數控機床系統設計(第二版)（簡體書）

《數控機床系統設計(第2版)》比較全面、系統地講述了數控機床的基本組成和工作原理，各主要部件的功能和特點，重點介紹了數控機床及加工中心的總體設計、傳動計算、電氣控制和結構設計。《數控機床系統設計(第2版)》以數控機床設計方法為主線，以總體設計、運動設計、結構設計為重點，注重分析問題、解決問題和設計能力的培養。內容取材新穎、由淺入深、循序漸進、理論與實際相結合，反映了當今數控機床的技術發展前沿。《數控機床系統設計(第2版)》可作為高等院校機械設計制造及其自動化、數控技術以及模具設計與制造等專業的教學用書，也可供從事機械設計制造和研究的工程技術人員參考。

數控機床集計算機技術、電子技術、自動控制、傳感測量、機械制造、網絡通信技術于一體，是典型的機電一體化產品，它的發展和運用，開創了制造業的新時代，改變了制造業的生產方式、產業結構、管理方式，使世界制造業的格局發生了巨大變化。 文懷興、夏田編著的《數控機床系統設計（第2版）》將原書第9章、第10章刪除，增加了第9章計算機數控系統，每章後增添了習題和思考題。本書在保持原來風格和特點的基礎上，作了必要的增減和修改，更新了部分內容。第1章更新了數控機床的工作原理，增加了數控系統的主要工作過程。第2章刪除了數控機床設計的基本要求和系列化、通用化、模塊化設計等內容，增加了數控機床的設計內容和設計特點以及數控機床總體布局等內容。第3章刪除了主傳動的開停、制動裝置等內容，增加了主軸轉速的自動變換以及主軸旋轉與進給軸的同步控制等內容。第4章刪除了主軸的技術要求和動壓滑動軸承等內容。其他章節也作了少量的修改和調整。

數控機床集計算機技術、電子技術、自動控制、傳感測量、機械制造、網絡通信技術于一體，是典型的機電一體化產品，它的發展和運用，開創了制造業的新時代，改變了制造業的生產方式、產業結構、管理方式，使世界制造業的格局發生了巨大變化。現代的CAD/CAM、FMS、CIMS等，都是建立在數控技術之上。數控技術水平已成為衡量一個國家制造業現代化程度的核心標志，實現加工機床及生產過程數控化，已經成為當今制造業的發展方向。“中國制造”競爭力的提高，急需培養一批能夠掌握數控機床設計理論和方法的工程技術人才，滿足制造業發展和新產品開發對人才的需求。為了適應數控技術的快速發展，盡可能反映數控機床的新成就，加強機床控制系統設計等內容，適應高等院校機械類專業教學的需要，特對《數控機床系統設計》一書進行修訂。本書將原書第9章、第10章刪除，增加了第9章計算機數控系統，每章後增添了習題和思考題。本書在保持原來風格和特點的基礎上，作了必要的增減和修改，更新了部分內容。第1章更新了數控機床的工作原理，增加了數控系統的主要工作過程。第2章刪除了數控機床設計的基本要求和系列化、通用化、模塊化設計等內容，增加了數控機床的設計內容和設計特點以及數控機床總體布局等內容。第3章刪除了主傳動的開停、制動裝置等內容，增加了主軸轉速的自動變換以及主軸旋轉與進給軸的同步控制等內容。第4章刪除了主軸的技術要求和動壓滑動軸承等內容。其他章節也作了少量的修改和調整。本書第1章、第2章、第3章、第4章、第8章由陜西科技大學文懷興教授編寫，第5章、第6章、第7章、第9章由陜西科技大學夏田教授編寫。本書編寫過程中，得到了許多專家的支持和幫助，在此謹致謝意。本書可作為高等院校機械設計制造及其自動化、數控技術以及模具設計與制造等專業的教學用書，也可供從事機械設計制造和研究的工程技術人員參考。由于編者水平有限，書中的不妥之處懇請讀者批評指正。編者

第1章數控機床概述
1．1數控機床的特點
1．1．1數控機床的優點
1．1．2數控機床加工零件的特點
1．2數控機床的組成和工作原理
1．2．1數控機床的組成
1．2．2數控機床的工作原理
1．2．3數控系統的主要工作過程
1．3數控機床的分類
1．3．1按運動方式分類
1．3．2按控制方式分類
1． 3．3按數控系統的功能水平分類
1．4控制軸數與聯動軸數
1．5數控機床性能、結構及應用
1．5．1數控機床的精度指標
1．5．2典型數控機床結構及應用
1．6數控機床的發展趨勢
1．6．1數控機床的產生和發展
1．6．2數控機床的發展趨勢

第2章數控機床的總體設計
2．1數控機床設計方法和理論
2．1 ．1設計類型
2．1．2設計方法的特點
2．1．3數控機床的設計步驟
2．1．4數控機床設計的基本理論
2．1．5並聯機床設計創新
2．2數控機床總體方案設計
2．2．1運動設計及表面形成方法
2．2．2機床總體結構方案設計
2．3機床主要參數的設計
2．3．1主參數和尺寸參數
2．3．2運動參數
2．3 ．3動力參數

第3章數控機床主傳動系統設計
3．1概述
3．1．1數控機床主傳動系統的特點
3．1．2主傳動系統的設計要求
3．1．3數控機床主傳動系統配置方式
3． 1．4主傳動系統的類型
3．2分級變速主傳動系統設計
3．2．1轉速圖的概念
3．2．2變速規律
3．2．3結構網及結構式
3．2．4擬定轉速圖的方法
3．2．5齒輪齒數的確定
3．2．6主傳動系統計算轉速
3．3無級變速傳動鏈的設計
3．3．1無級變速裝置的分類
3．3．2機械無級變速與分級變速機構的串聯
3．3．3採用直流或交流電動機無級調速
3．3．4主軸轉速的自動變換
3．3．5主軸旋轉與進給軸的同步控制
3．4現代數控機床主傳動系統
3．4．1高速主傳動設計
3．4．2柔性化、複合化設計
3．5主傳動系統結構設計
3．5．1變速機構
3．5．2齒輪在軸上的佈置
3．5．3立式加工中心主軸箱的構造
3．5．4數控車床主軸箱構造

