第三章典型部件設(shè)計(jì)第三章典型部件設(shè)計(jì)第一節(jié)主軸部件設(shè)計(jì)返回主頁(yè)退出上一頁(yè)下一頁(yè)第二節(jié)支承件設(shè)計(jì)第三節(jié)導(dǎo)軌設(shè)計(jì)第四節(jié)機(jī)床刀架和自動(dòng)換刀裝置設(shè)計(jì)第三章典型部件設(shè)計(jì)3.1主軸部件設(shè)計(jì)一、主軸部件應(yīng)滿足的基本要求二、主軸部件的傳動(dòng)方式三、主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上一頁(yè)下一頁(yè)退出返回主頁(yè)四、主軸滾動(dòng)軸承返回本章五、主軸滑動(dòng)軸承第三章典型部件設(shè)計(jì)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)未完待續(xù)……3.1.1主軸部件應(yīng)滿足的基本要求主軸部件是機(jī)床的執(zhí)行件，由主軸及其支承軸承、傳動(dòng)件、密封件及定位元件等組成?；疽螅盒D(zhuǎn)精度指裝配后，在無(wú)載荷、低速轉(zhuǎn)動(dòng)條件下，在安裝工件或刀具的主軸部位的徑向和軸向跳動(dòng)。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。剛度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、軸承等剛度的綜合反映。第三章典型部件設(shè)計(jì)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)3.1.1主軸部件應(yīng)滿足的基本要求基本要求：抗振性指抵抗受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)的能力。溫升和熱變形指主軸部件運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，因各相對(duì)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。精度保持性指長(zhǎng)期地保持其原始制造精度的能力。第三章典型部件設(shè)計(jì)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)未完待續(xù)……3.1.2主軸部件的傳動(dòng)方式主軸部件的傳動(dòng)方式主要有齒輪傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)等。齒輪傳動(dòng)其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，能夠傳遞較大的轉(zhuǎn)矩，能適應(yīng)變轉(zhuǎn)速、變載荷工作，應(yīng)用最廣。缺點(diǎn)是線速度不能過(guò)高，通常小于12~15m/s，不如帶傳動(dòng)平穩(wěn)。帶傳動(dòng)其特點(diǎn)是靠摩擦力傳動(dòng)（除同步齒形帶外）、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、成本低，特別適用于中心距較大的兩軸間傳動(dòng)。皮帶有彈性可吸振，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小，適宜高速傳動(dòng)，帶傳動(dòng)在過(guò)載時(shí)會(huì)打滑，能起到過(guò)載保護(hù)作用。缺點(diǎn)是有滑動(dòng)，不能用在速比要求準(zhǔn)確的場(chǎng)合。第三章典型部件設(shè)計(jì)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)3.1.2主軸部件的傳動(dòng)方式

帶傳動(dòng)：

同步齒形帶圖2是通過(guò)帶上的齒形與帶輪上的輪齒相嚙合傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。同步齒形帶的齒形有兩種:梯形齒和圓弧齒。電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)方式其特點(diǎn)是主軸單元大大簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，有效地提高了主軸部件的剛度，降低了噪聲和振動(dòng)；有較寬的調(diào)速范圍；有較大的驅(qū)動(dòng)功率和轉(zhuǎn)矩；便于組織專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)。它廣泛應(yīng)用于精密機(jī)床、高速加工中心和數(shù)控車(chē)床中。

高速內(nèi)圓磨床電主軸圖3第三章典型部件設(shè)計(jì)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)3.1.3主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、主軸部件的支承數(shù)目多數(shù)機(jī)床的主軸采用前、后兩個(gè)支承。為提高剛度和抗振性，有的機(jī)床采用三個(gè)支承。三個(gè)支承中可以前、后支承為主要支承，中間支承為輔助支承；也可以前、中支承為主要支承，后支承為輔助支承，后者應(yīng)用較多。第三章典型部件設(shè)計(jì)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)未完待續(xù)……3.1.3主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2、推力軸承的位置配置型式

前端配置指兩個(gè)方向的推力軸承都布置在前支承外。這類(lèi)配置方案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(zhǎng)，不影響軸向精度，精度高，對(duì)提高主軸部件剛度有利。這種配置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。

后端配置指兩個(gè)方向的推力軸承都布置在后支承處。這類(lèi)配置方案前支承處軸承較少，發(fā)熱小，溫升低；但主軸受熱后向前伸長(zhǎng)，影響軸向精度。這種配置用于軸向精度要求不高的普通精度機(jī)床，如立銑、多刀車(chē)床等。第三章典型部件設(shè)計(jì)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)3.1.3主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2、推力軸承的位置配置型式

