1、第四章 支承件及導(dǎo)軌1998-11-61支承件(Structural elements)4功用4基本要求4受力分析4靜剛度4結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 提高自身剛度 減少熱變形 提高局部剛度 材料和熱處理 提高接觸剛度 結(jié)構(gòu)工藝性 提高抗振性 焊接結(jié)構(gòu)1998-11-62第一節(jié) 支承件的功用及基本要求1998-11-634支承件床身、立柱、橫梁、搖臂、底座、刀架、工作臺(tái)、箱體和升降臺(tái)等尺寸及重量較大的零件大件1998-11-644在切削時(shí)，刀具與工件之間相互作用的力沿著大部分支承件逐個(gè)傳遞并使之變形。4機(jī)床的動(dòng)態(tài)力(如變動(dòng)的切削力，往復(fù)運(yùn)動(dòng)件的慣性，旋轉(zhuǎn)件的不平衡等)使支承件和整機(jī)振動(dòng)4支承件的熱變形改變執(zhí)行件

2、的相對(duì)位置或運(yùn)動(dòng)軌跡。4影響加工精度和表面質(zhì)量4支承件是機(jī)床十分重要的構(gòu)件1998-11-65一、功用4支承機(jī)床各部件，承受切削力、重力、慣性力、摩擦力等靜態(tài)力和動(dòng)態(tài)力4保證各部件之間的相對(duì)位置精度和運(yùn)動(dòng)部件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡的準(zhǔn)確關(guān)系。4內(nèi)部空間可存放切削液、潤(rùn)滑液、液壓油的油箱、電動(dòng)機(jī)1998-11-66二、基本要求41足夠的靜剛度和較高的剛度重量比 要求在規(guī)定的最大載荷作用下，變形量不得超過一定的數(shù)值。 重量占機(jī)床總重量的80以上，應(yīng)盡量減輕支承件的重量。42良好的動(dòng)態(tài)特性 包括較大的動(dòng)剛度和阻尼； 與其它部件相配合，使整機(jī)的各階固有頻率不致與激振頻率重合而產(chǎn)生共振； 不會(huì)發(fā)生薄壁振動(dòng)而產(chǎn)生

3、噪聲等。1998-11-6743應(yīng)具有較好的熱變形特性，使整機(jī)的熱變形較小或熱變形對(duì)加工精度的影響較小 由于摩擦熱、切削熱等產(chǎn)生熱變形和熱應(yīng)力 在鑄造、焊接和粗加工過程中，會(huì)形成內(nèi)應(yīng)力，使支承件變形。 熱變形和內(nèi)應(yīng)力都將破壞部件間的相互位置關(guān)系和相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡，影響加工精度。44應(yīng)該排屑暢通、吊運(yùn)安全，并具有良好的工藝性以便于制造和裝配。1998-11-68支承件的設(shè)計(jì)步驟4根據(jù)其使用要求進(jìn)行受力分析4根據(jù)所受的力和其它要求(如排屑、安裝別的零部件等)，并參考現(xiàn)有機(jī)床的同類型件，初步?jīng)Q定其形狀和尺寸。4可以用有限元法(Finite element method)借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行驗(yàn)算，求得其靜態(tài)和動(dòng)

4、態(tài)特性。4據(jù)此對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行修改或?qū)讉€(gè)方案進(jìn)行對(duì)比，選擇最佳方案。4這樣，在設(shè)計(jì)階段就可以預(yù)測(cè)支承件的性能，以避免盲目性，提高一次成功率。1998-11-69第二節(jié) 支承件的受力分析1998-11-6104支承件是機(jī)床的一個(gè)組成部分4分析支承件的受力必須首先分析機(jī)床的受力4了解支承件的受力情況，產(chǎn)生的變形以及由此引起的加工誤差是合理設(shè)計(jì)支承件結(jié)構(gòu)的依據(jù)。4為簡(jiǎn)化分析，根據(jù)機(jī)床所受載荷的特點(diǎn)，對(duì)不同類型機(jī)床的受力分析各有所側(cè)重。1998-11-6114機(jī)床根據(jù)其所受的載荷的特點(diǎn)，可分為三大類:4 中、小型機(jī)床 載荷以切削力為主 工件的重量、移動(dòng)部件(如車床的刀架)的重量等相對(duì)較小，在受力和變形分析

5、時(shí)可忽略不計(jì)(例如車床刀架從床身的一端移至床身中部時(shí)，引起的床身彎曲變形的變化可忽略不計(jì)) 如中型車床、銑床、鉆床、加工中心等1998-11-6124精密和高精度機(jī)床 以精加工為主，切削力較小 載荷以移動(dòng)件的重力和熱應(yīng)力為主 例如雙柱立式坐標(biāo)鏜床，分析橫梁受力和變形時(shí)，主要考慮主軸箱從橫梁的一端移至中部，引起的橫梁彎曲和扭轉(zhuǎn)變形。1998-11-6134大型機(jī)床 工件重，切削力較大，移動(dòng)件的重量也較大4載荷必須同時(shí)考慮工件重力、切削力和移動(dòng)件的重力。4 例如重型車床、落地鏜銑床和龍門式機(jī)床等。1998-11-614三大類支承件4(1)一個(gè)方向的尺寸比另外兩個(gè)方向大得多的零件 如床身、立柱、橫梁

6、、搖臂、滑枕等梁類件4 (2)兩個(gè)方向的尺寸比第三個(gè)方向大得多的零件 如底座、工作臺(tái)、刀架等板類件4 (3)三個(gè)方向的尺寸都差不多的零件 如箱體、升降臺(tái)等箱形件1998-11-615一、搖臂鉆床的受力分析1998-11-616搖臂鉆床的受力狀況4切削載荷切削轉(zhuǎn)矩T 進(jìn)給力Ff4切削載荷經(jīng)主要支承件主軸箱 4、搖臂3、立柱2和1，傳遞至 底座54上述支承件產(chǎn)生彈性變形彎曲或扭轉(zhuǎn)4變形的結(jié)果主軸軸線在yz平面 xz平面內(nèi)產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，使軸線不垂直于底座的頂面1998-11-6174鉆床精度標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了主軸在一定的軸向力(模擬Ff)作用下，主軸軸線在yz和zx面內(nèi)允許的偏轉(zhuǎn)角。4軸向力的大小，因機(jī)床的種類

7、、大小而異，見各類鉆床的精度標(biāo)準(zhǔn)。1998-11-6184分析時(shí)，立柱和搖臂可看作是梁類件4底座可看作是板類件4主軸箱可看作是箱形件4這里主要分析搖臂和立柱，都可看作是一端固定的懸臂梁1998-11-619 搖臂的受力分析4進(jìn)給力Ff使搖臂在yz面內(nèi)受到一彎矩M1，最大值FfL，產(chǎn)生彎曲變形4主軸與搖臂中性軸之間的距離為e，故受到繞y軸的扭矩M2=Ffe，產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形4切削轉(zhuǎn)矩T作用于搖臂，使它在zy 平面內(nèi)產(chǎn)生彎曲變形4T比FfL要小得多1998-11-6204搖臂所受的載荷，主要是豎直(yz)面內(nèi)的彎矩M1和繞y軸的扭矩M24使搖臂產(chǎn)生彎曲和扭轉(zhuǎn)變形4使主軸偏離其正確位置1998-11-6

