數(shù)控機床、加工中心為了適應(yīng)高速、高效、高精度，受大負荷的需要，需在主軸組件、導(dǎo)軌設(shè)計上改進，在傳動連接件上采用脹套式，防護罩上采用全封閉式以及在夾緊機構(gòu)等上采用浮動夾緊方法等。
雖然數(shù)控機床、加工中心是由普通機床發(fā)展而來，但要滿足高速、高效、高精度又要能承受大負荷，普通機床的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)已不能滿足要求。在加工中心等機床設(shè)計上必須采用一些適合于數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)。
1 主軸組件結(jié)構(gòu)
（1）前軸承 原來的雙聯(lián)軸承（圖1a）已滿足不了大負荷的要求，應(yīng)改用三聯(lián)或四聯(lián)角接觸球軸承（圖1b）。
（2）原來圖1a中修法蘭蓋1的端面保證不了端面與孔的垂直度要求。為了提高軸承的調(diào)整精度應(yīng)改為如圖1b中用擋圈5、6修磨調(diào)整式，以便提高修磨精度。為了保證三個軸承的外圈互相壓緊，法蘭蓋4外端面外應(yīng)有0.1～0.15mm間隙。
（3）圖1a所示的鎖緊螺母3，在鎖緊時不能保證端面的垂直度，應(yīng)改為如圖1b中的用兩個螺母8、9。8為調(diào)整螺母，9為鎖緊螺母，調(diào)整與鎖緊分開，兩者端面不接觸，等調(diào)整好后，再用螺釘把兩者固定�？杀苊怄i緊螺母的歪斜影響。
（4）為了提高軸承的壽命，防止加工時灰塵、油污進入軸承增加磨損，應(yīng)如圖1b所示在加工過程中用壓縮空氣向孔口吹氣，氣縫口的間隙為0.2mm。吹氣能起到很好的清潔效果。但是這種結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，要求不高時可改用圖1c結(jié)構(gòu)，前法蘭蓋與軸配合處采用螺旋密封（只適用于單向轉(zhuǎn)動的主軸），其趕油方向要特別注意。若把方向搞錯，則不但不能密封，相反的卻把冷卻液趕向漏出方向，則使泄漏量大為增加，使軸承污染更嚴重，即使是油脂潤滑軸承，會使溫升大增，并對軸承壽命不利。圖中表明了螺旋密封的趕油方向，設(shè)軸的回轉(zhuǎn)方向n從右向左看為順時針方向，如欲起趕油方向向左，則螺紋加工于法蘭蓋11上的孔內(nèi)時，則螺紋方向應(yīng)為右旋，反之螺紋在軸上則為左旋。螺紋以矩形螺紋最好，間隙愈小愈有利，對矩形螺紋間隙以0.04～0.06 mm，對三角形螺紋以0.02～0.04mm為宜。如間隙大，則液體不能附著于軸與孔的表面上，則螺旋密封不起趕油作用，密封無效。在法蘭蓋內(nèi)孔表面涂一層石墨，這樣萬一軸變彎而相碰僅僅刮一些石墨，而不產(chǎn)生金屬接觸摩擦。
2 機床導(dǎo)軌設(shè)計
從機械結(jié)構(gòu)的角度來說，機床的加工精度和使用壽命很大程度上決定于機床導(dǎo)軌的質(zhì)量。數(shù)控機床、加工中心對導(dǎo)軌有更高的要求，如高速進給時不振動，低速時不爬行，有高的靈敏度，能在重載下長期工作，耐磨性高、保持性好等。要滿足這些要求，應(yīng)在導(dǎo)軌材料和結(jié)構(gòu)上作相應(yīng)的變動。設(shè)計時選用的原則如下：
（1）導(dǎo)軌的各項精度互不影響，壓強小的原則 從導(dǎo)軌制造工藝性考慮，導(dǎo)軌的各項精度要互不影響，才易得到高精度。如矩形導(dǎo)軌頂面的直線度與側(cè)面的直線度制造時互不影響。而且其接觸面大，當量摩擦系數(shù)比三角形導(dǎo)軌小，壓強小磨損小，故常為加工中心所采用。
（2）靜動摩擦系數(shù)相接近的原則 傳統(tǒng)的鑄鐵—鑄鐵滑動導(dǎo)軌副，由于其摩擦系數(shù)平均值達0.25，而且靜動摩擦系數(shù)相差很大，限制了定位精度的提高。如重500kg的部件，重復(fù)定位精度僅能達到0.01～0.02 mm，滿足不了精密化的要求。這種導(dǎo)軌還容易產(chǎn)生爬行，對精度影響很大。若采用滾動導(dǎo)軌，則摩擦系數(shù)只有0.002～0.003，重復(fù)定位精度可達1μm以下，靈敏度高，這種導(dǎo)軌的缺點是抗震性差，且難以承受大的負荷，只能用于受力較小的機床。
近年來國內(nèi)外研究出了一些新的貼塑導(dǎo)軌，這種導(dǎo)軌材料是：底基為0.8普通含錳低碳鋼帶、厚度1～2mm，鋼帶上燒結(jié)一層0.2mm的ZQSn10-1高錫青銅珠、厚度約0.3mm，再壓上一層0.02～0.04mm。