兩端配置指兩個(gè)方向的推力軸承分別布置在前后兩個(gè)支承處。這類(lèi)配置方案當(dāng)主軸受熱伸長(zhǎng)后，影響主軸軸承的軸向間隙。為避免松動(dòng)，可用彈簧消除間隙和補(bǔ)償熱膨脹。這種配置常用于短主軸，如組合機(jī)床主軸。

中間配置指兩個(gè)方向的推力軸承在前支承的后側(cè)。這類(lèi)配置方案可減少主軸的懸伸量，并使主軸的熱膨脹向后；但前支承結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，溫升也可能較高。

以上四種推力軸承配置型式圖4第三章典型部件設(shè)計(jì)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)3.1.3主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3、主軸傳動(dòng)件位置的合理布置傳動(dòng)件在主軸上軸向位置的合理布置

合理布置傳動(dòng)件在主軸上的軸向位置，可以改善主軸的受力情況，減少主軸變形，提高主軸的抗振性。主軸上傳動(dòng)件軸向布置時(shí)，應(yīng)盡量靠近前支承，有多個(gè)傳動(dòng)件時(shí)，其中最大傳動(dòng)件應(yīng)靠近前支承。

傳動(dòng)件軸向布置的幾種情況圖5

驅(qū)動(dòng)主軸的傳動(dòng)軸位置的合理布置

主軸受到的驅(qū)動(dòng)力相對(duì)于切削力的方向取決于驅(qū)動(dòng)主軸的傳動(dòng)軸位置。第三章典型部件設(shè)計(jì)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)3.1.3主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4、主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定

主軸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)有主軸前、后軸徑直徑D1和D2，主軸內(nèi)孔直徑d，主軸前端懸伸量a和主軸主要支承間的跨距L，這些參數(shù)將直接影響主軸旋轉(zhuǎn)精度和主軸剛度。

主軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖圖6

主軸前軸徑直徑D1的選取主軸內(nèi)孔直徑d的確定主軸前端懸伸量a的確定主軸主要支承間跨距L的確定

第三章典型部件設(shè)計(jì)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)3.1.3主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5、主軸主軸的構(gòu)造和形狀主要取決于主軸上所安裝的刀具、夾具、傳動(dòng)件、軸承等零件的類(lèi)型、數(shù)量、位置和安裝定位方法等。主軸的材料和熱處理是普通機(jī)床主軸可選用中碳鋼（如45鋼），調(diào)質(zhì)處理后，在主軸端部、椎孔、定心軸頸或定心錐面等部位進(jìn)行局部高頻淬硬，以提高其耐磨性。主軸的技術(shù)要求滿足設(shè)計(jì)要求、工藝要求、檢測(cè)方法的要求，應(yīng)盡量做到設(shè)計(jì)、工藝、檢測(cè)的基準(zhǔn)相統(tǒng)一。

車(chē)床主軸簡(jiǎn)圖圖7

第三章典型部件設(shè)計(jì)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)3.1.4主軸滾動(dòng)軸承主軸部件中最重要的組件是軸承。機(jī)床上常用的主軸軸承有滾動(dòng)軸承、液體動(dòng)壓軸承、液體靜壓軸承、空氣靜壓軸承等。此外還有自調(diào)磁浮軸承等適應(yīng)高速加工的新型軸承。對(duì)主軸軸承的要求是旋轉(zhuǎn)精度高、剛度高、承載能力強(qiáng)、極限轉(zhuǎn)速高、適應(yīng)變速范圍大、摩擦小、噪聲低、抗振性好、使用壽命長(zhǎng)、制造簡(jiǎn)單、使用維護(hù)方便等。1、主軸部件主支承常用的滾動(dòng)軸承角接觸球軸承圖8，圖9、雙列短圓柱滾子軸承、圓錐滾子軸承、推力軸承、雙向推力角接觸球軸承圖10陶瓷滾動(dòng)軸承、磁浮軸承（也稱磁力軸承，有轉(zhuǎn)子和定子組成）——原理圖11、控制框圖12、主軸結(jié)構(gòu)圖

13第三章典型部件設(shè)計(jì)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)未完待續(xù)……3.1.4主軸滾動(dòng)軸承2、幾種典型的主軸軸承配置型式主軸軸承的配置型式應(yīng)根據(jù)剛度、轉(zhuǎn)速、承載能力、抗振性和噪聲等要求來(lái)選擇。常見(jiàn)的幾種典型配置型式：

