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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G174

2．辅助功能指令M175

3．进给速度功能F176

4．主轴转速功能S177

5．刀具功能T178

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、G19192

4．绝对值编程G90与增量值编程G91193

5．机床运动方式控制指令G00、G60、G01、G02、G03和G07194

6．刀具补偿功能指令G40～G44、G49200

7．回参考点控制指令G28、G29205

8．暂停指令G04207

9．准停检验G09207

10．段间过渡方式G61、G64208

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～G89211

四、子程序与宏程序编程M98、M99、G65218

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、G25227

2．缩放功能G50、G51229

3．旋转变换G68、G69231

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、G19247

4．绝对值编程与增量值编程G90、G91248

5．机床运动方式控制指令G00、G01、G02、G03和G32249

6．回参考点控制指令G27～G30262

7．刀具补偿功能G40、G41、G42264

8．暂停指令G04269

三、数控车床的固定循环269

1．车削固定循环G90、G92、G94270

2．复合循环G70～G73、G76278

3．钻孔固定循环G83～G85、G87～G89290

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/ENGINEER355

2．UGⅡ(UNIGRAPHICSⅡ)356

3．CATIA356

4．IDEAS356

5．DelCAM356

6．Cimatron357

7．MasterCAM357

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1360

2．应用实例2365

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