1、3.1 典型部件設(shè)計主軸部件設(shè)計p 主軸組件包括 主軸、支承軸承、傳動件、定位元件、密封件。p 功用 支承并帶動工件或刀具旋轉(zhuǎn)進(jìn)行切削；承受切削力和驅(qū)動力，完成表面成形運(yùn)動。 基基 本本 要要 求求 旋轉(zhuǎn)精度旋轉(zhuǎn)精度 剛度剛度 抗振性抗振性 溫升和熱變性溫升和熱變性 精度保持性精度保持性主軸部件應(yīng)滿足的基本要求主軸部件應(yīng)滿足的基本要求基本要求基本要求：v旋轉(zhuǎn)精度旋轉(zhuǎn)精度 是指裝配后，在無載荷、低速轉(zhuǎn)動條件下，在安裝工件或刀具的。旋轉(zhuǎn)精度取決于主軸、軸承、箱體孔等的制造、裝配和調(diào)整精度。v剛剛 度度 是指主軸部件在外加載荷作用下抵抗變形的能力。主軸部件的剛度是綜合剛度，它是主軸、軸承等剛度的綜合

2、反映。v抗振性抗振性 指抵抗受迫振動和自激振動的能力。v溫升和熱變形溫升和熱變形 主軸部件運(yùn)轉(zhuǎn)時，因各相對處的摩擦生熱，切削區(qū)的切削熱等使主軸部件的溫度升高，形狀尺寸和位置發(fā)生變化，造成主軸部件的所謂熱變形。v精度保持性精度保持性 是指長期地保持其原始制造精度的能力。3.1 典型部件設(shè)計主軸部件設(shè)計3.1 典型部件設(shè)計主軸部件設(shè)計p 主軸的結(jié)構(gòu) 取決于主軸上安裝的刀具、夾具、工件、傳動件、軸承的類型、數(shù)量、位置和安裝定位方法。p 主軸前端形式 取決于機(jī)床的類型和安裝夾具或刀具的形式 。通用機(jī)床已有標(biāo)準(zhǔn)化的形式。p 主軸整體結(jié)構(gòu) 空心階梯軸，外徑從前端到尾部逐漸減小。3.1 典型部件設(shè)計主軸部件

3、設(shè)計p 主軸的選材依據(jù)：載荷類型、耐磨性、熱處理方法。u（1）普通機(jī)床主軸 采用45# 或60#優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼。在主軸支承軸頸及裝卡刀具的定位基面進(jìn)行局部高頻淬火，提高耐磨性，硬度為5055HRC。u（2）精密、大載荷、有沖擊的機(jī)床主軸 采用中碳或低碳合金鋼，如40Cr，20Cr。進(jìn)行高頻淬火或滲碳淬火，提高耐磨性，硬度5265HRC。u（3）主軸材料的攻關(guān)點 怎樣減小高速、高效、高精密機(jī)床主軸的熱變形、振動。 已誕生的新型材料有玻璃陶瓷材料。p 主軸的技術(shù)要求：u 主軸前后軸承軸頸的同軸度，u 錐孔相對于前后軸頸中心連接線的徑向跳動，u 定心軸頸及其定位軸肩相對于前后軸頸中心線徑向和軸向跳動等。

4、 3.1 典型部件設(shè)計主軸部件設(shè)計p 主軸的傳動形式u（1）齒輪傳動 輪齒的嚙合傳動，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊；能傳遞較大的扭矩，適應(yīng)變轉(zhuǎn)速、變載荷工作。n 不足：線速度需1215m/s，且不如帶傳動平穩(wěn)。u（2）帶傳動 靠摩擦力傳遞動力。結(jié)構(gòu)簡單，皮帶有彈性可吸振，傳動平穩(wěn)，噪聲??；過載時打滑，具有過載保護(hù)作用。適用于中心距較大的兩軸間傳動。n 不足：傳動速比不夠準(zhǔn)確。3.1 典型部件設(shè)計主軸部件設(shè)計p 主軸的傳動形式u（3）同步齒形帶傳動 通過帶上的齒與帶輪上的輪齒傳遞傳動 此傳動無相對滑動，傳動比大且準(zhǔn)確，傳動精度高；可傳遞較大動力，傳動平穩(wěn)；不需特別張緊，對軸和軸承壓力小，傳動效率高；不需潤滑，

5、耐腐蝕，耐高溫?？蛇_(dá)50m/s；傳動比可達(dá)1:10u（4）電動機(jī)直接驅(qū)動 對于轉(zhuǎn)速小于3000r/min的主軸，采用異步電動機(jī)和聯(lián)軸器直接驅(qū)動主軸。如高速內(nèi)圓磨床的磨頭。對于轉(zhuǎn)速小于8000r/min的軸，采用變頻調(diào)速電動機(jī)直接驅(qū)動。3.1 典型部件設(shè)計主軸部件設(shè)計p 主軸滾動軸承u滾動軸承能在轉(zhuǎn)速和載荷變化幅度很大的條件下穩(wěn)定工作。u滾動軸承能在無間隙，甚至在預(yù)緊（有一定過盈量）的條件下工作。故滾動軸承的摩擦系數(shù)小，有利于減小發(fā)熱。u滾動軸承潤滑容易，可以用油脂，一次填裝可用到修理時再換脂。如用油潤滑，單位時間用油量也比滑動軸承少。 u滾動軸承為標(biāo)準(zhǔn)件，質(zhì)量穩(wěn)定，成本低，經(jīng)濟(jì)性好。u滾動軸承