速度型、剛度型、速度剛度型。

速度型：主軸前后軸承都采用角接觸球軸承（兩聯(lián)或三聯(lián)）。軸向切削力越大，角度應(yīng)越大，且大角度的剛度也大。具有良好的高速性能，承載能力小，如高速CNC車(chē)床圖15。

剛度型：前支承采用雙列短圓柱滾子軸承承受徑向載荷和60度角接觸雙列向心推力軸承承受軸向載荷；后支承采用雙列短圓柱滾子軸承，

如數(shù)控車(chē)床主軸圖16。第三章典型部件設(shè)計(jì)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)3.1.4主軸滾動(dòng)軸承2、幾種典型的主軸軸承配置型式剛度速度型：前軸承采用三聯(lián)角接觸球軸承，后支承采用雙列短圓柱滾子軸承。前軸承的配置特點(diǎn)是外側(cè)的兩個(gè)角接觸球軸承大口朝向主軸工作端，承受主要方向的軸向力；第三個(gè)角接觸球軸承則通過(guò)軸套與外側(cè)的兩個(gè)軸承背靠背配置，使三聯(lián)角接觸球軸承有一個(gè)較大支承跨，以提高承受顛覆力矩的剛度。

如臥式銑床主軸圖17、

第三章典型部件設(shè)計(jì)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)3.1.4主軸滾動(dòng)軸承3、滾動(dòng)軸承精度的選擇

4、主軸滾動(dòng)軸承的預(yù)緊

預(yù)緊就是采用預(yù)加載荷的方法消除軸承間隙，而且有一定的過(guò)盈量，使?jié)L動(dòng)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(jí)：輕預(yù)緊、中預(yù)緊和重預(yù)緊，代號(hào)為A、B、C。

5、滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑和密封

滾動(dòng)軸承所用的潤(rùn)滑劑主要有潤(rùn)滑脂和潤(rùn)滑油。密封的方式主要有非接觸式和接觸式。第三章典型部件設(shè)計(jì)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)3.1.5主軸滑動(dòng)軸承

滑動(dòng)軸承應(yīng)有良好的抗振性，旋轉(zhuǎn)精度高，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)等特點(diǎn)，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。主軸滑動(dòng)軸承按產(chǎn)生油膜的方式，可分為動(dòng)壓軸承和靜壓軸承兩類(lèi)。按照流體介質(zhì)不同可分為液體滑動(dòng)軸承和氣體滑動(dòng)軸承。1、動(dòng)壓軸承動(dòng)壓軸承按油楔數(shù)分為單油楔和多油楔。多油楔軸承的軸心位置穩(wěn)定性好，抗振動(dòng)和沖擊性能好。故多采用多油楔軸承。多油楔軸承有固定多油楔圖24和活動(dòng)多油楔圖25。

第三章典型部件設(shè)計(jì)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)3.1.5主軸滑動(dòng)軸承2、液體靜壓軸承液體靜壓軸承系統(tǒng)：一套專(zhuān)用供油系統(tǒng)、節(jié)流器和軸承。靜壓軸承與動(dòng)壓軸承相比具有的優(yōu)點(diǎn)：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；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；摩擦小，軸承壽命長(zhǎng)。缺點(diǎn)是需要一套專(zhuān)用供油設(shè)備，軸承制造工藝復(fù)雜、成本高。

