第一章 数控机床及数控系统概述 1
一、数控机床的定义 1
1．数字控制 1
2．数字控制系统（数控系统） 1
3．数控机床 2
二、数控机床的产生和发展 3
1．数控机床的产生 3
2．数控机床的发展 4
三、数控机床的特点 5
四、数控机床的组成和原理 6
1．数控机床的组成 6
2．数控装置的组成与结构 13
3．数控机床的工作原理 16
五、数控机床的分类 21
1．数控机床的分类 21
2．常用的数控机床 26
六、数控机床（系统）的主要技术指标与功能 35
1．数控机床（系统）的主要技术指标 35
2．数控机床（系统）的功能 40
七、数控机床的应用范围及选用 44
1．数控机床的应用范围 44
2．数控机床的合理选用 46
3．选用数控机床应注意的问题 48
八、典型数控装置简介 49
1．日本FANUC公司的FS系列CNC装置 49
2．德国SIEMENS公司的SINUMERIK系列CNC装置 58
3．华中数控公司的HNC系列CNC装置 60
九、数控机床（系统）的安装和调试 63
1．安装 63
2．运行与调试 64
十、数控机床（系统）的检测验收 64
1．开箱检查 64
2．机床几何精度检查 66
3．机床定位精度检查 66
4．机床切削精度检查 66
5．数控机床功能检查 67
十一、数控机床（系统）的维护保养 68
1．点检 68
2．数控系统日常维护 72
3．诊断用仪器仪表 73
4．技术资料 74
十二、数控机床文明生产与安全操作规程 74
十三、数控机床中、高级工职业技能鉴定标准 75
1．中级工职业技能鉴定标准 75
2．高级工职业技能鉴定标准 82
第二章 数控机床的机械结构 90
一、概述 90
二、数控机床的组成与布局 91
1．数控车床的组成与布局 91
2．数控铣床的组成与布局 93
三、数控机床的主传动结构 97
1．主传动系统的作用 97
2．对主传动系统的基本要求 98
3．主传动系统的驱动方式 98
4．主轴部件 102
四、数控机床的进给传动结构 107
1．进给传动系统及其作用 107
2．对进给传动系统的要求 107
3．进给传动驱动系统类型 108
4．进给传动系统的机械机构 108
五、数控机床的自动换刀装置 112
1．自动换刀装置的作用 112
2．对自动换刀装置的要求 113
3．自动换刀装置的换刀形式 113
4．刀具交换装置 113
5．刀库 113
六、数控机床的刀具系统 124
1．数控刀具的分类 124
2．对数控刀具的基本要求 124
3．数控车床用刀具 125
4．数控铣床用刀具 127
第三章 数控编程基础 131
一、数控编程概述 131
1．数控加工与传统加工的比较 131
2．数控编程的概念 132
3．数控编程步骤 132
4．数控编程方法 134
二、数控机床的坐标系 139
1．机床坐标轴的命名与方向 139
2．机床坐标轴方位和方向的确定 140
3．机床坐标系、机床零点和机床参考点 143
4．工件坐标系、工件坐标系原点 145
三、数控加工工艺基础 146
1．CNC机床的选择 146
2．加工工序的划分 146
3．工件的装夹方式 147
4．对刀点与换刀点的确定 148
5．进给路线的确定 150
6．切削用量的确定 150
7．程序编制中的误差控制 157
四、手工编程中的数值计算 157
1．直线—圆弧轮廓零件的基点计算 157
2．非圆曲线的离散逼近——节点计算 160
3．列表曲线的拟合与刀位计算 163
4．三维曲面的刀位计算 165
五、数控加工程序的格式与组成 171
1．零件程序的定义 171
2．程序字的格式 171
3．程序段格式 173
4．零件程序的一般结构 173
六、数控编程的有关功能 174
1．准备功能指令G 174
2．辅助功能指令M 175
3．进给速度功能F 176
4．主轴转速功能S 177
5．刀具功能T 178
七、数控加工的刀具补偿功能 178
1．数控加工的刀具半径补偿 178
2．数控加工的刀具长度补偿 182
第四章 数控铣床与加工中心的编程 185
一、数控铣床概述 185
1．数控铣床的分类 185
2．数控铣床的加工对象 187
二、数控铣床的基本编程 188
1．编程单位的选定（G20、G21）／设置（G94、G95） 188
2．工件坐标系的设定（G92）与选择（G52～G59） 189
3．坐标平面的选定G17、G18、G19 192
4．绝对值编程G90与增量值编程G91 193
5．机床运动方式控制指令G00、G60、G01、G02、G03和G07 194
6．刀具补偿功能指令G40～G44、G49 200
7．回参考点控制指令G28、G29 205
8．暂停指令G04 207
9．准停检验G09 207
10．段间过渡方式G61、G64 208
三、固定循环加工指令 209
