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第5篇 数控加工工艺3

第1章 数控车削加工工艺3

1.1数控车削加工的工艺特点3

1.2数控车削加工工艺的制定3

1.2.1零件加工工艺分析3

1.2.2工艺路线设计3

1.2.3数控车床选择3

1.2.4工件装夹方式和夹具设计5

1.2.5刀具选择5

1.2.6进给路线规划7

1.2.7切削用量选择10

1.2.8数控车削编程13

1.3典型零件加工工艺的制定14

1.3.1轴类零件14

1.3.2轴套类零件15

1.3.3盘、环类零件16

1.4超精密数控车削17

1.4.1超精密加工技术概况17

1.4.2超精密数控车削的工艺特点18

1.4.3超精密数控车削工艺的制定20

1.4.4典型零件的超精密数控车削工艺22

第2章 数控铣削加工工艺25

2.1数控铣床概述25

2.1.1数控铣床的工作原理、结构及组成25

2.1.2数控铣床的分类25

2.1.3数控铣床的主要功能26

2.2数控铣削加工工艺特点及其加工对象26

2.2.1数控铣削加工的工艺特点26

2.2.2数控铣削的主要加工对象27

2.3数控铣削加工工艺的制订28

2.3.1零件数控铣削加工工艺分析28

2.3.2数控铣床的选择28

2.3.3加工方案的确定29

2.3.4加工工序的划分33

2.3.5装夹方案和夹具的选择33

2.3.6数控铣刀的选择36

2.3.7切削用量的确定42

2.4典型零件的加工工艺分析44

2.4.1平面类零件的加工工艺分析44

2.4.2模具类零件的加工工艺分析46

2.4.3叶片类零件的加工工艺分析47

2.4.4叶盘类零件的加工工艺分析47

2.4.5机匣类零件的加工工艺分析52

第3章 高速铣削加工工艺55

3.1高速铣削概述55

3.1.1高速切削技术的发展55

3.1.2高速切削原理55

3.1.3高速铣床的结构55

3.1.4高速铣床的刀具单元57

3.2高速铣削工艺设计62

3.2.1高速铣削的工艺特点62

3.2.2高速铣削的主要加工对象63

3.2.3高速铣削工艺规划66

3.3高速铣削典型工艺分析74

3.3.1高硬度零件高速铣削工艺分析74

3.3.2薄壁零件高速铣削工艺分析82

3.3.3难加工材料零件高速铣削工艺分析84

第4章 加工中心加工工艺87

4.1加工中心的工艺特点和加工对象87

4.1.1加工中心的工艺特点87

4.1.2加工中心的主要加工对象88

4.2加工中心加工工艺方案制订89

4.2.1零件工艺分析89

4.2.2加工中心的选用89

4.2.3零件工艺设计93

4.3铣床变速箱体的加工中心加工工艺103

第5章 数控电火花线切割加工工艺107

5.1电火花线切割加工过程107

5.1.1图样分析107

5.1.2编程107

5.1.3加工107

5.1.4检验108

5.2穿丝孔、起切点及走丝路线确定108

5.2.1穿丝孔的确定108

5.2.2穿丝孔中心的确定109

5.2.3起切点的确定109

5.2.4走丝路线的确定109

5.3线切割工艺参数的选择109

5.3.1矩形波脉冲电源109

5.3.2根据加工对象合理选择电参数111

5.4常用夹具及工件装夹113

5.4.1常用夹具113

5.4.2工件装夹的一般要求113

5.4.3工件的正确装夹方法113

5.5线切割加工工艺的影响因素117

5.5.1线切割工作液对工艺指标的影响117

5.5.2电极丝对线切割工艺性能的影响118

5.6穿丝孔的加工及其影响119

5.6.1穿丝孔精度对定位误差的影响119

5.6.2提高工艺孔定位精度的方法119

5.6.3穿丝孔的加工方法120

5.7典型工件的电火花线切割加工方法120

5.7.1复杂工件的电火花线切割加工方法120

5.7.2切割不易装夹工件的加工方法120

5.7.3切割薄片工件120

第6章 交互式图像编程中的工艺处理123

6.1交互式图像编程简介123

6.2二坐标平面轮廓数控加工交互式图像编程123

6.2.1二坐标数控加工对象分类123

6.2.2二坐标数控加工刀具半径补偿124

6.2.3数控加工编程参数125

