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出版者:中国电力出版社

作者:

出品人:

页数:341 页

译者:

出版时间:2008年

价格:36.0

装帧:平装

isbn号码:9787875083673

丛书系列:

图书标签:

• 数控编程
• CNC
• G代码
• 加工实例
• 编程案例
• 数控机床
• 模具加工
• 机械制造
• 工业制造
• 实训教程

机械制造工艺与数控技术基础：理论与实践深度解析 本书是一本系统、深入探讨机械制造领域核心技术与前沿应用的专业教材与参考手册。 聚焦于传统机械加工工艺的优化、现代数控（NC）技术的原理、编程方法以及复杂零件的加工实践，旨在为工程技术人员、高年级本科生及研究生提供坚实的理论基础和丰富的实战经验。 全书内容组织遵循从基础原理到高级应用的逻辑递进，结构严谨，图文并茂，力求实现理论深度与工程实用性的完美结合。 --- 第一部分：机械加工基础理论的深化与拓展 本部分旨在夯实读者对切削加工基础的理解，超越基础教材的广度，深入剖析影响加工质量和效率的关键因素。 第一章：先进切削理论与刀具材料革新 本章首先回顾了经典切削理论（如塑性变形区、摩擦模型），随后重点引入了现代高精度加工中的关键概念。深入分析了摩擦学在切削过程中的作用，讨论了在高速和超高速加工条件下，刀具-切屑界面的热物理状态变化规律。 刀具材料的演变与选择： 详细对比了高速钢（HSS）、硬质合金、陶瓷材料、以及新型聚晶金刚石（PCD）和立方氮化硼（CBN）刀具的微观结构、物理化学特性及适用范围。特别关注了涂层技术（如TiN, AlTiN, CrN等）如何通过改变界面能和热阻抗来提升刀具寿命和表面完整性。 切削力与热量的精确预测模型： 介绍了几种先进的切削力预测模型，包括基于有限元分析（FEA）的仿真方法，用于指导机床刚度和夹具设计的负荷评估。 第二章：现代制造系统中的工件装夹与刀具测量 有效的装夹是保证加工精度和稳定性的前提。本章详述了精密装夹系统的设计原则。 精密定位与夹紧理论： 探讨了静定系统（Datum System）的概念及其在三坐标测量和数控加工中的应用。详细分析了液压、气动和电磁吸盘等主动式夹具的原理、优缺点及应用场景。 在机测量技术（In-Process Metrology）： 这是实现“零缺陷制造”的关键。本章重点介绍激光对刀仪、红外测温技术以及接触式电信号测量技术在机床主轴上的集成应用。讨论了如何通过实时反馈数据，对刀具磨损进行动态补偿，确保加工公差。 第三章：特种加工方法的原理与应用拓展 除了传统的铣削、车削和钻削，本部分深入探讨了非传统和精密加工技术，适用于难加工材料和超精密表面要求。 电火花加工（EDM）的精细化控制： 深入解析了电蚀过程中的等离子体通道演变、金属熔化与再凝固机制。重点介绍慢走丝线切割（SW-WEDM）在复杂曲面和硬质材料上的应用，以及脉冲参数对表面粗糙度（Ra值）的直接影响。 激光加工技术： 涵盖激光切割、焊接、表面强化（熔覆）的基础物理过程，特别是飞秒激光在微纳加工领域的潜力。 磨削与超精加工： 分析了砂轮的结构、磨料特性与砂轮修整技术。详细阐述了电解复合磨削（ECM/CDG）如何有效解决高强度合金的加工硬化问题。 --- 第二部分：数控技术的核心原理与编程范式 本部分是本书的技术核心，侧重于数控系统的工作原理、编程语言的精髓以及复杂轨迹规划的实现。 第四章：数控系统的架构与伺服控制原理 本章从系统层面剖析现代数控（CNC）机床的“大脑”。 CNC系统结构详解： 介绍基于PC的开放式架构（Open CNC Architecture）与传统闭环控制系统的区别。详细阐述运动控制系统（MCS）中插补器的功能，如直线、圆弧和螺旋插补的算法实现。 伺服驱动与反馈机制： 深入探讨全闭环与半闭环系统的精度差异。