第1章 概论 1
1.1 数控技术与数控机床的基本概念 1
1.1.1 数字控制 1
1.1.2 数控机床 2
1.1.3 机床数字控制的原理 2
1.1.4 数控机床的组成及特点 4
1.2 数控机床分类 5
1.2.1 按运动控制的特点分类 5
1.2.2 按伺服系统的控制方式分类 8
1.2.3 按数控系统功能水平分类 9
1.2.4 按工艺用途分类 10
1.2.5 按所用数控装置的构成方式分类 11
1.3 数控机床技术的发展历程、现状与发展趋势 11
1.3.1 发展历程 11
1.3.2 技术现状与发展趋势 12
1.4 数控编程技术的发展历程、现状与发展趋势 21
1.4.1 发展历程 21
1.4.2 技术现状与发展趋势 22
1.5 先进制造技术与数控装备 24
1.5.1 先进制造技术的内涵 24
1.5.2 先进制造技术的发展战略 27
1.5.3 先进制造技术及装备 31
第2章 数控加工中的数学基础 37
2.1 圆弧样条 37
2.1.1 圆弧样条的构造方法 37
2.1.2 圆弧样条的光顺处理 44
2.2 局部坐标下的分段三次样条 45
2.3 B样条简介 48
2.3.1 B样条的定义 49
2.3.2 B样条的几个重要性质 56
2.3.3 3阶、4阶均匀B样条曲线的几何特性 58
2.3.4 B样条曲线的反算问题 64
2.4 有理B样条曲线、曲面 65
2.4.1 3种等价的NURBS曲线方程 66
2.4.2 权因子对NURBS曲线形状的影响 68
2.4.3 各种圆弧的2次NURBS表示 71
2.4.4 各种2次曲线弧的2次NURBS表示 72
2.5 抛物线拟合 73
2.6 曲线的2次逼近 75
2.6.1 直线逼近 75
2.6.2 双圆弧逼近 76
第3章 复杂零件数控加工工艺 80
3.1 数控加工中的坐标系 80
3.1.1 数控机床坐标系和运动方向 80
3.1.2 工件坐标系 82
3.1.3 局部坐标系 83
3.2 机床与刀具 83
3.2.1 数控机床的分类 83
3.2.2 数控铣床类型及其工艺的特点 84
3.2.3 刀具类型及其工艺特点与刀具选择注意事项 86
3.3 复杂形状零件数控加工工艺 89
3.3.1 二维轮廓加工 89
3.3.2 二维型腔加工 91
3.3.3 2坐标联动的3坐标行切法加工曲面 92
3.3.4 3坐标曲面加工 92
3.3.5 4坐标加工 95
3.3.6 5坐标曲面加工 96
3.3.7 曲面粗加工 98
3.4 切削参数的选择与优化 98
3.4.1 切削参数的选择 98
3.4.2 切削参数的优化 100
3.5 其他工艺问题 104
3.5.1 加工工序的划分 104
3.5.2 工步的划分 105
3.5.3 顺序的安排 106
3.5.4 数控加工工序与普通加工工序的衔接 106
3.5.5 工件装夹方式的确定 106
3.5.6 对刀点与换刀点的确定 106
3.5.7 编程误差及其控制 107
第4章 复杂形状零件数控加工的刀具轨迹计算 109
4.1 二维曲线、轮廓和型腔加工刀具轨迹计算 109
4.1.1 曲线加工 109
4.1.2 二维轮廓加工 115
4.1.3 型腔加工刀具轨迹计算 120
4.2 3坐标曲面加工刀具轨迹计算 125
4.2.1 刀位计算 125
4.2.2 刀具轨迹的生成方法 126
4.2.3 进给步长的确定 129
4.2.4 加工误差分析及补偿方法 132
4.2.5 切削行距计算 134
4.2.6 残留高度误差的补偿 135
4.2.7 避免刀具干涉 137
4.3 4坐标曲面加工刀具轨迹计算 141
4.3.1 零件和刀具的几何描述模型 142
4.3.2 加工误差分析 146
4.4 5坐标曲面加工刀具轨迹计算 149
4.4.1 刀位数据及其计算 149
4.4.2 环形刀端铣曲面加工刀位计算方法 150
4.4.3 侧铣数控加工刀位计算方法 153
4.4.4 干涉检查与处理 156
4.5 基于留量模型的加工路径生成技术 160
4.5.1 基于留量的加工几何模型 160
4.5.2 基于留量的补加工 165
