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第1部分　G代码编程 3

第1章　计算机数控概述 3

1.1　数控发展历史 3

1.1.1　NC/CNC机床的发展 3

1.1.2　CNC机床的发展 4

1.2　数控机床的类型 5

1.2.1　CNC等离子机床 5

1.2.2　CNC弹簧成型机床 5

1.2.3　CNC激光切割机床 6

1.2.4　立式加工中心 7

1.2.5　卧式加工中心 7

1.2.6　CNC折弯机 8

1.2.7　CNC冲床 8

1.3　点对点和连续轨迹 8

1.4　机床轴 9

1.5　CNC机床的组成 9

1.5.1　NC/CNC控制器 10

1.5.2　显示器 11

1.5.3　驱动电机 11

1.5.4　步进电机与开环系统 12

1.5.5　伺服电机与闭环系统 12

1.5.6　CNC机床 15

1.6 为什么使用CNC 17

1.7　轴和坐标系统 18

1.7.1　笛卡尔坐标系 18

1.7.2　极坐标 22

1.8　绝对编程和增量编程 22

1.9　课后练习 23

第2章　三角学基础 25

2.1 勾股定理 25

2.2　正弦、余弦和正切 27

2.3　课后练习 31

第3章　硬质合金基础 35

3.1　硬质合金刀具的基础 35

3.1.1　硬质合金 36

3.1.2　硬质合金刀具等级的选择 36

3.1.3　对硬质合金刀片添加涂层 38

3.1.4　钻石涂层刀片 38

3.1.5　刀尖半径 38

3.1.6　刀片形状 38

3.1.7　刀片尺寸 39

3.1.8 前角 39

3.1.9　主偏角 40

3.2　刀片选择 41

3.2.1　金属的可加工性 41

3.2.2　钢 41

3.2.3　不锈钢 42

3.2.4　铸铁 42

3.2.5　刀片选择实例 42

3.3　刀柄样式及标识 44

3.4　切屑控制 45

3.4.1　机械断屑器 46

3.4.2　模压式断屑器 46

3.4.3　影响切屑形成的因素 47

3.4.4　切屑的颜色 47

3.5　故障排除 47

3.5.1 严重断裂 47

3.5.2　刀刃磨损 48

3.5.3 月牙洼磨损 49

3.5.4　切削刃积屑瘤 49

3.5.5 切深沟槽 49

3.5.6 崩刃 49

3.5.7　热龟裂和热变形 50

3.6　课后练习 51

第4章　编程基础 53

4.1　字地址编程 53

4.1.1　字母地址命令 54

4.1.2　字地址编程术语 54

4.1.3　程序号 55

4.2　对零件编程 56

4.2.1　零件基准位置 57

4.2.2　顺序号（NXXXX） 57

4.2.3　G代码（准备功能） 57

4.2.4　主轴控制功能 59

4.2.5　辅助功能（M代码） 59

4.2.6　刀具调用 60

4.2.7 可控制轴字（X、Y、Z） 60

4.2.8　运动代码块 60

4.3 编程 62

4.3.1 第一部分：准备功能代码 63

4.3.2　第二部分：加工操作 64

4.3.3　第三部分：结束程序 64

4.3.4　工件坐标（WPC）设置 64

4.4　增量编程 66

4.5 圆弧插补 68

4.5.1 通过编程实现圆弧运动 68

4.5.2　补偿编程练习 72

4.6　刀具长度偏置 73

4.7　刀具直径偏置 74

4.8　课后练习 76

第5章　编程示例 83

5.1 编程示例 83

5.2　编程示例1：绝对模式编程 84

5.3　编程示例2：增量模式编程 86

5.4　编程示例3：铣槽 88

5.5　编程示例4：利用圆弧插补进行铣削 89

5.6　编程示例5：用IJ编程法实现圆弧插补 91

5.7　编程示例6：用半径法编程法实现圆弧插补 93

5.8　编程示例7：铣削示例 95

5.9　编程示例8：高度和直径补偿示例 96

5.10　课后练习 98

第6章　加工中心夹具与刀具 101

6.1　工件装卡装置 101

6.1.1　虎钳 101

6.1.2　弯板 102

6.1.3　直接夹紧工件 102

6.1.4　夹具 104

6.2　刀具与刀柄 105

6.2.1　高速钢钻头 105

6.2.2　中心钻、定位钻 106

6.2.3 扁钻 106

6.2.4　硬质合金钻头 107

6.2.5　其他孔加工方法 107

6.2.6　镗孔 108

6.2.7　攻丝 109

6.3　铣削刀具 110

6.3.1 端铣刀 110

6.3.2　空心端铣刀 111

6.4　顺铣与逆铣 112

6.5　切削速度、进给速度和切削深度 112

