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绪论1

第1章 数控加工装备基础4

1.1 数控机床的特点与应用范围4

1.1.1 数控机床的优点4

1.1.2 数控机床的不足5

1.1.3 数控机床的应用范围5

1.2 数控机床的组成与工作原理6

1.2.1 数控机床的组成6

1.2.2 数控机床的工作原理8

1.3 数控机床分类8

1.3.1 按工艺类型分类8

1.3.2 按控制运动方式分类8

1.3.3 按驱动伺服系统类型分类9

1.3.4 按功能水平分类11

1.4 数控机床插补原理11

1.4.1 插补的概念11

1.4.2 插补方法12

1.4.3 逐点比较法插补12

1.4.4 逐点比较法直线插补13

1.4.5 逐点比较法圆弧插补16

1.5 数控加工刀辅具20

1.5.1 数控加工刀具类型与使用20

1.5.2 数控车削工具系统22

1.5.3 数控镗铣工具系统25

1.5.4 数控加工对刀测量装备28

思考与练习32

第2章 数控加工工艺基础34

2.1 数控加工工艺概述34

2.1.1 数控加工工艺基本特点34

2.1.2 数控加工工艺主要内容35

2.2 数控加工工艺分析36

2.3 数控加工工艺设计38

2.3.1 加工顺序的安排39

2.3.2 零件加工方案与机床类型选择40

2.3.3 定位夹紧方案的确定与夹具选择41

2.3.4 刀具系统选择42

2.3.5 对刀点与换刀点的确定44

2.3.6 走刀路线的确定45

2.3.7 切削用量的确定48

2.4 数控加工中的数值计算与处理49

2.4.1 基点坐标的计算49

2.4.2 节点坐标的计算51

2.4.3 辅助计算53

2.4.4 列表曲线的数学处理54

2.5 数控加工专用技术文件的编制55

2.5.1 数控加工工序卡55

2.5.2 数控加工程序说明卡56

2.5.3 数控加工走刀路线图56

2.5.4 数控加工程序单57

2.5.5 数控加工刀具调整卡57

思考与练习59

第3章 数控编程基础60

3.1 坐标系及运动方向的规定60

3.1.1 标准坐标系的规定60

3.1.2 工件坐标系及其设定63

3.1.3 局部坐标系64

3.1.4 坐标轴与联动轴64

3.2 程序结构与程序段格式64

3.2.1 程序段格式64

3.2.2 程序段组成65

3.2.3 程序结构66

3.2.4 主程序与子程序67

3.3 数控程序指令代码67

3.3.1 准备功能67

3.3.2 辅助功能69

3.3.3 进给功能70

3.3.4 主轴功能70

3.3.5 刀具功能70

3.4 数控编程方法70

3.4.1 手工编程71

3.4.2 自动编程71

3.4.3 CAD/CAM系统自动编程基本过程72

思考与练习74

第4章 数控车床编程加工（西门子802S/C系统）75

4.1 概述75

4.2 编程基本原理75

4.2.1 坐标系75

4.2.2 程序结构77

4.2.3 编程指令集79

4.3 尺寸系统指令85

4.3.1 平面选择G17～G1985

4.3.2 绝对／增量位置数据（尺寸）输入制式G90/G9185

4.3.3 公制／英制数据（尺寸）输入制式G71/G7086

4.3.4 直径／半径数据（尺寸）输入制式G23/G2287

4.3.5 工件装夹——可设定零点偏置G54～G57、G500、G5387

4.3.6 可编程零点偏置G15888

4.4 坐标运动指令89

4.4.1 快速移动G089

4.4.2 直线插补运动G190

4.4.3 圆弧插补G2/G3、G590

4.4.4 恒螺距螺纹切削G3394

4.4.5 返回固定点G7596

4.4.6 返回参考点G7497

4.4.7 进给率F及其单位设定G94/G9597

4.4.8 准确定位／连续路径G9、G60/G6498

4.4.9 暂停G4100

4.4.10 倒角CHF、倒圆RND100

4.5 主轴运动指令102

4.5.1 主轴转速S及旋转方向102

4.5.2 主轴转速极限G25、G26102

4.5.3 主轴定位SPOS103

4.6 恒线速度切削G96/G97103

4.7 刀具与刀具补偿105

4.7.1 概述105

4.7.2 刀具T108

4.7.3 刀具补偿号D108

4.7.4 刀尖半径补偿的建立与取消G41/G42、G40112

4.7.5 拐角过渡G450/G451113

4.7.6 刀尖半径补偿中的几个特殊情况115

4.7.7 刀尖半径补偿实例115

4.8 辅助功能指令116

4.9 参数及函数指令117

4.10 程序跳转118

4.10.1 程序跳转目标——标记符118

4.10.2 绝对跳转118

4.10.3 条件跳转119

4.10.4 程序跳转举例120

4.11 子程序121

4.12 固定循环122

4.12.1 循环概况122

4.12.2 钻镗类循环123

4.12.3 车削类循环130

4.13 轮廓编程138

4.14 综合编程例140

4.14.1 例1140

4.14.2 例2143

4.14.3 例3145

4.14.4 例4147

4.14.5 例5149

4.14.6 例6152

4.15 系统扩展（西门子802D系统）155

4.15.1 西门子802D指令系统概况155

4.15.2 西门子802D与802S/C指令系统对比分析162

