數控加工技術（簡體書）

《高等院校"十二五"精品課程建設成果:數控加工技術》主旨明確，緊密圍繞數控加工技術這一主題展開：全書內容系統、完整，且編排重輕有度，在強化基礎知識的同時，注重核心能力培養，習題針對性強，有利于學生進行數控專業知識學習和數控編程技能的提高。《高等院校"十二五"精品課程建設成果:數控加工技術》適合各級各類高等院校機械、數控、機電、模具等專業學生使用。

第1章數控機床概述
1.1機床數控技術的發展
1.1.1數控技術的發展歷史
1.1.2數控機床加工的特點
1.1.3數控機床的工作原理
1.1.4國內外數控技術發展現狀和趨勢
1.2數控機床的組成、分類及主要性能指標
1.2.1數控機床的組成
1.2.2數控機床的分類
1.2.3數控機床的主要性能指標
1.3數控機床坐標系和運動方向的規定
1.3.1標準的坐標系和運動方向
1.3.2絕對坐標系與增量（相對）坐標系
1.3.3坐標系的原點
思考與練習題
第2章數控機床典型機械結構
2.1機械結構的基本要求與主要特點
2.1.1數控機床機械結構的基本要求
2.1.2數控機床的機械結構特點
2.2數控機床的主軸組件及傳動裝置
2.2.1數控機床對主傳動系統的要求
2.2.2主軸變速方式
2.2.3數控機床主軸部件
2.2.4高速主軸系統和電主軸
2.3進給系統的機械傳動機構
2.3.1數控機床對進給系統的要求
2.3.2齒輪傳動副
2.3.3滾珠絲杠螺母副
2.3.4靜壓蝸輪蝸桿副、齒輪齒條副
2.4自動換刀裝置
2.4.1自動換刀裝置的分類
2.4.2刀庫
2.4.3機械手
2.4.4加工中心換刀過程
2.5回轉工作臺
2.5.1分度工作臺
2.5.2數控回轉工作臺
2.5.3帶交換托盤的多齒分度工作臺
思考與練習
第3章數控原理與系統
3.1數控系統概述
3.1.1什么是數控系統
3.1.2數控系統的組成
3.1.3數控系統的工作原理
3.1.4常用數控系統
3.2數控插補原理
3.2.1插補算法概述
3.2.2逐點比較法
3.2.3其他插補方法
3.3數控機床常用的檢測裝置
3.3.1旋轉編碼器
3.3.2光柵
3.3.3接近傳感器
3.4進給伺服系統
3.4.1開環進給伺服系統控制
3.4.2閉環和半閉環進給伺服系統控制
3.5數控機床PLc簡介
3.5.1可編程控制器
3.5.2輔助功能控制
思考與練習
第4章數控加工工藝基礎
4.1數控加工工藝特點
4.2加工路線及切削參數的確定
4.2.1走刀路線的確定
4.2.2切削用量的確定
4.3零件的安裝方法及夾具方案
4.3.1概述
4.3.2機床夾具的組成和作用
4.3.3工件的定位和夾緊
4.3.4夾緊裝置的組成及基本要求
4.3.5夾緊力三要素確定
4.4數控機床刀具
4.4.1數控機床刀具的特點
4.4.2數控機床刀具分類
4.4.3常用數控刀具結構
4.4.4數控機床刀具的選擇
4.4.5數控加工刀具選擇的典型實例
4.5零件的數控加工工藝分析
4.5.1對零件圖進行數控加工工藝分析
4.5.2零件數控加工工藝路線的擬定
思考與練習
第5章數控車床編程（FANUC系統）
5.1數控車床編程基礎
5.1.1數控車床概述
5.1.2數控車床坐標系
5.2FANUG系統數控車床程序的編制
5.2.1程序組成及程序結構
5.2.2準備功能指令應用
5.2.3輔助功能指令應用
5.2.4進給，主軸，刀具功能指令應用
5.2.5單一循環功能指令應用（G90，C94）
5.2.6螺紋加工指令應用（G32，G92）
5.2.7復合循環功能指令應用（G70～G76）
5.2.8子程序功能應用
5.3數控車床編程實例
5.3.1基本指令編程
5.3.2螺紋加工
5.3.3復合循環編程實例
5.3.4綜合實例
思考與練習
第6章數控銑床編程（SIEMENS）
6.1數控銑床概述
6.1.1數控銑床編程特點
6.1.2數控銑床坐標系
6.2SIEMENS數控系統編程基礎
6.2.1程序結構
6.2.2基本功能指令應用
6.2.3M、F、S、T功能指令
6.3刀具半徑、長度補償指令應用
6.3.1刀具半徑補償功能
6.3.2刀具長度補償功能
6.4孔加工固定循環功能指令應用
6.4.1孔加工固定循環概述
6.4.2孔加工固定指令
6.4.3鉆孔路徑循環
6.4.4固定循環指令中涉及的參數意義
6.5西門子數控系統子程序
6.6特殊編程功能指令應用
6.6.1坐標平移（TRANS，ATRANS）
6.6.2坐標旋轉（ROT，AROT）
6.6.3比例縮放（SCALE，ASCALE）
6.6.4鏡像功能（MIRROR，AMIRROR）
6.7數控銑床編程實例
6.7.1內外輪廓加工類零件加工
6.7.2密封蓋零件加工
6.7.3矩形槽板零件加工
思考與練習
第7章加工中心編程（FANUC系統）
7.1加工中心編程基礎一
7.1.1數控程序的結構與格式
7.1.2加工中心的坐標系統
7.2常用代碼指令
7.2.1準備功能指令應用（G）
7.2.2輔助功能指令應用（M）
7.2.3進給速度F，主軸轉速S，刀具選擇T功能指令應用
7.3刀具半徑補償、長度補償應用
7.3.1刀具半徑補償指令（（G40，G41，G42）
7.3.2刀具長度補償指令（G43，G44，G49）
7.4FANUC數控系統固定循環功能指令應用
7.5子程序功能指令應用
7.6特殊編程功能指令應用
7.7宏程序功能指令應用
7.8加工中心編程實例
思考與練習
第8章數控電火花線切割加工
8.1數控電火花線切割概述
8.1.1數控電火花線切割機床的加工原理
8.1.2數控電火花線切割機床的特點
8.1.3數控線切割機床的組成
8.1.4電火花線切割加工正常運行必須具備的條件
8.1.5數控電火花線切割機床的分類
8.1.6線切割加工的加工對象
8.2數控電火花線切割程序編制
8.2.1手工編程
8.2.2ISO代碼下切割加工程序編制
8.2.3自動編程
8.3數控電火花線切割編程實例
思考與練習
第9章數控機床維護與保養
9.1數控機床維護的特點
9.2數控機床維護保養的內容
9.2.1數控機床的日常維護和保養
9.2.2數控機床的三級保養
9.2.3數控機床維修的思路與方法
9.3數控機床常見故障的分析及維修
9.3.1機床回參考點故障及排除
9.3.2數控車床自動換刀裝置常見故障分析
9.3.3CNC報警及處理
思考與練習
參考文獻