分析了高精度位置控制中，如何处理静差（Stiction）和反向间隙（Backlash）等误差源，以及如何应用前馈控制来提高动态响应速度。 第五章：手工编程（G/M代码）的高级应用与优化 本章回归到最基础但不可或缺的G代码编程，但侧重于解决实际生产中的疑难问题。 坐标系与转换的精确定位： 详述了工件坐标系（G54-G59）、刀具坐标系（G41/G42）以及机床坐标系之间的相互转换逻辑。重点分析了复合坐标系和平移补偿在多面体加工中的应用。 循环与子程序的高效编程： 介绍如何利用宏程序（Macro Programming），结合变量、条件判断（IF/THEN）和循环（WHILE），实现刀具路径的自适应生成，以应对批量变化或模具设计微小差异。 高级刀具路径控制指令： 深入解析G07.1（圆柱插补）、G68.2（坐标系旋转与平移）等指令在螺旋面、螺纹和偏心孔加工中的精确应用，这是手工编程能力的关键体现。 第六章：计算机辅助制造（CAM）的数据流与后处理 本部分关注如何利用软件将设计模型转化为机床可执行的指令，并保证其可靠性。 CAD/CAM数据接口标准： 分析了STEP, IGES等中性文件格式在几何数据传递中的信息损失与完整性校验。强调参数化建模对CAM路径生成效率的影响。 先进的刀具路径策略： 详细对比了不同铣削策略（如等高线铣削、螺旋进给、区域清除）对残留材料、加工时间和刀具磨损的影响。重点探讨“下切量（Stepover）”和“步距角（Stepdown）”的优化算法。 后处理器的定制与验证： 后处理器是CAM与特定机床间的桥梁。本章讲解了后处理器的逻辑结构，强调如何根据特定机床的特殊G代码（如FANUC、Siemens或Heidenhain的特定函数）进行逻辑修改和调试，确保生成的代码零错误。 --- 第三部分：复杂零件的数控加工实践与质量控制 本部分将理论和编程知识应用于实际的复杂零件制造案例，着重于解决实际生产中的挑战。 第七章：复杂曲面零件的数控加工策略 针对航空航天、模具制造中常见的自由曲面（Free Form Surface）零件。 曲面拟合与误差分析： 探讨曲面在CAM系统中是如何被三角面片（Tessellation）近似的，以及面片尺寸对最终零件表面精度的影响。 五轴联动加工的运动学： 深入解析万向节死点（Gimbal Lock）的避免策略。详细介绍A/B/C轴耦合控制的原理，并针对叶片、叶轮等回转体结构，设计最佳的“刀轴指向”（Tool Axis Orientation）方案，以保证切削接触面积的最大化和最小化刀具偏置。 第八章：数控模具制造的精度保障体系 模具制造对精度和表面质量要求极高。本章聚焦于模具型腔和型芯的加工流程。 高光洁度加工技术链： 规划从粗加工到精加工，再到最后的电火花精修和镜面抛光的完整工艺链条。特别关注“镜面电火花加工”（Mirror EDM）的参数设置，包括低电流脉冲、脉冲宽度和间隙电压的精确匹配。 型面误差的传递与控制： 分析在粗加工余量分配不均情况下，如何通过精加工刀具路径补偿来消除残余应力和形变。 第九章：数控机床的精度补偿与维护 数控机床在长期运行中不可避免地产生误差，本章提供系统的误差校正方法。 几何误差的测量与补偿： 介绍如何使用激光干涉仪和球杆仪对机床的反向间隙、螺距误差、回转中心偏移等系统误差进行精确测量。讲解如何将这些误差数据输入到CNC系统或后处理器中，进行基于模型的闭环补偿。 热误差的分析与控制： 讨论主轴温升、导轨摩擦等因素对定位精度的影响。介绍内置温度传感器和冷却系统的应用，以及如何通过预热程序（Warm-up Cycle）来稳定机床的热基准。 --- 附录： 提供了常用数控系统（如FANUC系统）的常用参数表、故障代码速查以及标准零件的编程实例分析。 本书以其详实的技术内容、对前沿制造技术的关注，以及大量的工程案例分析，定位于成为机械制造专业人员案头必备的工具书，助力读者掌握现代数控技术的核心竞争力。

