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）数控机床的坐标轴与运动方向 6
（二）绝对坐标系统与相对坐标系统 7
第二节 数控加工基础 8
一、数控加工的定义与特点 8
（一）数控加工的定义 8
（二）数控加工的特点 9
二、数控加工中常用术语 9
（一）两坐标加工与多坐标加工 9
（二）插补 10
（三）刀具补偿 11
三、数控加工的工艺设计 11
（一）数控加工工艺设计的主要内容 11
（二）选择并确定零件的数控加工内容 11
（三）对零件图进行数控加工工艺性分析 11
（四）数控加工工艺路线设计 12
（五）数控加工的工序设计 14
（六）数控加工主要工艺文件的编写 15
第三节 数控程序编制基础 18
一、程序编制的内容与步骤 18
二、程序编制的代码标准 18
三、NC程序的结构 20
（一）程序的组成 20
（二）程序段格式 21
四、 NC程序的常用功能字 21
（一）准备功能 21
（二）坐标功能字 23
（三）进给功能字 23
（四）主轴功能字 23
（五）刀具功能字 23
（六）辅助功能字 23
第四节 数控加工技术的发展趋势 24
一、高速化 24
二、高精度化 25
三、高可靠性 25
四、高柔性化 25
五、高一体化 25
六、网络化 25
七、智能化 25
本章小结 26
习题一 26
第二章 数控机床各组成部分的结构及其控制原理 28
第一节 计算机数控系统 28
一、CNC系统的组成与特点 28
二、CNC系统的硬件结构 28
（一）大板结构与功能模板结构 29
（二）单微处理器结构与多微处理器结构 29
三、 CNC系统的软件的组成与结构 30
（一）CNC系统软件的组成 30
（二）CNC系统软件的结构 31
四、CNC系统的控制原理 32
（一）零件程序的输入 32
（二）译码 32
（三）刀具补偿 32
（四）速度控制 33
（五）插补计算 34
五、典型数控系统 37
第二节 数控机床的位置检测装置 40
一、概述 40
二、旋转变压器 40
（一）旋转变压器的结构与工作原理 40
（二）旋转变压器的应用 42
三、感应同步器 42
（一）感应同步器的结构与工作原理 42
（二）感应同步器的工作方式 43
四、光栅 44
五、脉冲编码器 45
（一）绝对式编码器 45
（二）增量式脉冲编码器 46
第三节 数控机床的进给伺服系统 47
一、概述 47
二、开环进给伺服系统与闭环进给伺服系统 47
三、 CNC进给伺服系统 49
四、进给系统的机械传动结构 50
（一）滚珠丝杠螺母副 50
（二）导轨副 52
第四节 数控机床的主轴驱动及其机械结构 53
一、主轴驱动及其控制 53
（一）对主轴驱动的要求 53
（二）主轴驱动方式 54
（三）主轴调速方法 54
二、主传动的机械结构 57
第五节 可编程控制器（PLC） 59
一、PLC的组成、特点与工作原理 59
二、PLC的应用 61
（一）数控机床使用PLC的类型 61
（二）PLC与CNC及机床之间的信息交换 62
本章小结 62
习题二 63
第三章 数控车削加工技术 64
第一节 数控车床简介 64
一、概述 64
（一）数控车床的用途 64
（二）数控车床的组成、特点与布局 64
（三）数控车床的分类 66
二、数控车床的典型结构 66
第二节 数控车削的加工工艺与工装 70
一、数控车削加工的工艺分析 70
（一）加工工序划分 70
（二）加工路线的确定 70
二、数控车削加工与工装 72
（一）夹具的选择、工件装夹方法的确定 72
（二）切削用量的确定 72
（三）刀具的选择与对刀点、换刀点的确定 74
第三节 数控车削的程序编制 75
一、数控车床的编程特点 75
二、车削数控系统功能 76
三、数控车削编程基础 78
（一）坐标系统 78
（二）对刀问题 78
（三）数控车削常用的各种指令 79
（四）刀具半径补偿功能 82
（五）车削加工循环功能 83
（六）利用子程序编程 86
（七）利用宏指令编程 87
第四节 数控车削加工实例 88
一、数控车床的操作 88
二、数控车削实例 90
本章小结 93
习题三 93
第四章 数控铣削加工技术 95
第一节 数控铣床简介 95
一、数控铣床的分类与结构特点 95
（一）按机床主轴的布置形式与机床的布局特点分类 95
（二）按数控系统的功能分类 96
二、数控铣床的主要功能 96
三、数控铣床主要加工对象 98
第二节 数控铣削的加工工艺与工装 99
一、选择并确定数控铣削的加工部位与内容 99
二、加工信息的读取与工艺性分析 99
三、毛坯的选择 100
四、加工表面的加工方案 101
五、制订工艺路线 101
六、数控铣削工序设计 102
七、对刀点与换刀点的选择 103
八、数控刀具系统 104
九、夹具 107
十、数控回转工作台与数控分度头 108
十一、量具 109
第三节 数控铣削的程序编制 109
一、数控铣削编程的特点 109