第4章主軸組件設計
4．1主軸組件的基本要求
4．2主軸
4．2．1主軸的構造
4 ．2．2主軸的材料和熱處理
4．3主軸滾動支承
4．3．1主軸常用滾動軸承的類型
4．3．2主軸滾動軸承的選擇
4．3．3主軸軸承的配置方式
4．3．4滾動軸承精度等級的選擇
4．3．5主軸滾動軸承的預緊
4 ．4靜壓軸承
4．4．1液體靜壓軸承
4．4．2氣體靜壓軸承
4．5主軸組件的設計計算
4．5．1初選主軸直徑
4．5．2主軸懸伸量的確定
4．5．3主軸最佳跨距的選擇
4．6數控機床主軸組件的結構形式
4．6．1主軸的支承與潤滑
4．6．2刀具自動裝卸及切屑清除裝置
4．6．3主軸準停裝置
4．7高速主軸單元
4．7．1高速電主軸的結構
4．7．2高性能的CNC控制系統
4．7．3冷卻潤滑技術的研究
4．7．4高速精密軸承
4 ．7．5電主軸的動平衡
4．7．6刀具的夾緊
4．7．7軸上零件的連接
4．8提高主軸組件性能的措施
4．8．1提高旋轉精度
4．8．2改善動態特性
4．8．3控制主軸組件溫升

第5章伺服進給傳動系統設計
5．1伺服進給傳動系統概述
5．1．1伺服進給系統分類
5．1．2伺服進給系統的基本要求
5．2直線運動機構——滾珠絲槓螺母機構
5．2．1工作原理及其特點
5．2．2結構類型
5．2．3滾珠絲槓的安裝
5．2．4滾珠絲槓螺母副的計算和選用
5．3數控機床消隙機構及其常用的連接方式
5．3．1進給系統傳動齒輪間隙消除
5．3．2數控機床常用的連接方式
5．4伺服電動機及其調速
5．4．1步進電動機
5．4．2直流伺服電動機及其調速系統
5．4．3交流伺服電動機及其調速
5．4．4直線電動機
5．5典型進給系統結構
5．6伺服進給系統設計的基本要求
5．7伺服進給系統機械傳動裝置的設計步驟及計算
5．7．1負載轉矩的計算
5．7．2負載慣量的計算
5．7．3伺服電動機的選擇
5．7．4電動機慣量與負載慣量的匹配
5．8伺服進給系統的動態響應、穩定性及精度
5．8．1動態性能指標
5．8．2系統的穩定性
5．8．3開環、半閉環伺服進給系統的死區誤差及定位精度
5．8．4靜態誤差與伺服剛度
5．8．5傳動鏈的自然頻率
5．8．6剛度計算

第6章數控機床檢測裝置
6．1數控機床測量系統分類與特點
6． 1．1檢測裝置的分類
6．1．2數控測量裝置的性能指標及要求
6．2常用測量元件的工作原理及應用
6．2．1旋轉變壓器
6．2．2感應同步器
6．2．3光柵
6．2．4磁柵
6．2．5脈衝編碼器

第7章數控機床本體設計
7．1支承件設計
7 ．1．1數控機床支承件的功用和應滿足的要求
7．1．2支承件的靜剛度
7．1．3支承件的動態特性
7．1．4支承件的結構設計
7．1．5支承件的有限元計算簡介
7．2導軌設計
7．2．1導軌的分類
7．2．2對導軌的基本要求
7．2．3滑動導軌
7．2．4滾動導軌
7．2．5提高導軌耐磨性的措施

第8章自動換刀和自動交換工件系統
8．1自動換刀裝置
8．1．1迴轉刀架換刀
8．1．2更換主軸換刀
8．1．3帶刀庫的自動換刀系統
8．2工件自動交換系統
8．2．1托盤交換裝置
8．2．2裝卸料機器人
8．2．3有軌小車
8．2．4無軌小車
8．3數控機床的迴轉工作台
8．3．1數控迴轉工作台
8．3．2分度工作台

第9章計算機數控系統
9．1概述
9．1．1CNC系統組成
9．1．2計算機數控裝置的組成
9．1．3CNC系統功能
9．1．4計算機數控裝置的工作原理
9．2數控系統的硬件結構
9．2．1CNC系統的硬件構成特點
9．2．2單CPU結構GNC系統的硬件結構
9 ．2．3多CPU結構CNC系統的硬件結構
9．3CNC系統的軟件結構
9．3．1CNC裝置軟硬件的界面
9．3．2CNC系統控制軟件的結構特點
9．3．3常規CNC系統的軟件結構
9．4數控系統的I/O接口
9．4．1CNC裝置的輸入/輸出和通信要求
9．4．2數控系統的I/O接口電路的作用和要求
9．4．3機床I/O接口
9．4．4通用I/O接口
9．5數控機床用可編程序控制器
9．5．1可編程序控制器的組成
9．5．2可編程序控制器的工作過程
9．5 ．3可編程序控制器的特點
9．5．4數控系統PLC的類型
9．5．5數控機床中PLC控制功能的實現
9．5．6PLC在數控機床上的應用舉例
9．6FANUC0i數控系統
9 ．6．1控制單元
9．6．2電源模塊
9．6．3伺服模塊
9．6．4主軸模塊
9．6．5綜合連接圖

參考文獻