《计算机数控技术应用——加工中心和车削中心》

目    录

第1章  CNC加工中心概述	1
1.1  CNC概述	1
1.1.1  制造史	1
1.1.2  NC技术	1
1.1.3  CNC的优点	2
1.1.4  CNC技术	2
1.1.5  CNC车削中心	3
1.1.6  CNC加工中心	3
1.2  CNC加工中心的安全规则	5
1.3  CNC加工中心加工工艺设计	7
1.4  CNC加工中心加工文档	8
1.5  本章小结	12
1.6  习题	12
第2章  CNC加工中心基础知识	13
2.1  CNC加工中心的组成	13
2.1.1  CNC控制器	15
2.1.2  CRT显示器	16
2.1.3  床身	16
2.1.4  主轴箱	16
2.1.5  主轴与刀具锥柄	16
2.1.6  工作台与托盘	16
2.1.7  刀库	16
2.1.8  自动换刀臂	17
2.1.9  导轨和导轨罩	18
2.1.10  导轨润滑系统	18
2.1.11  电源控制箱	18
2.1.12  伺服电机	18
2.1.13  滚珠丝杠	18
2.1.14  开环系统	18
2.1.15  闭环系统	18
2.1.16  点对点和连续路径	19
2.1.17  输入介质	19
2.1.18  CNC机床的配置	20
2.1.19  主轴转速	20
2.1.20  对刀器	20
2.2  笛卡尔坐标系	20
2.2.1  绝对程序和增量程序	22
2.2.2  立式加工中心的笛卡尔
坐标系	23
2.2.3  卧式加工中心的笛卡尔
坐标系	23
2.2.4  旋转的笛卡尔坐标系	23
2.2.5  笛卡尔象限	23
2.3  绝对坐标簿和增量坐标簿	23
2.4  CNC加工中心的程序格式	24
2.5  CNC加工中心命令代码	25
2.6  本章小结	28
2.7  习题	29
第3章  CNC加工中心切削加
工基础知识	30
3.1  CNC加工中心的工序类型	30
3.1.1  钻孔工序	30
3.1.2  倒角工序	30
3.1.3  加工埋头孔工序	30
3.1.4  锪孔工序	31
3.1.5  扩孔工序	31
3.1.6  点钻工序	31
3.1.7  扁钻工序	31
3.1.8  镗孔工序	31
3.1.9  铰孔工序	31
3.1.10  攻丝工序	31
3.1.11  铣平面工序	31
3.1.12  端铣工序	32
3.1.13  铣槽工序	32
3.2  CNC加工中心的孔描述	32
3.3  CNC加工中心使用的刀具	35
3.3.1  CNC刀杆	35
3.3.2  在机床主轴中加紧刀具	35
3.3.3  夹头刀杆	35
3.3.4  CNC V型卡槽刀杆	35
3.3.5  钻孔刀具	36
3.3.6  扁钻	38
3.3.7  镗杆	40
3.3.8  浮动铰刀刀杆	41
3.3.9  铰刀	42
3.3.10  丝锥刀杆	42
3.3.11  丝锥	43
3.3.12  套式铣刀杆	44
3.3.13  面铣刀	45
3.3.14  端铣刀杆	46
3.3.15  端铣刀	46
3.3.16  铣槽刀杆	47
3.3.17  槽铣刀	47
3.3.18  铣削工序描述	48
3.4  硬质合金刀片参数	48
3.4.1  切削液(冷却液)	50
3.4.2  硬质合金刀片的特征以及
标识系统	50
3.4.3  刀片标识与等级	51
3.4.4  其他刀片材料	51
3.4.5  刀片的刀尖半径选择	52
3.4.6  刀片几何形状的选择	52
3.5  CNC加工中心的应用	52
3.6  本章小结	53
3.7  习题	54
第4章  CNC加工中心控制与操作	55
4.1  CNC加工中心CRT和按键
面板的功能	55
4.2  CNC加工中心操作面板的功能	57
4.2.1  CNC加工中心操作面板	57
4.2.2  CNC加工中心控制面板按钮	58
4.2.3  模式选择	59
4.2.4  进给保持、空运行、单段
执行、跳段	60
4.2.5  进给速度修调、主轴转速
修调、快速移动修调	61
4.2.6  手动脉冲生成器轮	62
4.3  CNC加工中心对工件的装卡	62
4.3.1  定位基础知识	63
4.3.2  CNC夹具	64
4.3.3  加工中装卡工件的方法	64
4.3.4  装卡装置	64
4.3.5  夹具	65
4.3.6  组合夹具	65
4.3.7  箱形弯板	65
4.3.8  夹紧技巧	65
4.3.9  定位销与套	66
4.3.10  装卡方法	66
4.4  CNC加工中心的设置过程	70
4.4.1  机床参考点	71
4.4.2  设置零件原点	71
