计算机数控技术——操作与编程（第3版）"
前 言
由于当时找不到一本适用且易于理解、并有足够例子和编程指导的书籍，因此决定编写本书的第1版。本书是第3版。第3版主要对第2版中的编程章节做了更新，并在各章增加了许多习题与练习，以使读者尽快掌握数控编程。本书还增加了磨料射流加工与激光加工等章节。磨料射流和激光技术使加工业发生了巨大的变化。本书还增加了其他许多新内容。真诚希望读者能通过学习本书受益。本书提供的习题与练习可以帮助读者掌握CNC代码的编写。
本书光盘提供了Predator Software、Predator Editor和Predator Virtual CNC软件。这些软件可使读者利用计算机以三维模式编写程序、模拟程序。本书光盘还提供了一些示例程序，读者可以运行这些程序。
本书是以作者在威斯康星州Appleton的Fox Valley技术学院以及当地工厂、大学和技术学校从事CNC教学与培训的多年经验为基础编写的。本书具有逻辑性强、易于理解等特点。
第3版由三部分组成：G代码编程、会话式编程及质量控制。
第Ⅰ部分 G代码编程
第1章简要介绍计算机数控技术，包括CNC的历史、CNC机床的类型与组成、笛卡尔坐标系、绝对定位及增量定位，还介绍了CNC编程基础知识。
第2章介绍了易于掌握的三角学知识。可以利用三角学知识计算图纸上未标注出的数据，以便编写程序。
第3章介绍硬质合金切削技术。机械师应对如何合理使用硬质合金刀具进行加工有很好的了解。他们需要了解当前所采用的切削刀具以及加工时的切削速度与进给速度，以便充分发挥硬质合金刀具的效率。本章还介绍了刀具的几何形状问题以及如何选择刀具。
第4章介绍编程基础知识。本章通过详细的操作步骤来介绍程序的编写，还提供了大量的习题与练习。通过完成一些简单的例子，可使读者掌握基本的编程技术，并开发出简单的CNC代码。
第5章是新增加的一章，以第4章介绍的内容为基础，介绍了几个CNC编程示例。每一个示例程序均逐行给出了说明，可以使读者了解编程过程中的各个方面。
第6章是新增加的一章，介绍用于加工中心的装卡装置，还介绍了正确的设置过程以及用于加工中心的刀具。
第7章介绍加工中心基础知识，包括加工中心的类型、部件、刀具以及工序。
第8章介绍加工中心编程。本章以前面章节介绍的内容为基础，并增加了如何利用固定循环使程序的开发更为容易的内容。
第9章介绍CNC车削中心基础知识，包括CNC车削中心的类型、典型车削中心的部件、运动轴、工件装卡、刀具以及工序。
第10章介绍CNC车削中心编程。本章对第2版做了修改，并增加了新内容，以便于读者对所介绍内容的掌握，并提高编程效率。本章可使读者通过示例掌握各种常用车削代码和固定循环的使用。
第11章介绍电火花加工(EDM)。大多数介绍CNC的书籍没有包括这方面的内容。本章介绍了电火花加工技术以及电火花机床的部件，并介绍了一些编程示例。
第12章是新增加的一章，介绍磨料射流切割与激光切割。这些技术正在改变零件的加工方式。可以利用这些技术预加工零件，以减少零件的加工时间。在许多情况下，由这些技术得到的零件不需要再进行加工，因为零件能够满足表面精度要求，同时也能满足公差要求。对于目前还没有采用这些技术的车间，可以考虑这些技术，以提高生产效率。
第13章简要介绍了CAD/CAM基础知识，目的是使读者了解如何利用、集成CAD和CAM技术来为CNC零件程序提供所需要的信息。
第Ⅱ部分：会话式编程
第14章介绍如何以会话式编程方式对Mazak加工中心编程。本章可引导读者以一步一步的方式利用Mazak会话式语言编写程序。
第15章介绍如何以会话式编程方式对Fanuc车削中心编程。本章可引导读者以一步一步的方式用Fanuc会话式语言编写程序。
第Ⅲ部分 质量控制
第16章介绍统计过程控制的基础知识。本章可以使读者了解统计学在过程控制与提高质量方面的重要性。如果一个公司要想在竞争中获胜，提高产品的质量至关重要。
第17章介绍过程控制表的制作与使用。利用这些表，可以保证过程以最优方式运行。还可以利用控制表说明过程何时超出了统计控制。统计学和控制表的使用可以大大降低零件的偏差，提高零件的质量，并降低制造成本。
第18章介绍ISO 9000质量系统。已重新编写了本章，以介绍新的标准。雇员们需要对此标准及其潜在效益有很好的了解。通过好的质量业务系统，可以取得这些效益。
附录A介绍了Predator软件，附录B介绍了机床主要控制器的编程代码。
本书光盘
光盘中提供了对Okuma加工中心、Okuma车削中心、Milltronics铣床、Bridgeport EZ-Path车床以及各章示例程序的编程指南。光盘还包含Predator Editor和Predator Virtual CNC软件的学习版。读者可以用这些软件编写程序、测试程序。光盘中包含Predator Editor和Predator Virtual CNC，并且已得到Predator Software, Inc.的版权(1994~2005)许可。
??
