数控机床实用教程

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3CNC装置的功能特点29

231CNC装置硬件结构29

232CNC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PLC37

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1C616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2HED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10CA6140普通机床数控化改造296

参考文献2982100433B

本书是以培养应用型、技能型人才为目的，根据目前企业单位数控机床操作、维护和维修岗位能力要求编写的。全书共分10章，重点介绍数控机床概述、机床数控系统、数控机床的主体结构、数控机床的传动系统、数控机床的辅助装置、数控机床液压与气压系统、典型的数控机床、数控机床的应用、普通机床数控化改造及实训项目。

本书适用于高等院校数控技术、机电一体化、模具设计与制造、机械制造及自动化等专业教学和技能考核培训用书，也可作为各院校教学参考用书以及工厂数控机床操作、维护与维修等技术工人职业技能的培训参考教程和自学参考书。

1，按加工工艺方法分类

普通数控机床

为了不同的工艺需要，普通数控机床有数控车床、铣床、钻床、镗床及磨床等，而且每一类又有很多品种。

数控加工中心

数控加工中心是带有刀库和自动换刀装置的数控机床。典型的数控加工中心有镗铣加工中心和车削加工中心。

多坐标数控机床

多坐标联动的数控机床，其特点是数控装置能同时控制的轴数较多，机床结构也较复杂。坐标轴数的多少取决于加工零件的复杂程度和工艺要求，现在常用的有四、五、六坐标联动的数控机床。

数控特种加工机床

数控特种加工机床包括电火花加工机床、数控线割机床、数控激光切割机床等。

2，按控制运动的方式分类

点位控制数控机床

这类机床只控制运动部件从一点移动到另一点的准确位置，在移动过程中不进行加工，对两点间的移动速度和运动轨迹没有严格要求，可以沿多个坐标同时移动，也可以沿各个坐标先后移动。采用点位控制的机床有数控钻床、数控坐标镗床、数控冲床和数控测量机等。

直线控制数控机床

这类机床不仅要控制点的准确定位，而且要控制(或工作台)以一定的速度沿与坐标轴平行的方向进行切削加工。

轮廓控制数控机床

这类机床能够对两个或两个以上运动坐标的位移及速度进行连续相关的控制，使合成的平面或空间运动轨迹能满足零件轮廓的要求。

轮廓控制数控机床有数控铣床、车床、磨床和加工中心等。

按所用进给伺服系统的类型分类

开环数控机床

开环数控机床采用开环进给伺服系统，伺服驱动部件通常为反应式步进电动机或混合式伺服步进电动机。

闭环数控机床

闭环数控机床的进给伺服系统是按闭环原理工作的，带有直线位移检测装置，直接对工作台的实际位移量进行检测。伺服驱动部件通常采用直流伺服电动机和交流伺服电动机。

半闭环数控机床

这类控制系统与闭环控制系统的区别在于采用角位移检测元件，检测反馈信号不是来自工作台，而是来自与电动机相联系的角位移检测元件。

按所给数控装置类型分类

硬件式数控机床

硬件式数控机床（NC机床）使用硬件式数控装置，它的输入、查补运算和控制功能都由专用的固定组合逻辑电路来实现，不同功能的机床，其结合逻辑电路也不相同。改变或增减控制、运算功能时，需要改变数控装置的硬件电路。

软件式数控机床

这类数控机床使用计算机数控装置（CNC）。此数控装置的硬件电路是由小型或微型计算机再加上通用或专用的大规模集成电路制成。数控机床的主要功能几乎全部由系统软件来实现，所以不同功能的机床其系统软件也就不同，而修改或增减系统功能时，不需改变硬件电路，只需改变系统软件。

按数控装置的功能水平分类

按此分类方法可将数控机床分为低、中、高档三类。