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第1章　数控机床概述 1

【学习导引示例】DMU80FD型五轴加工中心和虚轴加工中心 1

1.1　数控机床的产生、特点和应用范围 2

1.1.1　数控机床的产生 2

1.1.2　数控机床的特点和应用范围 2

1.2　数控机床的组成、分类和典型的数控机床 4

1.2.1　数控机床的组成 4

1.2.2　数控机床的分类 7

1.2.3　典型的数控机床 9

1.3　数控系统 14

1.3.1　CNC系统的组成 15

1.3.2　CNC装置的功能特点 15

1.3.3　CNC装置的硬件结构 16

1.3.4　CNC装置的软件结构 20

1.3.5　辅助控制接口模块 23

1.3.6　数控系统的PLC 23

1.3.7　位置控制模块（伺服系统） 25

1.3.8　功能接口模块 26

【实例1-1】FANUC Oi系列数控系统 27

1.4　数控机床的现状和发展趋势 30

1.4.1　国内外数控机床的发展与现状 30

1.4.2　高速、高效、高精度与高可靠性 30

1.4.3　多功能化、复合化、智能化、网络化、柔性化、集成化 30

1.4.4　新技术标准化、规范化 32

技能实训题 32

本章小结 32

思考与练习题 33

第2章　数控机床的主体结构 35

【学习导引示例】HM-077型车削加工中心的主体结构 35

2.1　数控机床的总体布局 36

2.1.1　总体布局与工件形状、尺寸和质量的关系 37

2.1.2　运动分配与部件的布局 38

2.1.3　总体布局与机床的结构性能 40

2.1.4　总体布局与机床的使用要求 41

2.1.5　数控机床的具体布局 42

【实例2-1】数控卧式镗铣床（加工中心）的总体布局 44

2.2　数控机床的结构特点与结构要求 45

2.2.1　较高的结构刚度 45

2.2.2　良好的抗振性能 50

2.2.3　减小机床的热变形 50

2.3　床身 51

2.3.1　床身结构 51

2.3.2　床身截面形状和肋板布置 55

2.3.3　床身材料 56

【实例2-2】两种车床床身的结构及动态对比 56

【实例2-3】德国DNE480L型数控车床底座和床身 57

本章小结 57

思考与练习题 58

第3章　数控机床的主传动系统 59

【学习导引示例】VMC-15型加工中心的主传动系统及典型结构 59

3.1　数控机床的主轴系统 61

3.1.1　对主传动系统的要求 61

3.1.2　主传动变速的方式 61

3.2　主轴及其部件的结构 70

3.2.1　主轴本体 70

3.2.2　主轴部件 70

【实例3-1】数控车床主轴支承结构 73

【实例3-2】THM6380型自动换刀数控铣镗床的主传动系统 75

【实例3-3】典型的润滑方式 78

3.3　典型机床主轴的结构 78

3.3.1　数控车床的主轴部件 78

【实例3-4】TND360型数控车床主轴部件 80

【实例3-5】车削中心主传动系统 81

3.3.2　自动换刀数控铣床的主轴部件 82

【实例3-6】THK6380型加工中心主轴部件结构 85

3.4　主轴的准停 85

3.5　主轴部件的拆卸及调整 88

【实例3-7】THK6380型加工中心主轴部件的拆卸与调整 88

3.6　主轴部件的维护 89

【实例3-8】主传动系统故障及排除方法实例 91

技能实训题 92

本章小结 93

思考与练习题 94

第4章　数控机床的进给传动系统 95

【学习导引示例】典型数控机床的数控工作台传动系统 95

4.1　概述 96

4.1.1　对进给传动系统的要求 96

4.1.2　联轴器 96

【实例4-1】TND360型数控车床的安全联轴器 98

4.2　齿轮传动副 99

4.3　数控机床用丝杠传动副 102

4.3.1　滚珠丝杠副 102

【实例4-2】滚珠丝杠副的标注示例 106

【实例4-3】滚珠丝杠的安装示例 108

4.3.2　静压丝杠副 111

4.4　齿轮齿条副与双导程蜗杆副传动 113

4.4.1　齿轮齿条副传动 113

【实例4-4】XKB-2320型数控龙门铣床齿轮齿条传动 114

4.4.2双导程蜗杆副传动 116

【实例4-5】JCS-013型加工中心双导程蜗杆副的间隙调整结构 117

4.5　静压蜗杆蜗轮条副与直线电动机传动 118

4.5.1　静压蜗杆蜗轮条副传动 118

4.5.2　直线电动机传动 119

【实例4-6】HVM800型卧式加工中心直线电动机传动 120

4.6　数控机床导轨 121

4.6.1　对数控机床导轨的要求 122

4.6.2　导轨的技术要求 123

4.6.3　导轨的基本类型及特点 123

【实例4-7】THK系列LM导轨的类型及特点 130

4.7　进给传动系统常见故障的诊断及维修 134

技能实训题 135

本章小结 135

思考与练习题 136

第5章　回转工作台与自动换刀系统 138

【学习导引示例】VMC-15型加工中心自动换刀系统 138

5.1　分度工作台 139

5.1.1　定位销式分度工作台 139

5.1.2　齿盘定位式分度工作台 141

【实例5-1】THK6370型数控卧式镗铣床齿盘定位的分度工作台 141

5.1.3　鼠牙盘分度工作台 143