6、的缺點：n 滾動軸承的滾動體數(shù)量有限，其徑向剛度是變化的，易引起振動，阻尼低，振幅較大。滾動軸承的徑向尺寸比滑動軸承大。3.1 典型部件設(shè)計主軸部件設(shè)計p 選擇滾動軸承選擇的基本原則u1）轉(zhuǎn)速較高，負(fù)載不大，而旋轉(zhuǎn)精度要求較高，采用球軸承。u2）轉(zhuǎn)速較低，負(fù)載大或有沖擊負(fù)載，采用滾子軸承。u3）徑向載荷和軸向載荷都較大時，如果轉(zhuǎn)速高，采用角接觸球軸承。如果轉(zhuǎn)速不高，采用圓錐滾子軸承u4）軸向載荷比徑向載荷大得多，但轉(zhuǎn)速較低時，采用兩種不同類型的軸承組合，分別承受軸向和徑向負(fù)載。u5）徑向載荷比軸向載荷大得多，且轉(zhuǎn)速較高，采用深溝球軸承u6）支承剛度要求較高時，可采用成對角接觸型軸承。3.1 典

7、型部件設(shè)計主軸部件設(shè)計p 常用滾動軸承的布置u角接觸球軸承n 接觸角是設(shè)計參數(shù)： 接觸角為0，深溝球軸承； 接觸角在0-45度之間，角接觸球軸承； 接觸角在45到90度之間，推力角接觸球軸承u角接觸球軸承的布置n 一般多選用15度25度成組安裝，以便承受雙方向進(jìn)給力及調(diào)整間隙預(yù)緊。 軸承的接觸線與軸線的交點間距大，抵抗彎曲變形的支反力矩大，支承剛度比“面對面組合”高3.1 典型部件設(shè)計主軸部件設(shè)計p 幾種典型的主軸軸承配置形式u根據(jù) 剛度、轉(zhuǎn)速、承載能力、抗振性和噪聲要求等選擇。u速度型n 主軸前后軸承都采用角接觸球軸承，切削力軸向分量大時，可選用25度球軸承；較小時，選用15度球軸承即可。該

8、類型適合高速輕載或精密機(jī)床，如高速鏜削單元、高速CNC機(jī)床。u剛度型n 前軸承采用雙列圓柱滾子軸承承受徑向載荷，60度角接觸雙列推力軸承承受軸向載荷；后軸承采用雙列圓柱滾子軸承。適合于中速和切削負(fù)載較大、要求剛度高的機(jī)床，如數(shù)控車床、鏜削主軸單元等。u剛度速度型n 前軸承采用三聯(lián)角接觸球軸承（外側(cè)的兩個角接觸大口朝向主軸工作端，承受軸向力，第3個通過軸套背靠背，提高承受顛覆力矩剛度），后軸承采用雙列圓柱滾子軸承（承受傳動力，因動力從后端傳入）。3.1 典型部件設(shè)計主軸部件設(shè)計p 高速結(jié)構(gòu)3.1 典型部件設(shè)計主軸部件設(shè)計p 高剛度結(jié)構(gòu)u圖1是上述提到的典型“高剛度結(jié)構(gòu)”u圖2是采用圓錐滾子軸承的

9、主軸部件，結(jié)構(gòu)比采用雙列短圓柱滾子軸承簡化，承載能力和剛度比角接觸球軸承高。但是因為圓錐滾子軸承發(fā)熱大、溫升高，允許的極限轉(zhuǎn)速要低些。適用于載荷較大、轉(zhuǎn)速不太高的普通精度的機(jī)床主軸。3.1 典型部件設(shè)計主軸部件設(shè)計p 速度剛度結(jié)構(gòu)3.1 典型部件設(shè)計主軸部件設(shè)計p CA6140車床的主軸箱布置剛度型3.1 典型部件設(shè)計主軸部件設(shè)計p 軸承精度等級的選擇u前軸承與后軸承的精度對主軸旋轉(zhuǎn)精度影響不同n 前大后小，前軸承精度應(yīng)高；n 如前后軸承便宜方向在同一側(cè)，可有效降低主軸端部的偏移。n 軸承精度影響旋轉(zhuǎn)精度、剛度與抗振性，應(yīng)選擇P4(SP)以上精度。p 主軸滾動軸承的預(yù)緊u預(yù)緊就是采用預(yù)加載荷的

