数控加工与编程_王丽洁主编.pdf

全国高职高专机电专业系列规划教材数控加工与编程王丽洁主编内 容 简 介本书根据 世纪我国对高素质高技能型人才培养的需要，着重介绍现代数控机床的编程技术。全书主要内容包括：数控机床的概述，常用编程指令和编程方法，数控加工工艺分析，数控车床、加工中心的编程与操作，数控加工实训项目，自动编程。全书内容丰富、图文并茂、案例生动、实践性强。本书可作为高等职业教育机电类专业数控技术应用、技术应用和模具设计与制造专业教材，还可供从事数控加工的工程技术人员参考。图书在版编目（）数据数控加工与编程王丽洁主编北京：北京邮电大学出版社，数 王 数控机床程序设计高等职业教育教材 中国版本图书馆 数据核字（）第 号书名：数控加工与编程作者：王丽洁责任编辑：陈瑶出版发行：北京邮电大学出版社社址：北京市海淀区西土城路 号（）北方营销中心：电话：传真：南方营销中心：电话：传真：经销：各地新华书店开本：印张：字数：千字印数：册版次：年月第版 年月第次印刷 定价：元如有印装质量问题，请与北京邮电大学出版社营销中心联系本书编委会主编王丽洁（西安理工大学高等技术学院）主审尹燕军（陕西航空技术学院）副 主 编徐德凯（西安理工大学高等技术学院）史卫朝（西安理工大学高等技术学院）编委吴东（西安航空发动机公司培训中心）申世起（西安技师学院）前言科学技术的高速发展，使制造业发生了根本性的变化。由于数控技术的广泛应用，普通机床逐渐被高效率、高精度的数控机床所代替，形成了巨大的生产力。数控技术是关系到国家战略地位和体现国家综合国力水平的重要基础性产业，其水平高低和拥有量是衡量一个国家工业现代化的重要标志。专家们预言：世纪机械制造业的竞争，其实质是数控技术的竞争。我国政府已把发展数控技术作为振兴机械工业的重中之重。本书根据 世纪我国对高素质高技能型人才培养的需要，着重介绍了现代数控机床的编程技术。本书融理论教学、实践操作、项目训练为一体。在内容选择上，突出了普遍性、实用性、综合性和先进性的特点，大量引用生产实例及数控技能大赛题目进行工艺分析与编程，将企业加工技术渗透于专业教学，强调知识的渐进性，兼顾知识的系统性，结构逻辑性强；形式上采用项目教学法，适合职业教育的发展思路。编程理论阐述力求简单明了，以大量实例构建教学项目进行工艺分析与编程，突出实践教学特色；各章习题题型与题量充足，体现精讲多练的原则；教学的内容是完成项目的过程，学生在项目实践过程中能更好地理解和把握课程需要的知识和技能。本书由王丽洁主编，徐德凯、史卫朝任副主编。其中学习领域由徐德凯编写，学习领域由王丽洁编写，学习领域由王丽洁、吴东编写，学习领域由王丽洁、申世起编写，学习领域由史卫朝编写。全书由王丽洁统稿，尹燕军担任主审。本书可作为高等职业教育机电类专业中从事数控技术应用、技术应用和模具设计与制造人员的教材或培训用书，还可供从事数控加工的工程技术人员参考。由于数控技术的飞速发展，加上我们认识的局限性，教材难免有不足之处，恳请读者和各位同仁批评指正。编者书书书目录学习领域数控技术基础 数控机床的产生与发展 数控机床的产生及发展概况 数控加工在现代机械制造业中的地位和作用 数控机床的发展趋势 数控机床的组成及工作原理 数控机床的基本组成 数控机床加工原理 数控机床的分类与加工特点 数控机床的分类 数控加工的特点 习题 学习领域数控机床编程基础 数控编程的概念 数控编程的内容和步骤 数控编程的方法 程序编制的标准及规定 数控机床坐标系 程序结构与格式 常用编程指令 与坐标系相关的指令 运动控制指令 刀具补偿指令 辅助功能 指令 数控加工工艺基础 数控加工工艺设计准备 数控加工工艺设计过程 数控加工技术文件编写 数控编程中的数值计算 习题 学习领域数控车床编程 数控车削加工工艺基础 数控车削的主要加工对象 数控车削加工工艺的制订 数控车床编程基础 数控车床的编程特点 数控车床的基本编程方法 车削固定循环指令 螺纹切削指令 数控车削加工技术 