6.5.1　切削深度 112

6.5.2　进给速度 113

6.5.3　切削速度 114

6.6　加工中心操作 114

6.7 安全性 115

6.8　课后练习 115

第7章　加工中心基础 117

7.1 加工中心的类型 117

7.1.1　卧式加工中心 119

7.1.2　立式加工中心 119

7.2　加工中心的组成 119

7.2.1　立柱 120

7.2.2　滑座 120

7.2.3　床身 120

7.2.4 工作台 121

7.2.5 主轴 121

7.2.6　换刀装置 121

7.3 运动轴 122

7.4　机床控制特征 123

7.4.1　手动控制特征 124

7.4.2　紧急停止按钮 124

7.4.3　机床轴的运动 125

7.4.4　循环启动／进给保持按钮 125

7.4.5　参考位置（零点）返回 126

7.5　工件坐标设置 126

7.5.1 主轴速度和进给速度修调开关 128

7.5.2　单块操作 128

7.6　其他控制器特征 129

7.6.1　手动数据输入 129

7.6.2　程序编辑 129

7.6.3 显示器 129

7.7　会话式编程 130

7.8　课后练习 130

第8章　加工中心编程 131

8.1　规划程序 131

8.1.1　零件图 131

8.1.2　选择机床 131

8.1.3　工件装卡 132

8.1.4　零件基准位置 132

8.1.5　选择合适的刀具 132

8.1.6　工艺规划 132

8.1.7　设置卡 134

8.1.8　零件编程 134

8.2　加工中心固定循环 135

8.2.1 间歇进给（深孔时）钻孔循环（G83） 137

8.2.2　回缩定位 138

8.2.3　攻丝固定循环（G84） 139

8.2.4　镗孔固定循环（G85） 141

8.2.5　镗沉孔固定循环（G82） 142

8.2.6　螺旋插补 143

8.2.7　子程序 144

8.3　课后练习 146

第9章　CNC车床 151

9.1　车削中心概述 151

9.2　CNC车床的类型 152

9.3　CNC车床的部件 152

9.3.1　床头箱 153

9.3.2　尾座 153

9.3.3　刀塔 154

9.3.4　床身 154

9.3.5　滑板 155

9.4　车削中心的轴 155

9.5 工件装卡 156

9.5.1　卡盘 156

9.5.2　套爪卡盘 156

9.5.3　夹具 157

9.6　刀具 157

9.6.1 车削端面 157

9.6.2　车削外表面 157

9.6.3　切槽 158

9.6.4　切断 158

9.6.5　镗孔 159

9.6.6　车削螺纹 159

9.7　刀具的预调整 160

9.8　机床参考位置、换刀位置及零件原点 161

9.8.1　机床零点 161

9.8.2　换刀位置 161

9.8.3 零件原点 161

9.9 偏置 162

9.9.1　刀具偏置 162

9.9.2　几何偏置 162

9.10　加工材料的处理 163

9.10.1　棒料进给器 164

9.10.2　零件安装器和卸零件器 164

9.10.3　机器人装料系统 164

9.10.4　零件捕捉器 165

9.10.5　切屑传送带 165

9.11　机床控制器操作 165

9.11.1　安全性 165

9.11.2　机床控制器 166

9.12 手动控制 167

9.12.1　紧急停止按钮 168

9.12.2　机床轴的运动 168

9.12.3　循环启动／进给保持按钮 169

9.12.4　主轴速度和进给速度修调开关 169

9.12.5　单块操作 169

9.12.6　其他控制器特征 170

9.12.7　手动数据输入 170

9.13 程序编辑 170

9.14　诊断 171

9.15　会话式编程 171

9.16　课后练习 171

第10章　CNC车削中心编程 173

10.1　车削中心回顾 173

10.2　规划程序 174

10.2.1　工件装卡 174

10.2.2　刀具 174

10.2.3　工艺规划 174

10.2.4　设置卡 176

10.3　编程快速浏览 176

10.3.1 字地址编程 177

10.3.2　编程过程 178

10.3.3　启动（准备）过程 178

10.3.4　换刀和刀具调用块 178

10.3.5　工件坐标设置 179

10.3.6　确定G50偏置 179

10.4　圆弧插补 185

10.4.1 圆弧起点 185

10.4.2　圆弧方向（G02、G03） 186