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这本书的装帧设计挺有意思的，封面是那种磨砂质感的，拿在手里感觉分量很实在，不像现在很多轻飘飘的书。我本来是冲着书名里的“200例”去的，希望能看到大量实操性的案例来武装自己的编程技能。初翻的时候，发现它确实覆盖了不少数控加工的基础知识点，从G代码和M代码的详细解读，到坐标系设置的讲解，都写得比较细致。尤其是关于刀具补偿和程序跳转的章节，作者似乎花了大力气去梳理那些容易让人混淆的概念，用了很多图示来辅助说明，这点非常加分。不过，我更期待的是那些能够直接应用到复杂曲面加工中的高级编程技巧，比如五轴联动的一些编程思路或者后处理器的定制化方法。这本书目前的侧重点似乎更偏向于传统的、结构化零件的编程教学，对于现代制造业中越来越流行的增材制造或者更复杂的复杂零件的编程案例，内容显得有些不足。总体来说，作为一本入门或者巩固基础知识的教材，它无疑是合格且优秀的，但对于追求前沿技术和深度案例的专业人士来说，可能需要搭配其他更专业的资料来补充。

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这本书的排版和印刷质量非常精良，图文混排得很舒服，很多涉及到程序段的对比展示，用不同颜色区分，阅读体验极佳。我特别欣赏作者在解释一些复杂的数学模型时，采用了非常形象的比喻，使得非数学专业的读者也能快速领会其精髓。比如，在讲解误差补偿原理时，那个关于“影子和物体”的比喻，我用了很长时间才理解透彻的几何原理，竟然被作者用三言两语就讲明白了。然而，当我试图将书中的某些特定程序片段直接输入到我的CNC模拟器中运行验证时，发现偶尔会出现一些兼容性的小问题。这可能与我使用的模拟软件版本较新，或者我的机床配置与书中假设的配置存在差异有关。这让我意识到，尽管理论基础扎实，但数控编程的“最后一公里”——即软硬件的适配性问题，这本书涉及得不够深入。如果能增加一个专门针对常见软硬件冲突的排查章节，那就更完美了。

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作为一个刚接触数控编程的学员，我最怕的就是那种晦涩难懂、术语堆砌的教材。幸运的是，这本书的语言风格非常亲切和口语化，读起来完全没有压力。作者似乎非常理解初学者的困惑点，总能在关键步骤给出“过来人”的忠告，比如“这里千万不要用绝对值编程，否则很容易出错”之类的提示，非常实用。书中的基础知识梳理得极其到位，从最简单的直线插补到复杂的固定循环（Cycle）的使用，循序渐进，过渡自然。但是，随着我学习的深入，我发现书中对于“人机对话”界面的操作指导相对较少。现在大部分工厂都依赖图形化界面进行辅助编程和调试，但这本书更多的是聚焦于纯文本的G代码编写。我希望能看到一些截图或流程图，展示如何在实际的控制面板上快速定位、修改和监控程序执行状态，这对于培养综合操作能力同样重要。毕竟，代码写得再好，如果不懂得如何在机器上高效地管理它，也是白搭。

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说实话，我拿到这本书的时候，是抱着一种学习新技术的心态的。我目前的工作涉及到一些模具的复杂型面加工，对快速生成高效、稳定的NC代码有着迫切的需求。这本书的章节结构安排得比较清晰，理论部分讲得中规中矩，但真正让我眼前一亮的是它对特定机床参数的解读。比如，它对不同品牌数控系统（西门子、发那科等）在处理圆弧插补时的细微差别进行了对比分析，这在很多教科书中是看不到的。这种“实战经验”的体现，让我觉得作者不仅仅是照本宣科，而是真正跑过车间的。然而，在处理“例”的部分，我发现很多例子似乎是针对特定的教学设备或简化场景设计的。例如，在进行粗加工的编程时，它给出的下刀路径虽然正确，但在实际生产中可能不是最优化的效率路径，缺乏对切削参数动态调整的深入探讨。我希望能看到更多关于如何平衡加工时间、刀具寿命和表面质量之间矛盾的案例分析，而不是仅仅停留在“如何把这个程序写出来”的层面。期待下一版能在算法优化和智能排程方面有所突破。

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我购买这本书主要是为了提升自己处理非标件编程的能力。这本书在描述标准外圆、平面加工的程序编写流程时，逻辑严密，步骤清晰，几乎可以作为标准操作流程（SOP）来参考。特别是对安全区域和坐标系原点选择的讲解，给出了多种场景下的最佳实践方案，非常有参考价值。但令我稍感遗憾的是，对于一些需要高度定制化路径的自由曲面零件，书中提供的解决方案似乎偏向于传统的轮廓跟踪模式。我期待能看到更多关于如何利用CAD/CAM软件导出的特定路径数据，并结合手工编程对这些数据进行微调和优化，以达到更高表面光洁度的案例。例如，在精加工阶段，如何通过调整进给速率或使用特定的螺旋插补技巧来减少刀痕，书中着墨不多。这本书更像是一个坚实的地基，打得非常牢靠，但上层建筑的华丽设计和复杂结构，还需要读者自己去探索和补充。

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