定壓式靜壓軸承圖26節(jié)流器有兩類(lèi)：固定節(jié)流器和可變節(jié)流器。

第三章典型部件設(shè)計(jì)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)進(jìn)入下一節(jié)3.1.5主軸滑動(dòng)軸承3、氣體靜壓軸承用空氣作為介質(zhì)的靜壓軸承稱為氣體靜壓軸承，也稱為氣浮軸承或空氣軸承，其工作原理與液體靜壓軸承相同。具有氣體靜壓軸承的主軸結(jié)構(gòu)形式主要有三種：具有徑向圓柱與平面止推型軸承的主軸部件采用雙半球形氣體靜壓軸承前端為球形，后端為圓柱形或半球形主軸部件參考圖庫(kù)第三章典型部件設(shè)計(jì)3.2支承件設(shè)計(jì)一、支承件的功能和應(yīng)滿足的基本要求二、支承件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三、支承件的材料上一頁(yè)下一頁(yè)退出返回主頁(yè)四、提高支承件結(jié)構(gòu)性能的措施返回本章第三章典型部件設(shè)計(jì)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)3.2.1支承件的功能和應(yīng)滿足的基本要求機(jī)床的支承件是指床身、立柱、橫梁、底座等大件。支承件應(yīng)滿足的基本要求：（1）應(yīng)具有足夠的剛度和較高的剛度——質(zhì)量比（2）應(yīng)具有良好的動(dòng)態(tài)特性，各階頻率不致引起結(jié)構(gòu)共振（3）熱穩(wěn)定性好（4）排屑暢通、調(diào)運(yùn)安全，并具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性第三章金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)3.2.2支承件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、機(jī)床的類(lèi)型、布局和支承件的形狀機(jī)床的類(lèi)型可分為三類(lèi)：中小型機(jī)床、精密和高精密機(jī)床、大型和重型機(jī)床機(jī)床的布局形式直接影響支承件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。中型臥式車(chē)床采用前傾床身、前傾拖板布局形式較多，優(yōu)點(diǎn)是排屑困難，不使切屑堆積在導(dǎo)軌上將熱量傳給床身而產(chǎn)生熱變形；容易安裝自動(dòng)排屑裝置；創(chuàng)深設(shè)計(jì)成封閉的箱形，能保證有足夠的抗彎和抗扭強(qiáng)度。支承件的基本形狀：箱形類(lèi)、板塊類(lèi)、梁類(lèi)第三章典型部件設(shè)計(jì)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)3.2.2支承件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2、支承件的截面形狀和選擇支承件結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)是應(yīng)在最小重量條件下，具有最大靜剛度。靜剛度包括彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度，均與截面慣性矩成正比。支承件截面形狀不同，即使同一材料、相等的截面面積，其抗彎和扭轉(zhuǎn)慣性矩也不同。比較后可知：空心截面的剛度都比實(shí)心的大。圓（環(huán)）形截面的抗扭剛度比方形好，而抗彎剛度比方形低。封閉截面的剛度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于開(kāi)口截面的剛度，特別是抗扭剛度。

機(jī)床床身截面圖32第三章典型部件設(shè)計(jì)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)3.2.2支承件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3、支承件筋板和筋條的布置筋板是指連接支承件四周外壁的內(nèi)板，它能使支承件外壁的局部載荷傳遞給其他壁板，從而使整個(gè)支承件承受載荷，加強(qiáng)支承件的自身和整體剛度。布置方式：水平、垂直、斜向。一般將筋條配置在支承件的某一內(nèi)壁上，主要為了減小局部變形和薄壁振動(dòng)，用來(lái)提高支承件的局部剛度。筋條的布置：縱向、橫向和斜向，常常布置成交叉排列。肋條布置圖35、局部增設(shè)肋條圖364、合理選擇支承件的壁厚為減輕機(jī)床重量，壁厚應(yīng)盡可能選得薄些。焊接支承件一般采用鋼板與型鋼焊接而成。第三章典型部件設(shè)計(jì)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)3.2.3支承件的材料支承件常用的材料有鑄鐵、鋼板和型鋼、天然花崗巖、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土、樹(shù)脂混凝土等。

1、鑄鐵鑄造性能好，阻尼系數(shù)大，振動(dòng)衰減性能好，成本低，適于成批生產(chǎn)。要進(jìn)行時(shí)效處理，以消除內(nèi)應(yīng)力。

2、鋼板焊接結(jié)構(gòu)制造周期短，剛性好，便于產(chǎn)品更新和結(jié)構(gòu)改進(jìn)，重量輕。

3、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土抗振性好，成本低。

4、天然花崗巖性能穩(wěn)定，精度保持性好，抗振性好，熱穩(wěn)定性好，抗氧化性強(qiáng)，不導(dǎo)電，抗磁，與金屬不粘結(jié)，加工方便。第三章典型部件設(shè)計(jì)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)3.2.3支承件的材料5、樹(shù)脂混凝土剛度高，具有良好的阻尼性能，抗振性好，熱穩(wěn)定性高，質(zhì)量輕，可有良好的幾何形狀精度，極好的耐腐蝕性，成本低，無(wú)污染，生產(chǎn)周期短，床身靜剛度高。且可以預(yù)埋金屬或添加加強(qiáng)纖維來(lái)提高某些力學(xué)性能。

床身結(jié)構(gòu)形式圖38：整體結(jié)構(gòu)形式、分塊結(jié)構(gòu)形式、框架結(jié)構(gòu)形式第三章典型部件設(shè)計(jì)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)3.2.4提高支承件結(jié)構(gòu)性能的措施1、提高支承件的靜剛度和固有頻率

