具体描述
本书内容包括：数控机床的结构特点、工作原理与发展趋势，计算机数控装置，数控机床的机械传动系统与进给伺服系统，典型数控机床实例，数控机床的换刀装置，数控车床、数控铣床、加工中心、宏程序、数控电火花线切割的编程，自动编程与数据传输等。本书内容全面、系统．侧重介绍了计算机数控装置的基本知识，突出了数控机床的编程与应用，注重理论与实际的结合。
本书适用于高职高专、成人高校及本科院校举办的二级职业技术学院机电类专业学生使用，也可作为劳动和社会保障部数控车床工、数控铣床工等工种鉴定的辅导教材，还可供机电工程相关人员参考。
《机械制造工艺学基础》 内容简介 《机械制造工艺学基础》是一本系统阐述现代机械制造过程中基础理论、基本原理、基本方法和通用技术的高度集成化的教材。本书旨在帮助读者建立起对机械零件制造全过程的整体认知，理解从原材料到成品零件的转化路径，掌握选择和应用各种制造工艺手段的科学方法，并为深入学习特定制造技术打下坚实基础。本书的编写遵循理论与实践相结合的原则，注重原理的清晰阐述和实际应用的指导，力求使读者在掌握理论知识的同时，能够有效地运用到实际的工程生产中。 第一篇 制造工艺学基础理论 本篇是全书的基石，主要围绕机械制造的基本概念、基本理论和通用原则展开。 第一章 机械制造概述 本章首先界定“制造”的内涵，阐述机械制造在国民经济中的重要地位和作用。接着，系统介绍机械制造的发展历程，从手工制造到机械化，再到自动化、智能化，突出技术进步对生产效率、产品质量和产业升级的推动作用。重点分析现代机械制造系统（CIMS）的概念、组成及其发展趋势，强调信息技术、制造技术和管理技术的深度融合。最后，介绍机械制造的一般过程，即从毛坯制造、机械加工到装配调试、检验交付的完整链条，为后续章节的学习做好铺垫。 第二章 机械零件制造的基本要求 本章深入探讨了机械零件在制造过程中必须满足的一系列基本要求。首先，从精度要求入手，详细阐述了尺寸精度、形状精度、位置精度和表面粗糙度等概念及其相互关系，分析了影响零件加工精度的主要因素，如机床精度、刀具性能、工艺参数、环境因素和操作技能等。接着，重点讲解了技术要求，包括表面质量要求（如表面硬度、耐磨性、抗蚀性、疲劳强度等）、互换性要求（如装配精度、通用性等）以及特殊要求（如减震、消音、保温、绝缘等）。最后，强调了理解和分析零件图样的重要性，包括识读图纸上的各种几何参数、公差、配合、表面粗糙度符号和特殊工艺标记等，为后续工艺设计提供依据。 第三章 机械零件的材料与性能 材料是制造零件的物质基础。本章详细介绍了在机械制造中常用的各种材料及其性能。首先，系统梳理了黑色金属材料，包括各种牌号的碳素钢、合金钢（如调质钢、渗碳钢、淬火钢、工具钢、不锈钢等），讲解了它们的组织结构、力学性能、热处理工艺以及在不同零件制造中的应用特点。接着，介绍了有色金属及其合金，如铝合金、铜合金、钛合金等，分析了它们的轻质、高强、耐腐蚀等优良性能，并指出了其在航空航天、汽车、电子等领域的重要应用。此外，还简要介绍了非金属材料，如塑料、橡胶、陶瓷等，以及复合材料，并分析了它们在特定应用场景下的优势。本章的重点在于理解材料性能与制造工艺之间的关联，即某种材料的性能决定了其适合采用何种制造方法，反之亦然。 第四章 零件的工艺性分析 本章是连接零件设计和工艺实现的桥梁。零件的工艺性是指零件在设计时，考虑其制造过程的难易程度、成本高低、效率高低以及质量稳定性。本章首先阐述了工艺性分析的意义和目的，强调了在设计阶段就介入工艺分析的重要性。然后，从材料选择的工艺性、结构形状的工艺性、尺寸和公差的工艺性以及表面质量要求的工艺性等多个维度，详细分析了影响零件制造难易度的具体因素。