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第一章 数控加工技术基础 1

第一节 数控设备简介 1

一、数控设备的产生与发展 1

二、数控设备的工作原理、组成与特点 3

三、数控设备的分类 4

四、数控机床的坐标系统 6

（一）数控机床的坐标轴和运动方向 6

（二）绝对坐标系统与相对坐标系统 6

第二节 数控加工基础 7

一、数控加工的定义及特点 7

（一）数控加工的定义 7

（二）数控加工的特点 8

二、数控加工中常用术语 8

（一）两坐标和多坐标加工 8

（二）插补 9

（三）刀具补偿 10

三、数控加工的工艺设计 10

（一）数控加工工艺设计的主要内容 10

（二）选择并确定零件的数控加工内容 10

（三）对零件图纸进行数控加工工艺性分析 11

（四）数控加工1艺路线设计 11

（五）数控加工工序设计 12

（六）数控加工专用技术文件的编写 13

第三节 数控程序编制基础 14

一、程序编制的内容与步骤 14

二、程序编制的代码标准 15

三、NC程序的结构 17

（一）程序的组成 17

（二）程序段格式 17

四、NC程序的常用功能字 18

（一）准备功能 18

（二）坐标功能字 19

（三）进给功能字 19

（四）主轴功能字 19

（五）刀具功能字 19

（六）辅助功能字 19

第四节 数控加工技术的发展趋势 20

本章小结 22

习题一 22

第二章 数控机床各组成部分的结构及其控制原理 24

第一节 计算机数控系统 24

一、CNC系统的组成与特点 24

二、CNC系统的硬件结构 24

（一）大板结构和功能模板结构 25

（二）单微处理器结构和多微处理器结构 25

三、CNC系统的软件结构 26

（一）CNC系统软件的组成 26

（二）CNC系统软件的结构 27

四、CNC系统的控制原理 28

（一）零件程序的输入 28

（二）译码 28

（三）刀具补偿 28

（四）速度控制 29

（五）插补计算 30

五、典型数控系统 33

第二节 数控机床的进给伺服系统 36

一、概述 36

二、开环和闭环进给伺服系统 36

三、CNC进给伺服系统 38

四、进给系统的机械传动结构 38

（一）滚珠丝杠螺母副 39

（二）导轨副 40

五、数控机床的位置检测装置 42

（一）对位置检测装置的要求 42

（二）常用的位置检测装置 42

第三节 数控机床的主轴驱动及其机械结构 47

一、主轴驱动及其控制 47

（一）对主轴驱动的要求 47

（二）主轴驱动方式 48

（三）主轴调速方法 49

二、主传动的机械结构 51

第四节 可编程序控制器（PLC） 53

一、可编程序控制器工作原理 54

二、可编程序控制器的应用 56

（一）数控机床使用PLC的类型 56

（二）PLC与CNC及机床之间的信息交换 56

本章小结 57

习题二 57

第三章 数控车削加工技术 59

第一节 数控车床简介 59

一、概述 59

（一）数控车床的用途 59

（二）数控车床的组成及布局 59

（三）数控车床的分类 60

二、数控车床的典型结构 61

第二节 数控车削的加工工艺与工装 64

一、数控车削加工的工艺分析 64

（一）加工工序划分 64

（二）加工路线的确定 64

二、数控车削加工及工装 66

（一）夹具的选择、工件装夹方法的确定 66

（二）切削用量的确定 67

（三）刀具的选择及对刀点、换刀点的确定 68

第三节 数控车削的程序编制 69

一、数控车床的编程特点 69

二、车削数控系统功能 70

三、数控车削编程基础 72

（一）坐标系统 72

（二）对刀问题 72

（三）数控车削常用的各种指令 73

（四）刀具半径补偿 76

（五）固定循环功能 77

第四节 数控车削加工实例 80

一、数控车床的操作 80

二、数控车削实例 82

本章小结 85

习题三 85

第四章 数控铣削加工技术 87

第一节 数控铣床简介 87

一、分类与结构特点 87

（一）按机床主轴的布置形式及机床的布局特点分类 87

（二）按数控系统的功能分类 88

二、数控铣床的主要功能 88

三、主要加工对象 90

第二节 数控铣削的加工工艺与工装 91

一、选择并确定数控铣削的加工部位及内容 91

二、加工信息的读取及工艺性分析 91

三、毛坯的选择 92

四、加工表面的加工方案 93

五、制订工艺路线 93

六、数控铣削工序设计 94

七、对刀点和换刀点的选择 95

八、数控刀具系统 96

九、夹具 99

十、回转工作台和数控分度头 100

十一、量具 100

第三节 数控铣削的程序编制 101

一、数控铣削编程的基本原理 101

二、加工程序代码标准 102

三、编程坐标系的选择 102

四、刀具补偿的建立、执行与撤消 102

（一）刀具半径补偿的建立、执行与撤消 102