项目一数控车床的基本操作 项目二内外轮廓车削加工 项目三螺纹的加工 项目四槽形零件的加工 项目五非圆曲线轮廓的加工 项目六综合加工实例 习题 学习领域加工中心编程 加工中心工艺基础 加工中心概述 加工中心工艺方案的制订 加工中心编程基础 加工中心编程的特点 加工中心基本编程指令要点 宏程序 加工中心加工技术 项目一加工中心的基本操作 项目二平面轮廓加工 项目三沟槽加工 项目四孔加工 项目五子程序 数控加工与编程项目六宏程序 项目七综合加工实例 习题 学习领域自动编程 自动编程基础 自动编程的基本概念 自动编程的工作过程 软件介绍 技术 软件分类 技术的发展趋势 典型零件 应用实例 零件造型 数控加工 代码生成 习题 目录附录A I S O 标准代码附录B 数控车床安全操作规程附录C 加工中心安全操作规程参考文献2 4 22 4 42 4 62 4 8 书书书学习领域 数控技术基础学习目标：了解数控机床的产生和发展概况；掌握数控机床的组成和工作原理；掌握数控机床的分类和数控机床的加工特点。关键词：数控机床 数控机床的产生与发展 数控机床的产生及发展概况数控机床的产生背景科学技术和社会生产的不断发展，对机械产品的质量和生产率提出了越来越高的要求。机械加工工艺过程的自动化是实现上述要求的最重要措施之一。它不仅能够提高产品的质量，提高生产效率，降低生产成本，还能够大大改善工人的劳动条件。许多生产企业（例如汽车、拖拉机、家用电器等制造厂）已经采用了自动机床、组合机床和专用自动生产线，实行多刀、多工位、多面同时加工，以达到高自动化和高效率。尽管需要很大的初始投资以及较长的生产准备时间，但在大批大量的生产条件下，由于分摊在每一个工件上的费用很少，经济效益仍然是非常显著的。但是，在机械制造工业中并不是所有的产品零件都具有很大的批量，单件小批生产的零件（批量在 件）约占机械加工总量的 以上。尤其是在造船、航天、航空、机床、重型机械以及国防部门，其生产特点是加工批量小，改型频繁，零件的形状复杂而且精度要求高，采用专用化程度很高的自动化机床加工这类零件就显得很不合理，因为生产过程中需要经常改装与调整设备，对于专用生产线来说，这种改装与调整是非常困难的。近年来，由于市场竞争日趋激烈，为在竞争中求得生存与发展，各生产企业如要提供高质量的产品，就必须频繁地改型，并缩短生产周期，满足市场上不断变化的需要。因此，即使是大批量生产，也改变了产品长期一成不变的做法。频繁地开发新产品，使“刚性”的自动化设备在大批量生产中也日益暴露其缺点。已经使用的各类仿形加工机床部分地解决了小批量、复杂零件的加工。但在更换零件时，必须制造靠模和调整机床，不但要耗费大量的手工劳动，延长了生产准备周期，而且由于靠模误差的影响，加工零件的精度很难达到较高的要求。为了解决上述这些问题，来满足多品种、小批量的自动化生产，迫切需要一种灵活的、通用的、能够适应产品频繁变化的柔性自动化机床。数字控制（，简称 或数控）机床就是在这样的背景下诞生与发展起来的。它极其有效地解决了上述一系列矛盾，为单件、小批生产的精密复杂零件提供了自动化加工手段。数控机床的产生发展过程（）国外情况在飞机机翼加工中，以往的加工方法是使用仿形加工机床，即在图纸设计和大量试验完成以后，还必须制作昂贵的靠模和样件在仿形机床上进行加工。靠模和样件的制作也很困难，为了保存这些原始数据，还要占用大量库房，制造周期长，更新品种很不容易。第二次世界大战以后，美国为了加速飞机工业的发展，要求革新这种样板加工设备。年，美国帕森斯公司（）在研制加工飞机发动机叶片轮廓检查用样板时，提出了数控机床的初始设想。年，美国帕森斯公司和麻省理工学院（）合作研制成功世界上第一台三坐标数控铣床。这是一台采用专用计算机进行运算与控制的直线插补轮廓控制数控铣床，专用计算机采用电子管元件，逻辑运算与控制采用硬件联接的电路。年，该类机床进入实用化阶段，在复杂曲面的加工中发挥了重要作用。从 年至今，数控机床按照控制机的发展，已经历了六代。