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CAD 353
8.2.2 机床整机建模与性能分析 357
8.3 主传动系统CAD 363
8.3.1 部件装配图CAD 363
8.3.2 加工中心和数控机床主轴及主传动系统CAD 366
8.4 伺服进给系统CAD 371
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CAD 377
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