用实例 484

2.6 加工时的对刀 484

3 数控滚齿技术 489

3.1 数控滚齿机简介 489

3.2 工艺控制 492

3.3 轴坐标值的调定 495

3.4 滚削人字齿轮 500

3.5 程序编制 501

3.6 精切前的准备 506

1.1 数控电火花线切割加工原理 507

1.2 数控电火花线切割加工的发展简况 507

数控特种加工技术 507

1 数控电火花线切割加工 507

第11章 数控电火花线切割技术 507

1.3 数控电火花线切割加工机床的分类 508

1.4 数控电火花线切割加工的应用范围 509

2 数控电火花线切割加工机床的基本组成 511

2.1 数控电火花线切割机床的机械装置 511

2.2 工作液 512

2.3 脉冲电源装置 513

3 数控电火花线切割工艺特点 514

3.1 数控电火花线切割加工的切割速度及其主要影响因素 514

3.2 数控电火花线切割加工的加工精度及其主要影响因素 522

3.3 数控电火花线切割加工表面形状及其主要影响因素 529

3.4 线电极损耗及其影响因素 531

4 数控电火花线切割技术 532

4.1 加工准备 532

4.2 加工条件的选择 538

4.3 提高加工精度的措施 541

第12章 数控电火花成形加工技术 545

1 数控电火花成形加工原理与特点 545

1.1 数控电火花成形加工原理 545

1.2 加工特点 546

1.3 数控电火花成形加工的局限性 546

2 数控电火花成形加工的应用范围 546

3 数控电火花成形机床的主要组成 547

4 电火花成形加工的一般工艺规律 549

4.1 过程参数和主要工艺指标 549

4.2 极性效应 552

4.3 影响加工速度的主要因素 552

4.4 影响表面质量的主要因素 553

4.5 影响加工精度的主要因素 554

5 电极 555

5.1 电极材料及其加工性能 555

5.2 电极设计要点 555

5.3 电极夹头 556

6 数控电火花成形加工工艺过程及举例 557

6.1 电加工工艺参数的选定 557

6.2 预加工 557

6.3 加工方式选定 558

6.4 加工实例 559

1 激光加工简介 563

1.1 激光产生的原理及特点 563

第13章 数控激光加工技术 563

1.2 激光加工工艺及特点 564

2 数控激光加工机简介 565

2.1 分类及结构特点 565

2.2 控制系统 566

2.3 对激光加工机的要求 566

3.1 焦点光斑大小及切缝宽度的计算 567

3.2 公差的处理、原点的选择及尺寸变换 567

3 对图形进行数学处理 567

3.3 数字化仿形编程 569

4 激光加工工艺参数的选择 570

4.1 速率的变化对激光加工质量的影响 570

4.2 激光热处理工艺参数的选择 571

4.3 激光焊接工艺参数的选择 572

4.4 激光切割工艺参数的选择 573

4.5 激光切割应用的一些特殊方法 574

5.1 编程前的准备工作 575

5 程序的编制 575

5.2 手工编程 577

5.3 程序检验 578

5.4 编制激光加工程序实用技巧 578

6 用户宏程序在激光加工中的应用 579

7 典型零件的激光加工程序编制实例 580

第14章 数控等离子弧切割技术 585

1 概述 585

2 等离子弧切割方法及其选择 586

3 等离子弧切割机数控系统特点和切割机的辅助装置 589

3.1 数控系统 589

3.2 切割机的辅助装置 590

4 数控等离子切割机及其复合加工机的选择 591

4.1 数控等离子切割机选择 591

4.2 数控等离子复合加工机的选择 591

5 等离子弧切割规范 591

6 等离子切割面形状及其质量评定 593

7 等离于弧切割举例 594

第15章 数控火焰切割技术 597

1 钢的火焰切割 597

1.1 钢的热切割 597

1.2 钢的火焰切割 598

2 数控火焰切割机的选择 600

2.1 数控切割机的生产能力 601

2.2 数控切割机的规格和基本功能的选择 601

3 数控火焰切割工艺 603

3.1 影响钢板火焰切割质量的三个基本要素：气体，切割速度，割嘴高度 603

3.2 切割引线 605

3.3 割缝补偿 606

3.4 工件的特殊切割法 607

3.5 热变形的控制 607

3.6 坡口的切割 610

3.9 高碳钢板的切割 612

3.8 钢板表面预处理对切割质量的影响 612

3.7 特厚钢板的穿孔工艺 612

3.10 数控火焰切割质量缺陷与原因分析 613

4 数控火焰切割机保养操作规程 618

数控板材加工技术 619

第16章 数控冲压技术 619

1 概述 619

2 数控压力机的基本结构特点 620

3 模座及模具的选择 620

3.3 冲孔力的计算 621

3.1 模座及模具规格 621

3.2 模具间隙 621

4 加工举例 622

第17章 数控直角剪板技术 627

1 数控直角剪板机的选用 627

1.1 加工力的确定 627

1.2 刀片间隙的确定 628

2 数控直角剪板机的调整 628

3.1 运行方式种类 629

3 加工举例 629

3.2 加工举例 630

第18章 数控板料折弯技术 632

1 板料折弯方法 632

1.1 自由折弯 632

1.2 校正折弯 632

1.3 三点折弯 633

3.1 通用模具 634

3 模具 634

2 数控板料折弯机的选择 634

