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第1章 概述1

1.1 基本概念1

1.2 数控机床的特点与应用2

1.3 数控机床的组成3

1.4 数控机床的分类5

1.4.1 按照加工工艺及机床用途分类5

1.4.2 按照机床运动的控制轨迹分类6

1.4.3 按照伺服控制方式分类7

1.4.4 按照数控系统的功能水平分类8

1.5 数控机床的发展9

1.5.1 数控技术的产生与发展9

1.5.2 直接数字控制系统10

1.5.3 柔性制造单元及柔性制造系统11

1.5.4 计算机集成制造系统14

1.5.5 现代数控机床的发展趋势15

第2章 数控机床的主传动系统设计19

2.1 概述19

2.1.1 数控机床主传动系统设计要求19

2.1.2 主传动系统的参数20

2.1.3 数控机床主运动的驱动和调速方式21

2.2 齿轮有级变速器的设计22

2.2.1 主轴转速数列22

2.2.2 标准公比和标准转速数列22

2.2.3 有级变速方式23

2.2.4 主传动有级变速系统的转速图拟定25

2.2.5 具有某些特点的主传动有级变速系统35

2.2.6 主传动系统计算转速38

2.2.7 与无级调速电动机串联的有级变速器设计40

2.3 主轴组件设计46

2.3.1 概述46

2.3.2 主轴滚动轴承50

2.3.3 主轴组件结构尺寸61

2.3.4 主轴滑动轴承64

2.3.5 主轴轴承的润滑与密封67

第3章 进给伺服系统设计70

3.1 进给伺服系统的组成和分类70

3.1.1 数控机床的位置调节系统70

3.1.2 数控机床进给伺服系统的分类71

3.2 对进给伺服系统的要求72

3.2.1 对进给伺服系统的基本要求72

3.2.2 对进给伺服系统的设计要求73

3.3 进给伺服系统的数学模型74

3.3.1 获得机床数学模型的方法74

3.3.2 进给伺服系统的理论建模74

3.4 数控进给伺服系统的分析75

3.4.1 机械传动机构的数学模型75

3.4.2 进给伺服系统参数的匹配78

3.5 进给伺服系统的特性对加工精度的影响79

3.5.1 速度误差对加工精度的影响80

3.5.2 加工拐角时的误差82

3.6 数控机床进给系统典型结构部件83

3.6.1 丝杠螺母副84

3.6.2 齿轮传动95

3.6.3 联轴器与键连接间隙的消除99

3.6.4 蜗轮蜗杆副100

3.6.5 静压蜗杆蜗条副和齿轮齿条副101

3.6.6 同步带传动104

3.7 回转工作台106

3.7.1 分度工作台106

3.7.2 数控回转工作台107

第4章 机床导轨设计111

4.1 导轨功用及其基本要求111

4.1.1 导轨的功用与分类111

4.1.2 对导轨的基本要求111

4.2 普通滑动导轨112

4.2.1 导轨的截面形状112

4.2.2 导轨的组合形式113

4.2.3 导轨间隙调整113

4.2.4 提高机床导轨耐磨性的措施116

4.2.5 爬行现象及其防止措施117

4.3 塑料滑动导轨设计119

4.3.1 聚四氟乙烯导轨软带119

4.3.2 环氧型耐磨导轨涂层120

4.4 滚动导轨121

4.4.1 滚动导轨的结构形式122

4.4.2 滚动导轨的预紧122

4.4.3 滚动导轨的选择123

4.5 液体动压导轨和静压导轨123

4.5.1 液体动压导轨123

4.5.2 液体静压导轨123

第5章 自动换刀装置125

5.1 数控车床刀架系统125

5.1.1 排刀式刀架125

5.1.2 回转刀架126

5.2 加工中心的自动换刀系统128

5.2.1 转塔头式128

5.2.2 刀库式130

5.3 链式刀库134

5.3.1 链式刀库的结构与换刀位置134

5.3.2 链式刀库形式134

5.3.3 刀套准停135

5.4 自动选刀方式136

5.4.1 顺序选刀方式136

5.4.2 任意选刀方式136

5.5 换刀机械手139

5.5.1 单臂单爪摆动式机械手139

5.5.2 单劈双爪回转式机械手139

5.5.3 双臂单爪交叉式机械手140

5.6 车削中心自驱动力刀具典型结构140

第6章 数控机床的总体布局和支承件设计144

6.1 数控机床的总体布局144

6.1.1 总体布局与工件形状、尺寸和质量有关145

6.1.2 总体布局与机床运动分配与部件的布局有关145

6.1.3 总体布局与机床结构性能有关147

6.1.4 总布局与机床的使用要求有关149

6.1.5 数控机床总布局的发展趋向149

6.2 支承件功用及基本设计要求150

6.2.1 支承件功用150

6.2.2 支承件基本要求150

6.2.3 支承件设计方法150

6.3 支承件刚度150

6.3.1 支承件受力分析151

6.3.2 支承件本体刚度、局部刚度和接触刚度152

6.4 支承件动态特性和热变形特性152

6.4.1 支承件的动态特性152

6.4.2 支承件的热变形特性153

6.5 支承件结构设计153

6.5.1 合理确定截面形状和尺寸153

6.5.2 合理布置隔板和加强筋155

6.5.3 合理开孔和加盖158

6.5.4 提高支承件的局部刚度158

6.5.5 合理选择支承件的材料与热处理159

6.5.6 构件变形补偿机构159

6.5.7 注意提高支承件的结构工艺性160

参考文献161

附：《数控机床结构》自学考试大纲162