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第1章 绪论1

1.1 数控机床的基本概念1

1.1.1 数控机床的定义1

1.1.2 数控机床的加工原理1

1.2 数控机床的组成及加工特点2

1.2.1 机床数控技术及组成2

1.2.2 数控机床的加工特点4

1.3 数控机床的分类5

1.3.1 按运动控制的特点分类5

1.3.2 按伺服系统的控制方式分类7

1.3.3 按数控系统功能水平分类8

1.3.4 按工艺用途分类9

1.3.5 按所用数控装置的构成方式分类10

1.4 数控机床的坐标规定10

1.5 数控机床发展历史及最新发展趋势12

1.6 先进制造技术与数控装备20

1.6.1 先进制造技术的内涵20

1.6.2 先进制造技术的发展战略22

1.6.3 先进制造技术及装备25

第2章 加工中心（MC）29

2.1 概述29

2.1.1 加工中心的概念29

2.1.2 加工中心的发展历程29

2.1.3 加工中心的工作原理30

2.1.4 加工中心的组成及系列型谱31

2.1.5 加工中心的分类33

2.1.6 加工中心的特点36

2.1.7 加工中心的主要加工对象36

2.2 加工中心的结构特点38

2.2.1 主传动系统38

2.2.2 进给传动系统56

2.2.3 自动换刀装置79

2.3 JCS-018型立式加工中心简介93

2.3.1 机床用途93

2.3.2 主要技术性能94

2.3.3 传动系统96

2.3.4 典型部件97

2.4 加工中心发展趋势107

2.4.1 概述107

2.4.2 加工中心发展110

第3章 数控车床122

3.1 数控车床的结构特点122

3.1.1 工艺范围与分类122

3.1.2 数控车床的特点与发展122

3.1.3 数控车床的布局形式123

3.1.4 主传动方式126

3.1.5 进给传动系统129

3.1.6 刀架系统130

3.2 CK7815 型数控车床134

3.2.1 CK7815型数控车床的布局及主要部件134

3.2.2 主要技术参数136

3.2.3 机床传动系统141

3.2.4 机床的结构及调整142

3.3 车削中心149

3.3.1 车削中心的工艺范围149

3.3.2 车削中心的C轴150

3.3.3 车削中心的主传动系统150

3.3.4 车削中心自驱动力刀具典型结构152

3.3.5 双主轴车削中心153

3.4 复合加工中心157

第4章 数控机床的主传动系统设计165

4.1 主传动系统的设计要求165

4.2 主传动变速系统的参数166

4.2.1 主传动功率166

4.2.2 运动的调速范围166

4.3 主传动变速系统的设计167

4.3.1 交、直流无级调速电动机的功率扭矩特性167

4.3.2 数控机床分级变速箱的设计168

4.4 主轴组件设计177

4.4.1 对主轴组件的性能要求177

4.4.2 主轴组件的类型179

4.4.3 数控机床主传动方式179

4.4.4 主轴182

4.4.5 主轴轴承183

4.4.6 主轴组件的前悬伸和跨距192

4.4.7 主轴组件的技术要求194

4.4.8 主轴组件的动态特性195

4.4.9 主轴组件的平衡196

4.4.10 主轴轴承的润滑与密封197

4.4.11 主轴组件的刚度计算200

4.4.12 主轴组件径向刚度和转速的参考值204

4.4.13 超高速主轴组件的设计要点205

4.5 齿形带传动设计209

4.5.1 齿形带的强度计算209

4.5.2 齿形带传动的设计计算210

第5章 进给伺服系统设计213

5.1 数控机床进给伺服系统组成及要求213

5.1.1 进给伺服驱动系统基本组成213

5.1.2 进给伺服系统的基本要求214

5.1.3 进给伺服系统的设计要求215

5.2 典型进给伺服驱动方案216

5.3 进给伺服驱动系统设计218