4.4.3  刀具长度偏置	72
4.4.4  寻边器设置法	72
4.4.5  同轴测量表设置过程	74
4.4.6  量规块接触设置法	75
4.4.7  摇摆器设置法	76
4.4.8  点接触设置法	77
4.5  本章小结	77
4.6  习题	78
第5章  CNC加工中心技术数据	79
5.1  CNC加工中心计算	79
5.2  CNC切削速度与进给速度	84
5.2.1  用于孔加工的切削速度和
主轴转速	84
5.2.2  用于孔加工工序的刀具进给
速度(IPR和IPM)	85
5.2.3  用于铣削加工工序的刀具
速度与进给速度	86
5.3  几何尺寸与几何公差	87
5.3.1  GD&T	87
5.3.2  基准标注	88
5.3.3  基准引用	88
5.3.4  GD&T符号及说明	88
5.3.5  GD&T基准系统及夹具	89
5.3.6  特征控制框	90
5.3.7  最大材料条件	91
5.3.8  最小材料条件	91
5.3.9  投影公差带	91
5.4  表面精度	91
5.4.1  表面精度特性和精度标注	92
5.4.2  由不同加工方法得到的
表面精度	93
5.5  材料类型与硬度等级	93
5.5.1  钢的类型	94
5.5.2  工具钢	95
5.5.3  硬度等级确定方法	95
5.6  CNC加工报警代码	96
5.7  本章小结	98
5.8  习题	98
第6章  CNC加工中心的快速移动与
进给运动	100
6.1  快速移动和进给运动	100
6.2  G00代码：快速移动	100
6.2.1  立式加工中心G00 X
轴快速移动	101
6.2.2  立式加工中心G00 Y
轴快速移动	101
6.2.3  立式加工中心G00 Z
轴快速移动	102
6.2.4  卧式加工中心G00 X
轴快速移动	103
6.2.5  卧式加工中心G00 Y
轴快速移动	103
6.2.6  卧式加工中心G00 Z
轴快速移动	104
6.3  G01代码：进给运动	105
6.3.1  立式加工中心G01 X
轴进给运动	106
6.3.2  立式加工中心G01 Y
轴进给运动	106
6.3.3  立式加工中心G01 Z
轴进给运动	107
6.4  立式加工中心五轴加工	108
6.5  CNC程序示例1000	109
6.5.1  坐标簿	109
6.5.2  工程图	110
6.5.3  CNC机床设置平面图	110
6.5.4  CNC刀具清单	110
6.5.5  CNC示例程序1000的说明	110
6.5.6  建立坐标簿1000	110
6.5.7  CNC程序示例1000	113
6.6  本章小结	114
6.7  习题	114
6.8  立式加工中心CNC程序练习	115
第7章  CNC加工中心圆弧插补	117
7.1  圆弧插补	117
7.2  G02代码：顺时针圆弧插补	117
7.3  G03代码：逆时针圆弧插补	119
7.4  主轴功能代码	119
7.4.1  主轴功能代码M03、
M04和S	119
7.4.2  M05代码：主轴停止	120
7.4.3  用立式加工中心铣削轮廓	120
7.4.4  用立式加工中心铣削
360°轮廓	121
7.4.5  G02代码说明	122
7.4.6  G03代码说明	123
7.5  CNC程序示例2000	126
7.5.1  CNC示例程序2000的指令	127
7.5.2  建立坐标簿2000	127
7.5.3  CNC程序示例2000	131
7.6  本章小结	134
7.7  习题	134
7.8  立式加工中心CNC程序练习	135
第8章  CNC刀具直径补偿	137
8.1  刀具直径补偿	137
8.1.1  刀具直径补偿代码	137
8.1.2  G41代码：刀具直径左补偿	137
8.1.3  G42代码：刀具直径右补偿	138
8.1.4  G40代码：注销刀具
直径补偿	138
8.1.5  G43代码：刀具长度补偿	138
8.1.6  G49代码：注销刀具长度
补偿	138
8.1.7  G28代码：机床返回到参
考点	138
8.1.8  G41代码和G42代码：
外切削	139
8.1.9  G41代码和G42代码：
内切削	139
8.2  立式加工中心刀具直径
补偿代码G41	140
8.3  立式加工中心刀具直径
补偿代码G42	142
8.4  CNC程序示例3000	143
8.4.1  CNC示例程序3000的说明	144
8.4.2  建立坐标簿3000	144
8.4.3  CNC程序示例3000	148
8.5  本章小结	150
8.6  习题	151
