数控机床结构（第二版）

第一章数控机床概述

学习任务书1

第一节数控机床的产生和发展1

一、数字控制技术的产生和发展1

二、我国数控机床的发展情况2

三、数控机床的发展水平和趋势3

四、经济型数控机床5

五、五轴联动机床6

第二节数控机床的特点和应用范围7

一、数控机床的特点7

二、数控机床的应用范围8

第三节数控机床的分类9

一、按运动方式划分9

二、按工艺用途划分9

三、按控制方式划分10

四、按功能水平划分11

思考与练习12

第二章数控机床典型装置

学习任务书13

第一节数控机床主传动系统13

一、主传动的结构特点13

二、主传动系统变速方式14

三、主轴的支承15

四、主轴的驱动与控制16

五、主轴转速的自动变换16

六、高速主轴单元17

第二节数控机床的伺服进给系统20

一、伺服进给系统组成20

二、伺服进给系统的基本要求21

三、进给传动系统的特点21

四、滚珠丝杠螺母副22

五、传动齿轮间隙消除机构24

六、直线电动机进给系统26

七、高速进给系统27

第三节数控机床的导轨29

一、数控机床对导轨的基本要求29

二、数控机床导轨的类型与特点29

第四节数控机床自动排屑装置33

一、平面链式排屑装置34

二、刮板式排屑装置34

三、螺旋式排屑装置35

四、磁性排屑器35

第五节数控机床位置检测装置36

一、位置检测装置的要求与类型36

二、常用位置检测装置37

第六节数控系统45

一、数控系统的组成45

二、数控装置的构成46

三、数控系统的主要工作过程47

第七节可编程控制器49

一、 PLC的结构50

二、 PLC的工作原理51

三、 M、S、T功能的实现52

思考与练习55

第三章数控车床

学习任务书57

第一节数控车床的组成57

一、数控车床的工艺用途57

二、数控车床的组成57

第二节数控车床的布局59

一、影响车床布局形式的因素59

二、主轴箱和尾座的布局形式59

三、床身和导轨的布局形式59

四、刀架的布局61

第三节数控车床的分类61

一、按主轴的配置形式分类61

二、按刀架和主轴数量分类62

三、按数控系统的功能水平分类62

四、按数控系统的不同控制方式分类64

第四节数控车床的自动换刀装置64

一、自动回转刀架64

二、多主轴转塔头换刀装置66

三、带刀库的自动换刀装置67

第五节MJ50数控车床67

一、机床的主要技术参数68

二、机床的传动链69

三、主轴箱70

四、纵向送给传动装置71

五、横向进给传动装置72

六、卧式回转刀架73

七、平板共轭分度凸轮机构73

八、自动定心卡盘75

九、机床尾座75

十、MJ50数控车床液压传动系统及换刀控制76

思考与练习78

第四章数控铣床

学习任务书79

第一节概述79

一、数控铣床的组成79

二、数控铣床的工作原理81

第二节数控铣床的分类和应用82

一、数控铣床的分类82

二、数控铣床的应用84

第三节数控铣床的组成与布局85

一、数控铣床的结构组成85

二、卧式数控铣床的布局形式85

三、立式数控铣床的布局形式87

四、高速数控机床的布局形式87

第四节数控铣床的主轴结构88

一、刀具自动装卸及切屑清除装置88

二、主轴准停装置90

第五节数控铣床的辅助装置91

一、数控铣床回转工作台91

二、分度工作台92

第六节冷却系统94

一、机床冷却和温度控制94

二、工件切削冷却95

第七节润滑系统96

一、润滑的作用96

二、润滑系统的类型和应用96

第八节典型数控铣床97

一、机床的基本构成及基本运动97

二、机床的主要技术参数97

三、机床的传动系统99

四、典型部件结构100

思考与练习103

第五章加工中心

学习任务书104

第一节概述104

一、工序高度集中104

二、加工精度高104

三、适应性强105

四、生产效率高105

五、经济效益好105

六、劳动强度低，工作条件好105

七、有利于生产管理的现代化105

第二节加工中心的基本构成106

一、基础部件106

二、主轴组件106

三、控制系统106

四、伺服系统106

五、自动换刀装置106

六、自动托盘更换系统107

七、辅助系统107

第三节加工中心的分类107

一、按加工范围分类107

二、按加工中心的布局方式分类107

三、按换刀形式分类112

四、按加工精度分类113

五、按数控系统功能分类114

六、按工作台的数量和功能分类114

第四节加工中心的发展114

一、高速化114

二、进一步提高精度115

三、功能的完善115

第五节自动换刀机构115

一、自动换刀装置的分类115

二、刀库119

三、机械手122

四、刀具的选择方式126

五、刀具识别装置127

第六节JCS018A型立式加工中心129

一、JCS018A型立式加工中心简介129

二、主要性能指标130

三、JCS018A型加工中心的传动系统131

四、JCS018A型加工中心的典型部件结构132

思考与练习136

第六章数控电加工机床