提高支承件的靜剛度和固有頻率的主要方法：根據(jù)支承件受力情況合理地選擇支承件的材料、截面形狀和尺寸、壁厚，合理的布置肋板和肋條，以提高結(jié)構(gòu)整體和局部的彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度。

第三章典型部件設(shè)計(jì)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)3.2.4提高支承件結(jié)構(gòu)性能的措施2、提高動(dòng)態(tài)特性改善阻尼特性：對(duì)于鑄件支承件，鑄件內(nèi)砂芯不清除，或在支承件中填充型砂或混凝土等阻尼材料，可以起到減振作用。對(duì)焊接支承件，除了可以在內(nèi)腔中填充混凝土減振外，還可以充分利用結(jié)合面間的摩擦阻尼來(lái)減小振動(dòng)（即分段焊縫可增大阻尼）。或者采用阻尼涂層。

封砂結(jié)構(gòu)床身圖43、懸梁的阻尼。

采用新材料制造支承件：剛性高、抗振性好，熱變形小、耐化學(xué)腐蝕

第三章典型部件設(shè)計(jì)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)進(jìn)入下一節(jié)3.2.4提高支承件結(jié)構(gòu)性能的措施3、提高熱穩(wěn)定性主要方法有：控制溫升采用分離或隔絕熱源方法。

采用熱對(duì)稱結(jié)構(gòu)所謂熱對(duì)稱結(jié)構(gòu)是指在發(fā)生熱變形時(shí)，其工件或刀具回轉(zhuǎn)中心線的位置基本保持不變，因而減小了對(duì)加工精度的影響。

采用熱補(bǔ)償裝置采用熱補(bǔ)償裝置的基本方法是在熱變形的相反方向上采取措施，產(chǎn)生相應(yīng)的反方向熱變形，使兩者之間影響互相抵消，減少綜合熱變形。

支承件典型結(jié)構(gòu)實(shí)例第三章典型部件設(shè)計(jì)3.3導(dǎo)軌設(shè)計(jì)一、導(dǎo)軌的功用和應(yīng)滿足的基本要求二、導(dǎo)軌的截面形狀選擇和導(dǎo)軌間隙的調(diào)整三、導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)類(lèi)型及特點(diǎn)上一頁(yè)下一頁(yè)退出返回主頁(yè)四、提高道軌精度、剛度和耐磨性的措施返回本章第三章典型部件設(shè)計(jì)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)3.3.1導(dǎo)軌的功用和應(yīng)滿足的基本要求1、導(dǎo)軌的功用和分類(lèi)

導(dǎo)軌的功用是承受載荷和導(dǎo)向。導(dǎo)軌按結(jié)構(gòu)形式可分為開(kāi)式導(dǎo)軌和閉式導(dǎo)軌。

2、導(dǎo)軌應(yīng)滿足的要求導(dǎo)軌應(yīng)滿足精度高、承載能力大、剛度好、摩擦阻力小、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、精度保持性好、壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性好，便于加工、裝配、調(diào)整和維修、成本低等要求。

下面的五個(gè)要求尤為突出：導(dǎo)向精度；承載能力大，剛度好；精度保持性好；低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性好；導(dǎo)軌要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工。第三章典型部件設(shè)計(jì)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)未完待續(xù)……3.3.2導(dǎo)軌的截面形狀選擇和導(dǎo)軌間隙的調(diào)整1、直線導(dǎo)軌的截面形狀

直線導(dǎo)軌的截面形狀圖49主要有四種：矩形、三角形、燕尾形和圓柱形，它們可互相組合，每種導(dǎo)軌副中還有凹、凸之分。矩形導(dǎo)軌具有承載能力大、剛度高、制造簡(jiǎn)單、檢驗(yàn)和維修方便等優(yōu)點(diǎn)。適用于載荷較大而導(dǎo)向要求略低的機(jī)床。三角形導(dǎo)軌磨損時(shí)自動(dòng)補(bǔ)償磨損量，不產(chǎn)生間隙。導(dǎo)軌頂角越小，導(dǎo)向性越好，但摩擦力也越大。小頂角用于輕載荷精密機(jī)械，大頂角用于大型或重型機(jī)床。三角形導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)有對(duì)稱式和不對(duì)稱式兩種。第三章典型部件設(shè)計(jì)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)3.3.2導(dǎo)軌的截面形狀選擇和導(dǎo)軌間隙的調(diào)整1、直線導(dǎo)軌的截面形狀

