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数控加工基础1

第1章 数控加工基础1

1 数控加工的定义及特点1

1.1 定义1

1.2 数控加工工艺的主要内容1

1.3 数控加工的特点2

2 数控加工的适应性3

2.1 数控加工的优点3

2.2 数控加工的缺点3

2.3 数控加工的适应性4

3 数控机床的分类及其主要附属装置5

3.1 数控机床的基本结构特征5

3.2 数控机床的分类5

3.3 数控系统的初步知识6

4.1 数控加工工艺设计的主要内容8

4 数控加工的工艺设计8

3.4 数控机床的主要辅助装置8

4.2 选择并决定进行数控加工的内容9

4.3 对零件图进行数控加工工艺性分析9

4.4 数控加工的工艺路线设计10

4.5 数控加工工序的设计11

4.6 数控加工专用技术文件的编写13

第2章 数控加工程序基础15

1 字符与两种代码15

1.1 字符与代码15

1.2 EIA代码16

1.3 ISO代码18

2 字与字的7种功能类型20

2.1 字20

2.2 顺序号字20

2.3 准备功能字20

2.4 尺寸字20

2.6 主轴转速功能字23

2.5 进给功能字23

2.7 刀具功能字24

2.8 辅助功能字25

3 程序段格式与程序格式27

3.1 程序段27

3.2 程序段格式27

3.3 常规加工程序的格式28

3.4 常规加工程序的编程规则28

4 主程序与子程序30

5 用户宏程序31

5.1 变量31

5.2 变量的演算32

5.3 变量的函数33

5.4 变量的赋值34

5.5 转向语句37

5.6 用户宏程序的结构及用户宏功能举例39

6.1 顺序号45

6 关于顺序号和跳步指令45

6.2 跳步指令47

7 数控机床的坐标系52

7.1 坐标和运动方向命名的原则52

7.2 Z坐标的运动53

7.3 X坐标的运动53

7.7 附加的坐标54

7.9 数控机床的坐标简图54

7.8 主轴旋转运动的方向54

7.6 标准坐标系统的原点54

7.5 旋转运动的A、B和C54

7.4 Y坐标的运动54

第3章 数控机床选型58

1 选型依据58

1.1 确定典型加工对象58

1.2 多品种中小批量轮番生产时数控机床的选型60

1.3 大批大量生产时数控机床的选型61

2.2 机床的精度63

2 选型的基本原则63

2.1 机床的主参数63

2.3 机床的刚度66

2.4 机床的可靠性66

2.5 机床的噪声和造型66

3 机床功能的选择67

3.1 机床坐标轴的选择67

3.2 辅助坐标轴和辅助功能选择69

3.3 关于功能预留71

3.4 数控系统功能的选择71

4 机床数量的计算74

5 数控机床效益分析75

5.1 单机数控加工的工艺成本75

5.2 数控机床经济效益分析79

1.3 电源检查83

1.2 数控系统的连接83

1.1 机床的初就位和组装83

1 数控机床的安装、调试83

第4章 数控机床的安装、调试及验收83

1.4 参数的设定和确认84

1.5 通电试车85

1.6 机床几何精度的调整86

1.7 机床试运行86

2 数控机床的验收86

2.1 开箱检验87

2.2 外观检查87

2.3 机床性能及数控功能的验证87

2.4 数控机床精度的验收88

3 日常保养和使用中应注意的问题96

3.1 日常保养96

3.2 数控机床使用中应注意的问题98

1 数控车床的特点及功能101

1.1 分类与结构特点101

数控切削加工技术101

第5章 数控车削技术101

1.2 主要先进功能102

1.3 数控车床的档次110

2 数控车床的主要加工对象及其批量问题112

3 数控车床所用工艺装备的特点114

3.1 对刀具的要求114

3.2 对刀座(夹)的要求114

4.1 一般对刀115

4 对刀115

4.2 用机外对刀仪对刀116

4.3 ATC对刀118

4.4 自动对刀119

5 对零件图进行数学处理125

5.1 选择原点、换算尺寸及对公差的处理125

5.2 节点坐标值的计算127

5.3 非圆曲线的逼近处理129

6.1 确定工序和装夹方式135

6 制订工艺流程135

6.2 设计和选择工艺装备136

6.3 选择刀具和确定走刀路线136

