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第一章 数控加工技术基础1

第一节 数控加工的工作原理、组成与特点1

一、数控加工的工作原理1

二、数控机床的组成1

三、数控加工的特点4

第二节 数控设备的加工范围5

第三节 数控设备的分类6

第四节 数控机床的坐标系统10

一、坐标和运动方向命名的原则10

二、标准坐标系的规定10

三、坐标计算单位12

四、机床坐标系13

五、工件坐标系13

第五节 数控机床的合理选用13

一、选用方法及选用步骤13

二、选用中应注意的事项13

三、选用数控机床需遵循的原则14

四、选用要素16

五、自动换刀装备（ATC）的选择22

六、自动交换工作台APC23

七、刀柄和刀具的选择23

第六节 数控加工的常用术语24

第七节 数控机床操作指示形象化符号29

一、数控机床操作指示形象化符号29

二、数控机床操作指示形象化符号使用要求31

三、数控机床操作指示形象化符号应用事例32

第二章 数控机床的组成及控制原理33

第一节 计算机数控系统33

一、计算机数控系统的定义及组成33

二、数控插补38

三、刀具半径补偿43

第二节 数控检测装置45

第三节 数控机床的进给伺服系统50

一、伺服系统50

二、直流伺服电动机51

三、交流伺服电动机56

四、选用交、直流电动机的注意事项57

五、步进电动机及其控制系统58

六、典型伺服电动机61

第四节 数控机床的主轴驱动及其机械结构64

一、数控机床主传动系统的参数64

二、对主传动系统的基本要求65

三、主传动系统的驱动方式65

四、主轴部件66

第五节 数控机床中使用的PLC69

一、PLC的硬件结构69

二、PLC的特点69

三、PLC的分类69

四、PLC在数控机床中的功能70

五、PLC的指令70

六、FANUC PLC梯形图编制的一般规定78

七、数控机床中的PLC编程步骤78

第三章 金属切削的基本理论79

第一节 切削运动与切削用量79

一、切削运动与工件表面79

二、切削用量79

第二节 刀具切削部分的几何角度80

一、刀具切削部分的组成80

二、刀具角度及参考系81

三、刀具工作参考系及刀具角度83

四、进给运动对刀具工作角度的影响83

五、刀尖安装高低对工作角度的影响85

第三节 金属切削过程的基本规律86

一、金属切削层变形区的划分86

二、切削变形的变化规律87

第四节 切削力88

一、切削力及其分解88

二、切削合力及其分解88

三、切削功率的计算89

四、影响切削力的因素90

第五节 切削热与切削温度90

一、切削热的产生和传出90

二、切削温度的测量91

三、切削温度的分布92

四、影响切削温度的主要因素92

第六节 工件材料的切削加工性93

一、工件材料切削加工性的概念和衡量指标93

二、金属材料切削加工性的等级及常用金属材料的切削加工性94

三、改善切削加工性的途径95

第七节 刀具几何参数的合理选择96

一、前角及前刀面形状的选择96

二、后角及后刀面形状的选择99

三、主偏角、副偏角和刀尖形式的选择100

第八节 切削用量的选择102

一、切削用量的选择方法102

二、切削速度的确定105

第九节 切削液的选择107

一、切削液的作用107

二、切削液的种类107

三、切削液的选用109

第十节 金属切削刀具的刀具材料110

一、刀具材料应具备的性能110

二、高速钢111

三、硬质合金114

四、涂层刀具117

五、陶瓷刀具材料118

六、超硬刀具材料120

第十一节 刀具的磨损和失效122

一、刀具磨损的形态122

二、刀具磨损的原因123

三、刀具磨损过程及磨钝标准124

四、刀具的破损126

五、数控刀具的常见失效形式及其解决方法126

第十二节 数控加工刀具的种类及特点129

一、数控加工常用刀具的种类129

二、数控刀具的特点129

第十三节 可转位刀片及其代码130

第十四节 数控刀具刀柄的结构特点（数控工具系统）136

一、镗铣类数控机床工具系统型号的表示方法136

二、数控车削工具系统143

第四章 数控加工中工件的定位与装夹146

第一节 机床夹具的概述146

一、机床夹具的组成146

二、数控机床夹具的分类146

三、数控机床夹具的作用147

四、数控机床的夹具要求148

第二节 工件的定位148

一、六点定位原理148

二、完全定位、不完全定位和欠定位149

三、过定位现象150

第三节 定位基准的选择原则150

一、基准及基准分类150

二、定位基准的选择151

第四节 常见的定位方式及定位元件152

一、工件以平面定位152

二、工件以圆柱孔定位154

三、工件以外圆柱面定位155

四、一面两孔组合定位156

