数控设备与编程_潘玉松主编.pdf

数控设备与编程SHUKONG SHEBEI YU BIANCHENG主 编 潘玉松主 审 邱士安中等职业学校机电类专业规划教材数控设备与编程主 编 潘玉松主 审 邱士安力诚教育中等职业学校机电类专业规划教材机械工程力学机械设计基础机械基础金属工艺学机械制造技术公差配合与技术测量机械制图机械制图习题集机械制图（非机类）机械制图习题集（非机类）机械CAD/CAM车工工艺与技能训练钳工工艺与技能训练电焊工工艺与技能训练机电专业英语数控加工技术设备控制基础数控系统数控设备与编程定价：16.00元中等职业学校机电类专业规划教材根 据 教 育 部 最 新 教 学 指 导 方 案 编 写 中等职业学校机电类专业规划教材 数控设备与编程 主 编 潘玉松 主 审 邱士安 电子科技大学出版社 图书在版编目（CIP）数据 数控设备与编程/潘玉松主编成都：电子科技大学 出版社，2007.6 ISBN 978-7-81114-539-7 I数 潘 数控机床程序设计专业学校 教材 TG659 中国版本图书馆 CIP 数据核字（2007）第 094936 号 内 容 提 要 本书是根据机械类中等职业技术学校数控设备与编程课程的教学大纲编写的。全书共八章，内容包括数控编程基本知识、数控机床典型机械结构、数控编程的内容及方法、数控车床及程序编制、数控铣床及加工中心程序编制、特种加工数控设备及程序编制、计算机辅助数控加工编程、数控机床的应用与维护。每章均附有习题。本书可作为中等职业技术学校数控加工专业、模具加工技术专业，机电一体化专业，机械制造专业等专业的教材，亦可作为从事数控编程、数控机床应用与维护的工程技术人员的参考书。数控设备与编程 主 编 潘玉松 出 版：电子科技大学出版社（成都市一环路东一段 159 号电子信息产业大厦 邮编：610051）责任编辑：张鹏 发 行：新华书店经销 印 刷：四川墨池印务有限公司 成品尺寸：185mm260mm 1/16 印张 9.5 字数 225 千字 版 次：2007 年 6 月第一版 印 次：2007 年 6 月第一次印刷 书 号：ISBN 978-7-81114-539-7 定 价：16.00 元 版权所有 侵权必究 邮购本书请与本社发行部联系。电话：（028）83202323，83256027 本书如有缺页、破损、装订错误，请寄回印刷厂调换。课件下载在我社主页 “下载专区”电子邮箱： 前 言 为了贯彻 中共中央国务院关于深化教育改革全面推进素质教育的决定 精神，落实 面向 21 世纪教育振兴行动计划 中提出的职业教育课程改革和教材建设计划，我们组织本专业领域的骨干教师精心编写了本教材。本书是根据机械类中等职业技术学校“数控设备与编程”课程教学大纲编写的。全书共八章，包括数控编程基本知识、数控机床的典型机械结构、数控编程的内容与方法、数控车床及其程序编制、数控铣床及加工中心程序编制、特种加工数控设备及程序编制、计算机辅助数控加工编程、数控机床的应用与维护。本书贯彻了中等职业技术学校“以技能为目的，突出动手能力”的培养思想，参考了高职高专的能力教育模式，取材适当，内容丰富，理论联系实际。书中配有大量编程实例及习题，图文并茂，直观易懂，便于学生自主学习。同时，该教材吸取了该专业应用的最新成果，兼顾了数控设备的知识和编程方法的先进性和实用性。为了方便教师教学，我们免费为使用本套教材的师生提供电子教学参考资料包：?PowerPoint 多媒体课件?习题参考答案?教材中的程序源代码?教材中涉及的实例制作的各类素材 有需要的教师可以登录教学支持网站免费下载。在教材使用中有什么意见或建议也可以直接和我们联系，电子邮件地址：。由于编者水平有限，加上时间仓促，错误与不足之处在所难免，敬请批评指正。