学习任务书137

第一节电火花加工概述137

一、电火花加工的物理本质137

二、工作液介质的作用138

三、数控电切削加工设备组成139

四、数控电切削加工设备类型139

第二节数控电火花成形机床141

一、机床的结构形式141

二、数控电火花成形机床的组成部分及作用142

三、数控电火花成形机床型号、规格、分类153

四、数控电火花成形机床的维护与保养154

第三节数控线切割机床概述154

一、数控线切割机床的组成和工作原理154

二、数控线切割机床的分类、代号、规格156

第四节高速走丝数控线切割机床157

一、机床本体157

二、脉冲电源166

三、工作液循环系统166

四、控制系统166

第五节低速走丝数控线切割机床167

一、机床本体168

二、慢速走丝系统168

三、工作液系统169

四、纸带读入机170

思考与练习171

第七章数控磨床

学习任务书172

第一节概述172

一、数控磨床组成172

二、数控磨床的结构特点173

第二节数控外圆磨床174

一、机床本体的总体结构及运动174

二、主要技术参数174

三、数控系统功能175

四、机床的主要部件结构176

第三节数控坐标磨床177

一、 MK4280数控坐标磨床的主要构成177

二、技术参数179

三、数控坐标磨床主要运动180

四、可控制轴数及联动轴数180

五、机床热变形控制与补偿181

第四节数控工具磨床181

一、机床的主要构成181

二、主要技术参数183

三、机床的运动及机床坐标系的建立184

思考与练习184

第八章数控冲床

学习任务书185

第一节数控冲床概述185

一、数控冲床的分类及特点185

二、数控冲床的工作原理186

第二节数控冲床的组成与结构187

一、数控冲床的组成187

二、数控冲床的结构189

第三节典型数控冲床191

一、 ZX数控冲床191

二、伺服复合小型精密钣金加工冲床193

思考与练习194

第九章三坐标测量机

学习任务书195

第一节三坐标测量机概述195

一、三坐标测量机的功能195

二、三坐标测量机的类型196

第二节三坐标测量机的构成198

一、三坐标测量机的主体198

二、三坐标测量机的测量系统199

三、三坐标测量机计算机控制系统和软件199

第三节三坐标测量机的测量方式199

一、直接测量方法199

二、程序测量方法200

三、自学习测量方法200

第四节小型三坐标测量机200

一、测量机的构成和基本配制200

二、测量机的机械主体结构201

三、X向工作台与导轨201

四、测量机的传动系统202

五、龙门框架（活动桥）、横梁与滑架204

六、ZOO小型三坐标测量机的测量系统204

七、气路装置206

八、数控系统206

思考与练习206

第十章柔性制造系统

学习任务书207

第一节柔性制造系统概述207

一、柔性自动化的兴起207

二、柔性制造系统的类型与构成208

三、柔性制造系统的优点与发展趋势208

第二节自动加工系统210

一、加工系统的配置210

二、加工系统的要求210

三、自动加工系统中常用加工设备211

四、加工系统中的刀具与夹具212

五、加工系统的监控215

六、柔性制造系统实例220

思考与练习220

参考文献

本书共分十章，对数控机床进行了概述，详细介绍了各类数控机床的典型通用装置，并分别对数控车床、数控铣床、加工中心、数控电加工机床、数控磨床、数控冲床、三坐标测量机、柔性制造系统等数控加工设备的分类、组成、结构、工作原理进行了详细的说明。

本书可作为高职高专院校数控类、机械制造及自动化类、机电一体化类、模具类等专业用教材，也可作为中职院校及其他培训机构用教材，还可作为工程技术人员参考用书。

《数控机床结构与维修（项目化教程）》教材*版出版后，被许多学校采用作为教材，受到广大师生的欢迎，同时也收到了一些改进意见。为了适应数控技术专业教学发展的要求，突出理论知识与实践操作技能的有机结合，更好地培养高技能应用型专业人才，我们对原书进行了部分删改，并且增加了数控机床实训内容。《数控机床结构与维修（项目化教程）》第二版，以工学结合、项目化教学的要求进行编写，主要介绍了数控机床的基本工作原理、数控机床的典型机械结构、数控机床典型的数控系统、数控机床典型的电气系统、数控机床的安装、精度检验、数控机床故障诊断与维修等内容。

《数控机床结构原理与应用》以培养技能型人才为依据，根据目前企业单位的用人需求而编写，介绍了数控机床的基础知识、检测装置、数控系统与插补、伺服系统、机械结构、常用数控机床及附件、工业机器人、柔性制造系统、计算机集成制造系统、通信以及检测调试与维护等内容。全书按照常用数控机床基本构成、先进制造技术、通信及调试与维护几个部分来讲述，内容全面、综合，深入浅出，既考虑到目前数控机床应用的实际情况，又考虑到数控机床的发展趋势。《数控机床结构原理与应用》适于作为数控技术、机电一体化、机械制造及自动化、模具设计与制造等专业教学和技能考核培训用书，也可作为各本科院校教学参考书以及工厂操作、编程、设计与维修等技术工人的自学参考书。