8、214搖臂的左端鎖緊在立柱上,右端懸空4簡(jiǎn)化為一端固定的懸臂梁4鉆削時(shí)，主軸上受的軸向進(jìn)給力F，使搖臂在x-y平面內(nèi)受Mw力矩的作用而產(chǎn)生彎曲變形4Mw在搖臂的長(zhǎng)度上呈三角形分布，最大力矩Mw=FL4主軸中心偏離搖臂中心軸的距離為e，F(xiàn)又產(chǎn)生扭矩Tn1=Fe，使搖臂產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形4扭矩Tn1 在搖臂的長(zhǎng)度上是均勻分布的4主軸上的鉆削扭矩Tn2在搖臂的長(zhǎng)度上也是均勻分布的，而且使搖臂產(chǎn)生的變形很小，可以忽略不計(jì)1998-11-6224搖臂的變形主要X-Y平面內(nèi)的彎曲變形 繞X軸的扭轉(zhuǎn)變形4它們將影響所鉆孔的位置精度，各孔中心線的平行度和對(duì)基準(zhǔn)面的垂直度。4搖臂上越接近立柱的地方承受的力矩越大，搖臂

9、設(shè)計(jì)成變截面，在越接近立柱的地方越顯粗壯。4為了減小搖臂的扭轉(zhuǎn)變形，應(yīng)盡量減小e值，所以搖臂鉆床主軸箱應(yīng)設(shè)計(jì)得扁平。4為此傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)平面布置，并使搖臂的截面具有較大的扭轉(zhuǎn)截面矩。1998-11-623二.臥式車床床身的受力分析1998-11-6244工件兩端分別支承在主軸和尾 架的頂尖上4刀尖上的切削力可分解成Fx、Fy和Fz三個(gè)分力4軸向力Fx使床身產(chǎn)生拉伸變形，影響小，可忽略 4Fy和Fz使床身受彎曲和扭轉(zhuǎn)4為便于分析受力及變形，在受扭轉(zhuǎn)時(shí)，可將床身視為兩端固定的梁4在受彎曲時(shí)，可將床身視為簡(jiǎn)支梁1998-11-6254在垂直（X-Z）平面內(nèi)，F(xiàn)z經(jīng) 刀架作用在床身上，經(jīng)工件 作用于主軸箱

10、和尾架上的力為F1和F24由Fz將引起床身在垂直方向的彎矩為Mwz 4Fz的作用點(diǎn)到主軸中心線的距離為d/2（d工件直徑)，在床身上還作用有扭矩Tnz= Fzd/21998-11-6264在水平（x-y ）平面內(nèi)，F(xiàn)y 經(jīng) 刀架作用在床身上，其反作用力 F3和F4經(jīng)工件作用在主軸箱和尾架上4由Fy將引起床身在水平方向的彎矩為Mwy 由于Fy 的作用點(diǎn)到床身中心軸的距離為h，對(duì)床身還作用有扭矩Tny=Fyh4車床床身變形的主要形式是垂直和水平面內(nèi)的彎曲，以及由Tnz和Tny聯(lián)合作用下的扭轉(zhuǎn)1998-11-6271998-11-628車床床身變形對(duì)加工精度的影響4根據(jù)車床床身在水平面內(nèi)的彎曲變形變

11、形（近似以1：1反映為工件的半徑誤差）、在垂直平面內(nèi)的彎曲變形及扭轉(zhuǎn)變形對(duì)加工精度的影響4水平面內(nèi)的彎曲變形大于垂直面內(nèi)的影響4扭轉(zhuǎn)變形使刀尖在y方向產(chǎn)生較大的偏移4設(shè)計(jì)車床床身時(shí)，主要應(yīng)提高水平面內(nèi)的彎曲剛度4在設(shè)計(jì)長(zhǎng)床身時(shí)，也要注意提高扭轉(zhuǎn)剛度1998-11-629 第三節(jié) 支承件的靜剛度1998-11-630一、支承件的靜剛度4支承件的變形包括 自身變形 局部變形 接觸變形4支承件的靜剛度 自身剛度 局部剛度 接觸剛度1998-11-6314如床身，載荷是通過導(dǎo)軌面施加到床身上如床身，載荷是通過導(dǎo)軌面施加到床身上4變形包括變形包括床身自身的變形床身自身的變形 導(dǎo)軌部分局部的變形導(dǎo)軌部分局

12、部的變形 導(dǎo)軌表面的接觸變形導(dǎo)軌表面的接觸變形4不能忽略局部變形和接觸變形。它們有時(shí)甚至占不能忽略局部變形和接觸變形。它們有時(shí)甚至占主要地位主要地位4如床身，如設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)軌部分過于單薄，導(dǎo)如床身，如設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)軌部分過于單薄，導(dǎo)軌處的局部變形就會(huì)相當(dāng)大軌處的局部變形就會(huì)相當(dāng)大4又如車床刀架，由于層次很多，接觸變形就可能又如車床刀架，由于層次很多，接觸變形就可能占相當(dāng)大的比重占相當(dāng)大的比重1998-11-632（一）自身剛度4搖臂鉆床搖臂和普通車床床身的受力和變形，主要是指支承件自身變形4自身剛度支承件抵抗自身變形的能力4自身剛度主要為彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度4取決于支承件材料、構(gòu)造、形狀、尺寸

13、和隔板的布置等1998-11-633（二）局部剛度4抵抗局部變形的能力局部剛度4局部變形發(fā)生在載荷較集中的局部結(jié)構(gòu)處4取決于受載部位的構(gòu)造、尺寸及筋的配置4例如，導(dǎo)軌與伸出 床壁外面部分的彎 曲變形；1998-11-6344主軸箱在主軸支承附近的部位1998-11-6354搖臂鉆床立柱與搖臂的配合部位以及底座裝立柱的部位。1998-11-636（三）接觸剛度4兩個(gè)平面相接觸時(shí)，由于平面的宏觀不平度和微觀不平度，所以只是一些高點(diǎn)相接觸4支承件各接觸面抵抗接觸變形的能力接觸剛度1998-11-637接觸剛度與自身剛度的區(qū)別4接觸剛度是平均壓強(qiáng)與變形之比Kj 即Kj=p 4Kj不是一個(gè)固定值，與p的

14、關(guān)系是非線性的4當(dāng)壓強(qiáng)很小時(shí)，兩個(gè)面之間只有少數(shù)高點(diǎn)接觸，接觸剛度較低4壓強(qiáng)較大時(shí)，這些高點(diǎn)產(chǎn)生了變形，實(shí)際接觸面積增加，接觸剛度提高1998-11-6384支承件的自身剛度和局部剛度對(duì)接觸壓強(qiáng)分布有影響4如自身剛度和局部剛度較高，則接觸壓強(qiáng)的分布基本上是均勻的，接觸剛度也較高4如自身剛度或局部剛度不足，則在集中載荷作用下，構(gòu)件變形較大，使接觸壓強(qiáng)分布不均，使接觸變形分布也不均，降低了接觸剛度1998-11-639第四節(jié) 支承件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1998-11-640設(shè) 計(jì) 方 法4支承件的設(shè)計(jì)通常是根據(jù)使用要求和受力情況，參考同類型機(jī)床，初步確定其形狀和尺寸4較重要的支承件要進(jìn)行驗(yàn)算或膜型試驗(yàn)，根據(jù)

15、驗(yàn)算或試驗(yàn)結(jié)果作適當(dāng)修改1998-11-641設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的問題m保證良好的靜剛度和動(dòng)態(tài)特性m減少熱變形m合理選用材料和熱處理方式m有較好的結(jié)構(gòu)工藝性等1998-11-642一、提高支承件自身剛度(一)正確選擇截面的形狀和尺寸4支承件主要是承受力矩、扭矩以及彎扭復(fù)合載荷4自身剛度主要考慮彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度4在彎、扭載荷作用下，支承件的變形與截面的抗彎慣性矩和抗扭慣性矩有關(guān)。4材料和截面積相同而形狀不同時(shí)，截面慣性矩相差很大。1998-11-6431998-11-6441998-11-645剛度（1）截面積相同時(shí)：空心大于實(shí)心（2）方形截面的抗彎剛度高于圓形截面 抗扭剛度則較低（3）不封閉截面比

