本书主要介绍数控车削、数控铣削、电火花成形、电火花线切割以及激光加工等先进制造技术，将训练内容按照工作过程的相关性进行合理地归纳和序化，整合为若干个项目，并以实际工作过程为主线，以相关技能的典型任务来规划教学模块。注重实用技术与必要的基础知识的统一，实现实践技能与理论知识的整合。

本书适合作为高职高专、职业技校数控技术、模具等机电类专业教材，也可以作为机械领域的工程技术人员或在校相关专业学生的实训教材或参考资料。

前

言

本教程围绕数控车削、数控铣削、电火花成形、电火花线切割以及激光加工等先进制造技术，将训练内容按照工作过程的相关性进行合理地归纳和序化，以相关技能的典型任务来规划教学模块。注重增加实际操作、工艺经验等方面的比重，注重实用技术与必要的基础知识的统一，实现实践技能与理论知识的整合。在训练内容序化方面依照读者的认知规律，按照由简到繁、由浅入深、循序渐进的教学原则，将训练任务整合为若干个项目，并以实际工作过程为主线，流程化地安排教学内容，在训练过程中使读者认知的心理顺序与专业所对应的典型职业工作顺序相吻合。强调“通过行动来学习和训练”，按项目进行反复训练,使读者从原始信息采集→决策加工方案→制订加工计划→加工实施→质量检查→结果评估等各个阶段，掌握相应职业任务的基本工作过程。

编写数控加工技术类教材的最大难点在于： 怎样在有限的篇幅内兼顾通用性和专用性。在通用性方面，目前国内生产企业应用的数控机床及控制系统种类较多，本教程选择了市场占有率较大的主流控制系统进行重点介绍，并且注意各篇之间内容互补。例如在数控车削加工篇中，介绍了SINUMERIK 802S/802C和FANUC0iMate TB数控车削系统； 在数控铣削加工篇中，介绍了华中HNC21M、FANUC0iMate MB和SINUMERIK 802D数控铣削系统。有了这些基础，就可以触类旁通，比较容易掌握华中HNC21T、SINUMERIK 802D数控车削系统和SINUMERIK 802S/802C数控铣削系统。在专用性方面，各控制系统的编程指令、功能和使用方法有一定的差异。实际上，任何教材都不可能比系统的使用说明书阐述得更详细，关键是要用精练的文字、图表进行对比描述，最大限度地为读者提供信息。本教程在各篇中以典型的加工实例，介绍相关系统的基本指令和功能，并以例题、习题作为补充，介绍其他常用的指令和功能。同时对于系统的专用指令和功能，指明了应参阅的文献。

本教程除重点介绍数控机床的控制系统外，还将“数控机床的刀具及其应用”专辟一篇。比较系统地介绍了数控机床刀具的基础知识，数控车削机夹可转位刀片和刀把的型号和选用，数控铣削刀具的类型和选用，以及镗铣类数控工具系统，使对数控机床的描述构成了比较完整而实用的认知系统，有助于读者全面理解数控加工的内涵。

本教程以直观、实用为特征，力求做到文字流畅、图文并茂。在教材中选用各种图片、图表来形象说明一部机器的内部构造，描述一个复杂工件的工艺过程。把各种信息、相关的知识技能直观地传递给读者，使读者易于理解各种抽象的技术描述。同时将理论和技能的知识点以小讲座、小技巧的形式呈现给读者，这样有利于学习、理解和记忆。教程中还设计了一些思维训练内容，提出问题供读者思考。作为知识拓展，教程中还介绍了本领域中的新技术和发展动向。

