數(shù)控機(jī)床編程與加工實(shí)用教程

前言

　　加入WTO以后，中國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展并逐漸成為“世界制造中心”。據(jù)2006年資料統(tǒng)計(jì)，制造業(yè)產(chǎn)值占我國(guó)GD[’的40％，占工業(yè)總產(chǎn)值的77．6％。數(shù)控技術(shù)是制造業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用是提高制造業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率必不可少的重要手段。數(shù)控機(jī)床是國(guó)防工業(yè)現(xiàn)代化的重要戰(zhàn)略裝備，其技術(shù)水平是體現(xiàn)國(guó)家綜合國(guó)力的重要標(biāo)志。隨著數(shù)控技術(shù)和數(shù)控設(shè)備的廣泛應(yīng)用，我國(guó)制造業(yè)對(duì)數(shù)控技能人才，特別是數(shù)控技師和高級(jí)技師的需求越來越大。但是，目前我國(guó)數(shù)控技術(shù)人才的水平和數(shù)量都跟不上經(jīng)濟(jì)與技術(shù)發(fā)展的要求，嚴(yán)重影響了制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此，培養(yǎng)一大批數(shù)控技術(shù)高級(jí)應(yīng)用型人才是振興我國(guó)制造業(yè)的關(guān)鍵?！　　稊?shù)控機(jī)床編程與加工實(shí)用教程》正是為了貫徹全國(guó)人才工作會(huì)議精神、落實(shí)“三年五十萬新技師培養(yǎng)計(jì)劃”和“數(shù)控技能型緊缺人才培訓(xùn)工程”、加快數(shù)控高技能人才培養(yǎng)而編寫的。該書作者結(jié)合教學(xué)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，列舉了大量編程實(shí)例，圖文并茂，淺顯易懂。同時(shí)，結(jié)合了數(shù)控車床、銑床和加工中心的中高級(jí)數(shù)控技能考證、全國(guó)各省數(shù)控技能大賽試題，重點(diǎn)介紹零件的工藝分析與處理，采用一題多解的方式，提供多種參考程序。教材既能較好地體現(xiàn)“面向21世紀(jì)，能力為本、應(yīng)用型人才培養(yǎng)”的高等職業(yè)教育的特點(diǎn)，又能兼顧數(shù)控加工技能考證和技能競(jìng)賽的要求，具有重點(diǎn)突出、內(nèi)容豐富、工學(xué)結(jié)合、任務(wù)驅(qū)動(dòng)、項(xiàng)目引導(dǎo)、針對(duì)性強(qiáng)、適應(yīng)面廣的特色。該書既可作為高職高專數(shù)控技術(shù)等專業(yè)的課程教材，又可作為數(shù)控加工技能考證鑒定教材，以及職業(yè)技能競(jìng)賽的培訓(xùn)教材，是一本覆蓋面廣、素材豐富、具參考價(jià)值的書籍?！　≡摃髡邉⒔ㄆ几苯淌陂L(zhǎng)期從事數(shù)控機(jī)床和CAD／CAM軟件的教學(xué)與實(shí)踐工作，多次指導(dǎo)或參加過數(shù)控技能競(jìng)賽，具有豐富的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和較高的學(xué)術(shù)水平。相信該書的出版能給從事數(shù)控技術(shù)工作的廣大讀者帶來收獲。

內(nèi)容概要

　　《數(shù)控機(jī)床編程與加工實(shí)用教程》正是為了貫徹全國(guó)人才工作會(huì)議精神、落實(shí)“三年五十萬新技師培養(yǎng)計(jì)劃”和“數(shù)控技能型緊缺人才培訓(xùn)工程”、加快數(shù)控高技能人才培養(yǎng)而編寫的。該書作者結(jié)合教學(xué)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，列舉了大量編程實(shí)例，圖文并茂，淺顯易懂。同時(shí)，結(jié)合了數(shù)控車床、銑床和加工中心的中高級(jí)數(shù)控技能考證、全國(guó)各省數(shù)控技能大賽試題，重點(diǎn)介紹零件的工藝分析與處理，采用一題多解的方式，提供多種參考程序。教材既能較好地體現(xiàn)“面向21世紀(jì)，能力為本、應(yīng)用型人才培養(yǎng)”的高等職業(yè)教育的特點(diǎn)，又能兼顧數(shù)控加工技能考證和技能競(jìng)賽的要求，具有重點(diǎn)突出、內(nèi)容豐富、工學(xué)結(jié)合、任務(wù)驅(qū)動(dòng)、項(xiàng)目引導(dǎo)、針對(duì)性強(qiáng)、適應(yīng)面廣的特色。該書既可作為高職高專數(shù)控技術(shù)等專業(yè)的課程教材，又可作為數(shù)控加工技能考證鑒定教材，以及職業(yè)技能競(jìng)賽的培訓(xùn)教材，是一本覆蓋面廣、素材豐富、具參考價(jià)值的書籍。