10、方法消除軸承間隙，而且有一定的過盈量，使?jié)L動體和內(nèi)外圈接觸部分產(chǎn)生預(yù)變形，增加接觸面積，提高支承剛度和抗振性。預(yù)緊力通常分為三級：輕預(yù)緊、中預(yù)緊和重預(yù)緊，代號為A、B、C。3.1 典型部件設(shè)計主軸部件設(shè)計p 主軸滑動軸承u有良好的抗振性，旋轉(zhuǎn)精度高，運(yùn)動平穩(wěn)等特點，應(yīng)用于高速或低速的精密、高精密機(jī)床和數(shù)控機(jī)床中。u按產(chǎn)生油膜的方式，可分為動壓軸承和靜壓軸承兩類。u按照流體介質(zhì)不同可分為液體滑動軸承和氣體滑動軸承。p 1、動壓軸承u主軸旋轉(zhuǎn)時，帶動潤滑油從間隙大處向間隙小處流動，形成壓力油楔，產(chǎn)生油膜壓力浮起主軸。u承載能力與速度、潤滑油粘度、油楔結(jié)構(gòu)等有關(guān)。3.1 典型部件設(shè)計主軸部件設(shè)計p

11、2、液體靜壓軸承u一套專用供油系統(tǒng)、節(jié)流器和軸承。u靜壓軸承與動壓軸承相比具有的優(yōu)點：靜壓軸承與動壓軸承相比具有的優(yōu)點：n 承載能力高；旋轉(zhuǎn)精度高；油膜有均化誤差的作用，可提高加工精度；n 抗振性好；運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)；既能在低速下工作，也能在高速下工作；n 摩擦小，軸承壽命長。n 缺點缺點是需要一套專用供油設(shè)備，軸承制造工藝復(fù)雜、成本高。3.1 典型部件設(shè)計主軸部件設(shè)計p 主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計之1支承數(shù)目u1）前、后兩個支承 結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，應(yīng)用廣泛。為提高剛度，前后支承應(yīng)消除間隙或預(yù)緊。u2）三個支承 n前、后支承為主要支承，中間支承為輔助支承；n前、中支承為主要支承，后支承為輔助支承。n三支承方式

12、對三支承孔的同心度要求較高，制造裝配較復(fù)雜。要求“主”支承應(yīng)該消除間隙或預(yù)緊，“輔助”支承應(yīng)保留一定的徑向間隙或選用較大游隙的軸承。以免發(fā)生干涉，惡化主軸的工作性能，使空載功率大幅度上升和軸承溫升過高。3.1 典型部件設(shè)計主軸部件設(shè)計p 主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計之2主軸軸向定位u為使主軸具有足夠的軸向剛度和軸向位置精度，推力軸承在主軸前后支承的配置形式。n它影響主軸的剛度、熱變形方向和大小。n 前端配置（前端定位）指推力軸承布置在前支承處。 該配置在前支承處軸承較多，發(fā)熱大，溫升高，但主軸受熱后向后伸長，不影響軸向精度，精度高。用于軸向精度和剛度要求較高的高精度機(jī)床或數(shù)控機(jī)床。n 后端配置（后端定位）

13、推力軸承布置在后支承處。 主軸前支承處軸承較少，發(fā)熱少，溫升低；但主軸受熱后向前伸長，影響軸向精度。常用于軸向精度要求不高的普通機(jī)床，如立銑、多刀車床。3.1 典型部件設(shè)計主軸部件設(shè)計p 主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計之2主軸軸向定位u為使主軸具有足夠的軸向剛度和軸向位置精度，推力軸承在主軸前后支承的配置形式。n它影響主軸的剛度、熱變形方向和大小。n 兩端配置（兩端定位）推力軸承布置在前后兩個支承處。 主軸受熱伸長后，影響主軸軸承的軸向間隙。故需采用彈簧消除間隙和補(bǔ)償熱變形。常用于較短主軸或軸向間隙變化不影響正常工作的機(jī)床。如組合機(jī)床主軸。n 中間配置 兩個方向的推力軸承布置在前支承后側(cè)。 可減少主軸的懸升

14、量，并使主軸受熱膨脹后向后伸長，但前支承結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，溫升也可能較高3.1 典型部件設(shè)計主軸部件設(shè)計p 主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計之3主軸傳動件軸向布置u布置原則 應(yīng)使由傳動力引起的主軸彎曲變形小，引起主軸前端在影響加工精度的敏感方向上的位移小。u方法 傳動件軸向布置盡量靠近前支承；最大傳動件應(yīng)靠近前端。n 傳動件在前支承內(nèi)側(cè) 前支承直徑大，剛度高，大齒輪靠前可減少主軸的彎曲變形，而且轉(zhuǎn)矩傳遞長度短，扭轉(zhuǎn)變形小，使用最普遍。n 傳動件在前支承外側(cè) 用于具有大轉(zhuǎn)盤的機(jī)床，如: 立式車床、鏜床。n 傳動件在后支承外側(cè) 傳動件放在主軸的后懸伸端，使前后支承獲得較好的支承跨距。多用于主軸的帶傳動。更換傳動帶方便，