16、封閉的截面剛度顯著下降，特別是抗扭剛度數(shù)控車床床身1998-11-646（二）合理布置隔板4在兩壁之間起連接作用的內(nèi)壁 隔板4隔板功用把作用于支承件局部地區(qū)的載荷傳遞給其它壁板，從而使整個(gè)支承件各壁板能比較均勻的承受載荷4當(dāng)支承件不能采用全封閉截面時(shí)，常常布置隔板來提高支承件的自身剛度1998-11-647隔板布置的三種基本形式 縱向隔板主要提高抗彎剛度 橫向隔板主要提高抗扭剛度 斜向隔板兼有提高抗彎剛度和抗扭剛度的效果1998-11-6481998-11-649必須注意隔板的布置方向：4縱向隔板應(yīng)布置在彎曲平面內(nèi)，此時(shí)隔板對(duì)X軸的慣性矩為：l3b/124若將隔板布置在與彎曲平面相垂直的平面內(nèi)

17、時(shí)，則慣性矩為lb3124兩者之比為l2：b24由于lb ，所以圖a的 抗彎剛度比圖b要大得多1998-11-650（三）合理開孔和加蓋4支承件外壁開孔，會(huì)降低抗彎及抗扭剛度，對(duì)抗扭剛度的影響更大。4開孔對(duì)抗扭剛度影響較大。4應(yīng)該盡量避免在主要承受扭矩的支承件上開孔4孔寬或孔徑不超過支承件寬度的0.25倍1998-11-6511998-11-652二、提高局部剛度（一）合理選擇連接部位的結(jié)構(gòu)4設(shè)圖a的一般凸緣連接 相對(duì)連接剛度為1.04則圖b有加強(qiáng)筋的 凸緣連接為1.064圖c的凹槽式為1.804圖dU型加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)為1.854圖c和圖d兩種結(jié)構(gòu)4最好特別是用來承受力 矩效果更好4缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

18、1998-11-653(二）合理選擇螺釘尺寸和布置4當(dāng)受力矩時(shí)，螺釘應(yīng)主要布置在受拉伸的一側(cè)4當(dāng)受轉(zhuǎn)矩時(shí)，螺釘應(yīng)均勻分布在連接部位的四周4螺釘尺寸應(yīng)經(jīng)過計(jì)算，使它足以能承受外載荷的作用1998-11-654 ( 三）注意床身與導(dǎo)軌連接處的局部過渡4圖a為床身與導(dǎo)軌以單壁連接，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，剛度較差，適用于承受小載荷4圖b為單壁減薄與加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)，剛度較前一種形式好，適用于中等載荷；1998-11-6554圖c為雙壁連接，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，剛度較高，適用于中等載荷及重載荷；4圖d為直接連接，沒有過渡壁，導(dǎo)軌的局部剛度最高。1998-11-656（四）合理配置加強(qiáng)筋4當(dāng)支承件的內(nèi)部要安裝其它機(jī)構(gòu)，不但不能封閉

19、，安置隔板也會(huì)有所妨礙采用加強(qiáng)筋提高剛度4合理配置加強(qiáng)筋是提高局部剛度的有效方法4加強(qiáng)筋的高度可取為壁厚的45倍，筋的厚度取壁厚的0.81倍1998-11-6574圖a和b的筋分別用來提高導(dǎo)軌和軸承座處的局部剛度4圖c、d、e為當(dāng)壁板面積大于400X400mm2時(shí),為避免薄壁振動(dòng)而在內(nèi)表面加的筋，以提高壁板的抗彎剛度1998-11-658三、提高接觸剛度4最好方法：減少接觸面的層次4如將車床床身和床腿做成整體式4但具體設(shè)計(jì)時(shí)，常限于結(jié)構(gòu)或功能上的原因而不能減少接觸面的層次，例如車床的刀架。1998-11-6594（1）導(dǎo)軌面和重要的固定結(jié)合面必須配刮或配磨刮研時(shí)，每2525mm2： 高精度機(jī)床

20、為12點(diǎn) 精密機(jī)床為8點(diǎn) 普通機(jī)床為6點(diǎn) 并使接觸點(diǎn)均勻分布4固定結(jié)合面配磨時(shí)，表面粗糙度值應(yīng)小于Ra1.61998-11-6604（2）以固定螺釘連接時(shí)通常應(yīng)使接觸面間的平均預(yù)壓壓強(qiáng)不得小于2MPa，以消除表面微觀不平度的影響，并據(jù)此確定固定螺釘?shù)闹睆健?shù)量、布置位置以及擰緊螺釘時(shí)施加的力。4不能用活扳手來擰緊螺釘4用測(cè)力扳手4決定固定螺釘?shù)闹睆健?shù)量、 距離、以及擰螺釘時(shí)的力矩1998-11-661四、提高支承件的抗振性4支承件是一個(gè)多自由度系統(tǒng)。就定性分析而言，對(duì)單自由度系統(tǒng)抗振性的分析也適用于多自由度系統(tǒng)。4在一個(gè)幅值為F,角頻率為的正弦交變激振力作用下，單自由度有阻尼系統(tǒng)受迫振動(dòng)的幅

21、值為222211nnKFA1998-11-662如何減小系統(tǒng)受迫振動(dòng)的幅值4減小振源的激振力F 4提高系統(tǒng)的靜剛度K4增大系統(tǒng)的阻尼比4提高系統(tǒng)的固有頻率n或改變激振頻率，使兩者遠(yuǎn)離均可以。1998-11-6634當(dāng)激振頻率遠(yuǎn)小于系統(tǒng)的固有頻率n時(shí)，受迫振動(dòng)的振幅近似等于與激振力幅值F相等的靜態(tài)力作用下系統(tǒng)的靜變位FK。在這個(gè)區(qū)域中，動(dòng)態(tài)和靜態(tài)差別不大，提高抗振性的關(guān)鍵是提高靜剛度。這個(gè)區(qū)域稱為“準(zhǔn)靜態(tài)區(qū)”。4當(dāng)激振頻率遠(yuǎn)高于系統(tǒng)的固有頻率n時(shí)，受迫振動(dòng)的振幅主要取決于系統(tǒng)的慣性，可用加大質(zhì)量的辦法來提高抗振柱。這個(gè)區(qū)域稱為“慣性區(qū)”。1998-11-6644當(dāng)激振頻率接近于系統(tǒng)的固有頻率n時(shí)

22、，受迫振動(dòng)的振幅急劇增加。這個(gè)區(qū)域稱為“共振區(qū)”。在共振區(qū)內(nèi)阻尼的影響很大。4阻尼愈小，共振表現(xiàn)得愈強(qiáng)烈。1998-11-665提高抵抗受迫振動(dòng)的能力4首先應(yīng)避開共振區(qū)，使支承件的固有頻率遠(yuǎn)離激振頻率。由于一般振源的頻率較低，所以可以采用提高靜剛度或減小質(zhì)量的方法來提高支承件的固有頻率。4其次是提高靜剛度和設(shè)法加大阻尼。4提高靜剛度不僅能減少靜態(tài)受力下的變形，而且降低低頻振動(dòng)時(shí)的振幅，以提高抗振性。4增加阻尼可以顯著地提高抗振性，尤其是激振頻率較高接近于固有頻率時(shí)，可以大大地降低其振幅，抑制振動(dòng)。1998-11-666增加阻尼的常用方法41）在支承件內(nèi)腔充填泥芯或混凝土等具有高內(nèi)阻尼的材料。4