作者簡(jiǎn)介

　　劉建萍，女，華南理工大學(xué)機(jī)械制造及自動(dòng)化專業(yè)工學(xué)博士畢業(yè)，佛山職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授，主要從事數(shù)控技術(shù)等教學(xué)與科研工作。近年來主持廣東省自然科學(xué)基金和科技攻關(guān)項(xiàng)目各一項(xiàng)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文20多篇，其中三大索引收錄5篇。作為領(lǐng)隊(duì)兼教練，指導(dǎo)選手參加省級(jí)數(shù)控技能比賽屢獲佳績(jī)．是《數(shù)控編程與操作》校級(jí)精品課程負(fù)責(zé)人，廣東省高等學(xué)校“千百十”人才工程培養(yǎng)對(duì)象，南粵優(yōu)秀教師?！　∪~邦彥，男，工學(xué)博士，華南理工大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師、主要從事先進(jìn)制造技術(shù)等教學(xué)與科研工作。近年來承擔(dān)國(guó)家自然科學(xué)基金、教育部博士點(diǎn)基金和省部級(jí)科研項(xiàng)目共22項(xiàng)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文100多篇，其中SCI、E0等收錄60余篇。獲國(guó)家發(fā)明專利1項(xiàng)，實(shí)用新型專利5項(xiàng)。主編國(guó)家“十一五”規(guī)劃教材一部，其他教材2本，主持全國(guó)高校教學(xué)研究會(huì)和廣東省教研課題各一項(xiàng)，多次獲教學(xué)成果獎(jiǎng)。

