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绪论 1

第1章 数控机床与编程概述 4

1.1 数控机床的特点与应用范围 4

1.1.1 数控机床的优点 4

1.1.2 数控机床的不足 5

1.1.3 数控机床的应用范围 5

1.2 数控机床的组成与工作原理 6

1.2.1 数控机床的组成 6

1.2.2 数控机床的工作原理 8

1.3 数控机床分类 8

1.3.1 按工艺类型分类 8

1.3.2 按控制运动方式分类 8

1.3.3 按驱动伺服系统类型分类 9

1.3.4 按功能水平分类 11

1.4 数控机床插补原理 11

1.4.1 插补的概念 11

1.4.2 插补方法 12

1.4.3 逐点比较法插补 12

1.4.4 逐点比较法直线插补 13

1.4.5 逐点比较法圆弧插补 16

1.5 数控编程方法 20

1.5.1 手工编程 21

1.5.2 自动编程 21

1.5.3 CAD/CAM系统自动编程基本过程 22

思考与练习 23

第2章 数控编程加工基础 24

2.1 坐标系及运动方向的规定 24

2.1.1 标准坐标系的规定 24

2.1.2 工件坐标系及其设定 27

2.1.3 局部坐标系 28

2.1.4 坐标轴与联动轴 28

2.2 程序结构与程序段格式 28

2.2.1 程序段格式 28

2.2.2 程序段组成 29

2.2.3 准备功能与辅助功能 30

2.2.4 程序格式 32

2.2.5 主程序与子程序 33

2.3 数控加工中的数值计算与处理 34

2.3.1 基点坐标的计算 34

2.3.2 节点坐标的计算 35

2.3.3 辅助计算 37

2.3.4 列表曲线的数学处理 39

2.4 数控加工工艺分析与设计 39

2.4.1 数控加工的工艺特点 39

2.4.2 数控加工工艺设计的主要内容 40

2.4.3 数控加工工艺设计 40

2.4.4 数控加工工艺分析 42

2.4.5 数控加工工艺路线设计 43

2.5 数控加工工序设计 44

2.5.1 确定走刀路线和安排工步顺序 45

2.5.2 确定定位基准与夹紧方案 47

2.5.3 夹具的选择 47

2.5.4 刀具的选择 48

2.5.5 确定对刀点与换刀点 49

2.5.6 切削用量的确定 49

2.6 数控加工专用技术文件的编写 50

2.6.1 数控加工工序卡 50

2.6.2 数控加工程序说明卡 52

2.6.3 数控加工走刀路线图 52

2.6.4 数控加工程序单 52

2.6.5 数控加工刀具调整卡 52

2.7 数控加工工艺装备及配套 54

2.7.1 刀柄的选择 54

2.7.2 车削刀夹系统 55

2.7.3 高速加工工具系统 57

2.7.4 对刀装备的选择 62

2.8 数控加工刀具与刀具补偿 65

2.8.1 刀具类型与使用 65

2.8.2 刀具长度补偿 67

2.8.3 刀具半径补偿 68

思考与练习 71

第3章 数控车床编程加工（西门子802S/C系统） 73

3.1 概述 73

3.2 编程基本原理 73

3.2.1 坐标系 73

3.2.2 程序结构 75

3.2.3 编程指令集 77

3.3 尺寸系统指令 83

3.3.1 G17～G19平面选择 83

3.3.2 G90/G91绝对／增量位置数据（尺寸）输入制式 84

3.3.3 G71/G70公制／英制数据（尺寸）输入制式 84

3.3.4 G23/G22直径／半径数据（尺寸）输入制式 85

3.3.5 G54～G57、G500、G53工件装夹——可设定零点偏置 86

3.3.6 G158可编程零点偏置 86

3.4 坐标运动指令 87

3.4.1 G0快速移动 87

3.4.2 G1直线插补运动 88

3.4.3 G2/G3圆弧插补 88

3.4.4 G5中间点圆弧插补 91

3.4.5 G33恒螺距螺纹切削 91

3.4.6 G75返回固定点 94

3.4.7 G74返回参考点 95

3.4.8 F进给率及G94/G95 95

3.4.9 G9、G60/G64准确定位／连续路径 96

3.4.10 G4暂停 98

3.4.11 倒角CHF、倒圆RND 99

3.5 主轴运动指令 100

3.5.1 主轴转速S及旋转方向 100

3.5.2 G25，G26主轴转速极限 100

3.5.3 SPOS主轴定位 101

3.6 特殊功能指令 101

3.6.1 G96/G97恒线速度切削 101

3.7 刀具与刀具补偿 103

3.7.1 概述 103

3.7.2 刀具号T 103