10.4.3　圆弧端点 186

10.4.4　圆弧圆心 187

10.4.5　圆弧插补的半径编程法 188

10.4.6　刀尖半径补偿 189

10.5　车削中心的固定循环 192

10.5.1　粗车循环（G71） 193

10.5.2　精车削循环（G70） 194

10.5.3　间歇进给钻孔循环（G74） 195

10.5.4　切槽循环（G75） 196

10.5.5　车削螺纹循环（G76） 197

10.6　课后练习 199

第11章 电火花加工（EDM） 203

11.1　EDM简介 203

11.2　EDM切割 206

11.3　线切割EDM机床的类型 207

11.4　切割丝进给EDM的部件 209

11.4.1　模糊逻辑控制 209

11.4.2　用EDM加工时需要考虑的问题 210

11.5　机床设置 210

11.5.1　边检测 211

11.5.2　孔位置检测 212

11.5.3　槽位置检测 212

11.5.4　测试方形 212

11.5.5　往复切割 212

11.5.6　编程 213

11.5.7　4轴编程示例 216

11.6　课后练习 220

第12章　磨料水射流切割与激光切割 223

12.1　概述 223

12.2　氧切割 223

12.3　等离子切割 224

12.4　磨料水射流加工 225

12.4.1　切口宽度 228

12.4.2　加工成本 228

12.4.3　磨料水射流切割的优点与缺点 229

12.4.4　编程 229

12.4.5　多切割头 230

12.4.6　零件嵌套 231

12.5　激光加工 231

12.5.1　激光处理 232

12.5.2　激光基础知识 232

12.5.3　光束传递系统 235

12.5.4　激光切割头 236

12.5.5　激光加工的优点与缺点 238

12.6　课后练习 238

第13章 CAD/CAM基础 241

13.1　CAD/CAM简介 241

13.2　设计 241

13.2.1　任务确定 242

13.2.2　分析 242

13.2.3　试验 242

13.2.4　生产 243

13.3　计算机辅助设计（CAD） 243

13.3.1　硬件 243

13.3.2　软件 243

13.4　CAD的使用 243

13.5　CAD的优点 244

13.6　计算机辅助零件编程（CAPP） 244

13.7　后处理程序 246

13.8　模拟 247

13.9　下载CNC程序 247

13.10　设计的未来 247

13.11　课后练习 248

第Ⅱ部分　会话式编程 251

第14章　Mazatrol编程 251

14.1　编程练习1——基本编程 252

14.1.1　开始新程序 252

14.1.2　面加工 255

14.1.3　直线加工 260

14.1.4　点加工 265

14.1.5　图形检验 269

14.2　编程练习2——铣削任意形状 269

14.2.1　直线加工任意形状 272

14.2.2　检验图形 278

14.3　编程练习3——加工复杂零件 279

14.3.1 面加工 281

14.3.2　型腔加工 285

14.3.3 凸台加工工序 287

14.3.4　螺栓孔圆加工 291

14.3.5 点加工 295

14.3.6　图形检验 297

第15章　FANUC FAPT编程 299

15.1　编程练习1 299

15.1.1　坯料和零件 301

15.1.2　材料类型 301

15.1.3　表面粗糙度默认设置 302

15.1.4　图形格式 303

15.1.5　坯料图形和基线 303

15.1.6　零件图 304

15.1.7　参考位置与转位位置 310

15.1.8　转位位置 310

15.1.9　加工定义 311

15.1.10　加工起始位置 313

15.1.11　切削条件 314

15.1.12　切削方向 314

15.1.13　切削区定义 314

15.1.14　切削条件 315

15.1.15　切削方向 315

15.1.16　切削区定义 315

15.1.17　加工定义 316

15.1.18　刀具数据 317

15.1.19　加工起始位置 317

15.1.20　切削条件 317

15.1.21　切削方向 318

15.1.22　切削区定义 318

15.1.23　切削条件 318

15.1.24　切削方向 318

15.1.25　切削区定义 319

15.1.26　NC数据准备 319

15.2　编程练习2 320