5.3.1 选择伺服电动机的类型218

5.3.2 选择导轨种类和确定阻尼比223

5.3.3 系统增益和机械传动链固有频率的确定224

5.3.4 设计机械传动装置并校验225

5.4 电气驱动部件动态设计228

5.5 机床数字调节对系统主要动态参数的要求233

5.5.1 谐振频率的计算与确定233

5.5.2 刚度的计算与确定234

5.5.3 阻尼比的计算与确定236

5.5.4 非线性因素237

5.6 滚珠丝杠螺母传动装置及支承240

5.6.1 滚珠丝杠螺母240

5.6.2 滚珠丝杠支承轴承的选用244

5.7 进给伺服驱动系统的性能分析246

5.7.1 闭环进给伺服系统的模型246

5.7.2 动态性能指标248

5.7.3 系统的稳定性249

5.7.4 进给伺服系统的伺服精度250

5.7.5 定位精度252

5.8 机械传动部件实例253

第6章 床身与导轨261

6.1 床身结构261

6.1.1 对床身结构的基本要求261

6.1.2 床身的结构261

6.1.3 床身的刚度263

6.1.4 AG床身的结构设计264

6.2 导轨设计265

6.2.1 常用导轨结构及设计266

6.2.2 贴塑滑动导轨设计273

6.2.3 滚动导轨设计276

6.2.4 液体静压导轨设计281

6.2.5 导轨的润滑与防护290

第7章 数控机床的总体设计292

7.1 数控机床的结构设计要求292

7.1.1 提高机床的结构刚度292

7.1.2 提高机床的抗振性297

7.1.3 提高低速进给运动的平稳性和运动精度303

7.1.4 减小机床的热变形305

7.2 数控机床结构设计基本原则306

7.3 数控机床的总体布局312

7.3.1 总布局与工件形状、尺寸和质量的关系313

7.3.2 运动分配与部件的布局313

7.3.3 总体布局与机床结构性能318

7.3.4 机床的使用要求与总布局319

7.3.5 数控机床的总体布局实例320

7.3.6 数控机床总布局的其他趋向321

7.4 数控机床的人机工程学设计321

7.4.1 造型形态的设计322

7.4.2 操作界面的宜人设计323

7.4.3 机床的色彩设计324

7.4.4 表面装饰设计324

7.4.5 认知设计325

7.4.6 安全与环保问题325

7.5 数控机床总体设计方案的评价与选择326

7.5.1 机床设计的基本要求326

7.5.2 数控机床方案设计中人机系统品质的评价328

7.5.3 数控机床总体设计方案的评价与选择331

第8章 数控机床的计算机辅助分析与设计339

8.1 概述339

8.1.1 数控机床采用计算机辅助分析与设计的意义339

8.1.2 CAD/CAE系统的总体描述340

8.1.3 数控机床CAD/CAE系统的主要功能342

8.1.4 工程数控管理技术345

8.1.5 CAD系统的工程数据库349

8.2 数控机床总体方案设计352

8.2.1 机床总体布局的CAD353

8.2.2 机床整机建模与性能分析357

8.3 主传动系统CAD363

8.3.1 部件装配图CAD363

8.3.2 加工中心和数控机床主轴及主传动系统CAD366

8.4 伺服进给系统CAD371

8.4.1 伺服进给系统计算机辅助计算与分析（CASS软件）372

8.4.2 伺服进给系统CAD数据库子系统375

8.4.3 伺服进给系统CAD图形子系统375

8.4.4 伺服进给系统设计流程376

8.5 刀库和机械手CAD377

8.5.1 刀库和机械手CAD的工作模式377

8.5.2 刀库和机械手CAD软件的功能组成377

8.5.3 刀库和机械手CAD的工作流程380

8.6 机床大件模块优化分析与设计381

8.6.1 机床大件CAD/CAE工作模式381

8.6.2 机床大件结构动态优化设计的方法与内容389

8.6.3 床身395

8.6.4 立柱399

8.6.5 导轨406

参考文献409