15、防止油液侵蝕。3.1 典型部件設(shè)計主軸部件設(shè)計p 主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計之4主軸主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)的確定u1.前支承軸頸D1 主軸直徑越大其剛度越大，主軸組件尺寸越大。在保證主軸組件剛度的同時，盡量減小軸頸D1的尺寸。主軸內(nèi)孔直徑d 內(nèi)孔直徑d與主軸的用途有關(guān)。在保證主軸剛度的同時，參考主軸直徑和刀桿直徑確定d。u3.主軸前端懸伸量a 取決于主軸端部的結(jié)構(gòu)、前支承軸承的配置和密封裝置的型式和尺寸。滿足結(jié)構(gòu)要求前提下，盡量縮短懸伸量a 。u4.主軸支承間跨距L 跨距的大小影響主軸彎曲和前端位移量。一般按機(jī)床類型、主軸傳遞的功率或最大加工直徑，選取D1。車床和銑床后軸頸的直徑D2：(0.70.9)Dl。很

16、多機(jī)床的主軸是空心的，內(nèi)孔直徑與其用途有關(guān)。一般應(yīng)保證dD1.3u設(shè)計要點：在滿足剛度的前提下，盡量減小支承件的質(zhì)量 m，提高固有頻率o。p 2.良好的動態(tài)特性 u支承件有較高靜剛度、固有頻率、還應(yīng)有較大阻尼，薄壁面積應(yīng)小于400mm400mm，避免薄壁振動。p 3.結(jié)構(gòu)合理 通過失效處理充分消除內(nèi)應(yīng)力，形狀穩(wěn)定。p 4.排屑暢通，工藝性好，成本低，吊運(yùn)安裝方便。20 mK 3.2 典型部件設(shè)計支承件設(shè)計p 二、支承件的受力分析方式u機(jī)床支承件要承受切削力、零部件重量、傳動力等載荷。 支承件所承受的載荷不同，設(shè)計時分析其受力方式不同。u1.中小型機(jī)床 支承件受力分析以切削力為主。u2.精密和高

17、精度機(jī)床 支承部件載荷以移動部件的質(zhì)量和熱應(yīng)力為主。如：雙柱立式坐標(biāo)鏜床的橫梁，受力分析考慮主軸箱位于橫梁中部時，橫梁的彎曲和扭轉(zhuǎn)變形。u3.大型機(jī)床 支承件受力分析應(yīng)考慮工件重力，移動部件重力和切削力等。3.2 典型部件設(shè)計支承件設(shè)計p 三、支承件的截面形狀設(shè)計原則p 支承件變形主要是彎扭變形。且抗彎剛度和抗扭剛度隨支承件的截面慣性矩增大而增大。其設(shè)計原則：u截面積一定時，空心截面比實心截面的慣性矩大。滿足工藝要求時，應(yīng)盡量減小壁厚，提高抗彎剛度。u承受高度方向的彎矩時，支承件截面形狀應(yīng)為矩形。u承受彎扭作用的支承件，截面形狀應(yīng)為方形。u承受純轉(zhuǎn)矩的支承件，截面形狀應(yīng)為圓環(huán)形。u不封閉截面剛

18、度遠(yuǎn)小于封閉截面，盡量將支承件制成封閉形狀。u截面不能封閉的支承件，應(yīng)采取補(bǔ)償剛度措施。u如：a為車床；b為鏜床與龍門刨，c為大型和重型機(jī)床的床身3.2 典型部件設(shè)計支承件設(shè)計p 隔板和加強(qiáng)肋板u（1）隔板 是連接外壁間的內(nèi)壁。作用是將局部載荷傳遞給其它壁板，使整個支承件較均勻地承受載荷。n 支承件內(nèi)增加縱向隔板能提高抗彎剛度。 縱向隔板應(yīng)布置在彎曲平面內(nèi)，即隔板高度方向與作用力方向一致。n 支承件內(nèi)增加橫向隔板能提高抗扭剛度。 增加一個端面橫向隔板時，抗扭剛度成倍增加，均勻布置三個橫向隔板后，抗扭剛度又成倍增加。n 支承件內(nèi)增加斜板可提高抗彎和抗扭剛度。3.2 典型部件設(shè)計支承件設(shè)計p 隔板