编 者 1目 录 目 录 第 1 章 数控编程基本知识 1 1.1 数控技术的基本概念 1 1.1.1 数控技术 1 1.1.2 数控加工 1 1.1.3 数控机床 2 1.1.4 数控编程 2 1.2 数控机床概述 2 1.2.1 数控机床的组成与工作过程 2 1.2.2 数控机床的分类 4 1.2.3 数控加工的特点和应用范围 7 1.3 数控技术的现状和发展趋势 9【习题】10 第 2 章 数控机床的典型机械结构11 2.1 电机与丝杠之间的连接11 2.1.1 带有齿轮传动的进给运动 11 2.1.2 经同步带轮传动的进给运动 12 2.1.3 电机通过联轴器直接与丝杠连接 12 2.2 滚珠丝杠螺母副 12 2.2.1 滚珠丝杠螺母副的工作原理 12 2.2.2 滚珠丝杠螺母副结构 13 2.2.3 滚珠的循环方式 13 2.2.4 滚珠丝杠螺母副轴向间隙的调整 14 2.2.5 滚珠丝杠的支承方式 15 2.2.6 制动装置 16 2.2.7 滚珠丝杠的保护 17 2.3 进给系统传动间隙的补偿机构 17 2.3.1 齿隙补偿机构 17 2.3.2 键连接间隙补偿机构 19【习题】19 第 3 章 数控编程的内容与方法 20 3.1 数控编程的内容与步骤 20 2 数控设备与编程 3.2 数控编程的方法 21 3.3 常用的数控标准 22 3.3.1 数控加工程序的格式 23 3.3.2 数控编程的代码 25 3.3.3 程序编制中的坐标系 31 3.4 常用数控指令及用法 34 3.4.1 常用准备功能指令及用法 34 3.4.2 常用辅助功能指令及用法 45 3.4.3 其他常用编程指令及应用 46【习题】49 第 4 章 数控车床及其程序编制 51 4.1 数控车床加工编程 51 4.1.1 数控车床的加工特点 51 4.1.2 数控车床的坐标系统与编程特点 52 4.1.3 数控车床的编程指令及用法 53 4.2 数控车床编程实例 60【习题】62 第 5 章 数控铣床、加工中心及其程序编制 63 5.1 数控铣床程序编制 63 5.1.1 数控铣床的铣削加工对象分析 64 5.1.2 数控铣削的主要功能 66 5.1.3 数控铣床的编程方法 67 5.1.4 数控铣床编程举例 73 5.2 数控加工中心加工编程及实例 75 5.2.1 概述 75 5.2.2 加工中心编程实例 76【习题】78 第 6 章 特种加工数控设备及其程序编制 80 6.1 数控线切割机床的基本原理和加工特点 80 6.1.1 切割机床加工的基本原理 80 6.1.2 切割机床加工的特点 82 6.2 数控线切割机床的编程特点与常用指令 82 6.2.1 3B 格式程序编制 83 6.2.2 ISO 代码程序编制 84 6.3 线切割编程实例 86【习题】89 3目 录 第 7 章 计算机辅助编程 90 7.1 计算机辅助数控加工编程技术概述 90 7.1.1 计算机辅助数控加工编程的基本原理 90 7.1.2 计算机辅助数控编程技术的发展历程 91 7.1.3 计算机辅助数控编程技术的现状与发展趋势 91 7.2 CAD/CAM 集成化软件系统简介 93 7.2.1 CAD/CAM 软件系统的组成 93 7.2.2 CAD/CAM 系统的基本功能 94 7.2.3 CAD/CAM 软件系统编程的基本步骤 94 7.2.4 常用的集成化 CAD/CAM 软件简介 96 7.3 Mastercam 软件 100 7.3.1 Mastercam 软件的基本操作 100 7.3.2 Mastercam 软件的基本编程方法 102 7.3.3 编程实例 104【习题】120 第 8 章 数控机床的应用与维护 121 8.1 数控机床的选用 121 8.1.1 选用的方法 121 8.1.2 选用的一般原则 122 8.1.3 选用要素 123 8.2 数控机床的安装与调试 125 8.2.1 数控机床的安装 125 8.2.2 数控机床的调试 126 8.3 数控机床的验收 127 8.3.1 机床外观的检查 127 8.3.2 机床几何精度的检查 128 8.3.3 机床性能及数控功能的试验 128 8.4 数控机床的使用与维修 130 8.4.1 数控机床的使用 130 8.4.2 数控机床的维修 132 参考文献143 1第章 数控编程基本知识第 1 章 数控编程基本知识 随着社会经济发展对制造业的要求不断提高，以及科学技术特别是计算机技术的高速发展，传统的制造业已发生了根本性的变革。