2.3 進給系統的機械傳動機構
一個典型的數控機床閉環控制的進給系統，通常由位置比較、放大元件、驅動單元、機械傳動裝置和檢測反饋元件等部分組成，而其中的機械傳動裝置是位置控制環中的一個重要環節。這里所說的機械傳動裝置，是指將驅動源旋轉運動變為工作臺直線運動的整個機械傳動鏈，包括減速裝置、絲杠螺母副等中間傳動機構。
2.3.1數控機床對進給系統的要求
數控機床的進給運動是數字控制的直接對象，不論點位控制還是輪廓控制，工件的最后坐標精度和輪廓精度都受進給運動的傳動精度、靈敏度和穩定性的影響。為此，數控機床的進給系統應盡量減少摩擦力，提高傳動精度和剛度，消除傳動間隙以及減小運動件的慣量等。
1.減少摩擦阻力
為了提高數控機床進給系統的快速響應性能和運動精度，必須減小運動件的摩擦阻力和動、靜摩擦力之差。為滿足上述要求，在數控機床進給系統中，普遍采用滾珠絲杠螺母副、靜壓絲杠螺母副、滾動導軌、靜壓導軌和塑料導軌。在減小摩擦阻力的同時，還必須保證傳動部件要有適當的阻尼，以保證系統的穩定性。
2.提高傳動精度和剛度
進給傳動系統的傳動精度和剛度，從機械結構方面考慮主要取決于傳動間隙以及絲杠螺母副、蝸輪蝸桿副（圓周進給時）及其支撐結構的精度和剛度。傳動間隙主要來自傳動齒輪副、蝸輪蝸桿副、滾珠絲杠螺母副及其支撐部件之間，應施加預緊力或采取消除間隙的措施縮短傳動鏈。在傳動鏈中設置減速齒輪，也可提高傳動精度，加大絲杠直徑，以及對絲杠螺母副、支撐部件、絲杠本身施加預緊力，是提高傳動剛度的有效措施。剛度不足還會導致工作臺（或拖板）產生爬行和振動。
3.減小運動慣量
運動部件的慣量對伺服機構的啟動和制動特性都有影響，尤其是處于高速運轉的零部件，其慣量的影響更大。因此，在滿足部件強度和剛度的前提下，盡可能減小運動部件的重量、減小旋轉零件的直徑和重量，以減小運動部件的慣量。
2.3.2齒輪傳動副
在機電伺服系統中，常采用機械變速裝置將執行元件（電動機或液壓馬達）輸出的高轉速、低轉矩轉換成被控對象所需的低轉速、大轉矩，其中應用最廣的是齒輪傳動副。
1.傳動齒輪副設計應考慮的問題
進給系統中采用齒輪傳動，是為了將伺服驅動裝置的輸出由高轉速小轉矩轉變為低轉速大扭矩，從而適應驅動執行件的需要，亦可使得絲杠和工作臺的慣量在系統中占有較小的比重。另外，在開環系統中還可計算所需的脈沖當量。
齒輪傳動的傳動級數和速比分配對傳動件的轉動慣量和執行件的失動具有較大的影響。增加傳動級數，可以減小轉動慣量，但級數增加，會導致傳動裝置的結構復雜，降低了傳動效率，增大了噪聲，同時也加大了傳動間隙和摩擦損失，對伺服系統不利。因此，應綜合考慮選取最佳的傳動級數和各級的速比。齒輪速比分配及傳動級數對失動的影響規律為：級數越多，存在傳動間隙的可能性越大；若傳動鏈中齒輪速比按遞減原則分配，則傳動鏈的起始端的間隙影響較小，末端的間隙影響較大。