19、和加強(qiáng)肋板u（2）加強(qiáng)肋（肋條） 配置在外壁內(nèi)側(cè)或內(nèi)壁上，其作用是加強(qiáng)局部剛度和減少薄壁振動。n 可以縱向橫向和斜向，常交叉排列米字或井字。n 肋條高應(yīng)約為支承件壁厚的肋條高應(yīng)約為支承件壁厚的5 5倍。倍。 圖a用加強(qiáng)肋 提高導(dǎo)軌與床身過渡連接處的局部剛度。 圖b用加強(qiáng)肋 提高箱體軸承孔處的局部剛度。 圖 c、d、e 為工作臺等板形支承件的加強(qiáng)肋。提高抗彎剛度，避免薄壁振動。3.2 典型部件設(shè)計支承件設(shè)計p 支承件的壁厚u在滿足工藝要求和剛度的前提下，應(yīng)盡量減少支承件的厚度和隔板、加強(qiáng)肋的厚度。u鑄鐵支承件的外壁厚度可根據(jù)當(dāng)量尺寸C來選擇：u式中 L、B、H 支承件的長、寬、高（m）。u根據(jù)C

20、值確定最小壁厚t見表3-5，隔板的厚度可?。?.81）t；加強(qiáng)肋的厚度可?。?.70.8）t；u鋼板焊接床身的抗彎剛度約為鑄鐵床身的1.45倍，壁厚可比鑄鐵薄2/3或4/5，具體選擇見表3-6)2(31HBLC 3.2 典型部件設(shè)計支承件設(shè)計p 2.支承件開孔后的剛度補(bǔ)償u在立柱或橫梁中，安裝等工藝孔會造成抗扭、抗彎剛度的損失。u剛度補(bǔ)償方法：n 在孔上加蓋板，用螺栓將蓋板固定在壁上；n 可將孔的周邊加厚（翻邊），再加嵌入式蓋板；n 一般立柱或梁外壁上開孔尺寸應(yīng)小于該方向尺寸的20%；如開孔尺寸不大于該方向的10%。則影響較小，無需剛度補(bǔ)償。p 提高接觸剛度u相對滑動的連接面和重要的固定結(jié)合面

21、須精磨或配對刮研，以增加接觸面積；u緊固螺栓應(yīng)使結(jié)合面有2MPa的接觸壓強(qiáng)，以消除結(jié)合面的平面度誤差，增大結(jié)合面積；u結(jié)合面承受彎矩時，應(yīng)使較多緊固螺栓布置在受拉面承受拉應(yīng)力；u結(jié)合面承受轉(zhuǎn)矩時，螺栓遠(yuǎn)離扭轉(zhuǎn)中心，均勻分布在四周。3.2 典型部件設(shè)計支承件設(shè)計p 支承件的材料u灰口鑄鐵加入少量的鉻、硅、稀土等合金元素。n 切削性能好，易得到復(fù)雜形狀；抗振性能好；耐磨性強(qiáng)。n 消除應(yīng)力：自然時效、人工時效、振動時效。u鋼材焊接用Q235-A，20鋼的鋼板和型鋼焊接成支承件。n 不用鑄模，制作周期短。n 鋼件抗彎剛度大于鑄鐵件，重量輕，抗振差。n 適合于生產(chǎn)數(shù)量少，品種多的大型床身的制造。u樹脂混

22、凝土人造花崗巖，是制造床身的新型材料n 阻尼比是灰口鑄鐵的810倍，抗振性好。n 澆注的床身靜剛度比鑄鐵高16%40%。n 鋼板焊成框架，充入樹脂混凝土，適合構(gòu)成大、中型機(jī)床支承件。3.2 典型部件設(shè)計支承件設(shè)計p 提高支承件的結(jié)構(gòu)性能u常見的機(jī)床振動n （1）整機(jī)搖晃振動 是機(jī)床整體在地基支承上的振動。n （2）結(jié)合面間的相對振動 是指整個部件作為一個剛體在結(jié)合面處相對于另一部件的直線振動或扭轉(zhuǎn)振動。n （3）零部件的本體振動 指主軸組件的彎曲振動，傳動系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振動，支承件的彎曲和扭轉(zhuǎn)振動等。u提高結(jié)構(gòu)性能的措施n 提高支承件的靜剛度和固有頻率n 提高動態(tài)特性 改善阻尼特性 采用新材料制造

23、支承件n 提高熱穩(wěn)定性 控制溫升 采用熱對稱結(jié)構(gòu) 采用熱補(bǔ)償裝置。3.3 典型部件設(shè)計導(dǎo)軌設(shè)計p導(dǎo)軌的功用和分類u功用：承受載荷和導(dǎo)向。承受安裝在導(dǎo)軌上的運(yùn)動部件及工件的質(zhì)量和切削力，引導(dǎo)運(yùn)動部件沿一定的軌跡運(yùn)動。u按摩擦性質(zhì)分為 滑動導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌。n靜壓滑動導(dǎo)軌 液體摩擦，導(dǎo)軌間有壓力油膜層，靠液壓系統(tǒng)提供壓力油膜。用于高精度機(jī)床進(jìn)給導(dǎo)軌。n動壓滑動導(dǎo)軌 液體摩擦，動壓油膜的形成是利用滑移速度帶動潤滑油從大間隙處向狹窄處流動形成的。 適用于主運(yùn)動導(dǎo)軌。n普通滑動導(dǎo)軌 混合摩擦，導(dǎo)軌間有一定動壓效應(yīng)，速度較低，導(dǎo)軌面處于接觸狀態(tài)。用于大多數(shù)普通機(jī)床。n滾動導(dǎo)軌 導(dǎo)軌面之間裝有滾動元件（鋼球）