4.15.3 西门子802D部分指令功能介绍164

思考与练习169

第5章 数控铣床与加工中心编程加工（西门子802S/C系统）174

5.1 概述174

5.2 编程基本原理174

5.2.1 坐标系174

5.2.2 程序结构175

5.2.3 编程指令集178

5.3 尺寸系统指令184

5.3.1 平面选择G17～G19184

5.3.2 绝对／增量位置数据（尺寸）输入制式G90/G91185

5.3.3 公制／英制数据（尺寸）输入制式G71/G70186

5.3.4 工件装夹——可设定零点偏置G54～G57、G500、G53186

5.3.5 可编程零点偏置和坐标系旋转G158、G258、G259188

5.4 坐标运动指令189

5.4.1 快速线性移动G0189

5.4.2 直线插补运动G1190

5.4.3 圆弧插补G2/G3、G5191

5.4.4 恒螺距螺纹切削G33、G63、G331/G332193

5.4.5 返回固定点G75195

5.4.6 返回参考点G74196

5.4.7 进给率F及其单位设定G94/G95196

5.4.8 准确定位／连续路径G9、G60/G164196

5.4.9 暂停G4198

5.4.10 倒角CHF，倒圆RND199

5.5 主轴运动指令200

5.5.1 主轴转速S及旋转方向200

5.5.2 主轴转速极限G25、G26201

5.5.3 主轴定位SPOS201

5.6 具与刀具补偿指令202

5.6.1 概述202

5.6.2 刀具T204

5.6.3 刀具补偿号D204

5.6.4 刀具半径补偿的建立与取消G41/G42,G40207

5.6.5 拐角过渡G450/G451209

5.6.6 刀具半径补偿中的几个特殊情况210

5.6.7 圆弧进给补偿G900/G901210

5.6.8 刀具半径补偿实例211

5.7 辅助功能指令212

5.8 参数及函数指令213

5.9 程序跳转215

5.9.1 程序跳转目标——标记符215

5.9.2 绝对跳转215

5.9.3 条件跳转216

5.9.4 程序跳转举例217

5.10 子程序217

5.11 固定循环219

5.11.1 循环概况219

5.11.2 钻镗类循环220

5.11.3 铣槽加工循环234

5.12 轮廓编程239

5.13 综合编程例240

5.13.1 例1240

5.13.2 例2248

5.13.3 例3249

5.13.4 例4250

5.13.5 例5251

5.13.6 例6253

5.14 系统扩展（西门子802D系统）255

5.14.1 西门子802D指令系统概况255

5.14.2 西门子802D与802S/C指令系统对比分析264

5.14.3 西门子802D部分指令功能介绍267

思考与练习275

第6章 高速切削加工技术281

6.1 概述281

6.1.1 高速切削加工历史回顾与现状281

6.1.2 高速切削加工定义与优越性283

6.1.3 高速切削加工关键技术285

6.1.4 高速切削加工技术发展与展望285

6.2 高速切削加工机床287

6.2.1 高速切削加工机床的要求287

6.2.2 高速切削加工机床的构造特征288

6.2.3 高速切削加工机床夹具的要求293

6.2.4 高速切削加工机床的合理选择293

6.3 高速切削加工刀具系统295

6.3.1 高速切削加工刀具系统的要求295

6.3.2 高速切削加工刀具296

6.3.3 高速切削加工刀具装夹技术299

6.4 高速切削加工工艺与编程策略301

6.4.1 各种材料的高速切削技术301

6.4.2 高速硬切削技术309

6.4.3 高速干切削技术310

6.4.4 高速切削编程策略313

6.5 高速切削加工安全与监测技术317

思考与练习319

第7章 数控技术发展及现代制造技术320

7.1 数控技术发展320

7.1.1 高速化与高精度化320

7.1.2 复合化321

7.1.3 智能化321

7.1.4 高柔性化322

7.1.5 小型化322

7.1.6 开放式体系结构322

7.2 成组技术（GT）323

7.2.1 成组技术的概念323

7.2.2 零件的分类编码323

7.2.3 零件的分类组成323

7.2.4 成组工艺324

7.2.5 成组生产组织形式325

7.2.6 推广应用成组技术的效果325

7.3 CAD/CAPP/CAM326

7.3.1 计算机辅助设计（CAD）326

7.3.2 计算机辅助工艺规程设计（CAPP）328

7.3.3 计算机辅助制造（CAM）328

7.4 柔性制造系统（FMS）329

7.4.1 柔性制造单元329

7.4.2 柔性制造系统330

7.4.3 柔性制造系统实例332

7.5 计算机集成制造系统（CIMS）333

7.5.1 CIM和CIMS的定义334

7.5.2 CIMS的递阶控制模式335

7.5.3 CIMS的构成335

7.5.4 CIMS实例337

7.5.5 CIMS在我国的发展及实施CIMS的效益338

7.6 现代制造模式的新发展339

7.6.1 敏捷制造（AM）339

7.6.2 并行工程（CE）341

7.6.3 精良生产（LP）342

7.6.4 虚拟制造（VM）344

7.6.5 绿色制造（GM）346

思考与练习348

参考文献349