6.4 选择刀片和决定切削用量137

6.5 假想刀尖点位置的计算140

7 程序编制142

7.1 不使用G41/G42的程序编制142

7.2 使用G41/G42及固定线速度切削功能的程序147

8 难加工材料的车削151

8.1 难加工材料的基本概念151

8.2 难加工材料的数控车削152

第6章 数控铣削技术157

1 数控铣床简介157

1.1 数控铣床的分类157

1.2 数控铣床的结构特征159

1.3 数控铣床的主要功能160

2.1 平面类零件161

2 数控铣床的主要加工对象161

2.2 变斜角类零件162

2.3 曲面类(立体类)零件163

3 数控铣削用的工艺装备163

3.1 夹具163

3.2 刃具165

4 数控铣削的工艺性分析要点170

4.1 选择并确定数控铣削加工部位及工序内容170

4.2 零件图的工艺性分析170

4.3 零件毛坯的工艺性分析172

5 图形的数学处理173

5.1 几种特殊情况下的直线轮廓图形处理方法173

5.2 数学方程描述的非圆曲线的数学处理177

5.3 列表曲线的数学处理181

5.4 曲面的数学处理209

5.5 三坐标铣床行切加工斜削面时有关问题的处理213

6 程序编制217

6.1 手工编程的过程218

6.2 编制数控铣削程序时应注意的问题219

6.3 程序校验221

7 典型零件的数控铣削工艺分析及程序编制步骤222

7.1 实例一：支架零件的数控铣削222

7.2 实例二：柱形凸轮零件的数控铣削240

7.3 实例三：平面凸轮零件的数控铣削250

附录一 牛顿插值子程序267

附录二 圆弧样条拟合列表曲线的子程序269

附录三 双圆弧样条拟合列表曲线的子程序272

第7章 数控钻削技术278

1 数控钻床简介278

1.1 数控钻床的类型278

1.2 数控钻床的结构特点及控制系统280

1.3 数控钻床的选型280

2.2 钻削中心的主要加工对象281

2.1 钻削中心的加工功能281

2 钻削中心的加工功能及主要加工对象281

3 程序编制283

3.1 编程前的准备工作283

3.2 编程中的工艺处理283

3.3 编程中的数学处理293

3.4 手写程序单293

3.5 程序输入与检查294

3.6 试切削前的其他准备工作295

3.7 加工零件的试切削295

4 编程实例296

4.1 设备选型296

4.2 分析零件图，明确加工部位296

4.3 选定夹具并确定工件坐标系及对刀点296

4.4 确定加工顺序，选定刀具297

4.5 确定走刀路线297

4.7 所用设备的数控系统简介299

4.6 确定切削用量299

4.8 手写程序单305

5 用户宏程序在钻削中心上的应用307

5.1 装有FANUC-3M系统的钻削中心加工多孔零件308

5.2 装有FANUC-3M系统的钻削中心加工环形点阵孔群零件309

5.3 装有西班牙FAGOR8025系统的钻削中心加工环形点阵孔群零件310

1 加工中心简介312

1.1 加工中心的分类与结构特点312

第8章 加工中心切削技术312

1.2 加工中心的精度与控制系统314

1.3 加工中心功能介绍315

1.4 加工中心的辅具及辅助设备317

2 加工中心的主要加工对象324

2.1 箱体类零件324

2.2 复杂曲面325

2.3 异形件327

2.5 特殊加工328

2.6 推荐采用加工中心加工的主要内容和不宜在加工中心上加工的内容328

2.4 盘、套、板类零件328

3 加工中心切削工艺方案制定329

3.1 制定工艺方案前的零件工艺可行性分析329

3.2 常规工艺方案与加工中心工艺方案332

3.3 加工中心的规格及类型选择336

3.4 零件的工艺设计339

3.5 加工中心工步设计原则341

3.6 在加工中心上加工升降台铣床的关键零件——升降台体342

3.7 加工余量的确定347

3.8 影响加工精度的因素350

4 工件的定位与装夹352

4.1 加工中心加工定位基准的选择352

4.2 确定零件夹具353

4.3 加工中心夹具设计及组装时应注意的问题355

4.4 零件的夹紧与安装356

4.5 确定零件在机床工作台上的最佳位置356

5.1 加工中心用刀具的基本要求357

5 加工中心刀具的选择与应用技术357

5.2 孔加工方法与刀具选择358