23、2）采用具有阻尼性能的焊接結(jié)構(gòu)。如采用間斷焊縫、焊減振接頭等來加大摩擦阻尼。1998-11-66743）對(duì)于彎曲振動(dòng)結(jié)構(gòu)尤其是薄壁結(jié)構(gòu)，在其表面噴涂一層具有高內(nèi)阻尼的粘滯性材料，如瀝青基制成的膠泥減振劑、高分子聚合物和油漆膩?zhàn)拥龋虿捎檬w維的約束帶和內(nèi)阻尼高、剪切膜量極低的壓敏式阻尼膠等。1998-11-6684 4）采用環(huán)氧樹脂粘結(jié)的結(jié)構(gòu)，其抗振性超過鑄造和焊接結(jié)構(gòu)。45）采用較粗糙的加工面或在接觸面間墊以彈性材料，也能增加阻尼提高抗振性。但此時(shí)接觸剛度有所降低。1998-11-669五、減少支承件的熱變形4 機(jī)床工作時(shí)存在各種熱源，如電動(dòng)機(jī)。液壓系統(tǒng)、切削熱和摩擦熱等，使各部件因溫度分

24、布不均勻而產(chǎn)生變形，這就是熱變形。4熱變形對(duì)于普通中小型機(jī)床加工精度的影響不太明顯。4但對(duì)精密機(jī)床、自動(dòng)機(jī)床及重型機(jī)床加工精度的影響卻很大。1998-11-670（一）散熱和隔熱4適當(dāng)加大散熱面積，加設(shè)散熱片，發(fā)熱較多的部件應(yīng)使其周圍空氣流動(dòng)暢通，等都能改善散熱條件。 4隔離熱源是減少熱變形的一個(gè)有效措施 4例:單柱坐標(biāo)鏜床，電動(dòng)機(jī)外有隔熱罩，立柱后壁設(shè)進(jìn)氣口，頂部有排氣口，電動(dòng)機(jī)風(fēng)扇使氣流向上運(yùn)動(dòng)，圖中箭頭所示，與自然通風(fēng)氣流一致，以加強(qiáng)散熱1998-11-671（二）均熱4由于支承件各處受熱情況不同，質(zhì)量不均，使各部位的溫度不均，熱膨脹也就不均，不均勻的熱膨脹對(duì)加工精度的影響更大，因此要考

25、慮均熱問題。4例如車床床身，可以用改變傳熱路線的辦法來減少溫度不均，1998-11-672（三）使熱變形對(duì)精度影響較小4同樣的熱變形，由于結(jié)構(gòu)形式不同，對(duì)精度的影響是不同的。4例如圖4-15a所示為單柱臥式坐標(biāo)鏜床，由于主軸箱溫升，引起立柱前、后壁溫度不同，將使主軸軸線產(chǎn)生位移。4如果采用圖4-15b所示的雙柱對(duì)稱結(jié)構(gòu)，就可使熱變形對(duì)主軸軸線位移的影響大大減少。 1998-11-673六、合理選擇支承件材料和熱處理4支承件的重量在機(jī)床總重量中占有很大比重，因此必須合理選擇材料。4支承件的材料，主要為鑄鐵和鋼4鑄鐵支承件，如果導(dǎo)軌與支承件鑄為一體，則鑄鐵的牌號(hào)應(yīng)根據(jù)導(dǎo)軌的要求選擇4如果導(dǎo)軌是鑲裝

26、上去的，或者支承件上沒有導(dǎo)軌，則一般可采用HT1504如果支承件由型鋼和鋼板焊接，則常用Q235AF或Q275碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼1998-11-6744 在鑄造或焊接中的殘余應(yīng)力，將使支承件產(chǎn)生變形。4進(jìn)行時(shí)效處理可以消除殘余應(yīng)力4普通精度機(jī)床的支承件在粗加工后安排一次熱時(shí)效處理即可，精密機(jī)床最好進(jìn)行兩次熱時(shí)效處理，即粗加工前、后各一次4高精度機(jī)床在進(jìn)行熱時(shí)效處理后，還進(jìn)行天然時(shí)效處理，即把鑄件堆放在露天一年左右，讓它們充分地變形1998-11-675支承件的其它材料4預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土支承件(主要為床身、立柱、底座等）近年來有較大的發(fā)展。混凝土的比重是鋼的13，彈性膜量是鋼的110115，阻尼高于鑄

27、鐵，適合于制造受載均勻，截面積大、抗振性要求較高的支承件。4采用鋼筋混凝土可節(jié)約大量鋼材，降低成本。但鋼筋混凝土支承件的變形、侵蝕、導(dǎo)軌與支承件連接剛度不足等問題，有待進(jìn)一步研究解決。 1998-11-676七、支承件的結(jié)構(gòu)工藝性1998-11-677（一）鑄件結(jié)構(gòu)工藝性4（1）鑄件形狀簡(jiǎn)單造型和拔膜容易；型芯少且便于支撐，安裝簡(jiǎn)單可靠。4（2）避免產(chǎn)生縮孔、氣孔和裂紋壁厚應(yīng)盡量均勻。4（3）便于清砂 特別是便于清理砂芯。4（4）大型鑄件要鑄出起吊孔 1998-11-678（二）機(jī)械加工工藝性41）較長(zhǎng)的支承件（如車床床身）應(yīng)盡量避免兩端有加工面，避免支承件內(nèi)部深處有加工面以及傾斜的加工面。4

28、2）盡可能使加工面集中，以減少加工時(shí)的翻轉(zhuǎn)及裝夾次數(shù)。同一方向的加工平面，應(yīng)處于一個(gè)平面內(nèi)，以便一次刨出或銑出。43）所有加工面都應(yīng)有支承面較大的基準(zhǔn)，以便加工時(shí)進(jìn)行定位、測(cè)量和夾緊。1998-11-6794第五節(jié) 導(dǎo)軌的功用、分類和基本要求 一、導(dǎo)軌的動(dòng)用和分類 二、導(dǎo)軌應(yīng)滿足的基本要求 三、導(dǎo)軌的磨損形式4第六節(jié) 滑動(dòng)導(dǎo)軌 材料 結(jié)構(gòu) 潤(rùn)滑與防護(hù) 驗(yàn)算 提高耐磨性4第七節(jié) 低速運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性4第八節(jié) 動(dòng)壓導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌、卸荷導(dǎo)軌4第九節(jié) 滾動(dòng)導(dǎo)軌1998-11-680第五節(jié) 導(dǎo)軌的功用、分類和基本要求1998-11-681一.導(dǎo)軌的動(dòng)用和分類4功用: 導(dǎo)向和承載4在外力作用下，能準(zhǔn)確地沿著一

29、定的方向運(yùn)動(dòng)4動(dòng)導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的一方4支承導(dǎo)軌不動(dòng)的一方4只有一個(gè)自由度4直線或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 1998-11-682導(dǎo)軌可按下列性質(zhì)分類：4 1）按工作性質(zhì)可分為：主運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌調(diào)位導(dǎo)軌4調(diào)位導(dǎo)軌只用于調(diào)整部件之間的相對(duì)位置，在加工時(shí)沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)4例如車床尾架用的導(dǎo)軌1998-11-683 2）按摩擦性質(zhì)分滑動(dòng)導(dǎo)軌滾動(dòng)導(dǎo)軌4滑動(dòng)導(dǎo)軌：混合摩擦導(dǎo)軌 邊界摩擦導(dǎo)軌 液體動(dòng)壓導(dǎo)軌 液體靜壓導(dǎo)軌4滾動(dòng)導(dǎo)軌：滾珠導(dǎo)軌 滾柱導(dǎo)軌 滾針導(dǎo)軌按兩導(dǎo)軌面間的摩擦狀態(tài)按滾動(dòng)體1998-11-6843） 按受力情況分開式導(dǎo)軌依靠外載荷和部件自重，使兩導(dǎo)軌面在全長(zhǎng)上保持貼合的導(dǎo)軌4閉式導(dǎo)軌用壓板作為輔助導(dǎo)軌面保證主導(dǎo)