例如，复杂的内腔、薄壁结构、深孔、锐角倒圆等都会增加加工难度。通过学习本章，读者应能理解如何对现有零件图纸进行工艺性评价，并为优化设计提出建议，从而降低制造成本、提高生产效率和产品质量。 第五章 制造工艺规程设计 本章聚焦于制造工艺规程的设计，这是指导生产操作的关键文件。首先，明确了制造工艺规程的定义、作用和组成内容，包括零件的加工顺序、工序内容、机床选择、刀具量具夹具配置、加工参数（切削速度、进给量、切深等）、检验方法、工时定额等。接着，详细阐述了工序的划分原则，即如何将一个零件的全部加工内容分解成若干个逻辑上独立的工序。然后，讲解了确定加工顺序的原则，如先粗后精、先面后孔、先装配后加工等。此外，本章还介绍了选择机床、刀具、量具和夹具的依据和方法，以及制定切削用量的考虑因素。最后，强调了工艺规程的标准化和信息化管理。 第二篇 主要制造工艺方法 本篇是本书的核心内容，详细介绍了机械制造中常用的各类制造工艺方法。 第六章 毛坯制造工艺 毛坯是后续机械加工的原始形状。本章介绍了各种毛坯制造方法。首先，详细阐述了铸造，包括砂型铸造、金属型铸造、熔模铸造、压力铸造等工艺，分析了它们的适用范围、优缺点以及铸件的精度和表面质量。接着，介绍了锻造，包括自由锻、模锻、模具锻造等，分析了锻件的力学性能优势和适用性。此外，还讲解了轧制（如棒材、板材、管材的轧制）、焊接（如电弧焊、电阻焊、激光焊等）以及粉末冶金等毛坯制造方法。本章的重点在于理解不同毛坯制造方法的工艺特点、设备要求及其对后续加工的影响。 第七章 切削加工工艺 切削加工是改变零件尺寸和形状最常用的方法。本章系统介绍了各种主要的切削加工工艺。 车削：包括外圆车削、内圆车削、端面车削、螺纹车削、滚花等，重点讲解了车削的原理、常用机床（如普通车床、数控车床）以及车削加工的精度和表面质量。 铣削：包括平面铣削、沟槽铣削、成形铣削、齿轮铣削等，介绍了铣床的种类（如卧式铣床、立式铣床、数控铣床）和铣削加工的特点。 钻削与镗削：讲解了钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔等工艺，分析了它们在加工孔系中的不同作用和精度要求。 磨削加工：包括外圆磨削、内圆磨削、平面磨削、成形磨削等，重点介绍了磨削加工在获得高精度和低表面粗糙度零件中的重要性，以及砂轮的选择和磨削工艺参数的确定。 其他切削加工：还简要介绍了刨削、插削、拉削、锯削等工艺，并分析了它们的适用场合。 第八章 磨削加工与表面精加工 本章是对前面切削加工的一个补充和深化，重点关注提高零件的精度和表面质量。 磨削加工：本章更深入地探讨了磨削加工的原理、分类（如外圆磨、内圆磨、平面磨、无心磨等），以及砂轮的选用原则（如材质、粒度、硬度、结合剂类型等）。同时，详细讲解了磨削工艺参数的选取，包括磨削用量、磨削速度、进给量、磨削路线等，以及磨削过程中可能出现的问题（如烧伤、裂纹）及其预防措施。 表面精加工：除了磨削，本章还介绍了其他用于提高零件表面质量的工艺方法。 抛光：包括机械抛光、化学抛光、电解抛光等，分析了它们在获得镜面效果方面的应用。 珩磨：介绍其在加工精密内孔和提高表面粗糙度方面的独特优势。 研磨：分析其在加工精密平面和锥面时的应用。 滚压加工：讲解了滚压加工的原理，即利用塑性变形提高零件表面硬度、耐磨性和疲劳强度，以及滚压加工的种类（如外圆滚压、内孔滚压、螺纹滚压等）。 第九章 特种加工工艺 随着现代工业的发展，一些传统加工方法难以实现的加工需求催生了特种加工方法。本章主要介绍几种常用的特种加工工艺。 电火花加工（EDM）：详细介绍了电火花加工的原理、分类（如平面电火花加工、成形电火花加工、电火花线切割），分析了其在加工高硬度、高强度材料以及复杂型腔方面的强大能力。 