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出版者:

作者:上海宇龙软件工程有限公司数控教材编写组

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2008-1

价格:31.00元

装帧:

isbn号码:9787121056949

丛书系列:

图书标签:

• 数控技术
• 数控编程
• 数控机床
• 机械制造
• 工业自动化
• 加工工艺
• 模具技术
• 生产制造
• 工程技术
• 职业教育

《现代制造业中的高端数控编程与工艺优化实战》 图书简介 本书紧密围绕当前全球制造业向高端化、智能化转型的核心需求，聚焦于数控（CNC）技术在复杂零件精密制造中的前沿应用、高级编程技巧以及系统性的工艺优化策略。本书旨在为具备一定数控基础的工程师、高级技师以及相关专业的本科高年级学生提供一份深入、实战导向的进阶学习资料。它摒弃了对基础操作的冗余讲解，直接切入高效能数控系统（如西门子 840D sl、法那克 i 系列及复合加工中心控制器）的深度开发与应用。 第一部分：面向复杂曲面的高级数控编程解析 本部分深入探讨了传统 G 代码编程在处理复杂曲面（如航空叶片、医疗植入物、精密模具型腔）时的局限性，并全面介绍了基于 CAD/CAM 系统（如 Mastercam 2023、CATIA V5/3DEXPERIENCE、Siemens NX）生成的Post Processor 定制化和高级插补技术。 1.1 复杂曲面特征的数控化表示与插补 高阶样条曲线与曲面拟合： 讲解了 B-spline、NURBS 等数学模型在数控轨迹生成中的应用，以及如何精确控制 G01/G02/G03 指令的精度等级（如 $ ext{G}61.1$ 路径精度控制）。 刀轴矢量控制（TCPM/5 轴联动）： 详细解析了五轴联动加工中，刀尖点定位控制（TCPM）与刀轴方向控制的数学原理和编程实现。重点分析了倾斜面加工（Swivel Plane）的数学模型推导，以及如何通过编程解决干涉和刀具长度补偿的复杂问题。 宏程序与参数化编程： 系统介绍了 FANUC 宏 B 和西门子 SCL 语言在数控程序中的应用，展示如何利用变量、子程序和条件跳转语句，实现针对不同尺寸系列零件的一键换型（One-Key Changeover），极大提升了小批量、多品种生产的柔性。 1.2 针对特殊材料和工艺的编程策略 难加工材料（Inconel, 钛合金）的切削参数优化： 结合材料科学知识，分析了这些材料的应力集中特性，并提供了一套基于恒定切削效率（Constant Chip Load）思想的编程框架，用以避免刀具崩刃和加工硬化。 高速高精度加工（HSC/HPC）的 G 代码优化： 探讨了如何通过调整进给倍率（Feed Rate Override）的平滑过渡、微小段进给优化（Look-Ahead Buffer Size 的设置）以及使用非线性插补指令来减少高频振动，提高表面粗糙度。 第二部分：数控系统集成与人机交互（HMI）定制开发 本部分关注如何将数控机床软件功能与外部系统进行深度集成，实现数字化车间的核心需求。 2.1 机床网络化与数据采集（OPC UA 接口应用） 详细介绍了现代数控系统（如西门子 Sinumerik ONE）如何通过 OPC UA 协议与 MES（制造执行系统）和 ERP（企业资源计划）系统进行实时数据交换。 讲解了如何编写自定义的 PLC 程序（Ladder Logic 或 Structed Text）来捕获关键加工事件（如主轴负载、刀具寿命消耗、加工周期时间），并将其标准化输出至上位监控系统。 2.2 操作员界面（HMI）的效率优化 自定义屏幕开发： 介绍如何利用系统提供的软件开发工具包（SDK）或内置的图形库，设计针对特定工序的简化操作界面。例如，为操作员设计专门的“对刀确认界面”、“刀具寿命预警面板”等，以减少误操作并加快换刀流程。 报警与诊断系统的增强： 展示如何集成更细粒度的诊断信息。不仅显示简单的报警代码，而是结合历史趋势数据和故障发生时的机床状态快照，帮助维护人员进行根因分析（Root Cause Analysis）。 第三部分：高端数控工艺的仿真、验证与可靠性工程 本部分强调在实际切削前，通过数字化手段确保工艺的可行性和经济性。 3.1 动态仿真与干涉避障 切削过程的力学仿真集成： 不仅限于几何干涉检查，而是结合有限元分析（FEA）工具，对高速切削过程中的残余应力分布和刀具热形变进行预测。讲解了如何将仿真结果反馈给编程软件，以动态调整切削深度或主轴转速。 高级刀具路径验证： 侧重于验证刀具路径在复杂旋转运动中的瞬时运动学极限，确保在高速进给下，机床的伺服轴响应速度能够跟上指令要求，避免“欠补偿”或“超调”现象导致的表面质量下降。 3.2 工艺参数的自适应控制与质量保证 在位测量与补偿技术： 深入探讨了接触式（如 Renishaw 测头）和非接触式（如激光测量系统）探针在机床主轴上的集成应用。重点在于自动更新工件坐标系和自动执行误差补偿循环的编程逻辑。 加工误差模型的建立与前馈控制： 讲解如何基于机床误差标定数据（如反向间隙、丝杠螺距误差），建立系统级误差模型，并通过前馈控制（Feedforward Control）策略，在数控指令发出前即对误差进行修正，实现亚微米级的加工精度保证。 3.3 刀具寿命预测与管理 介绍基于振动信号或主轴电流特征的状态监测（Condition Monitoring）技术。通过分析加工过程中的频谱特征变化，建立刀具磨损的实时状态评估模型，指导系统在刀具性能下降到预设阈值时，自动执行换刀动作，确保产品质量的稳定性和生产的连续性。 本书内容侧重于数控技术的“软件定义制造”层面，要求读者具备扎实的机械制造原理和一定的自动化控制基础。它不是一本入门教材，而是加速专业人士迈向智能制造工程师和高级数控应用专家的实战手册。