30、軌面貼合的導(dǎo)軌1998-11-685二、導(dǎo)軌應(yīng)滿足的基本要求4 機(jī)床導(dǎo)軌的質(zhì)量在一定程度上決定了 機(jī)床的加工精度 工作能力 使用壽命1998-11-686（一）導(dǎo)向精度4導(dǎo)向精度：直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的直線性 圓周運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的真圓性 導(dǎo)軌同其它運(yùn)動(dòng)件之間相互位置的準(zhǔn)確性4影響因素: 導(dǎo)軌的幾何精度 結(jié)構(gòu)形式 導(dǎo)軌及其支承件的自身剛度 油膜剛度 熱變形等1998-11-687(二）精度保持性4剛度剛度4耐磨性耐磨性4剛度不足，影響部件之間的相對(duì)位置精度和導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度，使導(dǎo)軌面上的比壓分布不均，加劇導(dǎo)軌的磨損4耐磨性導(dǎo)向精度能否長(zhǎng)期保持4導(dǎo)軌耐磨性與導(dǎo)軌材料、導(dǎo)軌面的摩擦性質(zhì)、導(dǎo)軌受力情況及兩導(dǎo)軌相對(duì)運(yùn)動(dòng)

31、速度等有關(guān)。導(dǎo)向精度1998-11-688（三）低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性4保證在作低速運(yùn)動(dòng)或微量位移時(shí)不出現(xiàn)不平穩(wěn)現(xiàn)象。4影響：使加工表面粗糙度增大； 定位運(yùn)動(dòng)時(shí)的不平穩(wěn)，將降低定位精度4影響因素：導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)和潤(rùn)滑 動(dòng)、靜摩擦系數(shù)的差值 傳動(dòng)動(dòng)導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度等1998-11-689（四）結(jié)構(gòu)工藝性4在可能的情況下，應(yīng)盡量使導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制造和維護(hù)4對(duì)于刮研導(dǎo)軌，應(yīng)盡量減少刮研量4對(duì)于鑲裝導(dǎo)軌，應(yīng)做到更換容易1998-11-690三、導(dǎo)軌的磨損形式4滑動(dòng)導(dǎo)軌磨損的基本形式 磨粒磨損 咬合磨損4這兩種磨損伴隨發(fā)生，相互聯(lián)系，相互影響4磨粒磨損往往是咬合磨損的起因，咬合磨損反過來又會(huì)加劇磨粒磨損

32、，只是有時(shí)其中一種磨損可能起主要作用。4滾動(dòng)導(dǎo)軌疲勞磨損1998-11-691（一）磨粒磨損4磨粒存在于導(dǎo)軌面之間的微小硬粒，如切屑4磨粒在有一定的壓強(qiáng)作用并作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌面之間起著切刮或刻劃導(dǎo)軌面的作用，使導(dǎo)軌面產(chǎn)生劃傷或磨損溝痕4磨粒磨損與導(dǎo)軌間的相對(duì)滑動(dòng)導(dǎo)軌面比壓成正比4這種磨損不可避免，只能采取某些措施，努力減少這種磨損。1998-11-692（二）咬合磨損4咬合磨損又稱咬焊4相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)表面互相咬合，并在表面產(chǎn)生撕裂現(xiàn)象4這是由于在導(dǎo)軌面相互運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)軌表面覆蓋的一層氧化膜因摩擦發(fā)熱而受到破壞所造成的。裸露的金屬表面因分子間的相互吸引、粘結(jié)、咬焊在一起，隨著接觸面繼續(xù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，咬

33、焊被拉開，如此反復(fù)多次，就將產(chǎn)生撕裂現(xiàn)象。1998-11-693（三）疲勞磨損和壓潰現(xiàn)象4滾動(dòng)導(dǎo)軌疲勞磨損主要是因?yàn)閷?dǎo)軌表面受滾動(dòng)體局部應(yīng)力作用而產(chǎn)生彈性變形，當(dāng)滾動(dòng)體離開時(shí)，變形得到恢復(fù)，這種現(xiàn)象連續(xù)發(fā)生，達(dá)到一定循環(huán)次數(shù)后，就使導(dǎo)軌表層產(chǎn)生疲勞破壞，出現(xiàn)點(diǎn)蝕。4如果局部應(yīng)力過大而使表層產(chǎn)生塑性變形而壓出凹坑，這就是壓潰現(xiàn)象。1998-11-694（五）塑料4塑料導(dǎo)軌具有良好的耐磨性能，落在導(dǎo)軌表面上的硬粒可擠入導(dǎo)軌內(nèi)部，避免了磨粒磨損和撕傷4常用的塑料材料有錦綸、酚醛夾布塑料、環(huán)氧樹脂耐磨涂料和聚四氟乙烯基滑動(dòng)導(dǎo)軌軟帶等。1998-11-695第六節(jié)第六節(jié) 滑動(dòng)導(dǎo)軌滑動(dòng)導(dǎo)軌1998-11-

34、696滑動(dòng)導(dǎo)軌4最常見的導(dǎo)軌4其它類型的導(dǎo)軌都是在滑動(dòng)導(dǎo)軌的基礎(chǔ)上逐步發(fā)展起來的4結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單4有良好的工藝性4剛度和精度易于保證4在一般機(jī)床上廣泛應(yīng)用1998-11-697一、導(dǎo)軌材料及熱處理一、導(dǎo)軌材料及熱處理1998-11-698（一)對(duì)導(dǎo)軌材料的要求和搭配4要求耐磨性好、工藝性好、成本低。4常用材料鑄鐵、鋼、有色金屬和塑料 鑄鐵應(yīng)用最為普遍4為了提高耐磨性和防止咬焊，動(dòng)導(dǎo)軌和支承導(dǎo)軌應(yīng)盡量采用不同的材料4如果選用相同的材料，也一定要采取不同的熱處理方式以使其具有不同的硬度。1998-11-699直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌4長(zhǎng)導(dǎo)軌（支承導(dǎo)軌）耐磨性較好、硬度較高4支承導(dǎo)軌各處使用機(jī)會(huì)難以均等，且修復(fù)困難4

35、動(dòng)導(dǎo)軌總是全長(zhǎng)接觸，且動(dòng)導(dǎo)軌短，磨損后易于維修4長(zhǎng)導(dǎo)軌不易防護(hù)1998-11-6100回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌4動(dòng)導(dǎo)軌：較軟的材料4因?yàn)榛ūP或圓工作臺(tái)導(dǎo)軌比底座加工方便些，磨損后可在機(jī)床上加工，以減少修理的工作量。 1998-11-6101 （二）鑄 鐵4鑄鐵成本低 有良好減振性和耐磨性 易于鑄造和切削加工4導(dǎo)軌常用的鑄鐵灰鑄鐵 孕育鑄鐵經(jīng)過孕育孕育處理的灰鑄鐵鑄鐵稱孕育鑄鐵孕育鑄鐵。 常用的孕育孕育劑有破鐵、硅鈣、稀土臺(tái)金等，其中最常用的是含有75Si的鐵合金。孕育孕育劑的加入量大致在0.20.5，應(yīng)視鑄件厚薄而定。孕 育孕 育 劑 的 作 用 是 促 使 石 里 非 自 發(fā) 形 核 ， 因 而 孕 育