8.7  立式加工中心CNC程序练习	151
第9章  CNC钻孔固定循环	154
9.1  固定循环代码	154
9.2  CNC钻孔固定循环	155
9.2.1  G81代码：钻孔固定循环	156
9.2.2  G82代码：锪孔固定循环	157
9.2.3  G83代码：间歇钻孔固定
循环	159
9.2.4  G80代码：注销固定循环	160
9.2.5  Z返回代码	160
9.3  CNC示例程序4000	160
9.3.1  CNC程序示例4000的说明	161
9.3.2  建立坐标簿4000	161
9.3.3  CNC示例程序4000	165
9.4  本章小结	169
9.5  习题	170
9.6  立式加工中心CNC程序练习	170
第10章  CNC固定循环代码：G84、
G86和G76	173
10.1  CNC固定循环代码G84、
G86和G76	173
10.1.1  G84代码：攻丝固定循环	174
10.1.2  G86代码：镗孔固定循环	174
10.1.3  G76代码：精镗孔固定
循环	176
10.1.4  G98和G99代码：返回
代码	177
10.1.5  G80代码：注销固定循环	177
10.1.6  英制格式代码G20和
米制格式代码G21	178
10.1.7  G54~G59代码：工作
坐标系代码	178
10.1.8  卧式加工中心B轴	178
10.2  CNC示例程序5000	178
10.2.1  CNC示例程序5000的
说明	179
10.2.2  建立坐标簿5000	179
10.2.3  CNC示例程序5000	184
10.3  本章小结	190
10.4  习题	190
10.5  立式加工中心CNC程序练习	191
第11章  CNC车削加工概述	193
11.1  CNC车床	193
11.1.1  CNC车床的配置	195
11.1.2  CNC自动螺纹车床	196
11.2  CNC车床的安全规则	198
11.2.1  人身安全	198
11.2.2  车间环境安全	199
11.2.3  车床和刀具操作安全	199
11.2.4  加工安全措施	199
11.3  CNC车床加工工艺设计	200
11.4  CNC车床加工文档	202
11.5  本章小结	204
11.6  习题	205
第12章  CNC车床基础知识	206
12.1  CNC车床	206
12.2  CNC车床的组成	206
12.2.1  CNC车床控制器	207
12.2.2  CRT显示器	208
12.2.3  床身	208
12.2.4  主轴箱	208
12.2.5  卡盘与卡爪	209
12.2.6  刀塔	209
12.2.7  CNC车床三爪卡盘的
特征与说明	210
12.2.8  CNC车床刀塔的特征与
说明	210
12.2.9  刀具转位	211
12.2.10  尾座	211
12.2.11  导轨和导轨罩	212
12.2.12  导轨润滑系统	213
12.2.13  电源控制箱	213
12.2.14  滚珠丝杠	213
12.2.15  CNC车床尾座的特征与
说明	213
12.2.16  CNC车床尾座设置说明	213
12.2.17  伺服驱动电机	214
12.2.18  自动棒料进给器	214
12.2.19  零件接收器	214
12.2.20  第二刀塔	214
12.2.21  子刀塔	214
12.2.22  对刀器	214
12.2.23  双主轴/双卡盘	214
12.2.24  动力刀头	214
12.2.25  切屑传送带	215
12.2.26  开环系统	215
12.2.27  闭环系统	215
12.2.28  点对点路径和连续路径	215
12.2.29  输入介质	215
12.2.30  CNC车床闭环系统说明	215
12.3  CNC车床笛卡尔坐标系	216
12.3.1  绝对程序和增量程序	220
12.3.2  CNC车床笛卡尔象限	220
12.3.3  CNC车床运动的笛卡尔
旋转坐标系	220
12.4  CNC车床的程序格式	220
12.5  CNC车床命令代码	222
12.5.1  字母地址命令	222
12.5.2  M代码命令	223
12.5.3  G代码命令	224
12.6  本章小结	227
12.7  习题	227
第13章  车床切削加工基础知识	229
13.1  CNC车床切削术语与特征	229
13.1.1  转速(RPM)	230
13.1.2  进给速度	230
13.1.3  切削深度	230
13.1.4  卡盘	230
13.1.5  卡爪	230