24、，靠鋼球的滾動摩擦引導(dǎo)部件運(yùn)動。廣泛用于數(shù)控、精密和高精度機(jī)床。3.3 典型部件設(shè)計導(dǎo)軌設(shè)計p 導(dǎo)軌u按運(yùn)動性質(zhì)分為：n 主運(yùn)動導(dǎo)軌 用于刨床、拉床、插齒機(jī)的主運(yùn)動導(dǎo)軌。n 進(jìn)給運(yùn)動導(dǎo)軌 用于機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)中。n 移置導(dǎo)軌 調(diào)整部件之間的相對位置。如：臥式車床的尾座導(dǎo)軌。u按結(jié)構(gòu)形式分為 開式導(dǎo)軌、閉式導(dǎo)軌n 開式導(dǎo)軌 是利用部件質(zhì)量和載荷，使導(dǎo)軌副在全長上始終保持接觸的導(dǎo)軌。 開式導(dǎo)軌不能承受較大顛覆力矩。用于大型機(jī)床的水平導(dǎo)軌。n 閉式導(dǎo)軌 是在開式導(dǎo)軌上增加輔助導(dǎo)軌而構(gòu)成。 閉式導(dǎo)軌能保持導(dǎo)軌副始終接觸，故能承受較大的顛覆力矩。3.3 典型部件設(shè)計導(dǎo)軌設(shè)計p 滑動導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)設(shè)計p 截面形狀

25、的選擇u要使動導(dǎo)軌嚴(yán)格按規(guī)定的軌跡運(yùn)動，必須限制五個自由度。因?qū)к壍哪Σ撩鎸挾容^小，故導(dǎo)軌可視為 窄定位板。u雙矩形導(dǎo)軌n 兩個窄支承平面 a、b 構(gòu)成一個定位面，限制 3 個自由度 窄支承平面 c 限制 2 個自由度n 剛度和承載能力大，制造安裝調(diào)整方便。但側(cè)導(dǎo)向需用鑲條調(diào)整間隙廣泛用于普通精度的中型車床、組合機(jī)床、升降臺銑床、數(shù)控機(jī)床等。u三角形和矩形導(dǎo)軌的組合n 導(dǎo)軌的導(dǎo)向性好，制造方便、剛度高。n 廣泛用于車床、磨床、龍門銑床、龍門刨、滾齒機(jī)、坐標(biāo)鏜床n 減小其頂角，導(dǎo)軌的導(dǎo)向性能提高，但承載能力下降。n 一般= 900，重型機(jī)床900，精密機(jī)床滾齒機(jī) 900。zxy,yx，3.3 典

26、型部件設(shè)計導(dǎo)軌設(shè)計p 截面形狀的選擇無需鑲條調(diào)整間隙，接觸剛度好，導(dǎo)向性和精度保持性好。但工藝性差，加工、檢驗和維修不方便，只能配加工。n 多用于精密機(jī)床，如絲杠車床、導(dǎo)軌磨床、齒輪磨床等。u燕尾槽和矩形導(dǎo)軌組合n 調(diào)整方便，承載力矩大。廣泛用在機(jī)床橫梁、立柱、搖臂導(dǎo)軌u雙燕尾形導(dǎo)軌n 不用輔助導(dǎo)軌副的閉式導(dǎo)軌。導(dǎo)軌高度小，可承受顛覆力矩。n 燕尾導(dǎo)軌是過定位，必須用鑲條調(diào)整摩擦面的間隙。由于結(jié)構(gòu)原因，此導(dǎo)軌剛度差，加工、檢驗、維修不方便。n 用于受力小，結(jié)構(gòu)層數(shù)多，間隙調(diào)整方便處，如牛頭刨床滑枕導(dǎo)軌、臥式車床的刀架導(dǎo)軌等。3.3 典型部件設(shè)計導(dǎo)軌設(shè)計p 導(dǎo)軌間隙的調(diào)整u（1）輔助導(dǎo)軌間隙調(diào)整

