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第1章 数控机床概述 1

【学习实例导入】五轴加工中心 1

1.1 概述 2

1.1.1 数控机床的产生 2

1.1.2 数控机床的定义 3

1.1.3 数控机床的特点及应用范围 3

1.2 数控机床的组成、分类和主要技术指标 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 数控机床的主要技术指标 10

1.3 数控机床的功能和先进的自动化生产系统 11

1.3.1 数控机床的主要功能 11

1.3.2 直接数字控制系统 12

1.3.3 柔性制造系统及计算机集成制造系统 12

1.4 数控技术的国内外现状和发展趋势 16

学习小结 21

思考与练习题 21

第2章 机床数控系统 24

【学习实例导入】TND360数控车床主要技术规格 24

2.1 机床数控系统的组成 25

2.2 机床数控系统的基本原理 27

2.3 CNC装置的功能特点 29

2.3.1 CNC装置硬件结构 29

2.3.2 CNC装置软件结构 33

2.3.3 辅助控制接口 36

2.3.4 数控系统的PLC 37

2.3.5 位置控制（伺服驱动） 43

2.3.6 功能接口 45

【实例2-1】 FANUC 0i系列数控系统 45

【实例2-2】SIEMENS数控系统 49

2.4 数控系统的日常维护 52

学习小结 52

思考与练习题 53

第3章 数控机床的主体结构 55

【学习实例导入】车削中心的典型结构布局 55

3.1 数控机床总体结构的基本要求 56

3.2 数控机床的总体布局 57

【实例3-1】卧式加工中心主要布局形式 61

【实例3-2】各种不同床身结构的数控车床布局实例 64

【实例3-3】 自动换刀数控卧式镗铣床（加工中心）的总布局 66

3.3 数控机床支承件 69

3.3.1 支承件的基本要求 69

【实例3-4】补偿构件变形的结构措施 71

3.3.2 床身 71

【实例3-5】V400加工中心的整体T形床身结构 72

3.3.3 立柱 78

【实例3-6】JCS-018A型加工中心立柱、工作台与床身结构 81

学习小结 82

思考与练习题 82

第4章 数控机床的传动系统 84

【学习实例导入】TND360数控车床的主传动系统 84

4.1 数控机床的主轴系统 89

4.1.1 对主传动系统的要求及主传动变速的方式 89

4.1.2 主轴组件 93

【实例4-1】数控机床主轴轴承配置形式 98

4.1.3 主轴部件的润滑与密封 100

【实例4-2】典型的润滑方式 101

4.1.4 自动换刀数控铣床的主轴部件 103

【实例4-3】THK6380加工中心主轴部件结构 103

4.1.5 主轴的准停 105

4.1.6 主轴部件的装配及调整 106

【实例4-4】数控铣床主轴部件的结构与调整 106

4.1.7 主传动系统维护 108

4.2 数控机床的进给传动系统 109

4.2.1 数控机床对进给传动系统的要求 109

4.2.2 齿轮传动副 109

4.2.3 联轴器 112

4.3 数控机床用丝杠螺母副 114

4.3.1 滚珠丝杠螺母副 114

【实例4-5】滚珠丝杠副的标注示例 118

【实例4-6】滚珠丝杠安装示例 121

4.3.2 静压丝杠 123

4.4 直线电动机传动 125

【实例4-7】HVM800型卧式加工中心直线电动机传动 126

4.5 数控机床导轨 127

4.5.1 对数控导轨的要求 127

4.5.2 导轨的技术要求 127

4.5.3 数控机床上常用的导轨及其特点 128

【实例4-8】THK系列LM导轨的类型及特点 133

4.5.4 导轨间隙的调整、润滑与防护 133

学习小结 137

思考与练习题 139

第5章 数控机床的辅助装置 141

【学习实例导入】TND360数控车床转塔刀架和尾座 141

5.1 分度工作台 143

5.1.1 定位销式分度工作台 143

5.1. 2齿盘定位的分度工作台 145

【实例5-1】THK6370型数控卧式镗铣床齿盘定位的分度工作台 145

【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 147

5.2 数控回转工作台 148

5.2.1 开环数控回转工作台 148

5.2.2 闭环数控回转工作台 150

【实例5-3】JCS-013型自动换刀数控镗铣床的数控回转工作台 150

5.3 自动换刀装置 152

5.3.1 自动换刀装置的形式 152

5.3.2 回转刀架换刀装置 152

【实例5-4】CK7815型数控车床盘形自动回转刀架 155

5.3.3 转塔头式自动换刀装置 156

5.4 刀库式自动换刀装置 157

5.4.1 刀库 157

5.4.2 刀具的选择方式 158

5.4.3 刀具交换机构 160

【实例5-5】SOLON3-1 加工中心的机械手 162

5.4.4 几种典型换刀过程 166

【实例5-6】JCS-018A加工中心的自动换刀装置 169