書籍目錄

第1章　概述1.1　數(shù)控加工概述1.1.1　數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)1.1.2　數(shù)控加工的原理1.1.3　數(shù)控加工的特點(diǎn)1.1.4　數(shù)控加工常用的術(shù)語1.1.5　數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展1.2　數(shù)控系統(tǒng)控制原理簡(jiǎn)介1.2.1　CNC硬件組成與控制原理1.2.2　CNC系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)1.2.3　插補(bǔ)原理1.2.4　典型的數(shù)控系統(tǒng)1.3　數(shù)控機(jī)床及其坐標(biāo)系統(tǒng)1.3.1　數(shù)控機(jī)床及其分類1.3.2　數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服系統(tǒng)1.3.3　數(shù)控機(jī)床的主軸驅(qū)動(dòng)1.3.4　數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)軸與運(yùn)動(dòng)方向1.3.5　機(jī)床原點(diǎn)、參考點(diǎn)和工件原點(diǎn)1.3.6　絕對(duì)坐標(biāo)編程和相對(duì)坐標(biāo)編程1.4　數(shù)控編程基礎(chǔ)1.4.1　數(shù)控加工程序的格式1.4.2　程序編制的過程及方法1.4.3　程序傳送的載體本章小結(jié)復(fù)習(xí)題第2章　數(shù)控加工工藝分析與處理2.1　數(shù)控加工工藝分析與處理的主要內(nèi)容2.1.1　零件數(shù)控加工適應(yīng)性的確定2.1.2　零件圖紙的數(shù)控加工工藝性分析2.1.3　數(shù)控加工工藝路線的設(shè)計(jì)2.1.4　數(shù)控加工的工序設(shè)計(jì)2.1.5　數(shù)控刀具的選擇2.1.6　切削用量的確定2.1.7　數(shù)控加工工藝文件的編寫2.1.8　手工編程的基本要求2.2　數(shù)控車削加工工藝2.2.1　零件圖的工藝分析2.2.2　工藝方案的制訂2.2.3　工序的劃分2.2.4　工步順序和進(jìn)給路線的確定2.2.5　編程誤差的控制2.2.6　實(shí)例分析2.3　數(shù)控銑削加工工藝2.3.1　零件圖紙的工藝分析2.3.2　銑削方式的選擇2.3.3　加工方法的分析2.3.4　加工階段的劃分2.3.5　加工順序的安排2.3.6　進(jìn)給路線的確定2.3.7　實(shí)例分析2.4　加工中心加工工藝2.4.1　加工中心的分類2.4.2　加工中心的自動(dòng)換刀裝置2.4.3　加工中心的加工適應(yīng)性2.4.4　加工中心的加工對(duì)象2.4.5　加工中心的工藝特點(diǎn)2.4.6　裝夾方案的確定和夾具的選擇2.4.7　工藝分析與加工路線設(shè)計(jì)2.4.8　實(shí)例分析本章小結(jié)復(fù)習(xí)題第3章　數(shù)控編程中的圖形數(shù)學(xué)處理3.1　圖形數(shù)學(xué)處理概述3.1.1　圖形數(shù)學(xué)處理的主要內(nèi)容3.1.2　圖形數(shù)學(xué)處理的基本環(huán)節(jié)3.2　坐標(biāo)值的常用計(jì)算方法3.2.1　作圖法3.2.2　三角函數(shù)計(jì)算法3.2.3　平面解析幾何計(jì)算法3.2.4　應(yīng)用CAD軟件的查詢坐標(biāo)法3.3　編程圖形數(shù)學(xué)處理實(shí)例3.3.1　圓弧與圓弧相切求切點(diǎn)或圓心的坐標(biāo)計(jì)算3.3.2　兩直線圓角過渡求拐角交點(diǎn)或切點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算3.3.3　傾斜線與圓弧相切或相交的基點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算3.3.4　有錐度或斜度標(biāo)注的基點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算3.3.5　綜合計(jì)算實(shí)例本章小結(jié)復(fù)習(xí)題第4章　數(shù)控車床的手工編程4.1　MSFT指令4.1.1　輔助功能M代碼4.1.2　主軸功能S、進(jìn)給功能F和刀具功能T4.2　常用G指令4.2.1　與單位和坐標(biāo)設(shè)定有關(guān)的G指令4.2.2　快速定位G00指令4.2.3　直線插補(bǔ)G01指令4.2.4　圓弧插補(bǔ)G02/G03指令4.2.5　倒角加工G指令4.2.6　自動(dòng)回參考點(diǎn)、暫停、恒線速度G指令4.2.7　刀具幾何補(bǔ)償T指令4.2.8　刀尖半徑補(bǔ)償指令G41/G42/G404.2.9　簡(jiǎn)單循環(huán)G80/G81指令4.2.10　粗車復(fù)合循環(huán)G71/G72/G73指令4.2.11　螺紋加工G32/G82/G76指令4.3　子程序編程4.3.1　子程序調(diào)用/返回M98/M99指令4.3.2　編程實(shí)例4.4　宏程序編程4.4.1　基礎(chǔ)知識(shí)4.4.2　數(shù)控車削宏程序編程實(shí)例4.5　典型零件的數(shù)控車削工藝分析與手工編程4.5.1　外圓加工實(shí)例的工藝分析與手工編程4.5.2　內(nèi)孔加工實(shí)例的工藝分析與手工編程4.5.3　螺紋加工實(shí)例的工藝分析與手工編程4.6　數(shù)控車床編程技能訓(xùn)練與提高4.6.1　工藝分析與手工編程綜合實(shí)例一4.6.2　工藝分析與手工編程綜合實(shí)例二本章小結(jié)復(fù)習(xí)題第5章　數(shù)控銑床的手工編程5.1　數(shù)控銑床常用的編程指令5.1.1　坐標(biāo)平面選擇指令G17/G18/G195.1.2　快速定位指令G00/G605.1.3　直線插補(bǔ)G01指令5.1.4　圓弧插補(bǔ)G02/G03指令5.1.5　螺旋線進(jìn)給G02/G03指令5.1.6　虛軸指定及正弦線插補(bǔ)指令G075.1.7　暫停指令G045.1.8　準(zhǔn)停檢驗(yàn)指令G095.1.9　段間過渡方式指令G61/G645.2　數(shù)控銑床的簡(jiǎn)化編程方式5.2.1　刀具半徑補(bǔ)償與刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償指令5.2.2　子程序編程5.2.3　旋轉(zhuǎn)、鏡像、縮放指令5.2.4　孔加工固定循環(huán)指令5.2.5　宏程序編程5.3　典型零件的數(shù)控銑削工藝分析與手工編程5.3.1　平面凸輪的工藝分析與手工編程5.3.2　半球型腔零件的工藝分析與手工編程5.4　數(shù)控銑床編程技能訓(xùn)練與提高5.4.1　工藝分析與手工編程綜合實(shí)例一5.4.2　工藝分析與手工編程綜合實(shí)例二本章小結(jié)復(fù)習(xí)題第6章　加工中心的手工編程6.1　加工中心的手工編程基礎(chǔ)6.1.1　虛軸或假想軸切削G07指令6.1.2　極坐標(biāo)系設(shè)定G15/G16指令6.1.3　存儲(chǔ)行程極限G22/G23指令6.1.4　參考點(diǎn)操作G27/G30指令6.1.5　螺紋切削G33指令6.1.6　刀具位置偏移G45-G48指令6.1.7　自動(dòng)換刀M06指令6.2　加工中心典型零件加工的工藝分析與手工編程6.2.1　點(diǎn)位加工的工藝分析與手工編程實(shí)例6.2.2　宏程序應(yīng)用的工藝分析與手工編程實(shí)例6.2.3　型腔加工的工藝分析與手工編程實(shí)例6.3　加工中心編程技能訓(xùn)練與提高6.3.1　工藝分析與手工編程實(shí)例一6.3.2　工藝分析與手工編程實(shí)例二本章小結(jié)復(fù)習(xí)題第7章　自動(dòng)編程與數(shù)控加工7.1　自動(dòng)編程概述7.1.1　流行CAD/CAM自動(dòng)編程軟件簡(jiǎn)介7.1.2　零件自動(dòng)編程與數(shù)控加工的主要步驟7.2　自動(dòng)編程的工藝處理7.2.1　CNC刀具的類型與選擇7.2.2　切削用量的選擇7.2.3　數(shù)控銑削工藝方式的選擇7.2.4　加工工藝的安排7.2.5　刀具路徑的規(guī)劃7.3　自動(dòng)編程實(shí)例7.3.1　數(shù)控車床自動(dòng)編程實(shí)例7.3.2　數(shù)控銑削自動(dòng)編程實(shí)例7.4　自動(dòng)編程技能訓(xùn)練與提高本章小結(jié)復(fù)習(xí)題參考文獻(xiàn)后記