第5章 数控加工仿真 168
5.1 数控加工仿真系统结构 169
5.2 几何仿真 171
5.2.1 线框仿真 171
5.2.2 图像空间法 172
5.2.3 空间分割法 175
5.2.4 离散矢量法 178
5.2.5 直接实体建模法 182
5.2.6 精度验证 182
5.2.7 碰撞干涉检验 185
5.3 加工过程物理仿真 188
第6章 后置处理 196
6.1 后置处理主要任务及通用后置处理系统设计的前提条件 196
6.1.1 后置处理主要任务 196
6.1.2 通用后置处理系统设计的前提条件 197
6.2 通用后置处理系统原理及程序结构 198
6.2.1 通用后置处理系统原理 198
6.2.2 通用后置处理程序结构 199
6.3 多坐标机床的结构形式与运动变换 201
6.3.1 5坐标数控机床的结构类型 201
6.3.2 5坐标机床的运动求解 202
6.3.3 机床运动求解的进展 208
6.4 任意结构的5坐标机床运动计算 210
6.4.1 运动结构模型 211
6.4.2 运动变换关系 213
6.4.3 机床各轴运动计算 215
6.5 非线性运动误差校核与处理 217
6.5.1 非线性运动误差校核与处理方法 217
6.5.2 非线性运动误差的控制研究进展 218
6.6 进给速度的校核与修正 219
6.6.1 进给速度的校核与修正方法 219
6.6.2 加减速控制研究进展 222
第7章 数字化测量与数控仿形技术 223
7.1 数控仿形中的数据测量 223
7.1.1 测头及其分类 223
7.1.2 数控仿形的测量方式和测头运动控制方式 225
7.1.3 数控仿形中的测量规划 225
7.2 接触式仿形中的测头运动控制 229
7.2.1 接触式数控仿形的分类 229
7.2.2 接触式测头的运动控制 230
7.3 非接触式仿形的测头运动控制 233
7.4 数字化仿形加工的数据处理 235
7.4.1 多视数据的对齐 235
7.4.2 数据平滑、精简及误差点的识别和去除 241
7.4.3 测量数据测头半径补偿 245
7.4.4 离散数据中的孔洞修补 248
7.4.5 三角形网格生成 250
7.4.6 由三角形网格生成数控程序 251
7.4.7 直接由数据点云生成数控程序 253
第8章 计算机数控系统 260
8.1 数控系统的程序指令 260
8.1.1 程序指令与程序结构 260
8.1.2 其他功能 262
8.2 数控系统的硬件组成 264
8.2.1 硬件组成 265
8.2.2 专用体系结构 266
8.2.3 基于通用PC的体系结构 275
8.2.4 开放式体系结构 276
8.2.5 华中Ⅰ型数控系统简介 284
8.3 数控系统软件 285
8.3.1 软件组成与工作过程 285
8.3.2 软件特点 287
8.3.3 华中Ⅰ型数控系统软件简介 291
8.4 插补与位置控制 292
8.4.1 刀具补偿 292
8.4.2 CNC的轨迹插补与进给速度控制 293
8.4.3 位置控制 297
8.5 曲面实时插补技术 299
8.5.1 SDI的功能与信息输入 300
8.5.2 SDI的结构和工作流程 302
8.5.3 SDI的算法原理 302
8.5.4 SDI的技术关键 305
第9章 数控加工实例分析 306
9.1 常用CAD/CAM软件概述 306
9.1.1 计算机辅助数控编程发展概况 306
9.1.2 CAD/CAM集成数控编程系统原理 307
9.1.3 CAD/CAM集成数控编程系统的功能分析 308
9.1.4 CAD/CAM集成数控编程系统应用概述 342
9.2 二维加工 345
9.2.1 二维加工概述 345
9.2.2 表面粗加工 349
9.2.3 二维轮廓加工 355
9.2.4 二维型腔加工 363
9.2.5 整圆铣削 372
9.3 汽车泵体上壳压铸模型芯的3轴曲面加工 378
9.4 基于UG的整体叶轮5轴加工 385
9.4.1 加工工艺方案 387
9.4.2 数控加工参数设置 388
参考文献 393