6.2.4二维图像NC编程中应特别注意的问题125

6.3多坐标交互式图像编程127

6.3.1概述127

6.3.2参数线法加工128

6.3.3截平面法加工128

6.3.4投影法加工130

6.3.5四坐标交互式图像编程132

6.3.6五坐标交互式图像编程133

6.4数控车削实例134

6.5数控铣削实例137

6.5.1平面类零件数控铣削137

6.5.2壳体类零件数控铣削139

6.5.3模具类零件数控铣削141

6.5.4叶片类零件数控铣削145

6.5.5叶轮类零件数控铣削148

6.5.6螺旋类零件数控铣削149

6.5.7机匣类零件数控铣削151

6.5.8框肋类零件数控铣削154

第7章 机械加工工艺规程159

7.1机械加工工艺规程的制定159

7.1.1机械加工工艺规程的作用159

7.1.2制定机械加工工艺规程的程序159

7.1.3工艺过程设计159

7.1.4工序设计159

7.1.5时间定额的组成及缩减单件时间的措施161

7.1.6工艺工作程序及工艺文件161

7.2工艺尺寸链的特点164

7.3工艺装备设计任务书填写示例164

7.4工艺装备编号方法164

7.5工艺装备设计管理导则、工艺装备设计选择规则172

7.5.1工装设计选择的规则172

7.5.2工装设计的选择程序172

7.5.3工装设计选择需用的技术文件与经济指标173

7.5.4工装设计经济效果的评价173

7.6工艺装备设计任务书的编制规则174

7.7专用工艺装备设计图样及设计文件格式175

7.7.1专用工艺装备设计文件格式175

7.7.2专用工艺装备设计文件填写规则181

7.8制造工艺的描述与表达183

7.9通用制造工艺编码方案221

第8章 数控机床通用技术条件240

8.1数控机床系统的通用技术条件240

8.2数控机床交流伺服电动机的通用技术条件243

8.2.1型号命名243

8.2.2环境适应性243

8.2.3外观及装配质量243

8.2.4电气性能要求244

8.2.5电动机的安装244

8.2.6可靠性试验246

8.2.7振动试验246

8.2.8冲击试验246

8.2.9出厂检验项目及规则246

8.3数控机床交流伺服驱动单元的通用技术条件254

8.4数控机床交流主轴电动机通用技术条件263

8.5数控机床直流伺服电动机通用技术条件269

8.6数控机床直流主轴驱动单元通用技术条件280

8.7数控机床直流主轴电动机通用技术条件287

8.8数控机床直流伺服驱动单元通用技术条件292

第9章 数控系统的插补原理300

9.1逐点比较300

9.1.1逐点比较法直线插补300

9.1.2逐点比较法圆弧插补301

9.1.3逐点比较法插补软件304

9.1.4逐点比较法算法的改进307

9.2数字积分插补法307

9.2.1数字积分法直线插补308

9.2.2数字积分法圆弧插补309

9.2.3空间直线插补311

9.2.4改进DDA插补质量的措施312

9.3数据采样插补法315

9.3.1数据采样插补法原理315

9.3.2时间分割法插补原理316

9.4数字脉冲乘法器317

9.4.1数字脉冲相乘法插补的基本原理317

9.4.2数字脉冲相乘法直线插补318

9.5比较积分法318

9.5.1比较积分法的原理318

9.5.2圆弧插补运算319

9.5.3直线及一般二次曲线的插补算法320

9.6椭圆插补方法321

9.6.1椭圆插补基本原理321

9.6.2椭圆插补终点判别处理321

9.6.3椭圆插补精度分析322

9.7高次曲线样条插补方法322

9.7.1参数三次样条插补原理322

9.7.2参数三次样条插补基本算法323

9.7.3参数三次样条插补轮廓误差分析323

9.8螺纹加工算法324

9.8.1固定螺距的螺纹加工算法324

9.8.2变动螺距的螺纹加工算法326

第10章 数控加工中的刀具补偿327

10.1数控系统的刀具补偿原理327

10.2刀具长度补偿327

10.2.1刀具长度补偿的原理327

10.2.2刀具长度补偿的指令格式及方法328

10.3刀具半径补偿329

10.3.1刀具半径补偿的原理329

10.3.2刀具半径补偿指令331

10.4刀具补偿类型及判别方法332