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这本书的语言风格带着一种沉稳且富有条理的学术气息，但绝不枯燥，反倒给人一种极强的信赖感。作者在阐述复杂概念时，总是能找到最精确、最恰当的词汇来描述，使得每一个技术名词的界定都清晰无误，这对于建立正确的数控认知体系至关重要。比如，在解释插补算法的原理时，它没有采用复杂的数学推导来压垮读者，而是通过类比一个日常生活的路径规划问题，层层递进，让读者在不知不觉中掌握了背后的数学逻辑。此外，书中的术语解释部分做得非常细致，甚至连一些行业内部常用的缩写都有专门的脚注或词汇表进行说明，这大大降低了非科班出身的读者在学习初期的门槛。读起来感觉像是在一位经验丰富、耐心十足的导师的指导下学习，每一个知识点都经过了精心的打磨和组织的。

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作为一名多年从事机械设计的老工程师，我最看重的是教材内容的深度和前沿性。坦白说，市面上很多关于数控技术的书籍，内容要么过于陈旧，停留在早期的数控机床时代，要么就是泛泛而谈，缺乏实战指导价值。然而，我惊喜地发现这本教程在对现代五轴联动技术、高速高精度加工策略的讲解上，展现出了极强的专业水准。它不仅详细剖析了不同材料在高速切削中的热力学效应和刀具磨损规律，还针对复杂模具和航空零部件的加工挑战，提供了多套成熟的优化方案。尤其是关于后处理程序的验证与调试部分，作者没有仅仅停留在理论层面，而是结合了实际机床的反馈机制，教导读者如何通过仿真软件和实际试切数据进行闭环优化，这对于提升加工效率和成品率至关重要。这本书显然是集结了作者多年一线实战经验的结晶，其对行业最新标准的引用和对未来趋势的预判，都让它具备了极高的参考价值，绝对是专业人士案头必备的工具书。

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这本书的装帧设计实在太吸引人了，封面那枚精致的CNC刀头浮雕，配上深邃的宝蓝色背景，简直是工业美学的完美体现。我拿起书的那一刻，就感觉自己握住了一件工艺品，而不是一本教科书。内页的纸张质感也无可挑剔，厚实且有一定的韧性，即便是长期翻阅和在工作台上做笔记，也不易损坏。更令人称赞的是其排版布局，逻辑清晰，图文并茂的插图占据了相当大的篇幅，而且那些机械图纸的线条清晰度极高，每一个细节的标注都精准到位。阅读过程中，我发现作者在章节划分上做了非常巧妙的处理，从基础的坐标系理解到复杂曲面的刀路生成，过渡得如同行云流水般自然。特别是对G代码和M代码的解释部分，简直是教科书级别的范例，那些晦涩难懂的指令在作者的笔下变得生动易懂，甚至连初学者都能快速抓住其核心逻辑。这本书的封面设计就像一个无声的邀请，邀请我们进入一个精密制造的奇妙世界，让人有立刻打开阅读的冲动。

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这本书的讲解方式非常注重实践操作的转化性，这一点对我这个喜欢“动手”学习的技术人员来说，简直是太贴心了。它没有那种高高在上的理论说教，而是紧密围绕“如何解决实际问题”来展开叙述。比如在介绍CAM软件模块的应用时，作者不是简单地罗列菜单功能，而是构建了一系列模拟真实车间环境的案例，从毛坯装夹的确定到最终的刀具路径验证，每一步都有详尽的截图和操作步骤指导。我特别欣赏它对“工艺路线规划”这一环节的重视，书中用对比实验的方式，清晰展示了不同工艺路线对时间和表面质量的影响，这种直观的对比极大地加深了我的理解。读完相关章节后，我立刻尝试着将书中的方法应用到我手头的一个复杂零件编程中，结果比我原先的经验方法效率提升了近百分之二十，且减少了废品率。这说明这本书不仅仅是知识的传递，更是一种高效解决问题的思维模式的植入。

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我对这本书的整体结构和知识广度感到非常满意。它似乎构建了一个完整的数控技术知识体系的金字塔，底层是坚实的机械原理和几何基础，中层是核心的编程与软件应用，顶层则上升到了智能制造和自动化集成的前沿视野。书中对于现代制造系统（MES）与数控编程的集成讨论，虽然篇幅不长，但点出了未来数控技术发展的方向，体现了编者超越传统教材的视野。我尤其欣赏其中关于质量控制和刀具管理系统的章节，它们将数控技术置于整个生产链条中进行考量，而不仅仅是孤立的“编程手册”。这本书的厚度和内容的密度，足以支撑一个专业人士在未来五年内持续学习和参考的需要。它不仅仅是一本“学会编程”的书，更是一本“理解数控制造全貌”的参考典籍。

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