13.1.6  车床切削术语与特征	230
13.1.7  刀塔	230
13.1.8  车刀	230
13.1.9  刀片	231
13.1.10  金属切屑	231
13.1.11  断屑槽	231
13.1.12  工件	231
13.2  CNC车削工序	231
13.2.1  车削端面	231
13.2.2  车削外圆	232
13.2.3  车削圆锥面	233
13.2.4  倒角	234
13.2.5  镗孔	235
13.2.6  镗锥孔	236
13.2.7  车削沉孔	237
13.2.8  切槽	238
13.2.9  车削外螺纹	239
13.2.10  车削内螺纹	240
13.2.11  钻孔	241
13.2.12  用硬质合金可转位刀片
钻头钻孔	242
13.2.13  扁钻钻孔	243
13.2.14  铰孔	244
13.2.15  攻丝	244
13.2.16  切断	245
13.3  CNC车床切削刀具	245
13.3.1  车削外圆刀具	246
13.3.2  外圆刀杆刀片几何形状
与特征	249
13.3.3  刀片刀杆前倾角	249
13.3.4  孔加工刀具	251
13.3.5  麻花钻	252
13.3.6  中心钻	252
13.3.7  硬质合金可转位刀片钻头	253
13.3.8  硬质合金刀尖并提供冷
却液的钻头	254
13.3.9  扁钻	254
13.3.10  镗杆	255
13.3.11  铰刀	256
13.3.12  丝锥	257
13.4  硬质合金刀片技术	259
13.4.1  刀片标识与等级	259
13.4.2  刀尖半径的选择	259
13.4.3  刀片几何形状的选择	259
13.4.4  其他刀片材料	260
13.4.5  切削刀具压力	260
13.4.6  切削液(冷却液)	260
13.5  CNC车床应用	261
13.6  本章小结	262
13.7  习题	262
第14章  CNC车床控制与操作	264
14.1  CNC车床CRT和按键面板
功能	264
14.2  CNC车床操作面板功能	266
14.2.1  CNC车床操作面板	266
14.2.2  CNC车床控制面板按钮	267
14.2.3  模式选择	268
14.2.4  进给保持、空运行、
单段执行、跳段	269
14.2.5  进给速度修调、主轴转速
修调与快速移动修调	270
14.2.6  手动脉冲发生器轮	271
14.3  CNC车床装卡工件方法	271
14.3.1  定位基础知识	272
14.3.2  加工中装卡工件的方法	272
14.3.3  装卡装置	272
14.4  CNC车床设置过程	278
14.4.1  机床参考点	278
14.4.2  零件原点	278
14.4.3  设置	278
14.5  本章小结	285
14.6  习题	285
第15章  CNC车床技术数据	286
15.1  CNC车床加工计算	286
15.1.1  计算示例1	286
15.1.2  计算示例2	287
15.1.3  计算示例3	287
15.1.4  计算示例4	289
15.1.5  计算示例5	290
15.1.6  计算示例6	291
15.1.7  计算示例7	292
15.2  CNC车削速度与进给速度	293
15.2.1  刀具速度(SFM和RPM)	294
15.2.2  刀具进给速度(IPR)	295
15.3  车床几何尺寸与公差	296
15.3.1  基准标注	300
15.3.2  基准引用	300
15.4  表面精度	300
15.5  螺纹	302
15.5.1  螺纹的形式	302
15.5.2  螺纹特征及标识系统	305
15.5.3  UN螺纹和NPT螺纹说明	307
15.5.4  UN螺纹特征	307
15.6  CNC车床报警代码	307
15.7  本章小结	308
15.8  习题	308
第16章  CNC车床快速移动与
进给运动	309
16.1  快速移动和进给运动	309
16.2  G00代码：快速移动	309
16.3  G01代码：进给运动	312
16.4  CNC示例程序6000	316
16.4.1  坐标簿	316
16.4.2  工程图	316
16.4.3  CNC车床设置平面图	316
16.4.4  CNC车床刀具清单	316
16.4.5  用于CNC示例程序6000
的指令	316
16.4.6  建立坐标簿6000	317
16.4.7  CNC示例程序6000	320
16.5  本章小结	323
16.6  习题	324
16.7  用于CNC车床的CNC
程序练习	324