计算机数控技术—— 操作与编程(第3版)
前 言
VI
VII
目 录
第I部分 G代码编程
第1章 计算机数控概述 3
1.1 数控发展历史 3
1.1.1 NC/CNC机床的发展 3
1.1.2 CNC机床的发展 4
1.2 数控机床的类型 5
1.2.1 CNC等离子机床 5
1.2.2 CNC弹簧成型机床 5
1.2.3 CNC激光切割机床 6
1.2.4 立式加工中心 7
1.2.5 卧式加工中心 7
1.2.6 CNC折弯机 8
1.2.7 CNC冲床 8
1.3 点对点和连续轨迹 8
1.4 机床轴 9
1.5 CNC机床的组成 9
1.5.1 NC/CNC控制器 10
1.5.2 显示器 11
1.5.3 驱动电机 11
1.5.4 步进电机与开环系统 12
1.5.5 伺服电机与闭环系统 12
1.5.6 CNC机床 15
1.6 为什么使用CNC 17
1.7 轴和坐标系统 18
1.7.1 笛卡尔坐标系 18
1.7.2 极坐标 22
1.8 绝对编程和增量编程 22
1.9 课后练习 23
第2章 三角学基础 25
2.1 勾股定理 25
2.2 正弦、余弦和正切 27
2.3 课后练习 31
第3章 硬质合金基础 35
3.1 硬质合金刀具的基础 35
3.1.1 硬质合金 36
3.1.2 硬质合金刀具等级的选择 36
3.1.3 对硬质合金刀片添加涂层 38
3.1.4 钻石涂层刀片 38
3.1.5 刀尖半径 38
3.1.6 刀片形状 38
3.1.7 刀片尺寸 39
3.1.8 前角 39
3.1.9 主偏角 40
3.2 刀片选择 41
3.2.1 金属的可加工性 41
3.2.2 钢 41
3.2.3 不锈钢 42
3.2.4 铸铁 42
3.2.5 刀片选择实例 42
3.3 刀柄样式及标识 44
3.4 切屑控制 45
3.4.1 机械断屑器 46
3.4.2 模压式断屑器 46
3.4.3 影响切屑形成的因素 47
3.4.4 切屑的颜色 47
3.5 故障排除 47
3.5.1 严重断裂 47
3.5.2 刀刃磨损 48
3.5.3 月牙洼磨损 49
3.5.4 切削刃积屑瘤 49
3.5.5 切深沟槽 49
3.5.6 崩刃 49
3.5.7 热龟裂和热变形 50
3.6 课后练习 51
第4章 编程基础 53
4.1 字地址编程 53
4.1.1 字母地址命令 54
4.1.2 字地址编程术语 54
4.1.3 程序号 55
4.2 对零件编程 56
4.2.1 零件基准位置 57
4.2.2 顺序号(NXXXX) 57
4.2.3 G代码(准备功能) 57
4.2.4 主轴控制功能 59
4.2.5 辅助功能(M代码) 59
4.2.6 刀具调用 60
4.2.7 可控制轴字(X、Y、Z) 60
4.2.8 运动代码块 60
4.3 编程 62
4.3.1 第一部分：准备功能代码 63
4.3.2 第二部分：加工操作 64
4.3.3 第三部分：结束程序 64
4.3.4 工件坐标(WPC)设置 64
4.4 增量编程 66
4.5 圆弧插补 68
4.5.1 通过编程实现圆弧运动 68
4.5.2 补偿编程练习 72
4.6 刀具长度偏置 73
4.7 刀具直径偏置 74
4.8 课后练习 76
第5章 编程示例 83
5.1 编程示例 83
5.2 编程示例1：绝对模式编程 84
5.3 编程示例2：增量模式编程 86
5.4 编程示例3：铣槽 88
5.5 编程示例4：利用圆弧
插补进行铣削 89
5.6 编程示例5：用IJ编程法
实现圆弧插补 91
5.7 编程示例6：用半径法编程法
实现圆弧插补 93
5.8 编程示例7：铣削示例 95
5.9 编程示例8：高度和直径
补偿示例 96
5.10 课后练习 98
第6章 加工中心夹具与刀具 101
6.1 工件装卡装置 101
6.1.1 虎钳 101
6.1.2 弯板 102
6.1.3 直接夹紧工件 102
6.1.4 夹具 104
6.2 刀具与刀柄 105
6.2.1 高速钢钻头 105
6.2.2 中心钻、定位钻 106
6.2.3 扁钻 106
6.2.4 硬质合金钻头 107
6.2.5 其他孔加工方法 107
6.2.6 镗孔 108
6.2.7 攻丝 109
6.3 铣削刀具 110
6.3.1 端铣刀 110
6.3.2 空心端铣刀 111
6.4 顺铣与逆铣 112
6.5 切削速度、进给速度
和切削深度 112
6.5.1 切削深度 112