章節(jié)摘錄

　?。?）零件材料分析。在滿足零件功能的前提下，應(yīng)選用廉價(jià)、切削性能好的材料。而巳，材料選擇應(yīng)立足國(guó)內(nèi)、不要輕易選用貴重或緊缺的材料。2．3．P．2零件適合數(shù)控銑削加工工序的確定數(shù)控銑床、加工中心與普通銑床相比，具有加工精度高、加工零件的形狀復(fù)雜、加工范圍廣等特點(diǎn)。但是數(shù)控銑床價(jià)格較高，加工技術(shù)較復(fù)雜，零件的制造成本也較高。因此，正確選擇適合數(shù)控銑削加工的內(nèi)容就顯得很有必要。通常選擇下列部位為其加工內(nèi)容：　?。?）零件上的曲線輪廓。指要求有內(nèi)、外復(fù)雜曲線的輪廓，特別是由數(shù)學(xué)表達(dá)式等給出其輪廓為非圓曲線和列表曲線等曲線輪廓?！　。?）空間曲面。由數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì)出的，并具有三維空間曲面的零件?！　。?）形狀復(fù)雜、尺寸繁多、劃線與檢測(cè)困難的部位。　?。?）用通用銑床加工難以觀察、測(cè)量和控制進(jìn)給的內(nèi)外凹槽?！　。?）高精度零件。尺寸精度、形位精度和表面粗糙度等要求較高的零件。如發(fā)動(dòng)機(jī)缸體上的多組高精度孔或型面?！　。?）能在一次安裝中順帶銑出來的簡(jiǎn)單表面?！　。?）采用數(shù)控銑削后能成倍提高生產(chǎn)率，大大減輕體力勞動(dòng)強(qiáng)度的一般加工內(nèi)容?！　‰m然數(shù)控銑床加工范圍廣泛，但是因受數(shù)控銑床自身特點(diǎn)的制約，某些零件仍不適合在數(shù)控銑床上加工。如簡(jiǎn)單的粗加工面，加工余量不太充分或不太穩(wěn)定的部位；以及生產(chǎn)批量特別大，而精度要求又不高的零件等；占機(jī)時(shí)間長(zhǎng)的粗加工內(nèi)容；必須用細(xì)長(zhǎng)銑刀加工的部位，一般指狹長(zhǎng)深槽或高筋板小轉(zhuǎn)接圓弧部位。2．3．1．3零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性是指所設(shè)計(jì)的零件在滿足使用要求的前提下制造的可行性和經(jīng)濟(jì)性。良好的結(jié)構(gòu)工藝性，可以使零件加工容易、節(jié)省工時(shí)和材料。而較差的零件結(jié)構(gòu)工藝性，會(huì)使加工困難、浪費(fèi)工時(shí)和材料，有時(shí)甚至無法加工。因此，零件各加工部位的結(jié)構(gòu)工藝性應(yīng)符合數(shù)控加工的特點(diǎn)?！　臋C(jī)械加工的角度考慮，銑削的零件，其結(jié)構(gòu)工藝性應(yīng)具備以下幾點(diǎn)要求：　?。?）零件的切削加工量要小，以便減少加工中心的切削加工時(shí)間，降低零件的加工成本?！　。?）零件上光孔和螺紋的尺寸規(guī)格盡可能少，減少加工時(shí)鉆頭、鉸刀及絲錐等刀具的數(shù)量，以防刀庫容量不夠?！　。?）零件尺寸規(guī)格盡量標(biāo)準(zhǔn)化，以便采用標(biāo)準(zhǔn)刀具?！　。?）零件加工表面應(yīng)具有加工的方便性和可能性。　　（5）零件結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的剛性，以減少夾緊變形和切削變形。

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