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第1章 数控机床的基本知识1

1.1数控机床概述1

1.1.1数控机床的基本概念1

1.1.2数控加工的过程和特点1

1.2数控机床的分类与应用2

1.2.1按机床运动的控制功能分类3

1.2.2按伺服控制的类型分类5

1.2.3按数控系统的功能水平分类6

1.2.4按加工工艺及机床用途的类型分类6

1.3数控机床的发展动向7

思考与练习题7

第2章 数控机床的结构8

2.1数控机床的结构特点8

2.2数控机床主传动系统及主轴部件11

2.2.1数控机床主传动系统的特点11

2.2.2数控机床的主传动系统12

2.2.3数控机床的主轴部件13

2.3数控机床进给伺服系统16

2.3.1数控机床进给传动的特点16

2.3.2滚珠丝杠螺母副16

2.4进给系统传动间隙的消除20

2.4.1传动齿轮间隙的消除20

2.4.2键连接间隙的消除22

2.5回转工作台与导轨23

2.5.1回转工作台23

2.5.2导轨25

2.6数控机床的自动换刀装置27

2.7数控加工用辅具30

思考与练习题32

第3章 计算机数控装置33

3.1计算机数控装置的硬件结构与工作原理33

3.1.1计算机数控装置的组成33

3.1.2单微处理机硬件结构33

3.1.3多微处理器硬件结构35

3.1.4开放式数控装置的体系结构37

3.2数控系统的软件组成与结构特点39

3.2.1 CNC系统软件的组成39

3.2.2 CNC装置的软件结构特点39

3.3运动轨迹的插补原理42

3.3.1概述42

3.3.2逐点比较插补法42

3.3.3数字增量插补48

3.4刀具半径补偿53

3.4.1刀具半径补偿的基本概念53

3.4.2 B功能刀具半径补偿计算53

3.4.3 C功能刀具半径补偿计算55

3.5辅助功能与可编程控制器57

3.5.1概述57

3.5.2可编程控制器的结构58

3.5.3梯形图59

3.5.4可编程控制器的工作过程60

思考与练习题62

第4章 数控机床的伺服系统63

4.1概述63

4.1.1数控机床对伺服系统的要求63

4.1.2典型伺服系统的组成63

4.1.3数控机床伺服驱动系统的分类64

4.2步进电动机及其控制系统64

4.2.1步进电动机64

4.2.2步进电动机开环进给系统的传动计算69

4.2.3步进电动机的控制系统70

4.3直流伺服电动机及其速度控制71

4.3.1直流伺服电动机及工作特性71

4.3.2直流伺服电动机的速度控制方法77

4.4交流伺服电动机及其速度控制78

4.4.1交流伺服电动机概述78

4.4.2交流电动机调速原理80

4.4.3变频调速技术81

4.5数控机床的检测装置83

4.5.1旋转变压器84

4.5.2感应同步器87

4.5.3光栅89

4.5.4脉冲编码器93

思考与练习题95

第5章 数控加工程序编制基础96

5.1数控编程概述96

5.2数控编程技术基础98

5.2.1程序段格式与程序结构98

5.2.2数控机床坐标系和运动方向99

5.2.3工件坐标系99

5.2.4数控编程的特征点100

5.2.5辅助功能指令101

5.3数控加工工艺的概念101

5.4数控加工工艺特点102

5.4.1数控铣削加工的工艺适应性102

5.4.2数控车削加工的工艺适应性103

5.5数控加工工艺性分析104

5.6数控机床的选用105

5.6.1数控铣床和加工中心的选用105

5.6.2数控车床的选用106

5.7加工方法选择及加工方案确定106

5.8工艺设计108

5.8.1工序和工步的划分108

5.8.2加工余量的选择108

5.8.3加工路线的确定109

5.8.4工件定位与安装的确定112

5.8.5刀具的选择114

5.8.6切削用量的确定123

5.8.7数控加工工艺文件的编制125

思考与练习题126

第6章 数控铣床和加工中心的编程128

6.1数控铣床编程基本指令128

6.1.1绝对坐标与增量坐标编程（G90、G91）129

6.1.2快速运动（G00）129

6.1.3直线插补指令（G01）130

6.1.4插补平面选择指令（G17、G18、G19）130

6.1.5圆弧插补指令（G02、G03）131

6.1.6坐标系统132

6.1.7暂停指令G04.133

6.1.8刀具半径补偿（G40、G41、G42）133

6.1.9刀具长度补偿137

6.1.10返回参考点指令（G27～G29）138

6.1.11孔加工固定循环（G73，G74，G76，G80～G89）139

6.1.12主程序与子程序145

6.2加工中心编程实例145

思考与练习题152

第7章 高速切削简介154

7.1概述154

7.1.1高速切削的基本特征154

7.1.2高速切削的特点155

7.2高速切削的应用156

7.2.1高速切削的适应性156

7.2.2高速切削工艺分析159

7.2.3高速铣削方法160

7.3高速铣削刀具的选用161

7.3.1刀柄的选用161

7.3.2刀具的选用162

7.4高速切削机床和切削中心简介164

7.4.1高速切削对机床的特殊要求及“零传动”理论164

7.4.2.高速加工中心的技术特征166

思考与练习题168

第8章 数控车床编程169

8.1数控车床编程的方法和特点169