激光加工：介绍了激光切割、激光焊接、激光熔覆、激光热处理等工艺，分析了激光加工的特点，如高精度、高效率、非接触式加工等。 超声波加工：讲解了超声波加工的原理，以及其在脆性材料加工、微细加工方面的应用。 化学机械抛光（CMP）：重点介绍了CMP在半导体制造中的关键作用。 离子束加工、电子束加工：简要介绍了这些新兴的超精密加工技术。 第十章 表面处理与强化工艺 除了改变零件的几何形状和尺寸，改善零件的表面性能也是制造过程的重要环节。本章介绍各种表面处理与强化工艺。 热处理：这是提高材料性能的关键手段。本章详细介绍了各种热处理工艺，包括退火（退火、正火、淬火、回火）、表面热处理（感应加热淬火、火焰加热淬火、化学热处理如渗碳、渗氮、渗碳氮共渗）以及调质处理。重点分析了各种热处理工艺对材料组织和性能的影响。 表面涂层：包括电镀、化学镀、阳极氧化、喷涂、PVD（物理气相沉积）、CVD（化学气相沉积）等。分析了这些工艺在提高零件的耐磨性、耐腐蚀性、硬度、绝缘性等方面的作用。 表面强化：除了热处理，还有一些专门的表面强化工艺，如喷丸强化、滚压强化等，它们通过改变零件表面的残余应力状态来提高零件的抗疲劳性能。 第三篇 制造系统与质量控制 本篇将视角从单个零件的制造提升到整个制造系统层面，并强调质量控制的重要性。 第十一章 组合加工与自动化 本章关注如何提高生产效率和实现自动化生产。 组合加工：介绍了组合机床、组合工位等概念，分析了其在批量生产中实现高效加工的优势。 自动化生产线：讲解了自动上下料、机器人技术、自动化检测等在自动化生产线中的应用。 柔性制造系统（FMS）：介绍了FMS的概念、组成及其在小批量、多品种生产中的优势。 制造执行系统（MES）：阐述了MES在连接计划层和车间层之间的作用，实现生产过程的实时监控和管理。 第十二章 质量控制与检验 质量是产品的生命线。本章系统介绍了机械制造中的质量控制理论和方法。 质量控制的基本概念：包括质量的定义、质量标准、质量检验、质量管理体系等。 统计过程控制（SPC）：重点介绍了SPC的原理、工具（如控制图、直方图、散点图等），以及如何利用SPC来监控和改进生产过程的稳定性。 测量与检验技术：介绍了各种测量仪器和设备，如量块、千分尺、卡尺、量表、光学测量仪器、坐标测量机（CMM）等。详细讲解了尺寸测量、形状测量、位置测量和表面粗糙度测量的基本方法。 质量管理体系：简要介绍了ISO9000系列标准等质量管理体系的要求。 第十三章 现代制造技术与发展趋势 本章展望了机械制造领域的未来发展方向。 智能制造：介绍了工业4.0、智能工厂、数字孪生等概念，以及物联网、大数据、人工智能在制造领域的应用。 增材制造（3D打印）：详细介绍了3D打印技术的原理、种类（如FDM、SLA、SLS、SLM等）及其在原型制造、小批量生产、定制化生产等领域的应用前景。 绿色制造：探讨了节能减排、清洁生产、可再生能源利用等在机械制造中的重要性。 微纳制造：介绍了微机电系统（MEMS）等微细加工技术的发展。 通过学习《机械制造工艺学基础》，读者将能够全面理解机械零件的制造过程，掌握选择和应用合适的制造工艺方法，为今后的工程实践和进一步的学习打下坚实的理论基础。本书内容丰富，涵盖面广，是从事机械设计、制造、工艺、质量等相关领域的专业人士的必备参考书籍。
