序一

数控机床是衡量国家综合工业实力的标尺，其发展水平直接决定一个国家在高端制造、国防科技及新兴产业等领域的全球地位。功能部件的设计应用水平直接影响高档数控机床的性能,是一直制约我国数控机床技术水平提升的主要因素之一。在国家科技重大专项的支持下,国内功能部件骨干企业和高校做了大量深入细致的技术研发工作,技术水平持续提升,关键功能部件实现批量配套,国内市场占有率明显提升。做好数控机床国产功能部件的优化设计选型及应用工作,是国产数控机床配套功能部件实现国产化的重要技术支撑，也是国家科技重大专项“提升国产重大装备技术水平，满足国内需要，改变依赖进口，受制于人的局面”目标任务完成的基础和重要组成部分，意义重大。

《高端机床装备功能部件优化设计选型应用手册》作者团队以高端机床装备的七大核心功能部件(滚珠丝杠副、滚动直线导轨副、数控转台、数控刀架、动力卡盘、高速电主轴、刀库及自动换刀装置)为对象，历时2年，总结了近百个专项课题的研究成果，进行了深入的理论研究、大量的可靠性分析和定性试验、广泛的市场调研和分析归纳,编写了上述七大核心功能部件的优化设计选型应用手册。该套手册集中展现了前期专项的科研、试验和应用成果,为功能部件的优化设计选型应用在基础理论体系、产品性能评价体系及产品标准体系构建方面提供支撑,解决了功能部件制造过程中技术及标准空缺问题,为实现功能部件产品批量生产和大规模应用给予了技术支持。手册及其所反映的技术成果填补了国内空白,所涉数控机床主要功能部件应用选型的总体技术水平进入国际先进行列，对“十四五”时期进一步专业化生产技术升级起到了重要的推广促进作用。

借此机会对倾注着心血和年华,坚持在数控机床功能部件研发、设计和应用一线工作的研究者和工程师,表达我深深的敬意。正是有这样的坚守和创新,才能有我国高档数控机床多年来发展的卓著成效和不断进取的未来。

中国工程院院士

西安交通大学教授

卢秉恒

序二

装备制造业是大国工业最重要的支柱产业。高档数控机床作为工业母机和装备制造业的基础，对于建设制造强国，非常重要。其中滚珠丝杠副、滚动直线导轨副、数控转台、数控刀架、动力卡盘、高速电主轴、刀库及自动换刀装置等功能部件，是数控机床的关键组成部分。

目前,国产数控功能部件相对主机来说,发展相对滞后。其中原因之一是缺乏设计依据。因此,包含多个分册的《高端机床装备功能部件优化设计选型应用手册》的编写出版具有重要的意义,一方面对前期国家科技重大专项支持的相关课题成果进行了总结,另一方面为工程技术人员进行功能部件的优化设计选型提供了理论和技术支持,有利于我国高端机床及装备功能部件设计制造水平的提高，进而提高国产重大装备的技术水平。

《高端机床装备功能部件优化设计选型应用手册》的编写，是在对大量主机厂、用户进行充分市场调研并进行试验研发工作的基础上完成的,具有较强的实践基础，能够为主机厂商及用户在功能部件选型上提供理论依据，提升数控机床设计制造水平。

该套手册内容丰富,体系结构符合工程技术人员要求,基础理论和技术实践相结合,既有基础理论的介绍,又有丰富的产品型号的推介,图文并茂,是一套难得的工程技术人员进行功能部件优化设计选型的参考书。

希望该套手册出版后,能够成为工程技术人员的得力助手,提升我国数控机床及功能部件的设计制造水平。

中国工程院院士

浙江大学教授

谭建荣

数控机床功能部件是高端机床装备的核心部件，其设计选型应用水平的高低直接影响数控机床的整机性能、功能及可靠性。数控机床国产功能部件的研发、优化设计选型及应用是数控机床配套功能部件实现国产化的重要支撑，是国家科技重大专项“提升国产重大装备技术水平，满足国内需要，改变依赖进口，受制于人的局面”目标任务完成的基础和重要组成部分，对我国高端机床装备制造水平提升目标实现具有重大战略意义。