5.3 面加工技术及刀具选择365

5.4 切削用量的确定369

5.5 加工中心刀具长度的确定370

6 编程零点的选择及工件坐标系的建立371

6.1 加工中心的坐标系统371

6.2 编程零点与工件坐标系372

6.3 用G92设定的工件坐标系与工件偏置坐标系373

6.4 工件坐标系的测量375

6.5 确定卧式加工中心多工件坐标系坐标值的计算法376

7 加工中心程序设计380

7.1 机床坐标系和工件坐标系380

7.2 手工编程对工件图的数学处理384

7.3 程序中的代码功能386

7.4 加工中心几种基本程序的编制387

8.1 异形件在加工中心上的加工393

8 加工中心应用实例393

8.2 箱体类零件在加工中心上的加工400

8.3 轴套类零件在加工中心上的加工403

8.4 板类零件在加工中心上的加工407

9 用户宏程序在加工中心上的应用实例410

9.1 点阵孔群类别及参数410

9.2 框图410

9.3 相似点阵孔群应用实例415

9.4 用户宏程序综合应用实例417

10 加工中心应用技术421

10.1 设备管理及使用要求422

10.2 使用人员的素质与要求423

10.3 生产流程424

10.4 加工中心机床加工零件的技术测量424

10.5 最大限度地缩短加工准备时间，提高加工柔性和机床利用率，采取减少停工期的措施426

10.6 加工中心操作规程427

1.2 数控外圆磨削方式429

1.1 数控外圆磨削的特点429

1 数控外圆磨削技术429

第9章 数控磨削技术429

1.3 数控磨削加工工艺参数432

1.4 变量在程序中的应用435

1.5 典型零件的加工实例436

1.6 应用中要注意的问题440

2 数控坐标磨削技术441

2.1 数控坐标磨床的结构特征441

2.2 基本加工方法442

2.3 机床附件和通用夹具445

2.4 砂轮445

2.5 工序准备和工艺参数446

2.6 加工实例446

3 数控强力磨削技术449

3.1 强力磨床的结构特点449

3.2 成形方法450

3.3 强力磨削的编程451

3.4 磨削453

4 数控立式磨削技术454

4.1 数控立式磨床简介454

4.2 数控立式磨削的工艺特点456

4.3 数控立式磨削的程序编制456

4.4 数控立式磨削用特殊刀盘加工实例461

第10章 数控齿轮加工技术467

1 概述467

2 数控插齿技术467

2.1 数控插齿机简介467

2.2 主要加工对象471

2.3 工夹具472

2.4 对图形进行数学处理474

2.5 程序编制481

2.7 应用实例484

2.6 加工时的对刀484

3 数控滚齿技术489

3.1 数控滚齿机简介489

3.2 工艺控制492

3.3 轴坐标值的调定495

3.4 滚削人字齿轮500

3.5 程序编制501

3.6 精切前的准备506

1.1 数控电火花线切割加工原理507

1.2 数控电火花线切割加工的发展简况507

数控特种加工技术507

1 数控电火花线切割加工507

第11章 数控电火花线切割技术507

1.3 数控电火花线切割加工机床的分类508

1.4 数控电火花线切割加工的应用范围509

2 数控电火花线切割加工机床的基本组成511

2.1 数控电火花线切割机床的机械装置511

2.2 工作液512

2.3 脉冲电源装置513

3 数控电火花线切割工艺特点514

3.1 数控电火花线切割加工的切割速度及其主要影响因素514

3.2 数控电火花线切割加工的加工精度及其主要影响因素522

3.3 数控电火花线切割加工表面形状及其主要影响因素529

3.4 线电极损耗及其影响因素531

4 数控电火花线切割技术532

4.1 加工准备532

4.2 加工条件的选择538

4.3 提高加工精度的措施541

第12章 数控电火花成形加工技术545

1 数控电火花成形加工原理与特点545

1.1 数控电火花成形加工原理545

1.2 加工特点546

1.3 数控电火花成形加工的局限性546

2 数控电火花成形加工的应用范围546

3 数控电火花成形机床的主要组成547

4 电火花成形加工的一般工艺规律549

4.1 过程参数和主要工艺指标549

4.2 极性效应552

4.3 影响加工速度的主要因素552

4.4 影响表面质量的主要因素553