本教程建议教程安排96学时，各教学内容的学时分配如下： 

教 学 内 容学时

学 时 分 配

理论课实训课

第1篇

第1章数控机床的工作原理431

第2章数控加工的工作过程431

第2篇

第3章数控机床刀具的基础知识211

第4章机夹可转位车削刀具的选用211

第5章数控铣削刀具的选用211

第3篇

第6章数控车削的基础知识211

第7章轴类零件车削工艺过程16412

第8章套类零件车削工艺过程826

第4篇

第9章数控铣削的基础知识211

第10章平面铣削工艺过程413

第11章平面凸台铣削工艺过程826

第12章型腔铣削和孔系加工的工艺过程1028

第5篇

第13章电火花成形加工826

第14章电火花线切割加工的基础知识413

第15章偏心花键线切割加工实例826

第16章凸模线切割加工实例826

第17章激光加工的编程与操作413

合计963066

本书能顺利出版，我要特别感谢清华大学傅水根教授，他在审阅本教程的过程中，给予我许多卓有成效的建议。当我在构思的过程中遇到困难而停滞不前的时候，他给了我有力的支持和激励。他工作中一丝不苟、学术上精益求精的风范使我受益匪浅。我同样要感谢我的同事们——南京航空航天大学工程训练中心的耿习琴、刘源、陆轶凡和高珏老师，他们完成了本教程中所有实例、习题的图形绘制和加工验证，以及部分章节的校核。最后我还要感谢家人给予我的大力支持。父母承担了我的持家重任，使我能够全身心地著书。特别是我十二岁的儿子张澍原，这位在南京市2007年第三届思维训练大赛中诞生的科学小博士，在运用计算机绘图方面教会我很多技巧，他对这本书的贡献是他自己所不能想象的。