燕尾形導(dǎo)軌承載較大的顛覆力矩，導(dǎo)軌的高度較小，結(jié)構(gòu)緊湊，間隙調(diào)整方便。但剛度較差，加工檢驗(yàn)維修都不太方便。適用于受力小、層次多、要求間隙調(diào)整方便的部件。圓柱形導(dǎo)軌制造方便，工藝性好，但磨損后較難調(diào)整和補(bǔ)償間隙。主要用于承受軸向載荷的導(dǎo)軌，應(yīng)用較少。第三章金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)3.3.2導(dǎo)軌的截面形狀選擇和導(dǎo)軌間隙的調(diào)整2、回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的截面形狀

回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的截面形狀圖50有三種：平面環(huán)形、錐面環(huán)形和雙錐面導(dǎo)軌。平面環(huán)形導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、能承受較大的軸向力，但不能承受徑向力，因而必須與主軸聯(lián)合使用，由主軸來(lái)承受徑向載荷。錐面環(huán)形導(dǎo)軌除能承受軸向載荷外，還能承受一定的徑向載荷，但不能承受較大的顛覆力矩。導(dǎo)向性比平面環(huán)形好，但制造較困難。

雙錐面導(dǎo)軌能承受較大的徑向力，軸向力和一定的顛覆力矩，制造研磨均較困難。第三章典型部件設(shè)計(jì)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)3.3.2導(dǎo)軌的截面形狀選擇和導(dǎo)軌間隙的調(diào)整3、導(dǎo)軌的組合形式

機(jī)床導(dǎo)軌主要有如下的組合圖51

雙三角形導(dǎo)軌不需要鑲條調(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(yàn)和維修都不方便。雙矩形導(dǎo)軌承載能力大、制造簡(jiǎn)單。導(dǎo)向方式有兩種——寬式組合和窄式組合。矩形和三角形導(dǎo)軌的組合導(dǎo)向性好，剛性高，制造方便，應(yīng)用最廣。矩形和燕尾形導(dǎo)軌的組合能承受較大力矩,

調(diào)整方便，多用在橫梁、立柱、搖臂導(dǎo)軌中。

第三章典型部件設(shè)計(jì)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)3.3.2導(dǎo)軌的截面形狀選擇和導(dǎo)軌間隙的調(diào)整4、導(dǎo)軌間隙的調(diào)整導(dǎo)軌面間的間隙對(duì)機(jī)床工作性能有直接影響，如果間隙過(guò)大，會(huì)影響運(yùn)動(dòng)精度和平穩(wěn)性；間隙過(guò)小，運(yùn)動(dòng)阻力大，導(dǎo)軌的磨損加快。因此必須保證導(dǎo)軌具有合理間隙，磨損后又能方便地調(diào)整，導(dǎo)軌常用壓板、鑲條來(lái)調(diào)整。

壓板圖52用來(lái)調(diào)整導(dǎo)軌面的間隙和承受顛覆力矩。鑲條調(diào)整矩形導(dǎo)軌和燕尾形導(dǎo)軌的側(cè)向間隙。常用的鑲條有平鑲條圖53和斜鑲條圖54兩種。導(dǎo)向調(diào)整板

第三章典型部件設(shè)計(jì)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)3.3.3導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)類(lèi)型和特點(diǎn)1、滑動(dòng)導(dǎo)軌滑動(dòng)導(dǎo)軌具有一定動(dòng)壓效應(yīng)的混合摩擦狀態(tài)。導(dǎo)軌的動(dòng)壓效應(yīng)主要與導(dǎo)軌的摩擦速度、潤(rùn)滑油粘度、導(dǎo)軌面的油溝尺寸和形式等有關(guān)。速度較高的主運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌，應(yīng)合理設(shè)計(jì)油溝型式和尺寸，選擇合適粘度的潤(rùn)滑油，以產(chǎn)生較好的動(dòng)壓效果。

優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便和抗振性好。

缺點(diǎn)是磨損快。為提高耐磨性，廣泛采用塑料導(dǎo)軌和鑲鋼導(dǎo)軌。塑料導(dǎo)軌使用粘結(jié)法或涂層法覆蓋在導(dǎo)軌面上。通常對(duì)長(zhǎng)導(dǎo)軌用噴涂法、對(duì)短導(dǎo)軌用粘結(jié)法。