10.5刀具补偿算法335

10.5.1刀具长度的补偿算法335

10.5.2刀具半径的补偿算法336

10.6刀具补偿在机床中的运用337

10.6.1刀具补偿在FANUC中的运用337

10.6.2刀具补偿在SINUMERIK 840D五轴联动机床中的应用339

第11章 数控加工程序的输入343

11.1纸带阅读机输入方式343

11.2键盘输入方式343

11.3存储器输入方式344

11.4通信方式输入345

11.4.1 RS-232C接口346

11.4.2以太网接口348

11.4.3 Profibus总线接口350

11.5新型数控系统的无线输入方式352

参考文献354

第6篇 数控编程技术357

第1章 数控编程基础359

1.1数控编程的内容和方法359

1.1.1数控编程的内容359

1.1.2数控编程的方法359

1.1.3数控编程的步骤359

1.2程序段格式和程序结构360

1.2.1程序段格式360

1.2.2程序结构360

1.3数控编程常用功能指令362

1.3.1准备功能G指令362

1.3.2辅助功能M指令364

1.3.3进给速度F指令、主轴转速S指令及刀具功能T指令364

1.3.4固定循环指令365

1.3.5子程序（宏指令）及其调用指令370

1.4数控镗铣程序编制374

1.4.1数控程序编制的预处理374

1.4.2二维轮廓数控加工程序编制378

1.4.3孔数控加工程序编制381

1.5数控车床的程序编制382

1.5.1编程坐标系382

1.5.2数控车床的重要功能382

第2章 数控编程中的工艺分析385

2.1数控加工工艺的基本特点及基本内容385

2.1.1数控加工工艺的基本特点385

2.1.2数控加工工艺的基本内容385

2.2数控加工工艺分析与工艺设计386

2.2.1数控机床的合理选择386

2.2.2确定典型加工工件“族”387

2.2.3典型零件族的工艺规程设计387

2.2.4数控机床主要特征规格的选择388

2.2.5机床精度的选择389

2.2.6数控系统的选择391

2.2.7自动换刀装备（ATC）、刀柄的选择配置和自动交换工作台（APC）391

2.2.8机床选择功能及附件的选择392

2.3零件的加工工艺性分析393

2.3.1零件图样上给出的尺寸数据应便于编程393

2.3.2零件的结构工艺性应符合数控加工的要求394

2.3.3保证获得设计要求的加工精度394

2.3.4分析零件的变形情况394

2.3.5充分考虑到毛坯的结构工艺性395

2.4加工方法的选择与加工方案的设计原则396

2.4.1加工方法的选择396

2.4.2加工方案的设计原则397

2.5工艺路线的设计398

2.5.1数控加工工序设计的主要任务398

2.5.2工序的划分398

2.5.3确定走刀路线和工步顺序400

2.6零件的装夹方法与夹具的选择401

2.6.1零件的装夹401

2.6.2夹具的选择404

2.7加工路线的确定404

2.7.1加工路线的确定原则404

2.7.2辅助程序段的设计404

2.8刀具的选择407

2.9切削用量的确定407

2.9.1切削用量的选择原则407

2.9.2切削用量的选择方法407

2.10对刀点与换刀点以及走刀路线的确定409

2.10.1对刀点的确定409

2.10.2换刀点的确定409

2.10.3刀具走刀路线的确定409

2.11数控加工工艺文件411

2.11.1数控加工工序卡411

2.11.2数控加工刀具卡411

2.11.3数控加工程序单411

第3章 数控编程中的数学处理414

3.1数值计算414

3.1.1基点和节点的坐标计算414

3.1.2刀位点轨迹的计算414

3.1.3辅助计算414

3.2直线圆弧系统零件轮廓的基点坐标计算415

3.2.1联立方程组法求解基点坐标415

3.2.2三角函数法求解基点坐标416

3.2.3三角函数法求解刀位点轨迹的基点坐标417

3.3非圆曲线节点坐标的计算420

3.3.1非圆曲线节点坐标的计算步骤420

3.3.2非圆曲线节点坐标的计算方法421

3.4列表曲线型值点坐标的计算423

3.4.1牛顿插值法423

3.4.2双圆弧法424