8.1.1数控车床的编程特点169

8.1.2常用准备功能指令169

8.1.3切削循环指令173

8.1.4补偿功能177

8.2数控车床的对刀180

8.2.1数控车床的对刀180

8.2.2对刀的基本方法181

8.2.3数控车床的对刀181

8.3数控车床编程实例182

思考与练习题189

第9章Mastercam概述192

9.1 Mastercam的启动及工作界面192

9.2 Mastercam的工作界面192

9.3 Mastercam的文件管理195

9.4 Mastercam的基本操作196

9.4.1取消命令196

9.4.2参数设置196

9.4.3屏幕操作198

9.4.4物体选择199

9.4.5显示设置202

9.5 Mastercam的分析功能205

9.6退出Mastercam205

思考与练习题206

第10章 Mastercam线框零件造型方法207

10.1利用线框造型方法生成基本图素的命令207

10.2二维字母图的绘制209

思考与练习题211

第11章 曲面零件造型方法213

11.1举升曲面（Loft）213

11.2网格曲面（Create Net Surfaces）216

11.3直纹曲面（Ruled）217

11.4旋转曲面（Revolved）218

11.5扫描曲面（Sweep）219

11.6牵引曲面（Draft）221

11.7曲面倒圆角（Fillet）222

11.8曲面补正（Offset）225

11.9曲面编辑（Trim）225

11.10曲面熔接（Blend）227

11.11由实体产生曲面228

思考与练习题229

第12章 实体零件造型方法231

12.1挤出实体（Extrude）231

12.2旋转实体（Revolve）233

12.3扫掠实体（Sweep）234

12.4举升实体（Loft）234

12.5实体倒圆角（Fillet）235

12.6实体倒角（Chamfer）237

12.7薄壳实体（Shell）238

12.8布尔运算（Boolean）239

12.9实体管理员和历史记录（Solids Manager ＆ History Recoder）240

12.10基本实体（Primitives）242

12.11牵引面（Draft faces）243

12.12修整实体（Trim）244

12.13绘三视图（Layout）245

12.14寻找特征（Find feature）246

12.15缝合曲面（Stitch surfaces）246

12.16薄片加厚（Thicken）248

12.17移除面（Remove faces）248

12.18实体造型综合举例249

思考与练习题251

第13章 Mastercam的CAD图形转换254

13.1图形数据交换标准说明254

13.2 ASCⅡ文件254

13.3 STEP文件255

13.4 Autodesk256

13.5 IGES文件258

13.6 Parasld文件258

13.7 STL文件259

13.8其他格式文件260

思考与练习题260

第14章 Mastercam系统相关性及其应用261

14.1 Mastercam系统CAM功能261

14.1.1利用Mastercam系统进行数控编程的基本步骤261

14.1.2 Mastercam系统CAM功能的特点261

14.2 Mastercam系统的相关性及其应用264

14.2.1刀具管理264

14.2.2定义刀具266

14.2.3刀具参数269

14.2.4操作管理270

14.2.5操作管理右键菜单273

14.2.6后置处理274

14.2.6串连管理275

14.2.7机器群组属性275

14.3刀具路径检验278

14.4数控程序的质量278

思考与练习题279

第15章 Mastercam的轮廓加工280

15.1轮廓铣削（Contour Toolpath）280

15.1.1轮廓铣削参数设置菜单及对话框280

15.1.2轮廓铣削的专用参数280

15.1.3轮廓铣削要点291

15.1.4轮廓铣削的加工实例292

15.2挖槽加工（Pocket）294

15.2.1槽及岛屿的轮廓定义295

15.2.2挖槽加工参数设置菜单及对话框295

15.2.3挖槽加工实例304

15.3钻孔加工（Drill）306

15.3.1钻孔加工参数设置菜单及对话框306

15.3.2孔位的选择方式309

15.3.3钻孔加工实例310

思考与练习题313

第16章 曲面加工315

16.1曲面加工的共同参数设置316

16.2平行式粗加工318

16.2.1平行式粗加工的操作步骤318

16.2.2平行式粗加工的参数设置319

16.3平行式精加工324

16.4陡斜面精加工325

16.4.1陡斜面精加工刀具路径的生成步骤325

16.4.2陡斜面精加工参数设置326

16.5挖槽式粗加工327

16.6等高外形精加工329

16.7曲面放射状精加工330

16.8曲面投影精加工332

16.9浅平面精加工333

16.10曲面流线精加工334

16.11交线清角精加工336

16.12残料清角精加工336

16.13环绕等距精加工337

16.14融合精加工338

16.15曲面加工实例339

思考与练习题346

第17章 自动编程加工实例348

思考与练习题369

参考文献370