3.7.3 刀具补偿号D 104

3.7.4 G41/G42、G40刀尖半径补偿的建立与取消 108

3.7.5 G450/G451拐角过渡 109

3.7.6 刀尖半径补偿中的几个特殊情况 110

3.7.7 刀尖半径补偿实例 111

3.8 辅助功能指令 111

3.9 计算参数 113

3.10 程序跳转 114

3.10.1 标记符——程序跳转目标 114

3.10.2 绝对跳转 114

3.10.3 条件跳转 114

3.10.4 程序跳转举例 116

3.11 子程序 116

3.12 固定循环 118

3.12.1 循环概况 118

3.12.2 LCYC82钻孔、沉孔加工循环 119

3.12.3 LCYC83深孔钻削循环 120

3.12.4 LCYC840带补偿夹头内螺纹切削（攻丝）循环 122

3.12.5 LCYC85精镗孔、铰孔循环 124

3.12.6 LCYC93切槽循环 126

3.12.7 LCYC94退刀槽切削循环 128

3.12.8 LCYC95毛坯切削循环 129

3.12.9 LCYC97螺纹切削循环 132

3.13 轮廓编程 134

3.14 综合编程例 136

3.14.1 例1 136

3.14.2 例2 138

3.14.3 例3 141

3.14.4 例4 142

3.14.5 例5 145

3.14.6 例6 148

思考与练习 151

第4章 数控车床编程加工（西门子802D，FANUC 0i，华中HNC21/22系统） 156

4.1 概述 156

4.2 西门子802D车床版指令系统概况 156

4.3 西门子802D与802S/C车床版指令系统对比分析 163

4.3.1 西门子802D与802S/C车床版指令系统主要相同功能 163

4.3.2 西门子802D与802S/C车床版指令系统相当功能 164

4.3.3 西门子802D较802S/C车床版指令系统主要增加功能 165

4.4 西门子802D车床版部分指令功能介绍 165

4.4.1 程序名命名规则 165

4.4.2 AC/IC绝对／增量尺寸输入制式 165

4.4.3 ATRANS附加的可编程零点偏置 166

4.4.4 SCALE/ASCALE可编程比例系数 166

4.4.5 G25/G26 WALIMON/WALIMOF可编程工作区域限制 167

4.4.6 CT切线过渡圆弧插补 168

4.4.7 BRISK/SOFT加速度性能设定 168

4.4.8 FFWON/FFWOF先导控制功能开关 169

4.4.9 ACC加速度比例补偿 169

4.4.10 第3轴和第4轴 170

4.4.11 固定循环 170

4.5 FANUC 0i Mate-TB指令系统 170

4.6 华中HNC-21/22T指令系统 173

第5章 数控铣床与加工中心编程加工（西门子802S/C系统） 177

5.1 概述 177

5.2 编程基本原理 177

5.2.1 坐标系 177

5.2.2 程序结构 179

5.2.3 编程指令集 181

5.3 尺寸系统指令 187

5.3.1 G17～G19平面选择 187

5.3.2 G90/G91绝对／增量位置数据（尺寸）输入制式 188

5.3.3 G71/G70公制／英制数据（尺寸）输入制式 189

5.3.4 G54～G57、G500、G53工件装夹——可设定零点偏置 189

5.3.5 G158、G258、G259可编程零点偏置和可编程坐标系旋转 191

5.4 坐标运动指令 192

5.4.1 G0快速移动 192

5.4.2 G1直线插补运动 193

5.4.3 G2/G3圆弧插补 194

5.4.4 G5中间点圆弧插补 196

5.4.5 G33恒螺距螺纹切削 196

5.4.6 G63恒螺距螺纹切削（带补偿夹头） 197

5.4.7 G331/G332恒螺距螺纹插补 198

5.4.8 G75返回固定点 198

5.4.9 G74返回参考点 199

5.4.10 进给率F及G94/G95 199

5.4.11 G60、G9/G64准确定位/连续路径 200

5.4.12 G4暂停 202

5.4.13 倒角CHF，倒圆RND 202

5.5 主轴运动指令 203

5.5.1 主轴转速S及旋转方向 203

5.5.2 G25/G26主轴转速极限 204

5.5.3 SPOS主轴定位 204

5.6 刀具与刀具补偿 205

5.6.1 概述 205

5.6.2 刀具号T 206

5.6.3 刀具补偿号D 207

5.6.4 G41/G42，G40刀具半径补偿的建立与取消 209