5.1.4　带有交换托盘的分度工作台 144

【实例5-2】ZHS-K630型卧式加工中心带有交换托盘的分度工作台 145

5.2　数控回转工作台 146

5.2.1　开环数控回转工作台 147

5.2.2　闭环数控回转工作台 148

5.2.3　双螺杆回转工作台 149

【实例5-3】JCS-013型自动换刀数控镗铣床的数控回转工作台 149

5.3　刀架换刀装置 151

5.3.1 自动换刀装置的形式 151

5.3.2　刀具的选择方式 152

5.3.3　回转刀架换刀装置 153

【实例5-4】CK3263系列数控车床回转刀架 158

5.3.4　多主轴转塔头换刀装置 159

5.3.5　排刀式刀架 161

5.4　刀库自动换刀系统 161

5.4.1　刀库的形式 162

5.4.2　刀具交换机构 166

5.4.3　机械手结构原理 168

【实例5-5】JCS-013型卧式加工中心双臂单爪交叉型机械手 169

【实例5-6】CH6144ATC型车削中心链式刀库的驱动、分度和夹紧机构 174

【实例5-7】JCS-018A型加工中心的自动换刀装置 175

【实例5-8】MOC200MS3型车削加工单元自动换刀装置 177

【实例5-9】带刀库自动换刀系统实例 178

5.5　辅助机构 183

5.5.1　工件交换系统和FMC的工件交换装置 183

【实例5-10】具有托板交换工作站的柔性制造系统（FMS） 186

5.5.2　排屑装置 186

5.5.3　过载保护、超程限位和回机床参考点装置 188

5.6 自动换刀装置的常见故障与维修 188

【实例5-11】从换刀装置的结构、换刀过程来分析和判断换刀过程中出现的故障 190

技能实训题 190

本章小结 191

思考与练习题 191

第6章　数控机床液压与气动系统 193

【学习导引示例】CK3225数控车床液压系统 193

6.1　液压与气动系统的概述 195

6.1.1　液压与气压传动系统的构成 196

6.1.2　液压与气压传动的主要元件应用 196

6.1.3　液压与气压传动的工作原理 199

6.2　数控机床典型液压回路的分析 200

【实例6-1】MJ-50型数控车床液压系统 200

【实例6-2】VP1050型加工中心液压系统 201

【实例6-3】TH6350型卧式加工中心液压系统 203

6.3　数控机床典型气压回路的分析 206

【实例6-4】H400型卧式加工中心气动系统 206

【实例6-5】数控车床用真空卡盘气动系统 210

【实例6-5】HT6350型卧式加工中心气压系统 211

【实例6-7】数控加工中心气动换刀系统 211

6.4　数控机床液压系统的维护和液压故障的维修 212

6.4.1　液压系统的维护要点 212

6.4.2　维护、保养计划的安排 214

6.4.3　液压系统常见故障的特征 217

6.4.4　液压元件常见的故障及排除 217

【实例6-8】速度控制回路的故障维修 219

【实例6-9】方向控制回路的故障维修 219

6.5　数控机床气动系统的维护和气压故障的维修 220

6.5.1　气动系统维护的要点 220

6.5.2　气动系统的点检与定检 220

【实例6-10】TH5840型立式加工中心刀柄和主轴的故障及维修 221

【实例6-11】TH5840型立式加工中心松刀动作缓慢的故障及维修 222

技能实训题 222

本章小结 224

思考与练习题 224

第7章　数控机床的选用、安装和验收 226

7.1　数控机床的选用 226

7.2　数控机床的安装、调试和运行 233

7.2.1　数控机床的安装 233

7.2.2　数控机床的调试和运行 236

7.3　数控机床的验收 237

7.3.1　数控机床外观的检查 237

7.3.2　数控机床精度的验收 237

【实例7-1】CJK6032-1型数控车床主要几何精度检验项目及方法 241

技能实训题 242

本章小结 243

思考与练习题 244

第8章　数控机床的维修管理与维护 247

8.1　数控机床的维修管理 247

8.1.1　数控机床的管理 247

8.1.2　数控机床的使用要点 248

8.1.3　数控机床的安全生产要求 250

8.1.4　数控机床的维修管理 250

8.2　数控机床的维护保养、故障诊断与维修 252

8.2.1　数控机床的维护保养 252

【实例8-1】数控机床的日常维护与保养 254

8.2.2　数控机床常见故障的分类、诊断与维修 255

【实例8-2】数控机床故障诊断及维修实例 258

8.3　数控机床的生产管理 258

技能实训题 263

本章小结 263

思考与练习题 263

第9章　普通机床的数控化改造 265

【学习导引示例】C616型普通车床的数控化改造 265

9.1　机床改造的概述 265

9.1.1　机床数控化改造的条件 265

9.1.2　机床数控化改造的原则 266

9.1.3　机床数控化改造的方向和途径 266

9.1.4　机床数控化改造的一般步骤 267

9.2　机床的经济型数控技术改造 268

9.3　C616型普通车床的数控化改造实例 272

【实例9-1】加工双人字槽的经济型数控铣床改造实例 274

技能实训题 276

本章小结 276

思考与练习题 277

参考文献 278