国家科技重大专项“数控机床功能部件优化设计选型工具开发及应用”（编号2014ZX04011031）的目标就是编制一套《数控机床功能部件优化设计选型应用手册》及开发选型软件，为功能部件的优化设计选型应用提供基础理论体系、产品性能评价体系及产品标准体系；解决功能部件生产过程中技术空缺及生产标准空缺问题，实现功能部件产品批量生产。通过大量主机厂及用户的市场调研及试验研发工作，使该套手册具备强有力的实践基础，填补国内空白。该套手册主要针对数控机床六大功能部件（滚珠丝杠副、滚动直线导轨副、数控转台、数控刀架、动力卡盘、高速电主轴），共六本分册于2018年6月出版，获得了行业的高度好评，技术人员将该手册作为数控机床功能部件设计、测试、选型、应用的基础理论及设计应用参考，需求迫切。

2019年以来，高端机床装备迈入高质量发展阶段，高端机床对功能部件提出新需求，新技术、新产品、新应用层出不穷，高端装备在重点工程领域应用越来越广泛。在工业和信息化部、中国机械工业联合会、中国机床工具工业协会的大力支持下，2023年机械工业信息研究院金属加工杂志社组织行业核心技术团队编撰《高端机床装备功能部件优化设计选型应用手册》（以下简称《手册》）。

《手册》主要针对数控机床七大功能部件（滚珠丝杠副、滚动直线导轨副、数控转台、数控刀架、动力卡盘、高速电主轴、刀库及自动换刀装置）的设计选型应用要求进行编写，介绍了功能部件结构及参数，提供了选型流程及计算方法、型谱参数、优化设计与设计选型、主要性能指标的测试方法、附件选用及安装使用维护方法等，给出了高端机床装备功能部件设计选型典型案例。《手册》分为七个功能部件分册，分别为《滚珠丝杠副分册》（主编冯虎田，副主编祖莉、周长光、刘建佐、冯宇、王建修、李敬宇、马凤举、杨延华）、《滚动直线导轨副分册》（主编欧屹，副主编梁医、荣伯松、殷玲香、冯健文、米继锋、原野）、《数控转台分册》（主编于春建，副主编张虎、蔡春刚、赵相雨、张艳芹、丁爽、曲维康）、《数控刀架分册》（主编陈传海，副主编景国丰、罗巍、邹运、郭劲言）、《动力卡盘分册》（主编张云，副主编张国斌、景国丰、范伟其、孙贤青、徐伟、高振江、陈永胜、李学崑）、《高速电主轴分册》（主编李文超，副主编陈虎、周吉贞、杨丹群、李东亚、万少可、陈传海）、《刀库及自动换刀装置分册》（主编汪满新，副主编陈亮、田海龙、吕云良、赵相雨、邹运、朱建国）。

《手册》策划、编撰依据如下基本原则：

1)前瞻性及先进性。由专业的功能部件生产商及行业研究者与设计工程师共同编撰，确保基础理论及应用技术的前瞻性及先进性。

2)操作性及可行性。在编制《手册》过程中，做了大量的可行性分析以及试验定型等工作，确保理论建立在大量实践基础之上。

3)知识性及系统性。在编制《手册》过程中，在功能部件的各个技术领域均做了大量市场调研，进行分析归纳，形成一系列重点产品型谱，确保了知识、技术及产品的系统性、全面性。

4)系列化及标准化。《手册》中的内容根据型谱参数等标准来细分，方便查阅相关技术知识。

编撰《手册》的重要意义体现在如下四个方面：

1）提供应用研究的基础理论。《手册》补充且完善了目前国内高端机床装备功能部件等基础零部件的理论与应用研究成果，为功能部件生产研发提供强有力的理论基础。

2）展现前期取得的专项成果。依托前期七大功能部件国家科技重大专项和高质量专项技术成果，集中展现前期基础研究及产品研发的科研、试验及应用成果，对行业进一步专业化生产技术升级有推广促进作用。