第五节 定位误差159

一、定位误差159

二、产生定位误差的原因及计算159

第六节 工件的夹紧163

一、对夹紧装置的基本要求163

二、夹紧力的确定163

三、常见夹紧机构165

第七节 数控加工中典型夹具简介166

一、数控车床夹具167

二、数控铣床夹具167

三、加工中心夹具167

四、组合夹具168

五、组合夹具的特点169

第五章 数控加工工艺的制定173

第一节 数控加工工艺特点及工艺的主要内容173

一、数控加工工艺特点173

二、数控加工工艺的主要内容174

第二节 数控加工工艺分析174

一、选择适合在数控机床上加工的零件，确定数控机床加工内容174

二、对零件图样进行数控加工工艺分析，明确加工内容及技术要求175

三、零件的结构工艺性176

第三节 工艺路线设计179

一、加工方法选择179

二、加工阶段划分181

三、工序的划分182

第四节 加工顺序的安排183

一、加工顺序安排183

二、数控加工工艺与普通工序的衔接184

三、走刀路线的安排185

第五节 定位装夹方式、刀具和机床的选择与确定185

一、确定定位和夹紧方案时应注意以下几个问题185

二、夹具的选择185

三、对刀点与换刀点的确定186

四、刀具的选择186

五、机床的选择187

第六节 切削用量的确定188

第七节 加工余量的选择194

一、加工余量的定义194

二、影响加工余量的主要因素194

三、确定加工余量的方法195

四、工序尺寸及其公差的确定200

第八节 工序尺寸及其公差的确定201

一、工艺尺寸链的概念201

二、极值法解尺寸链202

三、统计法（概率法）解直线尺寸链基本计算公式206

第九节 机械加工精度及表面质量208

一、机械加工精度及表面质量的含义208

二、影响加工精度的因素及改善措施209

三、表面质量对零件使用性能的影响212

四、影响表面质量的工艺因素213

五、控制表面质量的工艺途径215

第十节 数控加工专用技术文件的编写216

一、数控加工工序卡216

二、数控加工刀具卡217

三、数控加工走刀路线图218

四、数控加工程序单218

五、数控刀具卡219

六、数控加工工件安装和原点设定卡片（简称装夹图和零件设定卡）220

第六章 数控程序编制基础221

第一节 数控程序的编制221

一、数控编程的内容221

二、数控编程方法及步骤221

第二节 数控机床上的有关点225

一、机床原点225

二、机床参考点226

三、刀架相关点227

四、装夹原点227

五、工件坐标系及工件原点227

六、程序起点228

七、刀位点228

八、对刀及对刀的方法228

九、换刀点229

第三节 数控程序的结构与格式230

一、程序结构230

二、程序段格式230

三、主程序和子程序234

第四节 常用数控指令及用法235

一、常用准备功能指令及用法235

二、常用辅助功能指令及用法244

三、其他常用编程指令及应用246

第五节 数控编程中的数值计算248

一、数值计算的内容248

二、基点计算249

三、非圆曲线的节点计算259

四、列表曲线的数值计算268

五、程编误差及其控制270

第七章 数控车削加工271

第一节 数控车床简介271

一、数控车床的功能及结构特点271

二、数控车床的布局272

三、数控车床的分类273

四、数控车床的选择配置与机械结构组成274

五、数控车床的加工对象275

第二节 数控车削加工工艺处理276

一、确定工件的加工部位和具体内容276

二、零件图工艺分析276

三、工件原点的选择277

四、确定工件的装夹方式与设计夹具277

五、确定加工方案277

六、数控车削加工工序的划分278

第三节 数控车床的程序编制279

一、数控车床的编程特点279

二、程序的构成281

三、参考点和坐标系282

四、尺寸单位和坐标指令方式282

五、特殊的功能代码284

六、进给运动指令286

七、等导程螺纹车削290

八、刀尖圆弧半径补偿功能293

九、固定循环295

第四节 刀具的选择301

一、数控车刀的类型与选择301

二、刀具的安装302

三、对刀点、换刀点的设置305

第五节 切削用量的选择306

一、背吃刀量的确定306

二、主轴转速的确定306

三、进给速度的确定307

第六节 典型零件的数控车削加工工艺分析309

一、轴类零件数控车削加工工艺309

二、轴套类零件数控车削加工工艺313

第七节 数控车床的操作319

一、FANUC系列的操作319

二、西门子系列的操作326

三、数控车床的对刀方法331

第八章 数控铣削加工333

第一节 数控铣床基础知识333

一、数控铣加工的主要应用333

二、数控铣床的主要功能334

三、数控铣床的分类335

