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第1章　概论1

1.1　数控技术与数控机床的基本概念1

1.1.1　数字控制1

1.1.2　数控机床2

1.1.3　机床数字控制的原理2

1.1.4　数控机床的组成及特点4

1.2　数控机床分类5

1.2.1　按运动控制的特点分类5

1.2.2　按伺服系统的控制方式分类8

1.2.3　按数控系统功能水平分类9

1.2.4　按工艺用途分类10

1.2.5　按所用数控装置的构成方式分类11

1.3　数控机床技术的发展历程、现状与发展趋势11

1.3.1　发展历程11

1.3.2　技术现状与发展趋势12

1.4　数控编程技术的发展历程、现状与发展趋势21

1.4.1　发展历程21

1.4.2　技术现状与发展趋势22

1.5　先进制造技术与数控装备24

1.5.1　先进制造技术的内涵24

1.5.2　先进制造技术的发展战略27

1.5.3　先进制造技术及装备31

第2章　数控加工中的数学基础37

2.1 圆弧样条37

2.1.1　圆弧样条的构造方法37

2.1.2　圆弧样条的光顺处理44

2.2　局部坐标下的分段三次样条45

2.3　B样条简介48

2.3.1　B样条的定义49

2.3.2　B样条的几个重要性质56

2.3.3　3阶、4阶均匀B样条曲线的几何特性58

2.3.4　B样条曲线的反算问题64

2.4　有理B样条曲线、曲面65

2.4.1　3种等价的NURBS曲线方程66

2.4.2　权因子对NURBS曲线形状的影响68

2.4.3　各种圆弧的2次NURBS表示71

2.4.4　各种2次曲线弧的2次NURBS表示72

2.5　抛物线拟合73

2.6　曲线的2次逼近75

2.6.1　直线逼近75

2.6.2　双圆弧逼近76

第3章　复杂零件数控加工工艺80

3.1 数控加工中的坐标系80

3.1.1 数控机床坐标系和运动方向80

3.1.2　工件坐标系82

3.1.3　局部坐标系83

3.2　机床与刀具83

3.2.1　数控机床的分类83

3.2.2　数控铣床类型及其工艺的特点84

3.2.3　刀具类型及其工艺特点与刀具选择注意事项86

3.3 复杂形状零件数控加工工艺89

3.3.1　二维轮廓加工89

3.3.2　二维型腔加工91

3.3.3　2坐标联动的3坐标行切法加工曲面92

3.3.4　3坐标曲面加工92

3.3.5　4坐标加工95

3.3.6　5坐标曲面加工96

3.3.7　曲面粗加工98

3.4　切削参数的选择与优化98

3.4.1　切削参数的选择98

3.4.2　切削参数的优化100

3.5　其他工艺问题104

3.5.1　加工工序的划分104

3.5.2　工步的划分105

3.5.3　顺序的安排106

3.5.4　数控加工工序与普通加工工序的衔接106

3.5.5　工件装夹方式的确定106

3.5.6　对刀点与换刀点的确定106

3.5.7　编程误差及其控制107

第4章　复杂形状零件数控加工的刀具轨迹计算109

4.1　二维曲线、轮廓和型腔加工刀具轨迹计算109

4.1.1 曲线加工109

4.1.2　二维轮廓加工115

4.1.3　型腔加工刀具轨迹计算120

4.2　3坐标曲面加工刀具轨迹计算125

4.2.1　刀位计算125

4.2.2　刀具轨迹的生成方法126

4.2.3　进给步长的确定129

4.2.4　加工误差分析及补偿方法132

4.2.5　切削行距计算134

4.2.6　残留高度误差的补偿135

4.2.7　避免刀具干涉137

4.3　4坐标曲面加工刀具轨迹计算141

4.3.1　零件和刀具的几何描述模型142

4.3.2　加工误差分析146

4.4　5坐标曲面加工刀具轨迹计算149

4.4.1　刀位数据及其计算149

4.4.2　环形刀端铣曲面加工刀位计算方法150

4.4.3　侧铣数控加工刀位计算方法153

4.4.4　干涉检查与处理156

4.5　基于留量模型的加工路径生成技术160