1．孔加工固定循环的动作构成 209
2．孔加工固定循环的程序格式 209
3．固定循环指令G73、G74、G76、G80～G89 211
四、子程序与宏程序编程M98、M99、G65 218
1．子程序编程 218
2．宏程序编程 220
五、图形变换（缩放、镜像、旋转） 227
1．镜像功能G24、G25 227
2．缩放功能G50、G51 229
3．旋转变换G68、G69 231
六、极坐标编程 232
1．FANUC的极坐标编程 232
2．Siemens的极坐标编程 234
七、加工中心及其编程特点 235
1．加工中心概述 235
2．自动换刀程序的编制 237
3．自动交换工作台程序的编制 238
第五章 数控车床与车削中心的编程 239
一、数控车床概述 239
1．数控车床的分类 239
2．数控车床的基本规格 239
3．数控车床的编程特点 241
二、数控车床的基本编程 243
1．编程单位的选定（G20、G21）／设置（G96～G99） 243
2．工件坐标系的设定（G50）与选择（G52～G59） 245
3．坐标平面的选定G17、G18、G19 247
4．绝对值编程与增量值编程G90、G91 248
5．机床运动方式控制指令G00、G01、G02、G03和G32 249
6．回参考点控制指令G27～G30 262
7．刀具补偿功能G40、G41、G42 264
8．暂停指令G04 269
三、数控车床的固定循环 269
1．车削固定循环G90、G92、G94 270
2．复合循环G70～G73、G76 278
3．钻孔固定循环G83～G85、G87～G89 290
四、车削中心的编程特点 298
1．车削中心概述 298
2．动力刀具的控制指令 298
3．主轴和动力刀具同步驱动 299
4．双刀架（转塔刀库）工作 301
5．背面加工 302
6．主轴分度指令，C轴指令 304
五、典型零件的车削加工 306
1．手柄零件的加工 306
2．复杂零件的编程及加工 307
3．子程序编程示例 310
第六章 数控机床的操作 312
一、数控机床的操作步骤 312
二、数控机床的操作装置 313
1．NC键盘 313
2．机床控制面板 313
三、开机及回参考点 319
1．开机 319
2．复位 319
3．机床回参考点 319
四、机床的手动控制 320
1．坐标轴的运动控制 320
2．主轴手动操作 321
3．其他手动操作 322
五、工件装夹 322
1．数控车床的工件装夹 322
2．数控铣床的工件装夹 322
六、刀具装夹 323
1．数控车床的刀具装夹 323
2．数控铣床的刀具装夹 324
七、数据设置 325
1．对刀 325
2．工件坐标系数据的输入 328
3．刀具补偿数据的输入 329
4．工作参数的设置 330
5．用户宏变量的设置 330
八、零件程序的输入与调试 330
1．零件程序的输入 330
2．零件程序的调试 330
九、零件程序的自动运行 331
1．零件程序的自动运行 331
2．自动运行的暂停 332
3．运行时干预 332
十、常见故障及处理 332
1．急停（E-STOP） 332
2．超过软件行程限位 333
3．超过限位开关设置的极限行程 333
十一、关机 333
第七章 常用数控设备的编程 334
一、数控冲床的编程 334
1．数控冲床简介 334
2．数控冲床的编程 334
二、数控快走丝线切割机床的编程 346
1．数控快走丝线切割机床简介 346
2．数控快走丝线切割机床的编程 347
第八章 CAD/CAM集成编程系统概述 355
一、计算机辅助数控编程系统的发展历程 355
二、几个典型的CAD/CAM集成数控编程系统 355
1．Pro/ENGINEER 355
2．UGⅡ(UNIGRAPHICSⅡ) 356
3．CATIA 356
4．IDEAS 356
5．DelCAM 356
6．Cimatron 357
7．MasterCAM 357
三、MasterCAM系统的应用概述 357
1．熟悉MasterCAM系统的功能与使用方法 358
2．分析加工零件 358
3．对待加工表面及其约束面进行几何造型 359
4．选择合适的刀具 359
5．刀具轨迹生成及刀具轨迹编辑 359
6．刀具轨迹验证 360
7．后置处理 360
四、MasterCAM系统的应用实例 360
1．应用实例1 360
2．应用实例2 365
附录A 国际规定的准备功能G代码（JB 3208-83） 369
附录B FANUC数控系统的准备功能G代码及其功能 372
附录C FANUC数控系统的辅助功能M代码及其功能 376
附录D 华中HNC数控系统准备功能G代码及其功能 378
附录E SINUMERIK数控系统的编程指令表 381
参考文献 388