第17章  CNC车床圆弧插补	327
17.1  圆弧插补	327
17.2  G02代码：顺时针圆弧插补	327
17.3  G03代码：逆时针圆弧插补	329
17.4  主轴功能代码	330
17.4.1  M03、M04和S代码	330
17.4.2  M05代码：主轴停止	330
17.5  CNC示例程序7000	330
17.5.1  用于CNC程序7000
的说明	331
17.5.2  建立坐标簿7000	331
17.5.3  CNC示例程序7000	335
17.6  本章小结	338
17.7  习题	338
17.8  用于CNC车床的CNC
程序练习	339
第18章  刀尖半径补偿	341
18.1  刀尖半径补偿	341
18.1.1  G41代码：刀尖半径左
补偿	343
18.1.2  G42代码：刀尖半径右
补偿	344
18.1.3  刀尖半径与矢量方向	345
18.1.4  G40代码：注销刀尖半径
补偿	346
18.1.5  激活几何偏置	346
18.1.6  注销几何偏置	346
18.1.7  G28代码：机床回到参
考点	346
18.2  主轴转速控制代码	347
18.2.1  G50代码：最大转速和坐
标系设置	347
18.2.2  G97代码：主轴恒定
RPM模式	347
18.2.3  G96代码：主轴恒定SFM
模式	347
18.3  CNC示例程序8000	347
18.3.1  用于CNC程序8000的
说明	348
18.3.2  建立坐标簿8000	348
18.3.3  CNC示例程序8000	352
18.4  本章小结	354
18.5  习题	354
18.6  用于CNC车床的CNC
程序练习	355
第19章  CNC车床固定循环
代码：G70~G74	357
19.1  CNC车床固定循环	358
19.2  CNC固定循环代码：
G70~G74	358
19.2.1  G70代码：精车循环	358
19.2.2  G71代码：粗车(粗镗孔)
循环	359
19.2.3  G72代码：粗车端面循环	360
19.2.4  G73代码：轮廓重复循环	361
19.2.5  G74代码：多次切端面槽	362
19.2.6  G74代码：间歇进给钻孔
循环	364
19.3  CNC示例程序9000	364
19.3.1  用于CNC程序9000的
说明	364
19.3.2  建立坐标簿9000	365
19.3.3  CNC示例程序9000	368
19.4  本章小结	369
19.5  习题	370
19.6  用于CNC车床的CNC
程序练习	370
第20章  CNC车床固定循环代码：
G75~G94	373
20.1  CNC固定循环代码G75~G94	373
20.1.1  G75代码：多直径切
槽循环	374
20.1.2  G76代码：多次车螺
纹循环	375
20.1.3  G90代码：车削外圆和
车削内圆循环(直车削)	376
20.1.4  G90代码：车削外圆和车削
内圆循环(车削圆锥面)	377
20.1.5  G92代码：多次车螺纹
固定循环	378
20.1.6  G94代码：车削端面循环	379
20.1.7  G04代码：暂停	380
20.2  CNC示例程序9500	380
20.2.1  用于CNC程序9500
的说明	380
20.2.2  建立坐标簿9500	381
20.2.3  CNC示例程序9500	384
20.3  本章小结	386
20.4  习题	386
20.5  用于CNC车床的CNC
程序练习	387
附录A  CNC刀具库示例	389
附录B  用于加工中心的公式	394
附录C  铣削加工切削速度(SFM)	395
附录D  钻孔、铰孔和攻丝的切削
速度(SFM)(高速钢刀具)	396
附录E  铣削加工进给速度(FPT)	397

附录F  钻孔进给速度(IPR，高速
钢钻头)	398
附录G  硬质合金刀片钻头切削
速度(SFM)和进给速度(IPR)	399
附录H  攻丝时使用的钻头尺寸表
(英制和米制)	400
附录I  NPT管螺纹丝锥钻头尺寸表	402
附录J  加工中心程序代码说明	403
附录K  CNC车床刀具库示例	406
附录L  用于车削的公式	410
附录M  车削和镗孔工序的切削
速度(SFM)与进给速度(IPR)	411
附录N  60°V型螺纹切削速度(SFM)
和计算公式	412
附录O  车床程序代码说明	414
附录P  直角三角形计算公式	417
附录Q  分数、小数转换表	418
附录R  字母钻头尺寸和数字钻头
尺寸转换表	419
附录S  单位转换	420