由于本人才学有限，书中内容都是个人工作和学习的体会，所以错误、缺点肯定不少，企盼读者不吝指教。

作者

2008年12月

目

录

第1篇数控机床的基础知识

第1章数控机床的工作原理

1.1数控机床的工作原理

1.2数控机床的特点

1.2.1数控机床与普通机床的区别

1.2.2数控机床的优势

1.3数控机床的分类

1.3.1按控制方式分类

1.3.2按工艺用途分类

1.3.3按运动方式分类

1.4数控加工的编程基础

1.4.1机床坐标系的基本概念

1.4.2工件坐标系的概念

1.4.3绝对坐标系统和相对坐标系统

1.4.4数控机床常用的功能指令

1.4.5程序的结构和格式

习题1

第2章数控加工的工作过程

2.1原始信息采集

2.2决策加工方案

2.2.1确定工件毛坯

2.2.2数控机床的选用

2.2.3刀具选择

2.2.4夹具选择

2.2.5切削液的选择

2.3制订加工计划

2.4加工实施

2.5质量检查

2.6结果评估

习题2

第2篇数控机床的刀具及其选用

第3章数控机床刀具的基础知识

3.1数控机床刀具的种类及特点

3.2数控机床刀具材料及其选用

3.2.1高速钢刀具材料及其选用

3.2.2硬质合金刀具材料及其选用

3.2.3陶瓷刀具材料及其选用

3.2.4聚晶金刚石刀具材料及其选用

3.2.5立方氮化硼刀具材料及其选用

3.3机夹可转位刀具

3.4数控工具系统

习题3

第4章机夹可转位车削刀具的选用

4.1机夹可转位刀片的型号及其选用

4.1.1机夹可转位刀片的标记方法

4.1.2机夹可转位刀片的设计要求

4.1.3机夹可转位刀片的选用

4.2可转位车刀刀把的型号及其选用原则

4.2.1可转位车刀刀把的标记方法

4.2.2刀把的选择

4.3可转位刀具紧固方式的选取

4.4车削类数控工具系统

习题4

第5章数控铣削刀具的选用

5.1平面铣刀的选用

5.1.1平面铣刀直径的选择

5.1.2平面铣刀齿数的选择

5.1.3平面铣刀其他参数的选取

5.1.4平面铣刀的装夹

5.2立铣刀的选用

5.3键槽铣刀的选用

5.4球头铣刀的选用

5.5其他铣刀的选用

5.6孔加工刀具的选用

5.6.1中心钻

5.6.2麻花钻

5.6.3扩孔钻

5.6.4铰刀

5.6.5锪孔钻

5.6.6镗孔刀

5.6.7丝锥

5.7镗铣类数控工具系统

习题5

第3篇数控车削加工

第6章数控车削的基础知识

6.1数控车削的加工范围及其特点

6.1.1数控车削的加工范围

6.1.2数控车削的加工特点

6.2数控车床的组成

6.2.1数控装置

6.2.2伺服驱动系统

6.2.3机床主体

6.2.4辅助装置

6.3数控车削系统的控制功能和机床规格

习题6

第7章轴类零件车削工艺过程

7.1采集加工信息

7.2决策轴类零件加工方案

7.2.1确定零件毛坯

7.2.2选择机床

7.2.3确定装夹方式

7.2.4车刀的选用

7.3制订轴类零件加工计划

7.3.1工步顺序和加工路线的确定

7.3.2选择切削用量

7.3.3填写数控加工工序卡片

7.4轴类零件程序编制

7.4.1数值计算

7.4.2编写程序单

7.5加工实施——（SINUMERIK 802S/802C数控车床的基本操作）

7.5.1SINUMERIK 802S/802C车削系统的功能介绍

7.5.2开机、回参考点

7.5.3装夹工件、刀具

7.5.4对刀、设置零点偏置

7.5.5程序输入、编辑与调试

7.5.6加工零件

7.5.7数控车床安全操作注意事项

7.5.8维护机床、关机 

7.6轴类零件的质量检查

7.6.1尺寸精度检测

7.6.2位置精度检测

7.6.3表面粗糙度检验

7.7轴类零件加工结果评估

7.7.1圆弧面、锥面或倒角尺寸不符合要求

7.7.2端面的表面粗糙度不符合要求

习题7

第8章套类零件车削工艺过程

8.1套类零件工艺分析

8.1.1分析零件图纸

8.1.2确定加工的工艺系统

8.1.3制订加工计划

8.1.4填写加工工序卡片

8.2程序编制

8.2.1衬套外轮廓加工程序的编制

8.2.2衬套内轮廓加工程序的编制

8.3加工实施——FANUC0iMate TB数控车床的基本操作

8.3.1FANUC0iMate TB数控系统的功能介绍

8.3.2开机、回参考点

8.3.3装夹工件、刀具，完成工件预加工

8.3.4工件预加工、对刀

8.3.5程序的输入、编辑与调试

8.3.6加工零件

8.3.7安全操作注意事项

8.3.8维护机床、关机

8.4套轴类零件的质量检查

8.5加工结果评估

8.5.1磨损偏置的设置

8.5.2磨损偏置的调用

习题8

第4篇数控铣削加工

第9章数控铣削的基础知识

9.1数控铣削的加工范围

9.1.1数控铣床的加工对象

9.1.2加工中心的加工对象

9.2数控铣削的加工特点

9.2.1数控铣床加工的特点

9.2.2加工中心的加工特点

9.3数控铣床和加工中心的工作原理及其组成

9.3.1主轴箱 

9.3.2数控装置 

9.3.3进给伺服系统 

9.3.4机床基础件及辅助装置

9.3.5刀具自动交换装置

9.3.6工作台自动交换装置

9.4数控铣床和加工中心的分类

9.5数控铣削系统的控制功能及其机床规格

9.5.1数控铣削系统的控制功能

9.5.2机床的规格

习题9