厚的聚四氟乙烯（F-4）和二硫化鉬混合粉末。并做成軟帶狀。國外生產(chǎn)的以美國霞板（Shamoan）公司的Turcite-B應(yīng)用最廣。我國廣州機床研究所的TSF導(dǎo)軌軟帶，也基本上趕上。摩擦系數(shù)與速度曲線見圖2，我廠在THM6340型臥式加工中心和立式加工中心上使用，情況良好，保證了機床定位精度±3～5μm的水平。
（3）移動件來回移動時傾側(cè)力矩最小的原則 為了提高移動件來回移動的重復(fù)精度，要求驅(qū)動件安排在導(dǎo)軌跨距的中間，牽引力在兩導(dǎo)軌摩擦力的合力附近（圖3）。根據(jù)我廠應(yīng)用，配合導(dǎo)軌貼塑，重復(fù)定位精度可達±1μm。
（4）導(dǎo)軌全封閉貼合原則 為了承受X、Y、Z三個方向力量和傾側(cè)力矩的影響，加工中心等機床導(dǎo)軌必須設(shè)計成上下左右全封閉（圖3）。這種結(jié)構(gòu)已被多種加工中心和數(shù)控機床所采用。
圖4a是原來常用連接方式，用雙平鍵1、2傳動。圖4b是整體式脹套連接，優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、徑向尺寸小、精度高。缺點是調(diào)整時要增加緊固螺釘3、蓋板4和套，不夠方便，松開也較困難。而且套的脹開是靠錐面，壓緊時內(nèi)套縮小，外套脹大，由于兩個錐套圈沒有開口，變形量只能在0.05～0.1mm之間，而且脹緊力的均勻性與兩錐面的接觸情況有關(guān)，不易達到固緊力。如用開口式，固緊力雖大但精度較低。夾緊力的調(diào)整變動過程情況見圖5。
目前又發(fā)展了一種圖4c雙錐脹緊圈式。由于內(nèi)外兩圈都有開口，夾緊力較大。夾緊時只要緊固螺釘按120°三點進行均勻夾緊，在螺釘多時對零件的精度影響較小，松開后，可把整個圈成組取出。目前數(shù)控機床和加工中心上使用較多。其能承受切削力的大小，與下式中尺寸有關(guān)。
以Z2（類型）38（內(nèi)徑）×63（外徑）C40-2（標準編號），14個緊固螺釘M6×18為例：
承受額定負荷：軸向力Ft=46kN；扭矩Mt=0.88 kN*m。脹圈與軸結(jié)合面上的壓力Pf=185N/mm2（此處Pf僅與圖4c結(jié)構(gòu)有關(guān)，而圖5中Pf又只與圖4b結(jié)構(gòu)有關(guān)，兩者不一致）。螺釘?shù)臄Q緊力矩MA為14N*m。當固緊力不足時，可增加脹圈個數(shù)，其增加的負荷系數(shù)為2個m=1.8；3個m=2.7。
由于脹圈套有較大的脹緊力，空心軸的壁厚就不能太薄，應(yīng)滿足
以免變形增加，影響精度。式中：d為脹圈內(nèi)徑，mm；σs為空心軸的屈服極限，N/mm2；C為系數(shù)，當用一個脹套時為0.6，兩個時為0.8。目前國內(nèi)江蘇省靖江縣機床附件廠生產(chǎn)，值得推廣。
4 全封閉的導(dǎo)軌防護罩
在加工中心進行切削時，鐵屑、冷卻液很多，極易進入導(dǎo)軌，增大導(dǎo)軌磨損，鐵屑大時，易把工作臺抬起影響導(dǎo)軌精度。一般簡易的保護罩已滿足不了要求，必須設(shè)計成全封閉式鐵皮防護罩（圖6）。這樣，設(shè)計時下導(dǎo)軌長度為工作臺長度、行程長度和兩端防護罩最小收縮量后的總和。防護罩設(shè)計時應(yīng)作如下改進：圖6a防護罩上的刮板要設(shè)計成橡膠唇刮板；圖6b罩殼下導(dǎo)軌上要設(shè)計成黃銅刮板；圖6c上下鐵皮罩殼的連接方法，由用圖中①焊一個固定塊螺紋固緊式改為圖中②用一薄壁變形螺母，依靠螺釘固緊時的拉力使螺母前端薄壁變形成圖中③在鐵皮孔中脹死固定，就能達到較好效果。
5 浮動夾緊機構(gòu)
精密機床的夾緊，原來存在著夾緊力、夾緊時移動件走動和引起導(dǎo)軌附加變形等問題，一般難以解決，只能采用鐵皮夾緊方式，但它不能承受較大負荷，不適合加工中心使用。
現(xiàn)采用空氣作為動力（沒有熱影響），夾緊機構(gòu)采用了浮動夾緊式，見圖7。
夾緊力采用增加一個增力缸，把壓力增大為98～1076kPa（100～120個大氣壓）。夾緊方式對直線移動導(dǎo)軌采用圖7a結(jié)構(gòu)，導(dǎo)軌上左右導(dǎo)軌鎖緊處1、2各設(shè)兩點，共四點夾緊，采用浮動塊3夾緊。對于回轉(zhuǎn)導(dǎo)軌采用圖7b結(jié)構(gòu)，采用浮動氣缸4、5上下隨導(dǎo)軌面移動夾緊，故能達到既不增加導(dǎo)軌變形，又不增加移動件走動的目的，是一種巧妙的設(shè)計方式，可在加工中心、數(shù)控機床中推廣使用。