以数控技术为主的现代制造技术占据了重要地位，数控技术集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，是制造业实现柔性化、自动化、集成化、智能化的重要基础。这个基础是否牢固直接影响到一个国家的经济发展和综合国力，关系到一个国家的战略地位。因此，世界上各工业发达国家均采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业。在我国，数控技术与装备的发展亦得到了高度重视，近年来取得了相当大的进步，特别是在通用微机数控领域，基于 PC 平台的国产数控系统，已经走在了世界前列。1.1 数控技术的基本概念 1.1.1 数控技术 数控（Numerical Control）技术是指用数字化的信息对某一对象进行控制的技术，控制对象可以是位移、角度、速度等机械量，也可以是温度、压力、流量、颜色等物理量，这些量的大小不仅是可以测量的，而且可以经 A/D 或 D/A 转换，用数字信号来表示。数控技术是近代发展起来的一种自动控制技术，是机械加工现代化的重要基础与关键技术。1.1.2 数控加工 数控加工是指采用数字信息对零件加工过程进行定义，并控制机床进行自动运行的一种自动化加工方法。数控加工技术是 20 世纪 40 年代后期为适应加工复杂外形零件而发展起来的一种自动化技术。1947 年，美国帕森斯公司为了精确地制作直升机机翼、桨叶和飞机框架，提出了用数字信息来控制机床自动加工外形复杂零件的设想，他们利用电子计算机对机翼加工路径进行数据处理，并考虑到刀具直径对加工路径的影响，使得加工精度达到0.0015 英寸（约 0.0381mm），这在当时的水平来看是相当高的。1949 年美国空军为了能在短时间内制造出经常变更设计的火箭零件，与帕森斯公司和麻省理工学院（MIT）伺服机构研究所合作，于 1952 年研制成功世界上第一台数控机床三坐标立式铣床，可控制铣刀进行连续空间曲面的加工，揭开了数控加工技术的序幕。数控加工是一种高效率、高精度与高柔性特点的自动化加工方法，可有效解决复杂、精密、小批多变零件的加工问题，充分适应现代化生产的需要。数控加工必须由控制机床来实现。2 数控设备与编程 1.1.3 数控机床 数控机床就是采用了数控技术的机床。数控机床将零件加工过程所需的各种操作（如主轴变速、主轴启动和停止、松夹工件、进刀退刀、冷却液开或关等）和步骤以及刀具与工件之间的相对位移量都用数字化的代码来表示，由编程人员编制成规定的加工程序，通过输入介质（磁盘等）送入计算机控制系统，由计算机对输入的信息进行处理与运算，发出各种指令来控制机床的运动，使机床自动地加工出所需要的零件。现代数控机床综合应用了微电子技术、计算机技术、精密检测技术、伺服驱动技术以及精密机械技术等多方面的最新成果，是典型的机电一体化产品。1.1.4 数控编程 数控编程（NC Programming）就是生成用数控机床进行零件加工的数控程序的过程。数控程序是由一系列程序段组成，把零件的加工过程、切削用量、位移数据以及各种辅助操作，按机床的操作和运动顺序，用机床规定的指令及程序格式排列而成的一个有序指令集。例如：N01 G00 X200 Y-39 M03 该程序段表示一个操作：命令机床以设定的快速运动速度，以直线方式移动到 x=200mm，y=39mm 处后，主轴正转。其中 N01 是程序段的行号；G00 字表示机床快速定位；X200和 Y-39 表示沿 X 轴和 Y 轴的位移坐标值；M03 表示主轴正转。零件加工程序的编制（数控编程）是实现数控加工的重要环节，特别是对于复杂零件的加工，其编程工作的重要性甚至超过数控机床本身。此外，