第10章平面铣削工艺过程

10.1确定平面铣削加工方案

10.2制订平面铣削加工计划

10.2.1工步顺序的确定

10.2.2加工路线的确定

10.2.3选择切削用量

10.3编制平面铣削加工程序

10.3.1平面铣削的编程技巧

10.3.2编制平面铣削程序

10.4加工实施——华中HNC21M数控铣床的基本操作

10.4.1华中世纪星HNC21M系统操作面板的功能介绍

10.4.2开机操作

10.4.3返回机床参考点操作

10.4.4对刀、设置零点偏置

10.4.5程序编辑

10.4.6程序调试

10.4.7加工零件

10.4.8维护机床、关机

10.4.9数控铣床安全操作注意事项 

10.5平面铣削的质量检查及加工结果评估

10.5.1质量检查

10.5.2加工结果评估

习题10

第11章平面凸台铣削工艺过程

11.1确定平面凸台的铣削方案

11.2制订平面凸台的加工计划

11.2.1工步的划分及工步顺序的确定

11.2.2加工路线的确定

11.2.3选择切削用量

11.3平面凸台零件的编程

11.3.1铣削圆台

11.3.2铣削四角余量

11.4平面凸台零件的加工——FANUC0iMate MB系统的基本操作

11.4.1FANUC0iMate MB数控系统的功能介绍

11.4.2开机、回参考点

11.4.3对刀、设置零点偏置

11.4.4程序的输入、编辑与调试

11.4.5加工零件

11.4.6安全操作注意事项

11.4.7维护机床、关机 

11.5平面凸台零件的质量检验和加工结果评估

11.5.1轮廓拐点处的过切现象及其改进措施

11.5.2圆弧轮廓与直线轮廓表面质量不一致及其改进措施

习题11

第12章型腔铣削和孔系加工的工艺过程

12.1确定铣削方案

12.2制订加工计划

12.2.1工步的划分及工步顺序的确定

12.2.2加工路线的确定

12.2.3选择切削用量

12.2.4填写数控加工工序卡片

12.3编制加工程序

12.3.1加工中心的换刀

12.3.2铣削矩形槽

12.3.3孔系加工

12.4加工实施——SINUMERIK 802D加工中心的基本操作

12.4.1SINUMERIK 802D数控系统的功能介绍

12.4.2开机、回参考点

12.4.3装夹工件、刀具

12.4.4参数设定

12.4.5程序的输入、编辑与调试

12.4.6加工零件

12.4.7维护机床、关机 

12.5型腔和孔系零件的质量检验及加工结果评估

习题12

第5篇特 种 加 工

第13章电火花成形加工

13.1电火花成形加工的基础知识

13.1.1电火花成形机床的工作原理

13.1.2电火花加工的必备条件

13.1.3电火花成形机床的基本组成

13.1.4电火花成形机床的型号及主要技术参数

13.1.5电火花成形加工的特点及应用

13.1.6电火花成形加工的工艺过程

13.2电火花穿孔加工实例

13.2.1加工方法的选择

13.2.2电极材料的选择

13.2.3电极设计

13.2.4电极加工

13.2.5工件准备

13.2.6机床准备

13.2.7电极和工件的装夹与定位

13.2.8加工准备

13.2.9电火花加工

13.2.10工件质量检验与分析

13.3电火花型腔加工实例

13.3.1加工方法的选择

13.3.2电极材料的选择

13.3.3电极的设计

13.3.4电极的制造

13.3.5电极和工件的装夹定位

13.3.6加工准备

13.3.7型腔的后续抛光处理

习题13

第14章电火花线切割加工的基础知识

14.1电火花线切割加工的原理

14.2电火花线切割加工的特点和应用范围

14.3电火花线切割机床的基本组成

14.4电火花线切割机床的型号及主要技术参数

14.5电火花线切割加工的工艺过程

14.5.1工件的准备

14.5.2线电极的选择与安装

14.5.3工艺基准的确定

14.5.4工件的装夹

14.5.5电极丝的校正和定位

14.5.6加工准备

14.5.7电火花线切割加工

14.5.8工件的质量检验与分析

14.5.9电火花线切割机床的保养方法

习题14

第15章偏心花键线切割加工实例

15.1工艺分析

15.2编制加工程序——YH编程控制一体化系统的编程功能

15.2.1YH编程控制一体化系统的编程功能

15.2.2编制零件程序

15.3加工实施——YH编控一体化系统的控制功能

15.3.1选择待加工的程序并进行模拟校验

15.3.2设置加工电规准

15.3.3机床功能检查

15.3.4电火花切割加工

15.4加工质量检验和分析

习题15

第16章凸模线切割加工实例

16.1工艺分析

16.2编制加工程序——HF绘图式线切割微机编程系统

16.2.1HF绘图式线切割微机编程系统的功能

16.2.2凸模的全绘式编程

16.3线切割加工——HF绘图式线切割微机控制系统

16.4加工质量检验和分析

习题16

第17章激光加工的编程与操作

17.1激光加工的基础知识

17.1.1激光加工的原理

17.1.2激光加工设备的基本组成

17.1.3激光加工的特点及其应用

17.2激光精密打孔和切割的工艺过程

17.2.1激光打孔和切割加工的步骤

17.2.2激光打孔和切割的特点及其应用

17.3激光焊接的工艺过程

17.3.1激光焊接加工的步骤

17.3.2激光焊接的特点及其应用

习题17

参考文献