四種導(dǎo)軌：粘結(jié)塑料軟帶導(dǎo)軌、塑料涂層、金屬塑料復(fù)合導(dǎo)軌、鑲鋼導(dǎo)軌第三章典型部件設(shè)計(jì)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)3.3.3導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)類(lèi)型和特點(diǎn)2、靜壓導(dǎo)軌靜壓導(dǎo)軌按結(jié)構(gòu)形式分為開(kāi)式圖60和閉式圖61兩大類(lèi)。

3、卸荷導(dǎo)軌卸荷導(dǎo)軌用來(lái)降低導(dǎo)軌面的壓力，減少摩擦阻力，從而提高導(dǎo)軌的耐磨性和低速運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，尤其是對(duì)大、重型機(jī)床來(lái)說(shuō)，工作臺(tái)和工件的質(zhì)量很大,

導(dǎo)軌面上的摩擦阻力很大，常用卸荷導(dǎo)軌。

導(dǎo)軌的卸荷方式有機(jī)械卸荷、液壓卸荷和氣壓卸荷。第三章典型部件設(shè)計(jì)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)3.3.3導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)類(lèi)型和特點(diǎn)4、滾動(dòng)導(dǎo)軌與滑動(dòng)導(dǎo)軌相比，滑動(dòng)導(dǎo)軌其特點(diǎn)如下：優(yōu)點(diǎn)是摩擦因數(shù)小，動(dòng)、靜摩擦因數(shù)很接近。

缺點(diǎn)是抗振性差，但可以通過(guò)預(yù)緊方式提高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。

滾動(dòng)導(dǎo)軌的類(lèi)型按滾動(dòng)體分類(lèi)：滾珠、滾柱、滾針圖65

按循環(huán)方式分類(lèi)：循環(huán)式（見(jiàn)下圖）、非循環(huán)式（見(jiàn)上圖中c）

直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副滾動(dòng)導(dǎo)軌塊預(yù)緊：方法是靠螺釘、墊塊或斜塊移動(dòng)導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)靠尺寸差達(dá)到預(yù)緊。第三章典型部件設(shè)計(jì)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)未完待續(xù)……3.3.3導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)類(lèi)型和特點(diǎn)5、導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)滑動(dòng)導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)主要有如下內(nèi)容

※選擇滑動(dòng)導(dǎo)軌的類(lèi)型和截面形狀；

※根據(jù)機(jī)床的工作條件、使用性能，選擇合適的導(dǎo)軌類(lèi)型；

※選擇合適的導(dǎo)軌材料、熱處理方法，保證導(dǎo)軌耐磨性和使用壽命；

※進(jìn)行滑動(dòng)導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算；

※設(shè)計(jì)導(dǎo)軌調(diào)整間隙裝置和補(bǔ)償方法；

※設(shè)計(jì)潤(rùn)滑、防護(hù)系統(tǒng)裝置；

※制定出導(dǎo)軌制造加工、裝配的技術(shù)要求。第三章典型部件設(shè)計(jì)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)3.3.3導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)類(lèi)型和特點(diǎn)5、導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)滾動(dòng)導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)

目前，直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副和滾動(dòng)導(dǎo)軌塊基本上已經(jīng)系列化、規(guī)格化和模塊化。用戶可根據(jù)需要進(jìn)行外購(gòu)。滾動(dòng)導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)，主要是根據(jù)導(dǎo)軌的工作條件、受力情況、使用壽命等要求，選擇直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副或滾動(dòng)導(dǎo)軌塊的類(lèi)型、數(shù)量，并進(jìn)行合理的配置。第三章典型部件設(shè)計(jì)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)3.3.4提高導(dǎo)軌精度、剛度和耐磨性的措施1、合理選擇導(dǎo)軌的材料和熱處理

導(dǎo)軌材料和熱處理方法對(duì)導(dǎo)軌性能、精度有直接影響,

要合理的選擇，以便降低摩擦因數(shù)，提高導(dǎo)軌的耐磨性，降低成本。

導(dǎo)軌的材料有鑄鐵、鋼、有色金屬、塑料等。鑄鐵導(dǎo)軌良好的抗振性，工藝性和耐磨性。鑲鋼導(dǎo)軌抗磨損能力強(qiáng)。有色金屬可以防止撕傷，保證運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性和提高運(yùn)動(dòng)精度。塑料具有摩擦因數(shù)低、耐磨性高、抗撕傷能力強(qiáng)、低速不易爬行、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、工藝簡(jiǎn)單、化學(xué)性能好、成本低等特點(diǎn)。第三章典型部件設(shè)計(jì)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)進(jìn)入下一節(jié)3.3.4提高導(dǎo)軌精度、剛度和耐磨性的措施2、導(dǎo)軌的預(yù)緊