第一代数控系统采用电子管元件，体积大，可靠性低，价格高，因此主要用于军工生产，没有得到推广。第二代数控系统是 年出现的由晶体管和印刷电路板组成的数控系统，可靠性有所提高，体积大为缩小，仍未得到广大用户的认可。第三代是 年面世的商品化的集成电路数控系统，它不仅大大缩小了数控系统的体积，其可靠性也得到了实质性的提高，成为一般用户能够接受的数控系统。这三代数控系统是属于采用专用控制计算机的硬接线（硬线）数控系统，一般称为普通数控系统，简称。年，小型计算机在数控系统中得到了应用，称之为第四代数控系统。年，微处理器的应用使之成为第五代数控系统。世纪 年代以来，受通用微机技术飞速发展的影响，数控系统朝着以通用微机（个人计算机 ）为基础、体系结构开放和智能化的方向发展。年基于 的 控制器在美国首先出现于市场，此后得到迅速发展。由于基于 的开放式数控系统可充分利用通用微机丰富的硬软件资源和适用于通用微机的各种先进技术，已成为数控技术发展的潮流和趋势。这种基于 的数控系统称之为第六代数控系统。因为计算机应用于数控系统，所以第四、五、六代数控系统为计算机数字控制系统，简称 系统。由于计算机的应用，很多控制功能可以利用软件来实现，因而数控系统的性能大大提高，而价格却有较大幅度的下降。同时，可靠性和自动化程度有了大幅度的提高，数控机床也得到了飞速的发展。（）国内情况我国数控技术起步于 年，近 年的发展历程大致可分为三个阶段。数控加工与编程第一阶段从 年到 年，即封闭式发展阶段。在此阶段，由于国外的技术封锁和我国的基础条件的限制，数控技术的发展较为缓慢。世纪 年代末 年代初，已经有了一些晶体管式的数控系统研制成功，并用于生产，如数控线切割机床、数控铣床等。但是数控机床的品种及数量都很少，数控系统的稳定性及可靠性都不过关，没能在生产中广泛应用。这是我国数控机床发展的初级阶段。第二阶段是在国家的“六五”、“七五”期间以及“八五”的前期，即引进技术，消化吸收，初步建立起国产化体系阶段。在此阶段，由于改革开放和国家的重视，以及研究开发环境和国际环境的改善，我国数控技术的研究、开发以及在产品的国产化方面都取得了长足的进步。世纪 年代初开始，我国先后从日本、美国等国家引进一些数控系统与伺服系统的制造技术，使我国数控机床在品种、数量和质量方面得到了迅速发展。“七五”期间，我国启动了国家重点科技开发项目“数控机床引进的消化吸收”，对我国数控技术的发展起到了很好的作用。如 系统、系统等的国产化率已达到 以上，并因此建设了一批小规模数控系统生产基地。我国已有几十家机床厂能够生产不同类型的数控机床和加工中心。第三阶段是在国家的“八五”的后期和“九五”期间，即实施产业化的研究，进入市场竞争阶段。在此阶段，随着我国进一步向世界开放，国内数控市场出现了非常复杂的竞争状态。一方面，我国的数控技术在进一步地提高和完善，但其速度显然跟不上国外数控系统及整机纷纷涌入的速度。由于原始开发能力的缺乏以及综合性能等诸方面因素，在数控技术领域中，我国和先进的工业国家之间还存在着不小的差距，但这种差距正在缩小。我国数控系统的开发与生产，通过“七五”引进、消化、吸收，“八五”攻关和“九五”产业化，取得了很大的进展，在与数控主机匹配方面可以说已基本上改变了“拖后腿”的局面，性能和质量显著提高、功能价格比有优势，我国具有自主版权的数控系统产业开始形成，在市场上具有一定竞争力，逐步提高了市场占有率。目前，我国国产数控装备的产业化取得了实质性进步。在“九五”末期，国产数控机床的国内市场占有率达，配国产数控系统（普及型）也达到了。纵观我国数控技术近 年的发展历程，特别是经过个年计划的攻关，总体来看取得了以下成绩。奠定了数控技术发展的基础，基本掌握了现代数控技术。我国现在已基本掌握了从数控系统、伺服驱动、数控主机、专机及其配套件的基础技术，其中大部分技术已具备进行商品化开发的基础，部分技术已商品化、产业化。初步形成了数控产业基地。在攻关成果和部分技术商品化的基础上，