3）强调企业与用户对接示范。遵循“共性技术研发—产品研发—产业化应用—用户应用示范”规律，企业与用户对接环节进一步强化。《手册》旨在编撰以企业与用户对接技术为基础的，双方共同认可的安装、调试和验收的最新规范，因此选型软件开发及手册对企业与用户对接具有示范作用。

4）满足国内现状发展需求。国外功能部件技术手册早已编制完成，现已形成标准化、系列化，并广泛用于企业研发与用户应用之中。在上一版手册的基础上，该《手册》对国内功能部件设计、选型及应用的基础性理论进行了进一步的系统性完善，尤其是在功能部件设计、检验、试验、制造装配，以及主机选型设计及安装方面增加了应用场景案例。

该《手册》作者团队所研究的共性技术、产品设计及选型技术、测试安装技术规范及标准，能满足国内功能部件行业对产品的测试、试验基本需求，为我国高端机床装备自主开发能力的提高奠定相关技术基础。

《手册》可供机床设计人员、功能部件设计人员及大专院校的研究人员参考使用。

《手册》凝聚了编撰组、咨询专家、审核专家的心血，行业各主要参加单位技术人员无私奉献、精益求精提供设计选型案例，包括南京理工大学、吉林大学、清华大学、南京工艺装备制造股份有限公司、洛阳轴承研究所有限公司、烟台润江机床附件有限公司、烟台南工大环球智能装备有限公司、烟台环球机床装备股份有限公司、西安华欧精密机械有限责任公司、通用技术集团大连机床有限责任公司、深圳市威远精密技术有限公司、深圳市爱贝科精密工业股份有限公司、陕西汉江机床有限公司、山东台稳精密机械有限公司、山东华准机械有限公司、青岛祥银传动设备有限公司、丽水职业技术学院、科德数控股份有限公司、江苏古田自动化股份有限公司、江苏晨光数控机床有限公司、广东凯特精密机械有限公司、冈田智能（江苏）股份有限公司、方冠（常州）数控科技有限公司、东莞拓高传动机械有限公司、慈溪市奥菱机床附件有限公司、倍得福机械科技（常州）股份有限公司、浙江卓求传动科技有限公司、浙江精锐智能传动有限公司、浙江精久轴承工业有限公司、浙江得利亚自动化制造有限公司、西安交通大学、扬州大学、西南交通大学、南京信息工程大学、南京工程学院、内蒙古工业大学、内蒙古机电职业技术学院、枣庄职业学院等。

《手册》编撰期间，课题组深入主机厂调研，虚心学习，获得了宝贵的一线设计资料。包括北京北一机床股份有限公司、通用技术集团大连机床有限责任公司、通用技术集团沈阳机床股份有限公司、宝鸡忠诚机床股份有限公司、青海一机数控机床有限责任公司、天水星火机床有限责任公司、濮阳贝英数控机械设备有限公司、安阳鑫盛机床股份有限公司、纽威数控装备（苏州）股份有限公司、科德数控股份有限公司、南京工大数控科技有限公司等主机单位的机床设计师参加了技术讨论，他们丰富的机床设计经验为《手册》的编撰提供了雄厚的技术支撑。

《数控转台分册》共分8章，第一章由于春建、张艳芹、丁爽编撰；第二章由曲维康、印振坤、赵相雨、蔡春刚编撰；第三章由丁爽、张虎、夏长久、于春建编撰；第四章由张艳芹、张金、于春建、陈誉、李猛编撰；第五章由张虎、章小刚、崔君君、丁爽编撰；第六章由曲维康、朱浩洋、于春建编撰；第七章由曲维康、张艳芹、张虎、于春建、赵相雨、蔡春刚、印振坤、魏方、朱浩洋、陈誉、李猛编撰；第八章由孙小敏、印振坤、于春建编撰。

机械工业信息研究院金属加工杂志社主编韩景春、项目主管郭佳全程参与整套图书的策划、编辑及出版，组织讨论书稿内容，收集企业参编案例，其全身心专业的策划是《手册》顺利出版的保证。

两年多来，经过广大编审人员的不懈努力，《手册》以崭新的风貌和鲜明的时代气息展现在广大机械设计工作者面前。值此出版之际，谨向所有给过我们大力支持的单位和各界朋友们表示衷心的感谢!