6.5.2 进给速度 113
6.5.3 切削速度 114
6.6 加工中心操作 114
6.7 安全性 115
6.8 课后练习 115
第7章 加工中心基础 117
7.1 加工中心的类型 117
7.1.1 卧式加工中心 119
7.1.2 立式加工中心 119
7.2 加工中心的组成 119
7.2.1 立柱 120
7.2.2 滑座 120
7.2.3 床身 120
7.2.4 工作台 121
7.2.5 主轴 121
7.2.6 换刀装置 121
7.3 运动轴 122
7.4 机床控制特征 123
7.4.1 手动控制特征 124
7.4.2 紧急停止按钮 124
7.4.3 机床轴的运动 125
7.4.4 循环启动/进给保持按钮 125
7.4.5 参考位置(零点)返回 126
7.5 工件坐标设置 126
7.5.1 主轴速度和进给速度
修调开关 128
7.5.2 单块操作 128
7.6 其他控制器特征 129
7.6.1 手动数据输入 129
7.6.2 程序编辑 129
7.6.3 显示器 129
7.7 会话式编程 130
7.8 课后练习 130
第8章 加工中心编程 131
8.1 规划程序 131
8.1.1 零件图 131
8.1.2 选择机床 131
8.1.3 工件装卡 132
8.1.4 零件基准位置 132
8.1.5 选择合适的刀具 132
8.1.6 工艺规划 132
8.1.7 设置卡 134
8.1.8 零件编程 134
8.2 加工中心固定循环 135
8.2.1 间歇进给(深孔时)
钻孔循环(G83) 137
8.2.2 回缩定位 138
8.2.3 攻丝固定循环(G84) 139
8.2.4 镗孔固定循环(G85) 141
8.2.5 镗沉孔固定循环(G82) 142
8.2.6 螺旋插补 143
8.2.7 子程序 144
8.3 课后练习 146
第9章 CNC车床 151
9.1 车削中心概述 151
9.2 CNC车床的类型 152
9.3 CNC车床的部件 152
9.3.1 床头箱 153
9.3.2 尾座 153
9.3.3 刀塔 154
9.3.4 床身 154
9.3.5 滑板 155
9.4 车削中心的轴 155
9.5 工件装卡 156
9.5.1 卡盘 156
9.5.2 套爪卡盘 156
9.5.3 夹具 157
9.6 刀具 157
9.6.1 车削端面 157
9.6.2 车削外表面 157
9.6.3 切槽 158
9.6.4 切断 158
9.6.5 镗孔 159
9.6.6 车削螺纹 159
9.7 刀具的预调整 160
9.8 机床参考位置、换刀位置
及零件原点 161
9.8.1 机床零点 161
9.8.2 换刀位置 161
9.8.3 零件原点 161
9.9 偏置 162
9.9.1 刀具偏置 162
9.9.2 几何偏置 162
9.10 加工材料的处理 163
9.10.1 棒料进给器 164
9.10.2 零件安装器和卸零件器 164
9.10.3 机器人装料系统 164
9.10.4 零件捕捉器 165
9.10.5 切屑传送带 165
9.11 机床控制器操作 165
9.11.1 安全性 165
9.11.2 机床控制器 166
9.12 手动控制 167
9.12.1 紧急停止按钮 168
9.12.2 机床轴的运动 168
9.12.3 循环启动/进给
保持按钮 169
9.12.4 主轴速度和进给速度
修调开关 169
9.12.5 单块操作 169
9.12.6 其他控制器特征 170
9.12.7 手动数据输入 170
9.13 程序编辑 170
9.14 诊断 171
9.15 会话式编程 171
9.16 课后练习 171
第10章 CNC车削中心编程 173
10.1 车削中心回顾 173
10.2 规划程序 174
10.2.1 工件装卡 174
10.2.2 刀具 174
10.2.3 工艺规划 174
10.2.4 设置卡 176
10.3 编程快速浏览 176
10.3.1 字地址编程 177
10.3.2 编程过程 178
10.3.3 启动(准备)过程 178
10.3.4 换刀和刀具调用块 178
10.3.5 工件坐标设置 179
10.3.6 确定G50偏置 179
10.4 圆弧插补 185
10.4.1 圆弧起点 185
10.4.2 圆弧方向(G02、G03) 186
10.4.3 圆弧端点 186
10.4.4 圆弧圆心 187