27、采用壓板 調(diào)整輔助導(dǎo)軌面間隙，承受顛覆力矩。圖a ：精磨或刮削壓板厚度調(diào)整間隙。圖b：通過改變墊片層數(shù)和厚度調(diào)整間隙。圖c：通過壓板和導(dǎo)軌間平鑲條調(diào)節(jié)間隙。3.3 典型部件設(shè)計導(dǎo)軌設(shè)計 （2）矩形導(dǎo)軌和燕尾導(dǎo)軌的間隙調(diào)整 圖a、圖b：平鑲條較薄，全長只由幾個螺釘調(diào)整間隙，鑲條在幾個點上受力，因此鑲條易變形，剛度較低。 圖c：間隙調(diào)整后，再擰緊緊固螺栓。平鑲條調(diào)整方便。 采用鑲條來調(diào)整矩形導(dǎo)軌和燕尾導(dǎo)軌的側(cè)面間隙。鑲條應(yīng)裝在導(dǎo)軌受力較小的一側(cè)，以提高剛度。 平鑲條調(diào)整間隙 斜鑲條調(diào)整間隙 調(diào)整方式：將動導(dǎo)軌的一面做成與鑲條斜度相同，方向相反的斜面，通過斜面配合，縱向移動鑲條來調(diào)整導(dǎo)軌橫向間隙。

28、缺點：螺釘?shù)耐辜绾丸倵l溝槽間的間隙會引起鑲條在運(yùn)動中竄動。 圖a：用螺釘推動鑲條縱向移動，結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便。3.3 典型部件設(shè)計導(dǎo)軌設(shè)計 圖c：將螺釘凸肩變?yōu)閹A柱銷的調(diào)整套，圓柱銷與圓孔配作，通過配合精度控制鑲條的竄動。調(diào)整方便，但縱向尺寸較長。 圖b：用雙螺釘調(diào)節(jié)，能避免鑲條竄動，性能較好。3.3 典型部件設(shè)計導(dǎo)軌設(shè)計 孕育鑄鐵廣泛應(yīng)用在臥式車床、轉(zhuǎn)塔車床、升降臺銑床及磨床等機(jī)床上。 三、滑動導(dǎo)軌的材料及選擇 （1）鑄鐵導(dǎo)軌 常用的有灰鑄鐵、孕育鑄鐵、耐磨鑄鐵等。 1.滑動導(dǎo)軌的材料 1）對耐磨性能要求高、精加工為磨削、且與床身做成一體的導(dǎo)軌，廣泛采用孕育鑄鐵HT300。 孕育鑄鐵 是在

29、鐵水中加入少量孕育劑硅、錳、鋁、稀土等，以獲得均勻的珠光體和細(xì)片狀石墨組織，而提高強(qiáng)度和硬度。并通過電接觸淬火或高頻淬火，進(jìn)一步提高耐磨性。3.3 典型部件設(shè)計導(dǎo)軌設(shè)計 鉻鉬銅耐磨鑄鐵 可用于制造中、小型精密機(jī)床、儀表機(jī)床的床身導(dǎo)軌。2）耐磨鑄鐵 是在灰鑄鐵中添加磷、銅、鈦、鉬、釩等細(xì)化晶粒的元素，其耐磨性比HT300提高12倍以上。 高磷耐磨鑄鐵 可用于普通機(jī)床的床身、溜板、工作臺及其導(dǎo)軌，且應(yīng)用日趨廣泛。 釩鈦耐磨鑄鐵 適用于制造各類中、小型機(jī)床的導(dǎo)軌，其機(jī)械性能好，優(yōu)于高磷耐磨鑄鐵 ，溶鑄工藝簡單，耐磨性能比孕育鑄鐵HT300提高近2倍。 磷銅鈦耐磨鑄鐵 鑄件質(zhì)量較高，適用于制造坐標(biāo)鏜床

30、、螺紋磨床等精密機(jī)床的床身、立柱和工作臺等導(dǎo)軌。3.3 典型部件設(shè)計導(dǎo)軌設(shè)計 （2）鑲鋼導(dǎo)軌 是將淬硬的碳素鋼或合金鋼導(dǎo)軌，分段地鑲裝在鑄鐵和或鋼制的床身上。以提高導(dǎo)軌的耐磨性。 鑲鋼導(dǎo)軌工藝復(fù)雜、加工較困難。 主要用于數(shù)控機(jī)床和加工中心的導(dǎo)軌中。 在鑄鐵床身上，鑲裝鋼導(dǎo)軌常用螺釘或楔塊擠緊固定。 在鋼制床身上，鑲裝鋼導(dǎo)軌一般用焊接方法連接。3.3 典型部件設(shè)計導(dǎo)軌設(shè)計 適用于中小型精密機(jī)床和數(shù)控機(jī)床，特別是潤滑不良（如立式導(dǎo)軌）或無法潤滑的導(dǎo)軌。 （3）塑料導(dǎo)軌 粘結(jié)法或噴涂法覆蓋在導(dǎo)軌面上提高耐磨性。 粘貼軟帶以聚四氟乙烯為基體，添加各種無機(jī)物和有機(jī)粉末等填料制成。 1） 粘貼塑料軟帶導(dǎo)軌