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第一章 数控机床概述1 第一节 数控机床的产生及特点1 一、数控机床的产生1 二、数控和数控机床的概念1 三、数控机床的加工特点2 四、数控机床的使用特点3 第二节 数控机床的组成和工作原理4 一、数控机床的组成4 二、数控机床的工作原理5 第三节 数控机床的分类6 一、按加工工艺方法分类6 二、按控制运动轨迹分类6 三、按驱动装置的特点分类7 第四节 数控机床的发展趋势9 一、数控机床结构的发展9 二、计算机控制性能的发展10 三、伺服驱动系统的发展10 四、自适应控制11 五、计算机群控11 六、柔性制造系统（FMS）11 复习题13 第二章 计算机数控（CNC）装置14 第一节 CNC装置的组成与特点14 一、CNC系统14 二、CNC装置的组成及其工作过程14 三、CNC装置的特点及可执行的功能15 第二节 CNC装置的硬件结构17 一、单微处理机与多微处理机结构17 二、硬件各组成部分的功能和原理19 三、华中数控系统硬件结构简介24 第三节 CNC装置的软件结构25 一、概述25 二、CNC装置的软件结构26 三、华中数控系统的软件结构29 第四节 CNC装置的插补原理31 一、概述31 二、逐点比较法直线插补32 三、圆弧插补计算原理35 第五节 刀具半径补偿原理39 一、概述39 二、刀具半径补偿的工作过程和常用 方法39 三、程序段间转接情况分析40 四、刀具半径补偿实例42 五、加工过程中的过切判别原理43 第六节 数控系统中的可编程控制器44 一、概述44 二、可编程控制器的结构45 三、梯形图46 四、可编程控制器的工作过程47 复习题48 第三章 数控机床的机械传动系统50 第一节 数控机床的主传动系统50 一、数控机床主传动系统的特点50 二、数控机床主轴变速方式50 三、主轴组件50 四、主轴组件的润滑与密封52 五、主轴的准停52 第二节 数控机床的进给运动系统53 一、电机与丝杠之间的连接53 二、滚珠丝杠螺母副54 三、进给系统传动间隙的补偿机构58 第三节 回转工作台与导轨60 一、回转工作台60 二、导轨62 复习题64 第四章 进给伺服系统65 第一节 伺服电机及其调速65 一、步进电机65 二、直流伺服电机及其调速系统66 三、交流伺服电机及其调速69 第二节 位置检测装置71 一、位置检测装置的要求与分类71 二、旋转变压器73 三、感应同步器75 四、光栅76 五、磁尺77 六、脉冲编码器78 第三节 典型进给伺服系统79 一、开环进给伺服系统79 二、脉冲比较进给伺服系统80 三、全数字进给伺服系统80 第四节 伺服系统的特性对加工精度的 影响81 一、速度误差对加工精度的影响81 二、伺服系统的响应特性对加工拐角的 影响83 复习题84 第五章 典型数控机床的结构与控制85 第一节 数控车床85 一、数控车床的基本结构86 二、数控车床的数控装置88 三、数控车床标准PLC系统88 第二节 数控铣床89 一、数控铣床的基本结构91 二、数控铣床的数控装置92 第三节 立式加工中心92 一、立式加工中心的结构组成92 二、立式加工中心的传动系统和自动 换刀92 复习题93 第六章 数控机床的自动换刀装置94 第一节 自动换刀装置的形式94 一、回转刀架换刀94 二、更换主轴换刀95 三、更换主轴箱换刀96 四、带刀库的自动换刀系统97 第二节 刀库98 一、刀库的功能98 二、刀库的形式98 三、刀库的容量100 第三节 刀具系统及刀具选择100 一、刀具系统100 二、刀具的选择方式101 三、刀具识别装置103 第四节 刀具交换装置104 一、刀具交换方式104 二、机械手形式105 三、机械手夹持结构106 四、自动换刀动作顺序108 复习题109 第七章 数控车床编程110 第一节 数控车床编程基础110 一、程序编制的内容110 二、程序编制的方法111 