10.4.5 圆弧插补的半径编程法 188
10.4.6 刀尖半径补偿 189
10.5 车削中心的固定循环 192
10.5.1 粗车循环(G71) 193
10.5.2 精车削循环(G70) 194
10.5.3 间歇进给钻孔循环
(G74) 195
10.5.4 切槽循环(G75) 196
10.5.5 车削螺纹循环(G76) 197
10.6 课后练习 199
第11章 电火花加工(EDM) 203
11.1 EDM简介 203
11.2 EDM切割 206
11.3 线切割EDM机床的类型 207
11.4 切割丝进给EDM的部件 209
11.4.1 模糊逻辑控制 209
11.4.2 用EDM加工时需要
考虑的问题 210
11.5 机床设置 210
11.5.1 边检测 211
11.5.2 孔位置检测 212
11.5.3 槽位置检测 212
11.5.4 测试方形 212
11.5.5 往复切割 212
11.5.6 编程 213
11.5.7 4轴编程示例 216
11.6 课后练习 220
第12章 磨料水射流切割与
激光切割 223
12.1 概述 223
12.2 氧切割 223
12.3 等离子切割 224
12.4 磨料水射流加工 225
12.4.1 切口宽度 228
12.4.2 加工成本 228
12.4.3 磨料水射流切割的
优点与缺点 229
12.4.4 编程 229
12.4.5 多切割头 230
12.4.6 零件嵌套 231
12.5 激光加工 231
12.5.1 激光处理 232
12.5.2 激光基础知识 232
12.5.3 光束传递系统 235
12.5.4 激光切割头 236
12.5.5 激光加工的优点与缺点 238
12.6 课后练习 238
第13章 CAD/CAM基础 241
13.1 CAD/CAM简介 241
13.2 设计 241
13.2.1 任务确定 242
13.2.2 分析 242
13.2.3 试验 242
13.2.4 生产 243
13.3 计算机辅助设计(CAD) 243
13.3.1 硬件 243
13.3.2 软件 243
13.4 CAD的使用 243
13.5 CAD的优点 244
13.6 计算机辅助零件编程
(CAPP) 244
13.7 后处理程序 246
13.8 模拟 247
13.9 下载CNC程序 247
13.10 设计的未来 247
13.11 课后练习 248
第Ⅱ部分 会话式编程
第14章 Mazatrol编程 251
14.1 编程练习1——基本编程 252
14.1.1 开始新程序 252
14.1.2 面加工 255
14.1.3 直线加工 260
14.1.4 点加工 265
14.1.5 图形检验 269
14.2 编程练习2
—— 铣削任意形状 269
14.2.1 直线加工任意形状 272
14.2.2 检验图形 278
14.3 编程练习3
—— 加工复杂零件 279
14.3.1 面加工 281
14.3.2 型腔加工 285
14.3.3 凸台加工工序 287
14.3.4 螺栓孔圆加工 291
14.3.5 点加工 295
14.3.6 图形检验 297
第15章 FANUC FAPT编程 299
15.1 编程练习1 299
15.1.1 坯料和零件 301
15.1.2 材料类型 301
15.1.3 表面粗糙度默认设置 302
15.1.4 图形格式 303
15.1.5 坯料图形和基线 303
15.1.6 零件图 304
15.1.7 参考位置与转位位置 310
15.1.8 转位位置 310
15.1.9 加工定义 311
15.1.10 加工起始位置 313
15.1.11 切削条件 314
15.1.12 切削方向 314
15.1.13 切削区定义 314
15.1.14 切削条件 315
15.1.15 切削方向 315
15.1.16 切削区定义 315
15.1.17 加工定义 316
15.1.18 刀具数据 317
15.1.19 加工起始位置 317
15.1.20 切削条件 317
15.1.21 切削方向 318
15.1.22 切削区定义 318
15.1.23 切削条件 318
15.1.24 切削方向 318
15.1.25 切削区定义 319
15.1.26 NC数据准备 319
15.2 编程练习2 320
15.2.1 坯料和零件 321
15.2.2 材料类型 322