31、 聚四氟乙烯軟帶導(dǎo)軌的特點是：摩擦系數(shù)小，耗能低；動靜摩擦系數(shù)接近，低速運(yùn)動平穩(wěn)性好；阻尼特性好，抗振性好；耐磨性好，能自身潤滑，使用壽命長；結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，磨損易更換，經(jīng)濟(jì)性好。剛性較差，受力后產(chǎn)生變形，對高精度的機(jī)床有影響。3.3 典型部件設(shè)計導(dǎo)軌設(shè)計 塑料涂層 都是以環(huán)氧樹脂為基體，加入固體潤滑劑和膠體石墨及其它鐵粉填充劑混合而成。 2）塑料涂層導(dǎo)軌 根據(jù)涂層材料的組織和性能不同，可分別適用于大、中、小型精密機(jī)床導(dǎo)軌和數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌。 涂塑導(dǎo)軌在西歐國家，普遍用于數(shù)控機(jī)床的制造中。 環(huán)氧樹脂塑料涂層的特點：有較高的耐磨性、硬度、強(qiáng)度和熱導(dǎo)率；在無潤滑情況下，能防止爬行，改善導(dǎo)軌的運(yùn)動特

32、性，特別是低速運(yùn)動平穩(wěn)性較好。 塑料涂層 應(yīng)用較多的有環(huán)氧涂層、含氟涂層和HNT涂層。3.3 典型部件設(shè)計導(dǎo)軌設(shè)計 5）精密和高精度機(jī)床，導(dǎo)軌面需刮削，可采用耐磨鑄鐵導(dǎo)軌副，但動導(dǎo)軌的硬度比支承導(dǎo)軌的硬度低1545HB。 1）導(dǎo)軌副應(yīng)采用不同的材料制造，以提高導(dǎo)軌副的耐磨性，防止粘結(jié)磨損。導(dǎo)軌副材料的選用原則： 2）采用相同的材料，應(yīng)采用不同的熱處理，使其雙方具有不同的硬度。 3）滑動長導(dǎo)軌各處的使用機(jī)率不等，磨損不勻。因此，長導(dǎo)軌應(yīng)采用耐磨性好、硬度較高的材料制造。 4）普通機(jī)床的動導(dǎo)軌多采用聚四氟乙烯導(dǎo)軌軟帶，支承導(dǎo)軌采用淬硬的孕育鑄鐵。3.3 典型部件設(shè)計導(dǎo)軌設(shè)計 靜壓導(dǎo)軌 是依靠液壓系

33、統(tǒng)產(chǎn)生的壓力油，形成承載油膜的導(dǎo)軌 四、靜壓導(dǎo)軌 靜壓導(dǎo)軌的優(yōu)點： 摩擦系數(shù)小，機(jī)械效率高；導(dǎo)軌面被油膜隔開，不產(chǎn)生粘結(jié)磨損，導(dǎo)軌精度保持好；導(dǎo)軌的油膜較厚，有均化表面誤差的作用；油膜的阻尼比大，導(dǎo)軌的抗振性能良好；導(dǎo)軌低速運(yùn)動平穩(wěn)，防爬行性能良好 。 靜壓導(dǎo)軌 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要一套完整的液壓系統(tǒng)。 工作原理 能夠?qū)⒕哂幸欢▔簭?qiáng)的潤滑油，經(jīng)節(jié)流器通入動導(dǎo)軌的縱向油槽中，形成承載油膜，使導(dǎo)軌副的摩擦面隔開，實現(xiàn)液體摩擦。3.3 典型部件設(shè)計導(dǎo)軌設(shè)計 應(yīng)用： 靜壓導(dǎo)軌適用于具有液壓傳動系統(tǒng)的精密機(jī)床和高精度機(jī)床的水平進(jìn)給運(yùn)動導(dǎo)軌。 導(dǎo)軌面的油腔形成一個個獨立的液壓支承點，在液壓的作用下，動導(dǎo)軌及其運(yùn)

34、動部件便浮動起來，形成液體摩擦。 如圖：常用的閉式靜壓導(dǎo)軌，液壓泵產(chǎn)生的壓力油，經(jīng)可變節(jié)流器節(jié)流后，通入導(dǎo)軌面油腔A和輔助導(dǎo)軌面油腔B3.3 典型部件設(shè)計導(dǎo)軌設(shè)計2.2.工作原理工作原理 一、滾珠絲杠副的工作原理及特點一、滾珠絲杠副的工作原理及特點1.1.結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 滾珠絲杠副 是將絲杠和螺母都加工成凹半圓弧形螺紋，且圓弧半徑略大于鋼珠半徑。在螺紋副間放入鋼珠，使絲杠和螺母之間的運(yùn)動成為滾動的傳動機(jī)構(gòu)。 當(dāng)絲杠、螺母相對轉(zhuǎn)動時，鋼珠沿螺旋滾道滾動，使螺紋摩擦為滾動摩擦。滾珠通過螺母兩端的回程導(dǎo)引裝置，自動返回入口而循環(huán)流動。從而實現(xiàn)高精度、高效率的傳動。 軸承鋼，軸承鋼，淬硬磨削淬硬磨削3.4 典型部件設(shè)計滾珠絲杠螺母副滾珠絲杠螺母副3.特點及應(yīng)用u 傳動效率