二、加工程序代码标准 110
三、数控铣床坐标系与工件坐标系设定 110
（一）数控铣床坐标系 110
（二）工件坐标系设定 110
四、刀具补偿 111
（一）刀具半径补偿 112
（二）刀具长度补偿 112
（三）刀具补偿的运用 113
五、编程实例 113
第四节 数控铣削加工实例 116
本章小结 119
习题四 119
第五章 加工中心加工技术 121
第一节 加工中心简介 121
一、加工中心的分类与结构特点 121
二、加工中心的主要功能 123
三、加工中心的主要加工对象 123
第二节 加工中心的加工工艺与工装 125
一、加工中心的工艺特点 125
二、加工中心的工艺路线设计 125
三、加工中心的工步设计 126
四、工件的定位与装夹 127
（一）加工中心定位基准的选择 127
（二）加工中心夹具的选择与使用 127
（三）确定零件在机床工作台上的最佳位置 128
五、加工中心刀具的选用 128
六、换刀点 132
第三节 加工中心的程序编制 132
一、加工中心的编程要求 132
二、换刀程序的编制 132
三、固定循环功能 133
第四节 加工中心加工实例 138
本章小结 142
习题五 142
第六章 数控特种加工技术 144
第一节 数控电火花成形加工技术 144
一、数控电火花成形加工简介 144
（一）数控电火花成形加工机床的主要组成 144
（二）数控电火花成形加工的原理 147
（三）数控电火花成形加工的特点与应用 149
二、数控电火花成形加工的一般工艺规律 149
（一）影响材料放电腐蚀的主要因素 149
（二）影响加工精度的主要因素 151
（三）影响电火花成形加工表面质量的工艺因素 152
（四）电极 152
三、数控电火花成形加工工艺过程与实例 155
（一）电火花成形加工工艺参数的选定 155
（二）提高加工效率的方法 155
（三）加工方式选定 155
（四）加工实例 156
第二节 数控电火花线切割加工技术 157
一、数控电火花线切割加工简介 157
（一）数控电火花线切割加工的原理 157
（二）数控电火花线切割加工机床的分类与基本组成 157
（三）数控电火花线切割加工的特点与应用范围 159
二、数控电火花线切割加工的工艺与工装 160
三、数控电火花线切割加工机床编程 163
（一）3B格式程序编制 163
（二）4B格式程序编制 165
（三）(ISO）代码数控程序编制 166
（四）程序编制步骤 168
四、数控电火花线切割加工实例 168
本章小结 172
习题六 172
第七章 数控自动编程技术 174
第一节 数控自动编程概述 174
一、自动编程的基本知识 174
（一）实现自动编程的环境要求 174
（二）自动编程的分类 175
（三）自动编程的发展 176
二、图形交互式自动编程系统 177
第二节 MasterCAM的工作环境 177
一、 MasterCAM的主要特点与功能 177
二、MasterCAM产生NC的工作程序 178
三、 MasterCAM工作环境 178
第三节 2D构图与刀具路径的生成 181
一、2D基本几何绘图 181
二、几何图形的编辑 183
三、2D刀具路径的生成 183
（一）2D刀具路径模组及其共同参数 183
（二）外形定义 187
（三）外形铣削模组 187
（四）挖槽模组 189
（五）钻孔模组 192
（六）刻文字模组 194
第四节 相关性应用与后置处理 195
一、操作管理 195
二、路径转换 199
三、刀具路径合并 201
四、后置处理 201
五、2D自动编程实例 202
第五节 3D构图与刀具路径的生成 204
一、3D构图基础 205
（一）3D几何造型的基本概念 205
（二）曲面类型与特征 207
二、3D曲面构造与编辑 210
三、3D刀具路径的产生与编辑 214
第六节 利用自动编程加工零件综合实例 218
本章小结 221
习题七 222
第八章 数控加工应用技术 224
第一节 数控机床的选用 224
一、选用依据 224
二、选用内容 225
三、购置订货时应注意的问题 227
第二节 数控机床的安装与调试 227
一、安装调试的准备工作 227
二、安装调试的配合工作 228
三、安装调试的组织工作 229
第三节 数控机床的检测、验收与设备管理 229
一、数控机床的检测与验收 229
二、数控机床的设备管理 231
第四节 数控机床的维修 232
一、数控机床维修概述 232
二、数控机床的故障诊断 234
（一）故障诊断的一般步骤 234
（二）故障诊断的一般方法 234
三、数控机床的故障维修 238
（一）数控系统的故障维修 238
（二）伺服驱动系统的故障维修 238
（三）机械系统故障维修 239
（四）液压系统故障维修 240
（五）压缩空气系统故障维修 240
（六）其他系统故障维修 241
四、数控机床故障诊断与维修综合实例 241
本章小结 243
习题八 244
参考文献 245