3.4.3样条函数法424

3.5简单立体型面零件的数值计算425

第4章 APT语言编程427

4.1概述427

4.1.1数控语言辅助编程的基本概念427

4.1.2数控语言的编程系统427

4.2 APT数控语言自动编程427

4.2.1刀具轨迹的相关概念427

4.2.2零件源程序的组成428

4.2.3 APT语言的基本要素428

4.2.4 APT语言的语句429

4.3 APT语言编写数控加工源程序实例433

4.3.1 APT语言编写零件源程序的方法及步骤433

4.3.2 APT语言编写数控加工源程序实例433

4.4 ISO 4342数控语言自动编程436

4.4.1语句成分436

4.4.2语句的结构形式438

4.4.3语句的类型438

4.5 APT加工程序编制的形式451

4.5.1 APT程序451

4.5.2程序说明452

第5章 基于CAD/CAM交互式图像编程456

5.1 CAD/CAM技术介绍456

5.1.1 CAD/CAM技术的定义456

5.1.2 CAD/CAM的基本内容456

5.1.3 CAD/CAM系统总体结构457

5.1.4 CAD/CAM系统应具备的功能457

5.1.5目前国内外的CAD/CAM软件457

5.1.6 CAD/CAM技术应用的重要性及应用领域459

5.1.7 CAD/CAM应用层次460

5.2常用CAD/CAM系统基本造型方法461

5.2.1 CAD/CAM建模技术461

5.2.2 CAD/CAM曲线造型方法462

5.2.3 CAD/CAM曲面造型方法464

5.2.4 CAD/CAM实体造型方法468

5.3刀具轨迹生成470

5.3.1数控自动编程过程470

5.3.2二坐标刀位轨迹规划472

5.3.3三坐标刀位轨迹生成方法476

5.3.4多坐标端铣刀位轨迹生成方法478

5.3.5多坐标侧铣刀位轨迹生成方法482

5.3.6刀位轨迹编辑486

5.3.7刀位轨迹验证492

5.4后置处理498

5.4.1后置处理基本概念498

5.4.2后置处理算法499

5.4.3通用后置处理系统原理及实现途径503

5.5数控加工过程仿真505

5.5.1数控加工过程仿真目的505

5.5.2数控加工过程仿真软件505

5.5.3数控加工过程仿真过程506

第6章 数控铣削加工编程507

6.1数控铣削加工概述507

6.1.1数控铣床的概述507

6.1.2数控铣削的加工对象507

6.1.3数控铣削加工的特点509

6.2数控铣削加工工艺处理509

6.2.1零件的工艺分析510

6.2.2装夹方案的确定510

6.2.3刀具的选择511

6.2.4切削参数的选择512

6.2.5进给线路的确定512

6.3数控铣削编程概述514

6.3.1数控铣床的编程特点514

6.3.2数控铣削编程时应注意的问题514

6.3.3数控铣削编程中的坐标系515

6.3.4数控系统的指令代码516

6.4常用指令的编程方法519

6.4.1坐标系统与尺寸的编程519

6.4.2刀具功能T、主轴转速功能S和进给功能F520

6.4.3常用的辅助功能520

6.5运动路径控制指令的编程521

6.5.1快速线性移动指令G00521

6.5.2带进给率的线性插补指令G01521

6.5.3圆弧插补指令G02/G03522

6.5.4暂停指令G04523

6.6刀具补偿指令及其编程523

6.6.1铣削加工时的刀具路径523

6.6.2刀具半径补偿524

6.6.3刀具长度补偿525

6.7 FANUC固定循环526

6.7.1固定循环的动作526

6.7.2常用的固定循环528

6.8子程序及其调用533

6.9铣削编程综合实例535

第7章 数控车削加工的编程538

7.1数控车削加工概述538

7.1.1数控车床的概述538

7.1.2数控车削的加工特点538

7.1.3数控车削加工工艺539

7.2数控车削编程概述539

7.2.1数控车削的编程特点539

7.2.2车床数控系统的功能与指令代码539

7.2.3数控车削编程中的有关问题541

7.3基本功能及其指令的编程544

7.3.1尺寸系统544

7.3.2刀具功能T、主轴转速功能S和进给功能F546