15.2.1　坯料和零件 321

15.2.2　材料类型 322

15.2.3　表面粗糙度默认设置 322

15.2.4　图形格式 323

15.2.5　坯料图形和基线 323

15.2.6　零件图 324

15.2.7　描述零件图形 326

15.2.8　参考位置和转位位置 330

15.2.9　加工定义 332

15.2.10　加工起始位置 333

15.2.11　切削条件 334

15.2.12　切削方向 334

15.2.13　切削区定义 335

15.2.14　切削条件 335

15.2.15　切削方向 335

15.2.16　切削区定义 335

15.2.17　加工定义 336

15.2.18　刀具数据 337

15.2.19　加工起始位置 337

15.2.20　切削条件 337

15.2.21　切削方向 337

15.2.22　切削区定义 338

15.2.23　切削条件 338

15.2.24　切削方向 338

15.2.25　切削区定义 338

15.2.26　切槽 339

15.2.27　刀具数据 339

15.2.28　加工起始位置 339

15.2.29　切削条件 339

15.2.30　切削区定义 339

15.2.31　切削条件 340

15.2.32　切削螺纹 340

15.2.33　刀具数据 340

15.2.34　加工起始位置 340

15.2.35　切削条件 341

15.2.36　NC数据准备 341

15.3　编程练习3 341

15.3.1　坯料和零件 342

15.3.2　材料类型 342

15.3.3 表面粗糙度默认设置 342

15.3.4　图形格式 342

15.3.5　坯料图形和基线 342

15.3.6　零件图形 342

15.3.7　参考位置和转位位置 344

15.3.8　加工定义 344

15.3.9　加工起始位置 344

15.3.10　切削条件 344

15.3.11　切削方向 344

15.3.12　切削区定义 345

15.3.13　切削条件 345

15.3.14　切削方向 345

15.3.15　切削区定义 346

15.3.16　加工定义 346

15.3.17　刀具数据 346

15.3.18　加工起始位置 347

15.3.19　切削条件 347

15.3.20　切削方向 347

15.3.21　切削区定义 347

15.3.22　切削条件 348

15.3.23　切削方向 348

15.3.24　切削方向 348

15.3.25　切削区定义 348

15.3.26　切槽 349

15.3.27　刀具数据 349

15.3.28　加工起始位置 349

15.3.29　切削条件 349

15.3.30　切削区定义 349

15.3.31　切削条件 350

15.3.32　加工起始位置 350

15.3.33　NC数据准备 350

第Ⅲ部分　质量控制 355

第16章　统计过程控制基础 355

16.1　统计过程控制概述 355

16.1.1　废品成本 356

16.1.2　数据 356

16.2　数据类型 356

16.2.1　属性数据 356

16.2.2　变量数据 357

16.3　编码数据 357

16.4　数据的图形表示 358

16.5 偏差 359

16.6　机率和非机遇偏差 360

16.7　平均值 361

16.8　偏差的测量 362

16.8.1 极差 362

16.8.2　标准差 362

16.9　正态分布 362

16.10　课后练习 364

第17章　统计过程控制 369

17.1　过程的概率 369

17.2　表格的作用 373

17.2.1　生产调整 373

17.2.2　过程监视 374

17.2.3 概率 374

17.2.4　过程改进 375

17.3　表处理 375

17.4　分析表 381

17.5　课后练习 384

第18章　ISO 9000概述 389

18.1　ISO 9000基础知识 389

18.2　文件级别 390

18.3　质量系统的优势 392

18.4　ISO元素 393

18.5　ISO概述 393

18.5.1　质量管理系统 394

18.5.2　管理责任 394

18.5.3　资源管理 394

18.5.4　产品分析 394

18.5.5　检测、分析与改进 395

18.6　ISO实现 395

18.7　证书 396

18.8　课后练习 397

附录A　安装、使用Predator软件 399

附录B　机床控制器的编程代码 407

术语表 413