三、数控机床的坐标系111 四、数控车床坐标系中的各原点112 五、程序段的构成与格式113 六、程序编制中的工艺处理115 第二节 编程中的数学处理121 一、数学处理的内容121 二、尺寸链解算123 三、坐标值计算的基本知识129 四、坐标值的常用计算方法131 第三节 数控车床编程指令132 一、M指令133 二、G指令133 三、与坐标系相关的G指令134 四、与运动方式相关的G指令136 五、螺纹加工指令142 六、简单循环切削145 七、复合循环切削148 八、刀具补偿指令153 第四节 数控车床编程实例155 一、轴类零件的编程155 二、套筒类零件的编程160 复习题163 第八章 数控铣床编程167 第一节 数控铣床编程基础167 一、数控铣床的坐标系统167 二、数控铣床的主要功能与加工范围168 三、数控铣床的工艺装备170 四、数控铣床的工艺性分析172 第二节 数控铣床编程指令176 一、华中数控系统简述176 二、程序结构176 三、华中数控HNC21M的基本编程 指令177 第三节 数控铣床编程实例194 一、槽形零件的铣削194 二、平面凸轮的数控铣削196 复习题199 第九章 加工中心编程203 第一节 加工中心编程基础203 一、加工中心的坐标系203 二、刀具参数设定203 三、加工工艺基础203 第二节 加工中心编程指令205 一、与坐标系有关的指令205 二、切削用量206 三、换刀指令206 四、基本运动指令206 五、刀具补偿208 六、固定循环211 七、图形变换功能215 八、用户宏编程216 第三节 加工中心编程实例216 一、工艺分析216 二、编程说明216 三、NC程序217 复习题219 第十章 宏程序及其应用221 第一节 用户宏功能221 一、宏变量221 二、常量222 三、运算符222 四、语句表达式222 五、调用方式222 第二节 用户宏编程223 一、用户宏的特征223 二、宏程序与普通程序223 三、宏程序编程加工的适用范围224 四、宏程序应用时应注意的事项224 第三节 数控车床宏程序的编程224 一、椭球面车削加工的宏程序224 二、抛物面车削加工的宏程序225 三、双曲面车削加工的宏程序227 四、宏程序车削加工的应用实例228 第四节 数控铣/加工中心宏程序的 编程230 一、分层铣削的宏程序230 二、椭圆轮廓铣削的宏程序232三、圆球面铣削的宏程序234 四、利用宏编制固定循环程序234 五、铣削加工宏程序应用实例236 复习题240 第十一章 数控电火花线切割机床 编程242 第一节 数控电火花线切割加工概述242 一、数控电火花线切割机床简介242 二、线切割加工的原理243 三、线切割加工的应用范围243 第二节 数控电火花线切割编程244 一、3B指令编程244 二、4B指令编程246 第三节 数控电火花线切割编程工艺与 实例248 一、数控线切割编程中的工艺处理248 二、编程实例252 复习题255 第十二章 自动编程256 第一节 自动编程概述256 一、自动编程的基本原理256 二、自动编程的主要特点257 第二节 自动编程的现状和发展258 一、数控语言自动编程258 二、自动编程的发展趋向258 第三节 MasterCAM自动编程与数据 传输260 一、MasterCAM系统软件简介260 二、MasterCAM Mill系统自动编程的 操作实例261 三、图形交互自动编程的基本步骤271 四、MasterCAM的数据传输271 复习题273 参考文献274
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