前言

本書是作者近年來在研究高速加工和STEP-NC技術的基礎上，結合科研成果，有選擇地吸收國內外的最新研究，經整合而成的著作。

高速加工是當前機械工業先進制造技術方面研究和應用的熱點之一。在軍工、模具、發動機等方面有良好的應用前景。大型機械制造企業和高等院所等都在積極引進國內外高速加工設備，開展高速加工在薄壁件、復雜曲面和大型殼體方面的制造研究和應用。由于高速加工的機理不同于普通的機械加工和一般的數控加工，在某些方面有獨特的優勢，其機理目前尚未得到滿意的解釋，國內開展此方面的研究時間也不長，急需這方面的理論和技術指導。

本書從系統的觀點出發，將當前的研究熱點——高速加工（HSM），作為一個大系統來展開，而不是過于細節地描述某個方面，本書較全面地論述了高速加工的關鍵技術，以及如何從綠色制造的系統出發來選擇高速加工設備，對高速數控加工的新技術進行了全面論述。此外，本書在ANSYS的基礎上，對高速銑削有限元進行了分析計算，對高速銑刀幾何參數的優化選擇有積極的借鑒作用。

由于高速加工其主軸轉速、進給速度和加速度都很快，這就使得高速加工編程策略與普通數控編程有所不同，本書探討了將新的國際標準STEP-NC引入到高速加工中。

STEP-NC是國際標準化組織開發的新型數據接口（ISO 14649），將產品數據轉換標準STEP擴展至CNC領域，重新定義了CAD/CAM與CNC之間的接口，要求CNC直接使用符合STEP標準（ISO 10303）的三維產品數據模型，加上工藝信息、刀具信息，直接產生數控程序，驅動機床進行數控加工。STEP-NC不再使用ISO 6983所定義的G、M格式，不是直接對刀具中心軌跡進行編程，而采用STEP-NC數控程序接口，根據零件的制造特征（如平面、孔、曲面、型腔等）進行程序規劃和加工。

本書分析了STEP-NC與高速加工的關系，系統地探討了STEP-NC的結構和特點，并針對符合ISO 14649的STEP-NC程序的生成，以及高速加工的編程策略進行了系統論述。由于STEP-NC是新的國際標準，將代替現行數控方面使用的G、M代碼，目前市場上這方面的專業書籍不多，本書對此進行了積極探討，以期起到拋磚引玉的作用。

本課題研究先后得到了兩個科研基金項目支持：安徽省教育廳自然科學研究項目“高速切削及其CNC自動編程技術的研究”（2003KJ101）、江蘇省高校自然科學研究項目：基于高速加工的STEP-NC系統研究（05KJB460027）。

感謝博士生導師桂貴生教授對我的教誨和理論指導，使我對該研究領域有了更加深刻的理解和認識，對課題的進展和本書的成文有很大的推動作用。

本書在撰寫過程中，得到了王乾廷博士后、杜世昌博士、倉公林博士，許良元碩士、彭丹丹碩士、呂堃碩士等多位學友的技術支持和幫助。尤其是王乾廷博士后對本書稿進行了通讀和修訂；我的研究生王雅講師和朱濤工程師也對本書的出版付出了勞動和技術協作；電子工業出版社也給予了大力支持，在此向他們表示衷心的感謝。

本書參考了國內外大量的技術文獻資料，由于時間倉促，有些文獻和資料的作者和單位未能一一列出，在此一并向他們表示衷心感謝。

高速加工的相關理論，以及STEP-NC數控技術正處在不斷探討和發展中，由于作者知識水平和研究試驗背景有限，書中難免存在缺點和錯誤，懇請專家、學者和工程技術人員不吝賜教，給予批評指正。

何慶

2008年12月于北京交通大學