4.5 影响加工精度的主要因素554

5 电极555

5.1 电极材料及其加工性能555

5.2 电极设计要点555

5.3 电极夹头556

6 数控电火花成形加工工艺过程及举例557

6.1 电加工工艺参数的选定557

6.2 预加工557

6.3 加工方式选定558

6.4 加工实例559

1 激光加工简介563

1.1 激光产生的原理及特点563

第13章 数控激光加工技术563

1.2 激光加工工艺及特点564

2 数控激光加工机简介565

2.1 分类及结构特点565

2.2 控制系统566

2.3 对激光加工机的要求566

3.1 焦点光斑大小及切缝宽度的计算567

3.2 公差的处理、原点的选择及尺寸变换567

3 对图形进行数学处理567

3.3 数字化仿形编程569

4 激光加工工艺参数的选择570

4.1 速率的变化对激光加工质量的影响570

4.2 激光热处理工艺参数的选择571

4.3 激光焊接工艺参数的选择572

4.4 激光切割工艺参数的选择573

4.5 激光切割应用的一些特殊方法574

5.1 编程前的准备工作575

5 程序的编制575

5.2 手工编程577

5.3 程序检验578

5.4 编制激光加工程序实用技巧578

6 用户宏程序在激光加工中的应用579

7 典型零件的激光加工程序编制实例580

第14章 数控等离子弧切割技术585

1 概述585

2 等离子弧切割方法及其选择586

3 等离子弧切割机数控系统特点和切割机的辅助装置589

3.1 数控系统589

3.2 切割机的辅助装置590

4 数控等离子切割机及其复合加工机的选择591

4.1 数控等离子切割机选择591

4.2 数控等离子复合加工机的选择591

5 等离子弧切割规范591

6 等离子切割面形状及其质量评定593

7 等离于弧切割举例594

第15章 数控火焰切割技术597

1 钢的火焰切割597

1.1 钢的热切割597

1.2 钢的火焰切割598

2 数控火焰切割机的选择600

2.1 数控切割机的生产能力601

2.2 数控切割机的规格和基本功能的选择601

3 数控火焰切割工艺603

3.1 影响钢板火焰切割质量的三个基本要素：气体，切割速度，割嘴高度603

3.2 切割引线605

3.3 割缝补偿606

3.4 工件的特殊切割法607

3.5 热变形的控制607

3.6 坡口的切割610

3.9 高碳钢板的切割612

3.8 钢板表面预处理对切割质量的影响612

3.7 特厚钢板的穿孔工艺612

3.10 数控火焰切割质量缺陷与原因分析613

4 数控火焰切割机保养操作规程618

数控板材加工技术619

第16章 数控冲压技术619

1 概述619

2 数控压力机的基本结构特点620

3 模座及模具的选择620

3.3 冲孔力的计算621

3.1 模座及模具规格621

3.2 模具间隙621

4 加工举例622

第17章 数控直角剪板技术627

1 数控直角剪板机的选用627

1.1 加工力的确定627

1.2 刀片间隙的确定628

2 数控直角剪板机的调整628

3.1 运行方式种类629

3 加工举例629

3.2 加工举例630

第18章 数控板料折弯技术632

1 板料折弯方法632

1.1 自由折弯632

1.2 校正折弯632

1.3 三点折弯633

3.1 通用模具634

3 模具634

2 数控板料折弯机的选择634

3.2 三点板料折弯机的模具635

4 折弯精度638

4.1 影响折弯精度的因素638

4.2 提高折弯精度的措施638

5 折弯工艺力的确定639

5.1 自由折弯和校正折弯工艺力639

6 加工实例640

5.2 三点折弯工艺力640

自动编程643

第19章 自动编程的基本概念及知识643

1 自动编程的特点——与手工编程的比较643

1.1 数学处理的比较643

1.2 加工程序单的比较643

1.3 纸带穿孔方式的比较644

1.4 程序校验的比较644

1.5 综合比较645

2 自动编程相关的术语645

2.1 计算机硬件方面的术语645

2.2 计算机软件方面的术语647

3 实现自动编程的决策须知647

3.1 手工编程或自动编程的方案选择648

3.1 统筹性问题648

3.3 自动编程档次的选择648

