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第1篇 机床设计总则1

第1章 机床常用设计资料1

1.1 常用资料及公式1

1.1.1 标准分类及编号1

1.1.2 计量单位1

1.2 常用电工材料2

1.2.1 常用导电导磁材料2

1.2.2 常用绝缘材料2

1.2.3 电动机、电器和变压器用绝缘材料的耐热等级（根据GB/T 11021—2014）3

1.3 机床操作指示形象化符号4

1.3.1 一般机床操作指示形象化符号4

1.3.2 数控机床操作指示形象化符号21

1.3.3 操作指示符号使用要求24

1.4 一般机床设计资料24

1.4.1 机床电力电路设计准则24

1.4.2 机床电气控制系统常用的符号和标号26

1.4.3 机床通用技术要求40

1.4.4 机床安全防护及其他技术要求41

参考文献45

第2章 数控机床概述46

2.1 数控机床简介46

2.2 数控机床的工作原理及组成47

2.2.1 数控机床的工作原理47

2.2.2 数控机床的组成48

2.3 数控机床分类48

2.3.1 按工艺用途分类48

2.3.2 按运动轨迹分类48

2.3.3 按伺服系统分类49

2.3.4 按功能水平分类50

2.4 数控机床性能、结构及应用50

参考文献52

第3章 机床设计标准与通则53

3.1 数控机床总体设计53

3.1.1 机床设计的基本要求和主要评定指标53

3.1.2 机床设计方法和步骤66

3.1.3 机床总布局71

3.1.4 机床主要技术参数的确定119

3.2 常用机床精度检验标准124

3.2.1 数控车床精度检验124

3.2.2 数控钻镗铣床精度检验139

3.2.3 磨床精度检验179

3.3 数控机床位置精度199

3.3.1 数控轴线的定位精度和重复定位精度的确定199

3.3.2 数控机床热效应的测量和评定方法202

参考文献204

第4章 数控机床常用典型机械部件205

4.1 数控机床常用联轴器205

4.1.1 联轴器概述205

4.1.2 滑块联轴器208

4.1.3 弹性柱销联轴器210

4.1.4 套筒联轴器214

4.1.5 梅花形弹性联轴器218

4.1.6 膜片联轴器219

4.1.7 鼓形齿式联轴器222

4.2 数控机床常用轴承224

4.2.1 轴承概述224

4.2.2 机床常用滚动轴承224

4.2.3 机床常用滑动轴承247

4.2.4 机床常用静压轴承255

4.3 数控机床常用丝杠传动271

4.3.1 丝杠螺母副传动271

4.3.2 滑动丝杠副传动272

4.3.3 滚珠丝杠螺母传动282

4.4 数控机床常用传动装置290

4.4.1 蜗杆蜗轮传动290

4.4.2 带传动292

4.5 数控机床常用减速器及其配件295

4.6 数控机床其他机械部件304

4.6.1 分度台（数控回转工作台）304

4.6.2 数控回转刀架、刀库（自动换刀装置）308

4.6.3 排屑装置315

4.6.4 防护装置316

4.7 数控机床常用电气部件318

4.7.1 数控机床常用检测装置（编码器、光栅尺）318

4.7.2 数控机床常用可编程控制器322

4.7.3 数控机床常用低压电器325

参考文献347

第2篇 机床机械部件的选型与匹配设计349

第5章 伺服进给系统机械传动349

5.1 概述349

5.2 直线进给系统机械传动349

5.3 回转进给系统机械传动351

参考文献352

第6章 数控机床伺服进给系统机械传动部分数学建模353

6.1 概述353

6.2 滚珠丝杠进给系统机械传动数学建模354

6.3 蜗轮蜗杆回转进给系统机械传动数学建模358

参考文献361

第7章 数控机床各机械部件计算条件的确定362

7.1 概述362

7.2 计算转速与计算载荷362

7.2.1 计算转速362

7.2.2 计算载荷365

7.3 机床刚度的计算条件372

7.3.1 弹性变形对工作条件影响的计算条件372

7.3.2 弹性变形对几何精度和定位精度影响的计算条件373

7.3.3 弹性变形对加工精度影响的计算条件374

7.3.4 刚度对抗振性影响的计算条件378

7.4 传动系统刚度的计算条件382

7.4.1 根据不出现摩擦自振的条件确定传动系统刚度382

7.4.2 根据微量进给的灵敏度确定传动系统刚度387

7.4.3 根据传动精度确定传动系统刚度387

参考文献388

第8章 机床传动副的匹配计算389

8.1 概述389

8.2 带传动副的匹配计算389

8.2.1 初始条件389

8.2.2 计算目标传动比389

8.2.3 配置计算过程389

8.3 齿轮传动副的匹配计算393

8.3.1 渐开线圆柱齿轮传动副的匹配计算393

8.3.2 锥齿轮传动副的匹配计算397

8.3.3 行星差动齿轮传动副的匹配计算401

8.4 蜗杆传动副的匹配计算418

8.5 滚珠丝杠副的匹配计算431

8.5.1 滚珠丝杠计算选型431

8.5.2 滚珠丝杠计算选型实例437

参考文献442

第9章 丝杠支承轴承的匹配计算443

9.1 概述443

9.2 滚动轴承的匹配计算443

9.3 配置计算实例452

参考文献452

第10章 导轨的匹配计算453

10.1 概述453

10.2 滑动导轨的匹配计算454

10.3 塑料导轨的匹配计算464

10.4 静压导轨的匹配计算471

参考文献473

第11章 机床主轴部件的匹配计算474

11.1 概述474

11.2 主轴系统电动机的选型474

11.2.1 根据刀具和切削条件选择电动机474

11.2.2 根据切削功率选择电动机475

11.3 机械式主轴的设计与计算477

11.3.1 概述477

11.3.2 机械主轴传动系统482

11.3.3 主轴参数的确定486

11.3.4 主轴轴承的选用487

11.4 电主轴参数的设计与计算490

11.4.1 电主轴介绍490

11.4.2 交流调速指标490

11.4.3 电主轴的设计490

11.4.4 电主轴选型495

11.4.5 主轴组件的刚度计算495

11.4.6 主轴系统选型计算实例496

参考文献497

第12章 数控机床常用伺服驱动系统设计与匹配计算498

12.1 设计原则和步骤498

12.1.1 设计原则498

12.1.2 设计步骤498

12.2 驱动系统稳态设计498

12.2.1 电动机输出转矩的计算498

12.2.2 电动机输出转矩的选择499

12.3 驱动系统动态设计500

12.3.1 驱动系统动态设计的基本要求500

12.3.2 加减速能力的计算与要求500

12.3.3 运动部件惯量的计算500

12.4 进给伺服电动机的匹配与计算501

12.4.1 伺服电动机选型概述501

12.4.2 伺服电动机选型匹配计算501

12.4.3 进给伺服系统的匹配与计算510

12.4.4 伺服驱动单元的选型524

12.4.5 数控系统的选型529

参考文献543