36、 鑄 鐵孕 育 鑄 鐵 的 全 相 組 織 是 在 細(xì) 密 的 珠 光 體 基 . . . . . 耐磨鑄鐵4灰鑄鐵應(yīng)用最多的牌號(hào)是HT2001998-11-61024常用的孕育鑄鐵牌號(hào)是HT3004耐磨性高于灰鑄鐵，但較脆硬，不易刮研，且成本較高。4常用于較精密的機(jī)床導(dǎo)軌1998-11-61034耐磨鑄鐵中應(yīng)用較多的是高磷鑄鐵、磷銅鈦鑄鐵及釩鈦鑄鐵4與孕育鑄鐵相比，其耐磨性提高12倍，但成本較高4常用于精密機(jī)床導(dǎo)軌1998-11-61044為了提高鑄鐵導(dǎo)軌的硬度，以增強(qiáng)抗硬粒磨損的能力和防止撕傷，鑄鐵導(dǎo)軌經(jīng)常采用高頻淬火，中頻淬火及電接觸自冷淬火等表面淬火方法。4高頻淬火是借助200300k

37、Hz的高頻電流對(duì)導(dǎo)軌面加熱，淬火溫度一般為900950C，淬火層深度可達(dá)1.53mm，硬度達(dá)4855HRC，可使普通鑄鐵耐磨性提高2倍左右。1998-11-61054中頻淬火可采用8kHz左右的中頻電流進(jìn)行，淬火溫度一般為950C左右，淬硬層可達(dá)23mm，表面硬度可達(dá)4050HRC。4高頻及中頻淬火的優(yōu)點(diǎn)是淬火質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高，缺點(diǎn)是淬火后必須進(jìn)行磨削加工。4電接觸自冷淬火表面硬度可達(dá)5560HRC，淬硬深度可達(dá)0.20.4mm。這種淬火方法具有設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、成本低、淬火變形小等優(yōu)點(diǎn)，但由于淬硬深度較淺等原因，對(duì)導(dǎo)軌耐磨性提高幅度不大，目前主要用于維修。 1998-11-6106（三

38、） 鋼4耐磨性要求較高時(shí)，采用淬硬鋼制成的鑲鋼導(dǎo)軌4淬火鋼的耐磨性比普通鑄鐵高510倍4鑲鋼導(dǎo)軌常用材料： 45或40Cr表面淬硬或全淬透，硬度達(dá)到5258HRC 20Cr、20CrMnTi等滲碳淬硬至5662HRC 4導(dǎo)軌工作面上不能鉆孔，以免積存雜質(zhì)導(dǎo)致磨損4鑲鋼導(dǎo)軌工藝復(fù)雜，成本高，主要用于數(shù)控機(jī)床的滾動(dòng)導(dǎo)軌。1998-11-6107粘結(jié)粘結(jié)焊接焊接螺釘連接螺釘連接1998-11-6108(四）有色金屬4有色金屬鑲裝導(dǎo)軌常用于重型機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的動(dòng)導(dǎo)軌上，與鑄鐵的支承導(dǎo)軌搭配，以防止咬合磨損、保證運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性和提高運(yùn)動(dòng)精度。4常用的材料有錫青銅ZQSn6-6-3、鋁青銅ZQA19-2和鋅合金

39、ZZnAl10- 5等。1998-11-6109（五）塑料4塑料導(dǎo)軌具有良好的耐磨性能，落在導(dǎo)軌表面上的硬粒可擠入導(dǎo)軌內(nèi)部，避免了磨粒磨損和撕傷4常用的塑料材料有錦綸、酚醛夾布塑料、環(huán)氧樹脂耐磨涂料和聚四氟乙烯基滑動(dòng)導(dǎo)軌軟帶等。1998-11-6110 二.導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)1998-11-6111（一）截面形狀4滑動(dòng)導(dǎo)軌兩大類凸形和凹形4凸形導(dǎo)軌不易積存切屑，但難以保存潤(rùn)滑油，只適合于低速運(yùn)動(dòng)4凹形導(dǎo)軌潤(rùn)滑性能良好，適合于高速運(yùn)動(dòng)，為防止落入切屑等，必須配備良好的防護(hù)裝置1998-11-61121998-11-6113三角形導(dǎo)軌4支承導(dǎo)軌為凸形時(shí)山形導(dǎo)軌4支承導(dǎo)軌為凹形時(shí)V形尋軌4三角形導(dǎo)軌依靠三角

40、形的兩個(gè)側(cè)面導(dǎo)向，磨損后能自動(dòng)補(bǔ)償，不影響導(dǎo)向精度4導(dǎo)向精度隨頂角的增加而降低4承載面積隨的增加而增加4通常取=904大型或重型機(jī)床，可取=1101204精密機(jī)床，常取901998-11-61144支承導(dǎo)軌為山形時(shí)，不易積存較大的切屑，也不易存留潤(rùn)滑油4適用于不易防護(hù)、速度較低的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌4支承導(dǎo)軌為V形時(shí)，由于能得到較充足的潤(rùn)滑，除用于精密和大型機(jī)床的進(jìn)給導(dǎo)軌外，還可用于主運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌，如龍門刨床床身導(dǎo)軌4必須很好地防護(hù)，以防落入切屑和灰塵1998-11-6115矩形導(dǎo)軌4矩形導(dǎo)軌制造簡(jiǎn)單、剛度高、承載能力大，具有水平和垂直兩個(gè)方向的導(dǎo)軌面，而且兩個(gè)導(dǎo)軌面的誤差不會(huì)相互影響，便于安裝調(diào)整4側(cè)面

41、磨損后不能自動(dòng)補(bǔ)償，需要有間隙調(diào)整裝置，因此導(dǎo)向性較差4適用于載荷較大而導(dǎo)向性要求不高的機(jī)床1998-11-6116燕尾形導(dǎo)軌4燕尾形導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)緊湊、高度尺寸較小，可承受顛覆力矩4磨損后不能自動(dòng)補(bǔ)償間隙，需用鑲條調(diào)整，剛性較差，摩擦力較大，制造和檢修都比較復(fù)雜4一般用作中、低速的多層導(dǎo)軌1998-11-6117圓柱形導(dǎo)軌4圓柱形導(dǎo)軌制造簡(jiǎn)單4要求加工時(shí)就直接達(dá)到較高精度4磨損后很難調(diào)整和補(bǔ)償間隙4圓柱形導(dǎo)軌具有兩個(gè)自由度，通常多用在承受軸向載荷的場(chǎng)合1998-11-6118圓周運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌截面4平面圓環(huán)導(dǎo)軌：4制造容易，熱變形后導(dǎo)軌仍能接觸，只能承受軸向力，不能承受徑向力，需與帶徑向滾動(dòng)軸承的主軸相

42、配合，來承受徑向力4摩擦損失小，精度高，目前用得較多。4適用于大直徑的工作臺(tái)和轉(zhuǎn)盤，如滾齒機(jī)、立式車床導(dǎo)軌等。1998-11-6119錐形圓環(huán)導(dǎo)軌4能承受軸向力和較大的徑向力，熱變形也不影響導(dǎo)軌接觸，導(dǎo)向性比平面好，4但要保持錐面和主軸的同軸度較困難4母線傾斜角一般為304常用于徑向力較大的機(jī)床1998-11-6120V型圓環(huán)導(dǎo)軌4V型圓環(huán)導(dǎo)軌能承受較大的軸向力、徑向力和顛覆力矩4能保持很好的潤(rùn)滑4制造較復(fù)雜4床身和工作臺(tái)熱變形不同時(shí)，兩導(dǎo)軌面將不同時(shí)接觸4用于載荷大、速度高的立式車床1998-11-6121（二)組合形式4從限制自由度的角度出發(fā)，采用一條導(dǎo)軌即可。4用一條導(dǎo)軌，移動(dòng)部件無法承