4.1 按计算机硬件的种类规格分类649

4 自动编程的分类649

4.2 按计算机联网的方式分类652

4.3 按编程信息的输入方式分类652

4.4 按加工中采用的机床坐标数及联动性分类653

4.5 按语言性质分类654

第20章 APT自动编程语言655

1 APT的发展简史655

2 APT的基本语法656

2.1 从APT的零件编程一例看其特点656

2.2 APT语言的基本语法659

3 APT的几何定义语句663

3.1 点(POINT)的定义663

3.2 直线(LINE)的定义664

3.3 圆(CIRCLE)的定义666

3.4 平面(PLANE)的定义669

3.5 点群(PATERN)的定义669

3.7 变换矩阵(MATRIX)的定义671

3.6 列表曲线(TABCYL)的定义671

4 APT的刀具运动语句673

4.1 点位控制语句673

4.2 轮廓控制语句674

5 APT的特殊语句682

5.1 坐标系变换语句(REFSYS)682

5.2 循环语句(LOOP)683

5.3 宏指令语句(MACRO)684

5.4 刀具变换语句(TRACRT)686

5.5 复制语句(COPY)687

6 铣槽功能(POCKET)688

7 APT的后置处理程序691

8 APT编程举例693

第21章 图形交互自动编程697

1 概述697

2 图形交互自动编程的基本步骤697

2.1 零件图及加工工艺分析697

2.2 几何造型698

2.3 刀位轨迹的生成700

2.4 后置处理701

2.5 程序输出702

3 图形交互自动编程的特点702

4 通用二维图形交互自动编程系统介绍702

4.1 系统运行的硬件设备和软件环境703

4.2 系统功能703

4.3 系统的特点703

4.4 使用操作方法704

4.5 交互编程的步骤704

4.6 三个代表性编程实例705

5 三维(3D)曲面的处理711

5.1 三维几何造型711

5.2 三维几何造型变换719

5.3 三维刀具路径计算720

5.4 曲面相交处理730

5.5 刀具路径的修整732

5.6 刀具路径的变换738

第22章 国内外自动编程软件产品的一些特点746

1 用于大、中型计算机的自动编程软件746

1.1 APT4—SSX7746

1.2 CATIA747

2 用于微机的自动编程软件750

2.1 HFAPT2750

2.2 MAPT750

2.4 NC3AP-M752

2.3 HZAPT-Ⅱ752

2.5 CAMNCS759

2.6 Master CAM761

3 用于工作站的自动编程软件761

第23章 复杂曲面的五坐标自动编程766

1 五坐标程序的基本特点766

2 整体叶轮叶型加工的数学处理767

3.3 旋转C坐标769

3.2 转为左手工件坐标系769

3 五坐标后置处理程序中的坐标转换769

3.1 设定工件坐标系769

3.4 设定机床中心坐标系770

3.5 旋转B坐标770

3.6 设立机床零点坐标系771

4 加工程序进给速度指令的数值计算772

柔性制造及计算机集成制造系统简介773

第24章 柔性制造单元及柔性制造系统773

1 柔性制造单元773

1.1 柔性制造单元的简述773

1.2 柔性制造单元的应用和发展774

2 柔性制造系统775

2.1 柔性制造系统的组成和功能775

2.2 柔性制造系统的控制和运行780

2.3 柔性制造系统的规划和设计785

2.4 柔性制造系统的评价指标788

3 柔性制造系统实例简介789

3.1 金属切削加工柔性制造系统FFS-1500-2简介791

3.2 板材加工柔性制造系统简介792

第25章 计算机集成制造系统(CIMS)806

1 概述806

1.1 机械制造技术改造的总趋势806

1.2 产生计算机集成制造系统的技术准备807

1.3 计算机集成制造系统的提出和发展808

2 计算机集成制造系统的概念和构成808

2.1 计算机集成制造系统的概念808

2.2 计算机集成制造系统的构成808

2.3 我国CIMS实验工程构成实例809

3 计算机集成制造系统的效益及应用对象809

4 我国对计算机集成制造系统的发展战略813

5 国外计算机集成制造系统开发应用实例813

5.1 日本富士通公司813

5.2 美国通用汽车公司与通用电气公司813