5.5 高速动力卡盘、尾座与分度头 171

5.5.1 高速动力卡盘 171

5.5.2 尾座 172

5.5.3 分度头 173

5.6 过载保护、超程限位和回机床参考点装置 174

5.7 排屑装置 175

学习小结 176

思考与练习题 177

第6章 数控机床液压与气压系统 179

【学习实例导入】TND360型数控车床液压系统 179

6.1 液压与气压传动系统的概述 181

6.1.1 液压与气压传动系统在数控机床中的功能 181

6.1.2 液压和气压传动的工作原理 182

6.2 液压与气压传动的组成 183

6.3 数控机床上典型的液压回路分析 185

【实例6-1】CK3225数控车床液压系统 185

【实例6-2】TH6350卧式加工中心液压系统 187

6.4 数控机床上典型气压回路的分析 190

【实例6-3】H400型卧式加工中心气压系统 190

【实例6-4】HT6350卧式加工中心气压系统 193

6.5 数控机床上液压和气压系统的维护 193

6.5.1 液压系统的维护要点 194

【实例6-5】液压设备点检 195

6.5.2 气压系统维护的要点 198

【实例6-6】气动元件的点检与定检 199

学习小结 200

思考与练习题 200

第7章 典型的数控机床 202

7.1 数控车床 202

7.1.1 数控车床的主要功能及加工对象 202

7.1.2 数控车床的特点与发展 204

7.1.3 数控车床的分类 204

【实例7-1】HM-077数控车床 205

7.2 数控铣床 212

7.2.1 数控铣床的主要功能及加工对象 212

7.2.2 数控铣床的分类 213

【实例7-2】XKA5750数控立式铣床 214

7.3 加工中心 219

7.3.1 加工中心的基本功能与特点 219

7.3.2 加工中心的基本组成 220

7.3.3 加工中心的分类 221

【实例7-3】VMC-15加工中心 222

学习小结 227

思考与练习题 228

第8章 数控机床的应用 230

8.1 数控机床的选用 230

8.1.1 数控机床的选择 230

8.1.2 数控系统的选择 231

8.1.3 数控机床驱动电动机的选择 232

8.1.4 自动换刀装置（ATC）、托盘自动交换装置（APC）和刀柄的选择配置 233

8.1.5 数控机床附件的选择和技术服务 234

8.2 数控机床的安装、调试 234

8.2.1 数控机床的安装 234

8.2.2 数控机床的调试 235

8.3 数控机床的验收 236

8.3.1 数控机床外观的检查 237

8.3.2 数控机床精度的验收 237

【实例8-1】数控立式车床的部分几何精度检验 238

8.4 数控机床的生产管理 239

8.5 数控机床的维修管理 243

8.5.1 数控机床使用要点 243

8.5.2 数控机床安全生产要求 244

8.5.3 数控机床维修计划管理 244

8.6 数控机床的维护保养 246

【实例8-2】数控机床的日常维护与保养 246

8.7 数控机床常见故障分类、诊断与维修 248

8.7.1 数控机床的故障诊断 249

8.7.2 数控机床故障的排除 252

【实例8-3】主传动部件常见故障、产生原因及排除方法 252

【实例8-4】TH5840立式加工中心松刀动作缓慢的故障维修 253

【实例8-5】进给传动系统常见故障、故障原因及维修方法 254

【实例8-6】自动换刀装置常见故障、产生原因及排除方法 255

【实例8-7】刀架转位不正常的故障分析和处理 256

【实例8-8】液压与气压系统常见故障、产生原因及排除方法 257

【实例8-9】五轴联动数控叶片铣床空气静压单元故障处理 258

学习小结 261

思考与练习题 262

第9章 普通机床数控化改造 266

项目1 C616型卧式普通车床的数控化改造 266

任务1 总体方案设计 266

任务2 主要技术方案的选择 267

任务3 机械部分改造设计与计算 271

任务4 绘制机床改装零件图和完成机床数控改造的所有技术资料 274

任务5 制造、安装、调试 274

项目2 加工双人字槽经济型数控铣床改造 274

任务1 数控系统类型的选择 275

任务2 主轴驱动及进给驱动的选择及校核 275

任务3 机床机械部分改造 276

任务4 加工双人字槽程序设计 278

任务5 加工工艺及技巧 279

学习小结 280

思考与练习题 281

第10章 实训项目 282

实训项目1 认识数控机床 282

实训项目2 HED-21S数控机床综合实验台数控系统原理及组成 283

实训项目3 认识（或拆装）与调整THK6380加工中心主轴部件 286

实训项目4 认识（或拆装）数控机床机械传动部件和支承部件 287

实训项目5 认识转位刀架和数控回转工作台的结构及相关零部件 289

实训项目6 数控机床齿轮泵的拆装 290

实训项目7 数控车床几何精度检测 291

实训项目8 数控机床维护 293

实训项目9 加工中心换刀装置故障维修 294

实训项目10 CA6140普通机床数控化改造 296

参考文献 298