43、受顛覆力矩4直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌一般由兩條導(dǎo)軌組合4重型機(jī)床，常用三條或三條以上導(dǎo)軌的組合1998-11-6122雙三角形組合4導(dǎo)向精度高，磨損后能自動(dòng)補(bǔ)償，具有較好的精度保持性，4很難達(dá)到四個(gè)表面同時(shí)接觸的要求，制造困難4適用于精度要求較高的機(jī)床，如SG8630型刀架導(dǎo)軌和Y3150E立柱導(dǎo)軌等1998-11-6123雙矩形組合4具有較大的承載能力、制造調(diào)整比較簡(jiǎn)單4導(dǎo)向性差，磨損后不能自動(dòng)補(bǔ)償，對(duì)加工精度有較大影響4多用于普通精度機(jī)床和重型機(jī)床，如X6132工作臺(tái)導(dǎo)軌。1998-11-61244窄導(dǎo)向用一條導(dǎo) 軌面的兩側(cè)面導(dǎo)向4導(dǎo)向精度高4寬導(dǎo)向用兩條導(dǎo) 軌面的兩外側(cè)面導(dǎo)向1998-11-6125

44、三角形一矩形組合4導(dǎo)向性好、制造方便和剛度高4應(yīng)用最廣泛4如CA6140型普通車床溜板、B2020工作臺(tái)導(dǎo)軌、M1432A砂輪架導(dǎo)軌等。1998-11-6126燕尾形組合4兩個(gè)燕尾平面同時(shí)起導(dǎo)向及壓板作用4一根鑲條：調(diào)整各接觸面的間隙4不能承受過大的顛覆力矩，摩擦損失較大4用于要求層次多、尺寸小、調(diào)整間隙方便和移動(dòng)速度不大的場(chǎng)合4如CA6140刀架、B6050滑枕導(dǎo)軌等 1998-11-61274燕尾形一矩形組合：能承受較大力矩，間隙調(diào)整也比較方便，4多用于橫梁、立柱、搖臂等的導(dǎo)軌，如B2020型龍門刨床橫梁導(dǎo)軌等。 1998-11-61284雙圓柱形組合：容易制造，耐磨性較好，但磨損后不易補(bǔ)

45、償。4常用于僅受軸向力的場(chǎng)合，如壓力機(jī)、機(jī)械手的導(dǎo)軌。1998-11-6129（三）間隙調(diào)整4導(dǎo)軌接合面之間都存在間隙4間隙過小，增加運(yùn)動(dòng)阻力，加速導(dǎo)軌磨損4間隙過大，降低導(dǎo)向精度，容易產(chǎn)生振動(dòng)4調(diào)整方法：鑲條和壓板1998-11-61304 1壓板 壓板用于調(diào)整間隙和承受顛覆力矩1998-11-613142鑲條。 鑲條用來調(diào)整矩形和燕尾形導(dǎo)軌的側(cè)面間隙，以保證導(dǎo)軌面的正常接觸。 常用的鑲條有平鑲條和斜鑲條兩種。1998-11-6132斜鑲條1998-11-6133 三、導(dǎo)軌的潤(rùn)滑和防護(hù)1998-11-6134（一）導(dǎo)軌的潤(rùn)滑目的：4減少磨損以延長(zhǎng)導(dǎo)軌使用壽命；4降低溫度以改善工作條件；4降低

46、摩擦力以提高機(jī)械效率；4保護(hù)導(dǎo)軌表面以防止發(fā)生銹蝕。1998-11-6135導(dǎo)軌的潤(rùn)滑方法4人工定期澆油或油杯供油4在機(jī)床上裝手動(dòng)油泵，在工作前拉動(dòng)油泵幾次，進(jìn)行人工潤(rùn)滑4現(xiàn)代機(jī)床上多采用壓力油強(qiáng)制潤(rùn)滑。1998-11-6136潤(rùn)滑油4粘度：根據(jù)導(dǎo)軌的工作條件和潤(rùn)滑方式選擇4小載荷、低中速小型機(jī)床進(jìn)給導(dǎo)軌：L-AN32機(jī)械油4中等載荷，低中速機(jī)床導(dǎo)軌：L-AN46或L-AN68機(jī)械油4重型機(jī)床低速導(dǎo)軌：L-AN68、L-AN80或L-AN100機(jī)械油4豎直導(dǎo)軌或傾斜導(dǎo)軌：L-AN46或L-AN68機(jī)械油1998-11-61374對(duì)滾動(dòng)導(dǎo)軌：潤(rùn)滑油或潤(rùn)滑脂 4潤(rùn)滑脂優(yōu)點(diǎn)：不會(huì)泄漏，不需經(jīng)常加油

47、缺點(diǎn)：塵屑進(jìn)入后易磨損導(dǎo)軌4特別注意防護(hù)措施1998-11-6138(二）導(dǎo)軌的防護(hù)41刮板式 42. 隙縫式 43整罩式 44層疊式 1998-11-6139四、滑動(dòng)導(dǎo)軌的驗(yàn)算4滑動(dòng)導(dǎo)軌設(shè)計(jì)步驟：參考同類型機(jī)床，初步擬定導(dǎo)軌的形狀和尺寸，驗(yàn)算。1998-11-6140滑動(dòng)導(dǎo)軌的驗(yàn)算4受力分析4求出導(dǎo)軌的平均比壓和最大比壓4與導(dǎo)軌的許用比壓相對(duì)照，判斷導(dǎo)軌設(shè)計(jì)是否合理。4根據(jù)比壓分布情況，判斷是否需用壓板1998-11-6141（一）導(dǎo)軌比壓的分布4 每條導(dǎo)軌面所受的載荷，都可最終歸納為一個(gè)其作用點(diǎn)距導(dǎo)軌中心距離為x的力F的作用。4這個(gè)力又等價(jià)于一個(gè)作用于導(dǎo)軌中心的力F和一個(gè)顛覆力矩M的作用1

48、998-11-61421998-11-61434 在F作用下，導(dǎo)軌面的比壓pF（MPa）： pF=F/aL 4在力矩M作用下，導(dǎo)軌面產(chǎn)生的比壓pM（Mpa）4 pM =6M/aL2 261322121aLpLaLpMMM1998-11-61444由于力F與力矩M 同時(shí)作用，因此導(dǎo)軌所承受的最大、最小、平均比壓分別為aLFpppFLMaLFpppFLMaLFpppavMFMFminmaxminmax2161611998-11-6145比壓出現(xiàn)的四種情況xM=FX6M/FLpmaxpmin分布100pavpav矩形 理想2 L/6 FL/612pav0梯形盡 量用3 =L/6 =FL/6=1=2p

49、av=0梯形 可用4 L/6 FL/610一端有間隙不用1998-11-6146(二）導(dǎo)軌的許用比壓4比壓：影響導(dǎo)軌耐磨性的一個(gè)主要因素4導(dǎo)軌的支承面積應(yīng)與導(dǎo)軌所承受的載荷相適應(yīng)4保證導(dǎo)軌面上的平均比壓不超過許用值1998-11-6147五、提高導(dǎo)軌耐磨性的措施4（一）力求無磨損 磨損原因：配合面在一定的壓強(qiáng)作用下直接接觸并作相對(duì)運(yùn)動(dòng) 不磨損條件 相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)不直接接觸 接觸時(shí)則無相對(duì)運(yùn)動(dòng)4不直接接觸保證完全的液體潤(rùn)滑，使?jié)櫥瑒┌涯Σ撩嫱耆指糸_。4如靜壓導(dǎo)軌、靜壓軸承或其它的靜壓副。4動(dòng)壓導(dǎo)軌和動(dòng)壓軸承也可以達(dá)到完全的液體潤(rùn)滑狀態(tài)，但油膜壓強(qiáng)與相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)。因此，在起動(dòng)或停止的過程中仍難免