7.3.3常用的辅助功能546

7.4插补指令的编程546

7.4.1快速线性移动指令G00546

7.4.2带进给率的线性插补指令G01547

7.4.3圆弧插补指令G02/G03547

7.4.4螺纹车削加工指令550

7.4.5暂停指令G04552

7.5刀具补偿指令及其编程552

7.5.1不具备刀具半径补偿功能时的编程553

7.5.2具备刀具半径补偿功能时的编程553

7.6固定循环555

7.6.1简单固定循环555

7.6.2复合固定循环558

7.7数控车削加工实例561

第8章 电火花线切割数控编程技术565

8.1数控电火花线切割加工概述565

8.1.1电火花线切割的基本原理565

8.1.2电火花线切割加工走丝原理565

8.1.3 X、 Y坐标台运动原理566

8.1.4电火花线切割的加工特点566

8.1.5电火花线切割的工艺范围566

8.1.6电火花线切割机床的基本结构566

8.2电火花线切割的工艺与工装567

8.2.1工艺分析568

8.2.2切割路线的确定568

8.2.3电极丝初始位置的确定568

8.2.4加工条件的选择570

8.3电火花线切割编程方法571

8.3.1 3B代码编程571

8.3.2 ISO代码及其编程574

8.4计算机自动编制程序576

第9章 加工中心工艺与编程技术578

9.1加工中心概述578

9.1.1加工中心的组成、分类、结构特点578

9.1.2加工中心的主要功能580

9.1.3加工中心的主要加工对象580

9.1.4加工中心的发展580

9.2加工中心编程基础581

9.2.1加工中心程序编制的目的581

9.2.2加工中心程序编制的特点581

9.2.3加工中心程序编制的方法581

9.2.4加工中心的坐标系统582

9.2.5准备功能582

9.2.6主轴、刀具和辅助功能583

9.3加工中心基本指令的编程584

9.3.1换刀指令584

9.3.2参考点操作指令的编程585

9.3.3常用指令的编程585

9.4圆弧程序的编制585

9.4.1圆心法圆弧加工程序的编制585

9.4.2半径法圆弧加工程序的编制585

9.5固定循环功能586

9.5.1固定循环功能586

9.5.2固定循环指令587

9.5.3固定循环中重复次数的使用方法590

9.6加工中心典型零件编程举例591

第10章 典型数控加工编程系统593

10.1 Mastercam X6系统功能与环境593

10.1.1系统模块功能593

10.1.2系统安装与启动593

10.1.3安装Mastercam X6593

10.1.4启动Mastercam X6595

10.1.5工作界面595

10.1.6系统菜单与工具596

10.1.7系统设置596

10.1.8设定坐标系604

10.1.9视图操作607

10.1.10图层管理608

10.1.11文件管理608

10.1.12数控编程的基本流程611

10.2加工造型612

10.2.1概述612

10.2.2曲线造型612

10.2.3编辑曲线619

10.2.4曲面造型630

10.2.5编辑曲面637

10.2.6实体造型644

10.2.7编辑实体649

10.2.8操作管理器652

10.2.9输入其他格式图形653

10.3刀具设置和工件设置654

10.3.1刀具设置654

10.3.2工件设置661

10.4孔位加工664

10.4.1孔位加工概述664

10.4.2设定孔位加工参数665

10.4.3创建孔位加工的刀具轨迹666

10.5平面铣削加工667

10.5.1平面铣削加工概述667

10.5.2设置平面铣削参数667

10.5.3创建平面铣削加工的刀具轨迹669

10.6轮廓铣削加工670

10.6.1轮廓铣削加工概述670

10.6.2轮廓铣削常用参数设置670

10.6.3创建轮廓铣削加工的刀具轨迹676

10.7挖槽铣削加工677

10.7.1挖槽铣削加工概述677

10.7.2挖槽铣削加工参数设置677

10.7.3创建挖槽铣削加工的刀具轨迹680

10.8曲面铣削加工681

10.8.1曲面铣削加工概述681

10.8.2曲面加工的公共参数设置682