（二）刀具长度补偿的建立、执行与撤消 103

（三）刀具补偿的运用 103

五、编程实例 104

第四节 数控铣削加工实例 105

本章小结 107

习题四 107

第五章 加工中心加工技术 109

第一节 加工中心简介 109

一、加工中心的分类与结构特点 109

二、加工中心的主要功能 111

三、加工中心的主要加工对象 112

第二节 加工中心的加工工艺与工装 113

一、加工中心的工艺特点 113

二、加工中心的工艺路线设计 114

三、加工中心的工步设计 115

四、工件的定位与装夹 115

（一）加工中心定位基准的选择 115

（二）加工中心夹具的选择和使用 116

（三）确定零件在机床工作台上的最佳位置 116

五、加工中心刀具的选用 116

六、换刀点 120

第三节 加工中心的程序编制 120

一、加工中心的编程要求 120

二、换刀程序的编制 121

三、固定循环指令的编程方法 121

第四节 加工中心加工实例 125

本章小结 127

习题五 127

第六章 数控特种加工技术 129

第一节 数控电火花成形加工技术 129

一、数控电火花成形加工简介 129

（一）数控电火花成形加工原理 129

（二）数控电火花成形机床的主要组成 130

（三）数控电火花成形加工的特点及应用 133

二、数控电火花成形加工的一般工艺规律 134

（一）影响材料放电腐蚀的主要因素 134

（二）影响加工精度的主要因素 136

（三）影响电火花加工表面质量的工艺因素 136

（四）电极 137

三、数控电火花成形加工工艺过程及实例 139

（一）电加工工艺参数的选定 139

（二）提高加工效率的方法 140

（三）加工方式选定 140

（四）加工实例 140

第二节 数控电火花线切割加工技术 141

一、数控电火花线切割加工简介 142

（一）数控电火花线切割加工原理 142

（二）数控电火花线切割加工机床分类与基本组成 142

（三）数控电火花线切割加工的特点和应用范围 143

二、数控电火花线切割的工艺与工装 144

三、数控电火花线切割机床编程 147

（一）3B格式程序编制 148

（二）4B格式程序编制 149

（三）ISO代码数控程序编制 150

（四）程序编制步骤 152

四、数控电火花线切割加工实例 152

本章小结 156

习题六 156

第七章 数控自动编程技术 158

第一节 数控自动编程概述 158

一、自动编程的基本知识 158

（一）实现自动编程的环境要求 158

（二）自动编程的分类 159

（三）自动编程的发展 160

二、图形交互式自动编程系统 161

第二节 MasterCAM的工作环境 161

一、MasterCAM的主要特点与功能 161

二、MasterCAM产生NC的工作程序 162

三、MasterCAM工作环境 162

第三节 2D构图及刀具路径的生成 165

一、2D基本几何绘图 165

二、几何图形的编辑 167

三、2D刀具路径的生成 167

（一）2D刀具路径模组及其共同参数 167

（二）外形定义 171

（三）外形铣削模组 171

（四）挖槽模组 173

（五）钻孔模组 176

（六）刻文字模组 178

第四节 相关性应用与后置处理 179

一、操作管理 179

二、路径转换 183

三、刀具路径合并 185

四、后置处理 185

五、2D自动编程实例 186

第五节 3D构图及刀具路径的生成 188

一、3D构图基础 189

（一）3D几何造型的基本概念 189

（二）曲面类型和特征 190

二、3D曲面构造与编辑 193

（一）利用线框架模型产生昆式曲面模型 193

（二）实体构造 198

三、3D刀具路径的产生及编辑 203

第六节 利用自动编程加工零件综合 207

实例 207

本章小结 209

习题七 209

第八章 数控加工应用技术 211

第一节 数控机床的维修 211

一、数控机床维修概述 211

二、数控机床的故障诊断 213

（一）故障诊断的一般步骤 213

（二）故障诊断的一般方法 213

三、数控机床的故障维修 217

（一）数控系统的故障维修 217

（二）伺服驱动系统的故障维修 217

（三）机械系统故障维修 218

（四）液压系统故障维修 219

（五）压缩空气系统故障处理 219

（六）其他系统故障处理 220

四、数控机床故障诊断与维修综合实例 220

第二节 数控机床的选用 222

一、选用依据 222

二、选用内容 223

三、购置订货时应注意的问题 225

第三节 数控机床的安装与调试 225

一、安装调试的准备工作 226

二、安装调试的配合工作 226

三、安装调试的组织工作 227

第四节 数控机床的检测、验收与设备管理 227

一、数控机床的检测与验收 227

二、数控机床的设备管理 229

本章小结 230

习题八 231

参考书目 232