5.6.5 G450/G451拐角特性 211

5.6.6 刀具半径补偿中的几个特殊情况 212

5.6.7 G900/G901圆弧进给补偿 213

5.6.8 刀具半径补偿实例 214

5.7 辅助功能指令 215

5.8 计算参数 216

5.9 程序跳转 217

5.9.1 标记符——程序跳转目标 217

5.9.2 绝对跳转 217

5.9.3 条件跳转 217

5.9.4 程序跳转举例 219

5.10 子程序 220

5.11 固定循环 221

5.11.1 循环概况 221

5.11.2 LCYC82钻孔、沉孔加工循环 222

5.11.3 LCYC83深孔钻削循环 224

5.11.4 LCYC840带补偿夹头内螺纹切削（攻丝）循环 226

5.11.5 LCYC84不带补偿夹头内螺纹切削（攻丝）循环 228

5.11.6 LCYC85精镗孔、铰孔循环 230

5.11.7 LCYC60线性分布孔加工循环 232

5.11.8 LCYC61圆周分布孔加工循环 234

5.11.9 LCYC75铣槽加工循环 236

5.12 轮廓编程 241

5.13 综合编程例 243

5.13.1 例1 243

5.13.2 例2 250

5.13.3 例3 251

5.13.4 例4 252

5.13.5 例5 254

5.13.6 例6 255

思考与练习 258

第6章 数控铣床与加工中心编程加工（西门子802D，FANUC 0i，华中HNC21/22系统） 264

6.1 概述 264

6.2 西门子802D铣床版指令系统概况 264

6.3 西门子802D与西门子802S/C铣床版指令系统对比分析 273

6.3.1 西门子802D与802S/C铣床版指令系统主要相同功能 273

6.3.2 西门子802D与802S/C铣床版指令系统相当功能 274

6.3.3 西门子802D较802S/C铣床版指令系统主要增加功能 274

6.4 西门子802D铣床版部分指令功能介绍 276

6.4.1 程序名命名规则 276

6.4.2 AC/IC绝对/增量尺寸输入制式 276

6.4.3 G110/G111/G112极点定义与极坐标编程 276

6.4.4 ATRANS附加的可编程偏置 278

6.4.5 SCALE/ASCALE可编程比例系数 278

6.4.6 MIRROR/AMIRROR可编程镜像 279

6.4.7 G25/G26 WALIMON/WALIMOF可编程工作区域限制 280

6.4.8 CT切线过渡圆弧插补 281

6.4.9 G2/G3TURN螺旋插补 281

6.4.10 BRISK/SOFT加速度性能设定 282

6.4.11 FFWON/FFWOF先导控制功能开关 283

6.4.12 ACC加速度比例补偿 283

6.4.13 第4轴 283

6.4.14 固定循环 284

6.5 FANUC 0i Mate-MB指令系统 284

6.6 华中HNC-21/22M指令系统 288

第7章 数控技术发展及现代制造技术 292

7.1 数控技术发展 292

7.1.1 高速化与高精度化 292

7.1.2 复合化 293

7.1.3 智能化 293

7.1.4 高柔性化 294

7.1.5 小型化 294

7.1.6 开放式体系结构 294

7.2 成组技术 295

7.2.1 成组技术的概念 295

7.2.2 零件的分类编码 295

7.2.3 零件的分类组成 295

7.2.4 成组工艺 296

7.2.5 成组生产组织形式 297

7.2.6 推广应用成组技术的效果 297

7.3 CAD/CAPP/CAM 298

7.3.1 计算机辅助设计（CAD） 298

7.3.2 计算机辅助工艺规程设计（CAPP） 299

7.3.3 计算机辅助制造（CAM） 300

7.4 柔性制造系统 300

7.4.1 柔性制造单元 301

7.4.2 柔性制造系统 302

7.4.3 柔性制造系统实例 304

7.5 计算机集成制造系统 305

7.5.1 CIM和CIMS的定义 305

7.5.2 CIMS的递阶控制模式 307

7.5.3 CIMS的构成 307

7.5.4 CIMS实例 309

7.5.5 CIMS在我国的发展及实施CIMS的效益 309

7.6 现代制造模式的新发展 311

7.6.1 敏捷制造（AM） 311

7.6.2 并行工程（CE） 313

7.6.3 精良生产（LP） 314

7.6.4 虚拟制造（VM） 316

7.6.5 绿色制造（GM） 318

思考与练习 320

参考文献 321