四、数控铣床的结构336

第二节 数控铣床的程序编制338

一、数控指令系统338

二、数控铣床的坐标系统340

三、数控铣床基本指令341

四、数控铣床循环指令351

五、子程序357

第三节 数控铣加工工艺设计359

一、选择并确定数控铣加工部位及工序内容359

二、零件图的工艺性分析359

三、工序的划分361

四、加工顺序的安排361

五、确定零件的加工方案361

六、工件的定位与数控铣床的夹具363

七、数控铣刀的选择364

八、走刀路线的选择371

九、切削用量的确定373

十、顺铣与逆铣376

第九章 加工中心技术377

第一节 加工中心简介377

一、加工中心的基本概念377

二、加工中心的分类377

三、加工中心的结构组成379

四、加工中心的刀库种类及换刀形式380

五、加工中心的特点383

六、加工中心的主要加工对象384

第二节 加工中心的型号及技术参数384

第三节 加工中心工艺方案的制订387

一、加工中心加工内容的选择387

二、加工中心加工工艺分析387

三、加工中心工艺路线拟定388

四、加工中心加工工序的设计391

五、典型零件的加工工艺分析397

第四节 加工中心的编程基础400

一、加工中心坐标系统400

二、准备功能401

三、辅助功能402

四、主轴和刀具402

五、应用实例403

第五节 固定循环404

一、固定循环动作404

二、FANUC系统固定循环指令405

三、SIEMENS系统固定循环指令410

第六节 宏程序416

一、基本概念416

二、FANUC系统宏指令编程417

三、SIEMENS系统宏程序应用421

第十章 数控特种加工424

第一节 电火花成型加工机床424

一、电火花成型加工的基本原理与装置424

二、电火花成型加工机床组成426

三、电火花成型加工方法429

四、模具穿孔的加工方法431

五、凹模模坯准备工序433

六、工作液的强迫循环433

七、数控电火花成型加工的一般工艺规律434

八、数控电火花成型加工工艺过程440

第二节 电火花线切割技术441

一、线切割加工的原理441

二、线切割加工的特点442

三、线切割加工的应用443

四、线切割机床443

五、线切割加工工艺453

第三节 线切割加工编程456

一、3B程序格式及其编写方法456

二、线切割常用的ISO代码编程460

第十一章 数控机床加工的常见问题468

第一节 数控机床的设备管理与维修468

一、数控机床故障周期特点468

二、数控机床故障诊断与维护对人员的要求469

三、数控机床维护——点检469

四、数控系统日常维护471

五、数控控制系统故障诊断方法472

六、数控机床机械故障诊断的方法474

第二节 数控机床的选择480

一、选用依据480

二、选用内容481

三、购置订货时应注意的问题483

第三节 数控机床的安装与调试483

一、数控机床的运输与安装483

二、数控机床的调试484

第四节 数控机床的检测、验收486

一、数控机床的开箱检查487

二、精度检验487

三、机床性能及数控功能检验493

四、数控系统的验收495

五、数控机床的设备管理496

第十二章 柔性制造单元（FMC），柔性制造系统（FMS）和计算机集成制造系统（CIMS）498

第一节 当前生产的特点498

第二节 成组技术原理498

一、零件分类编码系统499

二、零件分类成组常用的方法502

第三节 成组技术在数控加工中的应用503

一、编制成组工艺503

二、成组生产的组织形式504

三、成组技术在车间设备布置中的应用505

第四节 计算机辅助工艺规程设计（CAPP）506

一、国内外CAPP的发展概况506

二、CAPP的效益507

三、CAPP系统的分类507

四、CAPP的功能508

五、CAPP系统发展趋势508

六、派生式CAPP系统509

七、创成式CAPP系统511

八、CAPP专家系统简介514

第五节 柔性制造单元（FMC）517

一、柔性制造单元的基本功能518

二、柔性制造单元的基本组成518

三、柔性制造单元的基本形式518

四、柔性制造单元的应用519

第六节 柔性制造系统（FMS）520

一、柔性制造系统的类型521

二、柔性制造系统的基本特点521

三、柔性制造系统的柔性521

四、柔性制造系统的加工系统522

五、柔性制造系统的物流系统532

六、柔性制造系统的控制和管理系统536

七、柔性制造系统的优点537

第七节 计算机集成制造系统（CIMS）537

一、计算机集成制造系统的体系结构538

二、计算机集成制造系统的分类538

三、计算机集成制造系统的效益评价538

四、计算机集成制造系统的技术构成简介539

五、现代集成制造技术未来发展趋势539

参考文献543