10.8.3曲面粗加工684

10.8.4曲面精加工698

10.9车削加工707

10.9.1车削加工概述707

10.9.2粗车、精车加工714

10.9.3端面车削加工718

10.9.4切槽加工718

10.9.5螺纹加工722

10.9.6钻孔加工724

10.9.7切断加工724

10.9.8创建车削加工的刀具轨迹726

10.10刀具路径的管理、校验与后置处理726

10.10.1 NC操作管理器726

10.10.2刀具路径模拟、切削仿真730

10.10.3 NC后置处理734

10.10.4 NC程序的传输735

第11章 典型零件数控加工编程实例737

11.1板类零件的2D加工737

11.1.1导引板的加工与编程737

11.1.2电子盒的加工与编程747

11.2箱体类零件的加工762

11.2.1连接套的加工与编程762

11.2.2基座的加工与编程769

11.3旋转体类零件的车铣复合加工791

11.3.1车铣复合加工概述791

11.3.2花键轴的加工与编程791

11.3.3分度盘的加工与编程805

11.4空间凸轮类零件的铣削加工812

11.4.1概论812

11.4.2圆柱凸轮的加工与编程813

11.4.3滚压刀模的加工与编程823

第12章 典型模具数控加工编程实例840

12.1摩托车零件成型凹模加工与编程840

12.1.1加工任务概述840

12.1.2加工模型的准备840

12.1.3创建粗加工刀具轨迹842

12.1.4创建清角加工刀具轨迹847

12.1.5创建精加工刀具轨迹850

12.1.6对所有加工刀具轨迹进行仿真852

12.1.7生成NC程序853

12.2烟灰缸模具数控加工及仿真854

12.2.1烟灰缸加工任务概述854

12.2.2烟灰缸凹模的数控加工及仿真854

12.2.3烟灰缸凸模的数控加工及仿真870

12.3连杆锻模下模加工与编程883

12.3.1加工任务概述883

12.3.2下模的加工工艺方案883

12.3.3加工模型的准备883

12.3.4工件、材料、刀具等的设定888

12.3.5模具上平面的加工890

12.3.6滚压模膛的加工890

12.3.7拔长模膛的加工892

12.3.8钳口粗加工898

12.3.9钳口精加工900

12.3.10滚压模膛和拔长模膛的倒圆角加工902

12.3.11预锻模膛曲面挖槽粗加工904

12.3.12预锻模膛曲面等高轮廓粗加工906

12.3.13预锻模膛曲面平行铣削半精加工906

12.3.14预锻模膛曲面平行铣削精加工908

12.3.15预锻模膛曲面平行陡坡精加工908

12.3.16终锻模膛飞边槽挖槽加工910

12.3.17终锻模膛曲面挖槽粗加工911

12.3.18终锻模膛曲面等高轮廓粗加工912

12.3.19终锻模膛曲面平行铣削半精加工915

12.3.20终锻模膛曲面平行铣削精加工916

12.3.21终锻模膛曲面平行陡坡精加工917

12.3.22钳口颈轮廓加工918

12.3.23加工过程仿真919

12.3.24后置处理生成NC程序920

12.4曲杆泵定子橡胶芯模加工与编程921

12.4.1概述921

12.4.2加工任务概述921

12.4.3工艺方案921

12.4.4 CAD造型922

12.4.5刀具、材料的设定926

12.4.6创建粗加工刀具轨迹926

12.4.7创建半精加工刀具轨迹929

12.4.8创建精加工刀具轨迹932

12.4.9 NC后置处理935

12.5玻璃门体塑料件型腔模的加工与编程937

12.5.1加工任务概述937

12.5.2加工模型的准备937

12.5.3创建粗加工刀具轨迹939

12.5.4创建精加工刀具轨迹942

12.5.5对所有加工刀具轨迹进行仿真944

12.5.6生成NC程序945

12.6汽车左前轮罩下支板模具加工与编程946

12.6.1加工任务概述946

12.6.2加工模型的准备946

12.6.3创建粗加工刀具轨迹948

12.6.4创建清角加工刀具轨迹951

12.6.5创建精加工刀具轨迹953

12.6.6对所有加工刀具轨迹进行仿真955

12.6.7生成NC程序955

参考文献957

索引959