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第1章 概述1

1.1 异型石材产业现状1

1.2 异型石材数控加工装备与技术现状4

1.2.1 异型石材数控加工设备分类4

1.2.2 石材数控加工中心7

1.2.3 数控车床14

1.2.4 数控抛光设备20

1.2.5 石材雕刻机22

1.2.6 国外异型石材数控加工装备的发展趋势23

1.3 石材数控加工装备与技术的基本构成25

1.3.1 数控机床原理25

1.3.2 数控机床的特点26

1.3.3 制约国内石材加工设备发展的主要技术障碍34

第2章 石材数控加工工艺与刀具36

2.1 石材加工工艺基础36

2.1.1 国内外研究现状36

2.1.2 石材加工金刚石工具39

2.1.3 石材磨削加工的基础理论41

2.1.4 石材的可加工性预测45

2.1.5 石材磨削中润滑及冷却的研究45

2.2 石材加工工艺的试验研究46

2.2.1 花岗岩内圆磨削中磨削力的试验研究46

2.2.2 花岗岩套圈内圆磨削中表面质量的试验研究60

2.2.3 基于比磨削能的花岗岩内圆磨削的正交试验研究70

2.2.4 花岗岩内圆磨削中砂轮磨损的研究77

2.3 石材加工用锯片简介88

2.3.1 金刚石锯片使用效果的影响因素系统分析88

2.3.2 金刚石锯片的制造88

2.3.3 金刚石锯片切割的相关研究88

2.3.4 金刚石锯片车刀的开发92

2.4 石材热喷涂加工工具93

2.4.1 石材热喷涂工具试验研究93

2.4.2 HVOF热喷涂陶瓷涂层研究99

2.4.3 等离子（APS）喷涂花岗岩涂层107

2.4.4 等离子（APS）喷涂玄武岩涂层研究112

第3章 异型石材数控加工设计理论与方法120

3.1 异型石材加工中心运动功能分析120

3.1.1 车削运动功能分析120

3.1.2 雕铣基本运动功能分析123

3.2 典型异型石材数控加工装备设计方案比较126

3.2.1 部件方案设计及比较126

3.2.2 总体方案1129

3.2.3 总体方案2136

第4章 异型石材数控加工装备功能部件研究139

4.1 石材数控加工电主轴单元技术139

4.1.1 石材车铣复合电主轴的结构特点139

4.1.2 车铣复合电主轴模态分析与试验140

4.2 车削工作头结构设计145

4.2.1 设计思路145

4.2.2 设计技术方案146

4.2.3 工作头详细结构设计146

第5章 石材加工装备基础结构件设计与优化150

5.1 龙门式立柱结构设计与优化156

5.1.1 床身立柱的模态分析156

5.1.2 床身结构的改进型研究162

5.2 龙门式横梁结构设计168

5.2.1 横梁的模态分析168

5.2.2 横梁结构的改进设计174

5.3 立式回转体工作台设计179

第6章 异型石材数控加工装备虚拟样机技术186

6.1 虚拟样机技术在异型石材数控加工装备研制中的应用186

6.1.1 虚拟样机技术186

6.1.2 基于并行设计的虚拟样机研究平台187

6.1.3 虚拟样机技术在异型石材数控装备研制中的实现方法187

6.1.4 虚拟样机技术在异型石材数控装备研制中的发展前景187

6.2 异型石材数控加工装备虚拟装配技术188

6.2.1 虚拟装配的技术内涵188

6.2.2 虚拟装配的分类189

6.3 异型石材数控加工中心运动仿真与干涉检验技术190

第7章 异型石材数控加工装备的电气系统设计201

7.1 伺服系统的配置201

7.1.1 伺服系统的组成201

7.1.2 异型石材车铣加工中心对伺服系统的基本要求201

7.1.3 异型石材车铣加工中心伺服电机的要求与选择202

7.1.4 伺服系统的动态性能分析210

7.1.5 异型石材车铣加工中心伺服系统的速度环控制212

7.1.6 伺服系统的位置环控制213

7.2 异型石材车铣加工中心电气设计215

7.2.1 电气设计基本规定215

7.2.2 NC-HHPS-2设计及使用220

7.3 异型石材车铣加工中心数控系统及PLC控制技术223

7.3.1 数控系统结构223

7.3.2 数控系统硬件配置及控制单元224

7.3.3 操作面板232

7.3.4 数据的设定与显示235

7.3.5 刀具补偿值的设定238

7.3.6 Z轴回零点和刀具长度偏移值的设定244

7.3.7 刀具寿命管理246

7.3.8 NC110系统PLC接口及控制技术248

第8章 异型石材车铣加工中心制造与检测252

8.1 加工中心装配工序研究252

8.1.1 装配过程概述252

8.1.2 装配尺寸链的分析计算253

8.1.3 尺寸链的计算254

8.1.4 异型石材加工中心的装配工艺257

8.1.5 异型石材加工中心的保养264

8.2 加工中心精度检测方法研究265

8.2.1 几何精度检验265

8.2.2 定位精度检验267

8.2.3 数控机床切削精度的检测270

8.3 激光干涉仪在数控机床精度检测中的应用271

8.3.1 检验原理272

8.3.2 测量方法272

8.3.3 测量过程的误差分析272

第9章 石材异型制品数字化建模与加工技术274

9.1 UG数控加工编程274

9.1.1 UG软件概述274

9.1.2 模型建立275

9.1.3 数控编程初始化276

9.1.4 实例创建277

9.1.5 长城浮雕三维造型287

9.1.6 五角星模型铣削加工292

9.1.7 优化设计295

9.2 异型石材五轴加工刀具路径生成算法研究296

9.2.1 异型石材五轴加工相关概念和模型296

9.2.2 进给步长的计算302

9.2.3 刀具路径计算方法303

9.2.4 实例计算309

9.3 UG/POST后置处理器开发311

9.3.1 后置处理概述311

9.3.2 立式工作台五轴联动后置处理317

9.3.3 卧式工作台车铣复合后置处理324

9.3.4 用户化后置处理327

9.4 基于VERICUT的加工仿真研究329

9.4.1 VERICUT软件简介329

9.4.2 VERICUT系统功能简介330

9.4.3 VERICUT加工仿真过程332

9.4.4 加工仿真335

参考文献339

附录一 异型石材车铣加工中心简介342

附录二 异型石材车铣加工中心（HTM50200）主要技术指标345