国家科技重大专项课题组

冯虎田

序一

数控机床是衡量国家综合工业实力的标尺，其发展水平直接决定一个国家在高端制造、国防科技及新兴产业等领域的全球地位。功能部件的设计应用水平直接影响高档数控机床的性能,是一直制约我国数控机床技术水平提升的主要因素之一。在国家科技重大专项的支持下,国内功能部件骨干企业和高校做了大量深入细致的技术研发工作,技术水平持续提升,关键功能部件实现批量配套,国内市场占有率明显提升。做好数控机床国产功能部件的优化设计选型及应用工作,是国产数控机床配套功能部件实现国产化的重要技术支撑，也是国家科技重大专项“提升国产重大装备技术水平，满足国内需要，改变依赖进口，受制于人的局面”目标任务完成的基础和重要组成部分，意义重大。

《高端机床装备功能部件优化设计选型应用手册》作者团队以高端机床装备的七大核心功能部件(滚珠丝杠副、滚动直线导轨副、数控转台、数控刀架、动力卡盘、高速电主轴、刀库及自动换刀装置)为对象，历时2年，总结了近百个专项课题的研究成果，进行了深入的理论研究、大量的可靠性分析和定性试验、广泛的市场调研和分析归纳,编写了上述七大核心功能部件的优化设计选型应用手册。该套手册集中展现了前期专项的科研、试验和应用成果,为功能部件的优化设计选型应用在基础理论体系、产品性能评价体系及产品标准体系构建方面提供支撑,解决了功能部件制造过程中技术及标准空缺问题,为实现功能部件产品批量生产和大规模应用给予了技术支持。手册及其所反映的技术成果填补了国内空白,所涉数控机床主要功能部件应用选型的总体技术水平进入国际先进行列，对“十四五”时期进一步专业化生产技术升级起到了重要的推广促进作用。

借此机会对倾注着心血和年华,坚持在数控机床功能部件研发、设计和应用一线工作的研究者和工程师,表达我深深的敬意。正是有这样的坚守和创新,才能有我国高档数控机床多年来发展的卓著成效和不断进取的未来。

中国工程院院士西安交通大学教授卢秉恒

序二

装备制造业是大国工业最重要的支柱产业。高档数控机床作为工业母机和装备制造业的基础，对于建设制造强国，非常重要。其中滚珠丝杠副、滚动直线导轨副、数控转台、数控刀架、动力卡盘、高速电主轴、刀库及自动换刀装置等功能部件，是数控机床的关键组成部分。

目前,国产数控功能部件相对主机来说,发展相对滞后。其中原因之一是缺乏设计依据。因此,包含多个分册的《高端机床装备功能部件优化设计选型应用手册》的编写出版具有重要的意义,一方面对前期国家科技重大专项支持的相关课题成果进行了总结,另一方面为工程技术人员进行功能部件的优化设计选型提供了理论和技术支持,有利于我国高端机床及装备功能部件设计制造水平的提高，进而提高国产重大装备的技术水平。

《高端机床装备功能部件优化设计选型应用手册》的编写，是在对大量主机厂、用户进行充分市场调研并进行试验研发工作的基础上完成的,具有较强的实践基础，能够为主机厂商及用户在功能部件选型上提供理论依据，提升数控机床设计制造水平。

该套手册内容丰富,体系结构符合工程技术人员要求,基础理论和技术实践相结合,既有基础理论的介绍,又有丰富的产品型号的推介,图文并茂,是一套难得的工程技术人员进行功能部件优化设计选型的参考书。

希望该套手册出版后,能够成为工程技术人员的得力助手,提升我国数控机床及功能部件的设计制造水平。

中国工程院院士浙江大学教授谭建荣