4.5.1　基于留量的加工几何模型160

4.5.2　基于留量的补加工165

第5章　数控加工仿真168

5.1 数控加工仿真系统结构169

5.2　几何仿真171

5.2.1　线框仿真171

5.2.2　图像空间法172

5.2.3　空间分割法175

5.2.4　离散矢量法178

5.2.5　直接实体建模法182

5.2.6　精度验证182

5.2.7　碰撞干涉检验185

5.3　加工过程物理仿真188

第6章　后置处理196

6.1 后置处理主要任务及通用后置处理系统设计的前提条件196

6.1.1　后置处理主要任务196

6.1.2　通用后置处理系统设计的前提条件197

6.2　通用后置处理系统原理及程序结构198

6.2.1 通用后置处理系统原理198

6.2.2　通用后置处理程序结构199

6.3　多坐标机床的结构形式与运动变换201

6.3.1　5坐标数控机床的结构类型201

6.3.2　5坐标机床的运动求解202

6.3.3　机床运动求解的进展208

6.4　任意结构的5坐标机床运动计算210

6.4.1　运动结构模型211

6.4.2　运动变换关系213

6.4.3　机床各轴运动计算215

6.5　非线性运动误差校核与处理217

6.5.1 非线性运动误差校核与处理方法217

6.5.2　非线性运动误差的控制研究进展218

6.6　进给速度的校核与修正219

6.6.1 进给速度的校核与修正方法219

6.6.2　加减速控制研究进展222

第7章　数字化测量与数控仿形技术223

7.1 数控仿形中的数据测量223

7.1.1　测头及其分类223

7.1.2　数控仿形的测量方式和测头运动控制方式225

7.1.3　数控仿形中的测量规划225

7.2　接触式仿形中的测头运动控制229

7.2.1 接触式数控仿形的分类229

7.2.2　接触式测头的运动控制230

7.3　非接触式仿形的测头运动控制233

7.4　数字化仿形加工的数据处理235

7.4.1　多视数据的对齐235

7.4.2　数据平滑、精简及误差点的识别和去除241

7.4.3 测量数据测头半径补偿245

7.4.4　离散数据中的孔洞修补248

7.4.5　三角形网格生成250

7.4.6　由三角形网格生成数控程序251

7.4.7　直接由数据点云生成数控程序253

第8章　计算机数控系统260

8.1　数控系统的程序指令260

8.1.1　程序指令与程序结构260

8.1.2　其他功能262

8.2　数控系统的硬件组成264

8.2.1　硬件组成265

8.2.2　专用体系结构266

8.2.3　基于通用PC的体系结构275

8.2.4　开放式体系结构276

8.2.5　华中Ⅰ型数控系统简介284

8.3　数控系统软件285

8.3.1　软件组成与工作过程285

8.3.2　软件特点287

8.3.3　华中Ⅰ型数控系统软件简介291

8.4　插补与位置控制292

8.4.1　刀具补偿292

8.4.2　CNC的轨迹插补与进给速度控制293

8.4.3　位置控制297

8.5　曲面实时插补技术299

8.5.1　SDI的功能与信息输入300

8.5.2　SDI的结构和工作流程302

8.5.3　SDI的算法原理302

8.5.4　SDI的技术关键305

第9章　数控加工实例分析306

9.1 常用CAD/CAM软件概述306

9.1.1 计算机辅助数控编程发展概况306

9.1.2　CAD/CAM集成数控编程系统原理307

9.1.3　CAD/CAM集成数控编程系统的功能分析308

9.1.4　CAD/CAM集成数控编程系统应用概述342

9.2　二维加工345

9.2.1　二维加工概述345

9.2.2　表面粗加工349

9.2.3　二维轮廓加工355

9.2.4　二维型腔加工363

9.2.5　整圆铣削372

9.3 汽车泵体上壳压铸模型芯的3轴曲面加工378

9.4　基于UG的整体叶轮5轴加工385

9.4.1　加工工艺方案387

9.4.2　数控加工参数设置388

参考文献393