3.2 三点板料折弯机的模具 635

4 折弯精度 638

4.1 影响折弯精度的因素 638

4.2 提高折弯精度的措施 638

5 折弯工艺力的确定 639

5.1 自由折弯和校正折弯工艺力 639

6 加工实例 640

5.2 三点折弯工艺力 640

自动编程 643

第19章 自动编程的基本概念及知识 643

1 自动编程的特点——与手工编程的比较 643

1.1 数学处理的比较 643

1.2 加工程序单的比较 643

1.3 纸带穿孔方式的比较 644

1.4 程序校验的比较 644

1.5 综合比较 645

2 自动编程相关的术语 645

2.1 计算机硬件方面的术语 645

2.2 计算机软件方面的术语 647

3 实现自动编程的决策须知 647

3.1 手工编程或自动编程的方案选择 648

3.1 统筹性问题 648

3.3 自动编程档次的选择 648

4.1 按计算机硬件的种类规格分类 649

4 自动编程的分类 649

4.2 按计算机联网的方式分类 652

4.3 按编程信息的输入方式分类 652

4.4 按加工中采用的机床坐标数及联动性分类 653

4.5 按语言性质分类 654

第20章 APT自动编程语言 655

1 APT的发展简史 655

2 APT的基本语法 656

2.1 从APT的零件编程一例看其特点 656

2.2 APT语言的基本语法 659

3 APT的几何定义语句 663

3.1 点(POINT)的定义 663

3.2 直线(LINE)的定义 664

3.3 圆(CIRCLE)的定义 666

3.4 平面(PLANE)的定义 669

3.5 点群(PATERN)的定义 669

3.7 变换矩阵(MATRIX)的定义 671

3.6 列表曲线(TABCYL)的定义 671

4 APT的刀具运动语句 673

4.1 点位控制语句 673

4.2 轮廓控制语句 674

5 APT的特殊语句 682

5.1 坐标系变换语句(REFSYS) 682

5.2 循环语句(LOOP) 683

5.3 宏指令语句(MACRO) 684

5.4 刀具变换语句(TRACRT) 686

5.5 复制语句(COPY) 687

6 铣槽功能(POCKET) 688

7 APT的后置处理程序 691

8 APT编程举例 693

第21章 图形交互自动编程 697

1 概述 697

2 图形交互自动编程的基本步骤 697

2.1 零件图及加工工艺分析 697

2.2 几何造型 698

2.3 刀位轨迹的生成 700

2.4 后置处理 701

2.5 程序输出 702

3 图形交互自动编程的特点 702

4 通用二维图形交互自动编程系统介绍 702

4.1 系统运行的硬件设备和软件环境 703

4.2 系统功能 703

4.3 系统的特点 703

4.4 使用操作方法 704

4.5 交互编程的步骤 704

4.6 三个代表性编程实例 705

5 三维(3D)曲面的处理 711

5.1 三维几何造型 711

5.2 三维几何造型变换 719

5.3 三维刀具路径计算 720

5.4 曲面相交处理 730

5.5 刀具路径的修整 732

5.6 刀具路径的变换 738

第22章 国内外自动编程软件产品的一些特点 746

1 用于大、中型计算机的自动编程软件 746

1.1 APT4—SSX7 746

1.2 CATIA 747

2 用于微机的自动编程软件 750

2.1 HFAPT2 750

2.2 MAPT 750

2.4 NC3AP-M 752

2.3 HZAPT-Ⅱ 752

2.5 CAMNCS 759

2.6 Master CAM 761

3 用于工作站的自动编程软件 761

第23章 复杂曲面的五坐标自动编程 766

1 五坐标程序的基本特点 766

2 整体叶轮叶型加工的数学处理 767

3.3 旋转C坐标 769

3.2 转为左手工件坐标系 769

3 五坐标后置处理程序中的坐标转换 769

3.1 设定工件坐标系 769

3.4 设定机床中心坐标系 770

3.5 旋转B坐标 770

3.6 设立机床零点坐标系 771

4 加工程序进给速度指令的数值计算 772

柔性制造及计算机集成制造系统简介 773

第24章 柔性制造单元及柔性制造系统 773

1 柔性制造单元 773

1.1 柔性制造单元的简述 773

1.2 柔性制造单元的应用和发展 774

2 柔性制造系统 775

2.1 柔性制造系统的组成和功能 775

2.2 柔性制造系统的控制和运行 780

2.3 柔性制造系统的规划和设计 785

2.4 柔性制造系统的评价指标 788

3 柔性制造系统实例简介 789

3.1 金属切削加工柔性制造系统FFS-1500-2简介 791

3.2 板材加工柔性制造系统简介 792

第25章 计算机集成制造系统(CIMS) 806

1 概述 806

1.1 机械制造技术改造的总趋势 806

1.2 产生计算机集成制造系统的技术准备 807

1.3 计算机集成制造系统的提出和发展 808

2 计算机集成制造系统的概念和构成 808

2.1 计算机集成制造系统的概念 808

2.2 计算机集成制造系统的构成 808

2.3 我国CIMS实验工程构成实例 809

3 计算机集成制造系统的效益及应用对象 809

4 我国对计算机集成制造系统的发展战略 813

5 国外计算机集成制造系统开发应用实例 813

5.1 日本富士通公司 813

5.2 美国通用汽车公司与通用电气公司 813