50、磨損。1998-11-6148(二）力求少磨損4l）降低導(dǎo)軌面間的壓強(qiáng)4方法加大導(dǎo)軌的接觸面 減輕負(fù)荷4增加實(shí)際接觸面積提高導(dǎo)軌面的直線度 細(xì)化表面粗糙度 加寬導(dǎo)軌面 加長(zhǎng)動(dòng)導(dǎo)軌的長(zhǎng)度4減輕導(dǎo)軌負(fù)荷采用卸荷導(dǎo)軌1998-11-614942)降低摩擦系數(shù) 采用滾動(dòng)導(dǎo)軌； 正確選擇摩擦副的材料； 正確選擇潤(rùn)滑油或采用循環(huán)潤(rùn)滑的方式43)適當(dāng)?shù)臒崽幚恚禾岣邔?dǎo)軌抗磨損的能力 支承導(dǎo)軌淬硬，動(dòng)導(dǎo)軌表面貼塑料軟帶。44)加強(qiáng)防護(hù) 可避免灰塵、切屑、砂輪屑等進(jìn)入摩擦副，是提高導(dǎo)軌耐磨性的有效措施1998-11-6150（三）均勻磨損4磨損是否均勻?qū)α悴考墓ぷ髌谙抻绊懞艽蟆?例如床身導(dǎo)軌，如果磨損是均勻的，

51、對(duì)機(jī)床加工精度一般影響不大，而且可以補(bǔ)償。4磨損不均勻的主要原因 在摩擦面上壓強(qiáng)分布不均 各個(gè)部分的使用機(jī)會(huì)不同1998-11-61514爭(zhēng)取均勻磨損措施4 力求使摩擦面上壓強(qiáng)均勻分布，例如導(dǎo)軌的形狀和尺寸要盡可能對(duì)集中載荷對(duì)稱；4 盡量減小扭轉(zhuǎn)力矩和傾覆力矩；4 保證工作臺(tái)、溜板等支承件有足夠的剛度；4 摩擦副中全長(zhǎng)上使用機(jī)會(huì)不均的那一件硬度應(yīng)高些，例如車床床身導(dǎo)軌的硬度應(yīng)比床鞍導(dǎo)軌硬度高。1998-11-6152第七節(jié) 低速運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性1998-11-6153一、爬行現(xiàn)象及產(chǎn)生原因（一）爬行現(xiàn)象及其影響4在機(jī)床低速或微量進(jìn)給運(yùn)動(dòng)中，主動(dòng)件作勻速運(yùn)動(dòng)，而被動(dòng)件的速度發(fā)生明顯的周期性變化現(xiàn)象稱

52、為“爬行爬行”。4爬行影響機(jī)床的加工精度、表面粗糙度和定位精度，是精密機(jī)床及重型機(jī)床必須解決的問題。1998-11-6154 （二）產(chǎn)生爬行的原因4對(duì)于一個(gè)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，當(dāng)高于某一速度時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，這一速度稱為不發(fā)生爬行的臨界速度Vk 。mgfFkmgfmkFvk001998-11-61551）靜摩擦力和動(dòng)摩擦力之差，差值越大，越容易產(chǎn)生爬行。2）傳動(dòng)系統(tǒng)剛度越差，越容易產(chǎn)生爬行3）運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量越大，越容易產(chǎn)生爬行 4）當(dāng)導(dǎo)軌面之間的阻尼較大時(shí)，有利于減輕或消除爬行。1998-11-6156二、消除爬行的措施4設(shè)計(jì)低速運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)，首先應(yīng)估算其臨界速度。4如果所設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的最低速度低于臨界速度

53、時(shí)，應(yīng)采取措施降低其臨界速度，以避免產(chǎn)生爬行。4運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量往往由于結(jié)構(gòu)要求成為定值，阻尼比目前研究得還不充分，改善措施也不很多。1998-11-6157（一）減小靜、動(dòng)摩擦力之差1）采用導(dǎo)軌油2）以滾動(dòng)摩擦代替滑動(dòng)摩擦3）采用卸荷尋軌和靜壓導(dǎo)軌4）采用減摩導(dǎo)軌材料1998-11-6158(二）提高傳動(dòng)系統(tǒng)剛度41）機(jī)械傳動(dòng)：盡可能縮短傳動(dòng)鏈，以減少彈性變形量；適當(dāng)提高未端傳動(dòng)副的剛度；合理分配傳動(dòng)比，使多數(shù)傳動(dòng)件受力較小。42）液壓傳動(dòng)：液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)受力后的變形來自油的可壓縮性以及活塞桿、活塞桿座等的變形。因此，要防止油中混入空氣泡和注意提高活塞桿及活塞桿座的剛度。1998-11-6159

54、第八節(jié) 動(dòng)壓導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌、卸荷導(dǎo)軌1998-11-6160一.動(dòng)壓導(dǎo)軌4動(dòng)壓導(dǎo)軌與動(dòng)壓軸承一樣，是靠導(dǎo)軌之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的壓力油膜將運(yùn)動(dòng)件浮起，把兩個(gè)導(dǎo)軌面隔離，形成純液體摩檫。4工作原理與動(dòng)壓軸承相同，形成導(dǎo)軌面間壓力油膜的條件是：兩導(dǎo)軌面之間應(yīng)有鍥形間隙和一定的相對(duì)速度，此外還需要有一定粘度的潤(rùn)滑油流進(jìn)鍥形間隙1998-11-61614適用于主運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌 4直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的油腔應(yīng)開在動(dòng)導(dǎo)軌上，可以保證在工作過程中，油鍥始終不會(huì)外露，不和大氣相通，從而保證油鍥形成的油膜壓力對(duì)運(yùn)動(dòng)件的浮力在全長(zhǎng)上始終是均衡的。4在運(yùn)動(dòng)件上供油較困難，故從支承件導(dǎo)軌中進(jìn)油。1998-11-61624圓周運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌

55、的油腔應(yīng)開在固定導(dǎo)軌上，因?yàn)閮蓚€(gè)導(dǎo)軌面在工作過程中始終接觸，沒有油鍥外露的問題，油可以直接從支承件導(dǎo)軌的進(jìn)油口進(jìn)入油槽，加工、裝配、維修等都較方便。4由于直線運(yùn)動(dòng)尋軌要作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，圓周運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌要正、反轉(zhuǎn)，因此油腔應(yīng)當(dāng)是對(duì)稱的，以產(chǎn)生雙向壓力油膜。1998-11-6163二、靜壓導(dǎo)軌4工作原理與靜壓軸承相同。將具有一定壓力的潤(rùn)滑油，經(jīng)節(jié)流器輸入到導(dǎo)軌面上的油腔，即可形成承載油膜，使導(dǎo)軌面之間處于純液體摩擦狀態(tài)。4優(yōu)點(diǎn)：導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)速度的變化對(duì)油膜厚度的影響很小； 載荷的變化對(duì)油膜厚度的影響很小； 液體摩檫，摩檫系數(shù)僅為0.005左右，油膜抗振性好。1998-11-61644缺點(diǎn)：導(dǎo)軌自身結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜； 需要增加一套供油系統(tǒng)； 對(duì)潤(rùn)滑油的清潔程度要求很高。4主要應(yīng)用：精密機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和低速運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌1998-11-6165靜壓導(dǎo)軌分 類4按結(jié)構(gòu)形式分： 開式、閉式4開式靜壓導(dǎo)軌：壓力油經(jīng)節(jié)流器進(jìn)入導(dǎo)軌的各個(gè)油腔，使運(yùn)動(dòng)部件浮起，導(dǎo)軌面被油膜隔開，油腔中的