15.2.3 表面粗糙度默认设置 322
15.2.4 图形格式 323
15.2.5 坯料图形和基线 323
15.2.6 零件图 324
15.2.7 描述零件图形 326
15.2.8 参考位置和转位位置 330
15.2.9 加工定义 332
15.2.10 加工起始位置 333
15.2.11 切削条件 334
15.2.12 切削方向 334
15.2.13 切削区定义 335
15.2.14 切削条件 335
15.2.15 切削方向 335
15.2.16 切削区定义 335
15.2.17 加工定义 336
15.2.18 刀具数据 337
15.2.19 加工起始位置 337
15.2.20 切削条件 337
15.2.21 切削方向 337
15.2.22 切削区定义 338
15.2.23 切削条件 338
15.2.24 切削方向 338
15.2.25 切削区定义 338
15.2.26 切槽 339
15.2.27 刀具数据 339
15.2.28 加工起始位置 339
15.2.29 切削条件 339
15.2.30 切削区定义 339
15.2.31 切削条件 340
15.2.32 切削螺纹 340
15.2.33 刀具数据 340
15.2.34 加工起始位置 340
15.2.35 切削条件 341
15.2.36 NC数据准备 341
15.3 编程练习3 341
15.3.1 坯料和零件 342
15.3.2 材料类型 342
15.3.3 表面粗糙度默认设置 342
15.3.4 图形格式 342
15.3.5 坯料图形和基线 342
15.3.6 零件图形 342
15.3.7 参考位置和转位位置 344
15.3.8 加工定义 344
15.3.9 加工起始位置 344
15.3.10 切削条件 344
15.3.11 切削方向 344
15.3.12 切削区定义 345
15.3.13 切削条件 345
15.3.14 切削方向 345
15.3.15 切削区定义 346
15.3.16 加工定义 346
15.3.17 刀具数据 346
15.3.18 加工起始位置 347
15.3.19 切削条件 347
15.3.20 切削方向 347
15.3.21 切削区定义 347
15.3.22 切削条件 348
15.3.23 切削方向 348
15.3.24 切削方向 348
15.3.25 切削区定义 348
15.3.26 切槽 349
15.3.27 刀具数据 349
15.3.28 加工起始位置 349
15.3.29 切削条件 349
15.3.30 切削区定义 349
15.3.31 切削条件 350
15.3.32 加工起始位置 350
15.3.33 NC数据准备 350
第Ⅲ部分 质 量 控 制
第16章 统计过程控制基础 355
16.1 统计过程控制概述 355
16.1.1 废品成本 356
16.1.2 数据 356
16.2 数据类型 356
16.2.1 属性数据 356
16.2.2 变量数据 357
16.3 编码数据 357
16.4 数据的图形表示 358
16.5 偏差 359
16.6 机率和非机遇偏差 360
16.7 平均值 361
16.8 偏差的测量 362
16.8.1 极差 362
16.8.2 标准差 362
16.9 正态分布 362
16.10 课后练习 364
第17章 统计过程控制 369
17.1 过程的概率 369
17.2 表格的作用 373
17.2.1 生产调整 373
17.2.2 过程监视 374
17.2.3 概率 374
17.2.4 过程改进 375
17.3 表处理 375
17.4 分析表 381
17.5 课后练习 384
第18章 ISO 9000概述 389
18.1 ISO 9000基础知识 389
18.2 文件级别 390
18.3 质量系统的优势 392
18.4 ISO元素 393
18.5 ISO概述 393
18.5.1 质量管理系统 394
18.5.2 管理责任 394
18.5.3 资源管理 394
18.5.4 产品分析 394
18.5.5 检测、分析与改进 395
18.6 ISO实现 395
18.7 证书 396
18.8 课后练习 397
附录A 安装、使用Predator软件 399
附录B 机床控制器的编程代码 407
术语表 413
??
计算机数控技术—— 操作与编程(第3版)
目 录
X
XV
