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1.1　加工中心的特点与应用 1

1.1.1　加工中心的特点 1

第1章　概述 1

1.1.2　加工中心的主要加工对象 2

1.2　加工中心的基本组成和工作原理 5

1.2.1　加工中心的基本组成 5

1.2.2　加工中心的工作原理 6

1.3　加工中心的分类 7

1.3.1　按照机床形态分类 7

1.3.2　按换刀形式分类 11

1.3.5　按工作台的数量和功能分类 12

1.3.3　按加工精度分类 12

1.3.4　按数控系统功能分类 12

1.4　加工中心的发展方向 14

1.4.1　高速高效、高精度、高可靠性 14

1.4.2　模块化、智能化、柔性化 15

1.4.3　复合化 15

1.4.4　开放性体系结构 16

1.4.5 网络化 16

1.4.6　行业化 16

2.1　对加工中心主传动系统的要求 17

第2章　加工中心主传动系统 17

2.2　主传动变速系统主要参数 18

2.3　主传动变速系统设计 19

2.3.1　主传动的类型 19

2.3.2　主轴无级调速电机分级变速传动设计 21

2.3.3　典型主轴传动系统 25

2.4　主轴 26

2.4.1　主轴的主要尺寸参数 26

2.4.2　主轴轴端结构 27

2.4.4　主轴主要精度指标 28

2.4.3　主轴的材料和热处理 28

2.5　主轴内部刀具自动夹紧机构 29

2.6　主轴组件的设计要求和步骤 30

2.6.1　主轴组件的设计要求 30

2.6.2　主轴组件的设计步骤 31

2.7　主轴滚动轴承 31

2.7.1　滚动轴承类型 31

2.7.2　轴承刚度 32

2.7.3　主轴轴承配置与调整 33

2.8.1　液体动压轴承 37

2.8　主轴滑动轴承 37

2.8.2　液体静压轴承 38

2.8.3　磁力轴承 39

2.9　主轴组件的刚度计算 40

2.9.1　主轴的简化及刚度计算 40

2.9.2　支承的简化 41

2.10　主轴组件的润滑与密封 43

2.10.1　主轴轴承的润滑方式 43

2.10.2　提高主轴组件性能的措施 47

2.11　典型主轴组件 48

3.1.1　伺服进给系统的组成 51

3.1.2　伺服进给系统的类型 51

第3章　伺服进给系统 51

3.1　伺服进给系统的组成和分类 51

3.2　伺服进给系统的基本要求 52

3.3　伺服驱动装置 53

3.3.1　直流伺服电动机及其调速系统 53

3.3.2　交流伺服电动机及其调速 55

3.4　伺服进给系统的机械结构及典型元件 57

3.4.1　滚珠丝杠螺母机构 57

3.4.2　伺服电动机与丝杠的连接 62

3.4.3　典型加工中心进给传动结构 64

3.5　进给传动系统设计 64

3.5.1　提高进给传动系统性能的主要措施 64

3.5.2　伺服进给传动装置设计步骤 65

3.6　伺服进给系统的动态响应、稳定性及精度 69

3.6.1　动态性能指标 69

3.6.2　系统的稳定性 70

3.6.3　半闭环伺服进给系统的死区误差及定位精度 71

3.6.4　静态误差与伺服刚度 73

3.6.5　传动链的自然频率 74

3.6.6　加工中心伺服系统设计计算实例 75

3.7　高速进给系统 78

3.7.1　对高速伺服进给系统的要求 78

3.7.2　新型快速进给系统 79

第4章 自动换刀装置和工件自动交换系统 88

4.1 自动换刀装置 88

4.1.1 自动换刀装置的基本要求和类型 88

4.1.2　加工中心刀库类型与布局 89

4.1.3　加工中心的自动换刀装置 90

4.1.4　刀具识别装置 95

4.2.1　托盘交换装置 98

4.2 工件自动交换系统 98

4.2.2　装卸料机器人 99

4.2.3　有轨小车（RGV） 100

4.2.4　无轨小车（AGV） 101

4.3　回转工作台 101

4.3.1　数控回转工作台 101

4.3.2　分度工作台 103

第5章　加工中心本体设计 107

5.1　支承件的基本要求 107

5.2.1　床身 108

5.2　加工中心支承件典型结构 108

5.2.2　立柱 113

5.3　结构工艺性 115

5.4　支承件的动态特性 115

5.4.1　动态特性分析 115

5.4.2　改善支承件动态特性的措施 116

5.5　导轨设计 118

5.5.1　对导轨的基本要求 119

5.5.2　滑动导轨 120

5.5.3　滚动导轨 130

5.5.4　提高导轨耐磨性的措施 136

5.6.1　机床几何精度检验 137

5.6　加工中心的精度检验 137

5.6.2　机床定位精度检验 142

第6章　位移检测装置 146

6.1　位移测量装置的特点 146

6.1.1　检测装置的分类 146

6.1.2　数控测量装置的性能指标及要求 147

6.2　感应同步器 148

6.2.1　感应同步器的结构 148

6.2.2　感应同步器的工作原理 148

6.2.3　感应同步器的安装与接长 153

6.3　旋转变压器 156

6.2.4　感应同步器主要特点 156

6.4　光栅 158

6.4.1　光栅的构造 158

6.4.2　工作原理 159

6.4.3　光栅测量电路 161

6.4.4　光栅检测装置的特点 162

6.5　磁栅 162

6.6　脉冲编码器 166

7.1.2　加工中心数控装置的结构 170

7.1.1　加工中心控制系统的特点 170

7.1　加工中心控制系统的特点和组成结构 170

第7章　加工中心控制系统 170

7.1.3　典型数控系统体系结构 175

7.1.4　数控系统的软件结构 178

7.2　加工中心主轴驱动与控制 184

7.2.1　直流主轴驱动系统 184

7.2.2　交流主轴驱动系统工作原理 186

7.2.3　交流模拟主轴驱动系统 186

7.2.4　交流数字主轴驱动系统 191

7.2.5　主轴定位控制 191

7.3.1　直流伺服驱动系统 193

7.3　加工中心进给伺服驱动与控制 193

7.3.2　交流伺服驱动系统 199

7.3.3　交流数字伺服系统 202

7.4　加工中心CNC的基本结构及其连接 205

7.4.1　加工中心CNC的基本结构 205

7.4.2　加工中心CNC的连接 206

7.5　加工中心上的可编程控制器 207

7.5.1 加工中心上PLC的功能 208

7.5.2　加工中心上PLC的形式 209

7.5.3 FANUC内置式PLC（PMC） 210

7.5.4　FANUC PMC在加工中心控制中的应用 217

第8章　加工中心液压、气动系统 226

8.1　概述 226

8.1.1　气、液压传动的特点 226

8.1.2　液压和气压系统在加工中心中的功能 228

8.1.3　液压系统和气压系统的组成和工作原理 228

8.2　液压传动系统中几种常见回路的工作原理 229

8.2.1　能源回路（供油回路） 229

8.2.2　压力控制回路 229

8.2.3　速度控制回路 230

8.2.4　方向控制回路 231

8.3　典型加工中心气动、液压系统 232

8.3.1　工作台交换支路 232

8.3.2　工作台夹紧支路 234

8.3.3　刀具交换支路 235

8.3.4　主轴松刀支路 236

8.4　加工中心润滑与冷却系统 237

8.4.1　润滑的作用及其分类 237

8.4.2　加工中心的润滑 240

8.4.3　加工中心冷却系统 240

参考文献 244