合理地將滾動(dòng)導(dǎo)軌預(yù)緊可以提高其承載能力、運(yùn)動(dòng)精度和剛度。

3、導(dǎo)軌的良好潤(rùn)滑和可靠防護(hù)導(dǎo)軌的良好潤(rùn)滑和可靠防護(hù)，可以降低摩擦力，減少磨損，降低溫度和防止生銹，延長(zhǎng)壽命。

4、爭(zhēng)取無(wú)磨損、少磨損、均勻磨損，磨損后應(yīng)能補(bǔ)償磨損量磨損的原因：導(dǎo)軌結(jié)合面在一定壓強(qiáng)作用下直接接觸并相對(duì)運(yùn)動(dòng)而造成。

爭(zhēng)取不磨損的條件：讓結(jié)合面在運(yùn)動(dòng)時(shí)不接觸。

方法：保證完全的液體潤(rùn)滑。第三章典型部件設(shè)計(jì)3.4機(jī)床刀架和自動(dòng)換刀裝置設(shè)計(jì)一、機(jī)床刀架的功能、類(lèi)型和應(yīng)滿足的要求二、機(jī)床的幾種典型刀架三、機(jī)床刀架的轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)和定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)上一頁(yè)下一頁(yè)退出返回主頁(yè)四、帶刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置返回本章五、刀具編碼和識(shí)別裝置第三章典型部件設(shè)計(jì)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)未完待續(xù)……3.4.1機(jī)床刀架的功能、類(lèi)型和應(yīng)滿足的要求1、機(jī)床刀架的功能

機(jī)床上的刀架是安放刀具的重要部件，許多刀架還直接參與切削工作。

2、機(jī)床刀架的類(lèi)型按安裝刀具的數(shù)目分為單刀架和多刀架。按結(jié)構(gòu)形式分為方刀架、轉(zhuǎn)塔刀架、回輪式刀架等。按驅(qū)動(dòng)刀架轉(zhuǎn)位的動(dòng)力分為手動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架和自動(dòng)（電動(dòng)和液動(dòng)）轉(zhuǎn)位刀架。

第三章典型部件設(shè)計(jì)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)3.4.1機(jī)床刀架和自動(dòng)換刀裝置的功能、類(lèi)型和應(yīng)滿足的要求3、機(jī)床刀架應(yīng)滿足的要求滿足工藝過(guò)程所提出的要求；在刀架、刀庫(kù)上牢固地安裝刀具，精確調(diào)整刀具位置；刀架、刀庫(kù)、換刀機(jī)械手都應(yīng)有足夠的剛度；可靠性高；刀架和自動(dòng)換刀裝置的換刀時(shí)間盡量短，提高生產(chǎn)率；操作方便和安全。第三章典型部件設(shè)計(jì)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)3.4.2機(jī)床的幾種典型刀架臥式車(chē)床刀架轉(zhuǎn)塔車(chē)床的轉(zhuǎn)塔刀架數(shù)控車(chē)床采用的自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架數(shù)控車(chē)床采用的排刀式刀架數(shù)控車(chē)床采用的12個(gè)刀位的回轉(zhuǎn)刀架數(shù)控車(chē)床采用的電動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架第三章典型部件設(shè)計(jì)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)3.4.3機(jī)床刀架的轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)和定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)1、機(jī)床刀架的轉(zhuǎn)位結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

液壓（或氣動(dòng)）驅(qū)動(dòng)的活塞齒條齒輪轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)圓柱凸輪步進(jìn)式轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)伺服電動(dòng)驅(qū)動(dòng)的刀架轉(zhuǎn)位

2、定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

刀架的定位機(jī)構(gòu)多采用錐銷(xiāo)定位和端齒盤(pán)定位

端齒盤(pán)定位的特點(diǎn)是：定位精度高、重復(fù)定位精度好，位性好，承載能力大。第三章典型部件設(shè)計(jì)退出返回本節(jié)返回主頁(yè)下一頁(yè)3.4.4帶有刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置1、數(shù)控車(chē)床的自動(dòng)換刀裝置2、加工中心的自動(dòng)換刀裝置數(shù)控鏜銑床的轉(zhuǎn)塔刀架（初期）

小型加工中心無(wú)機(jī)械手換刀（XH754系列臥式）

JCS——013加工中心自動(dòng)換刀裝置

圖88

第三章典型部件設(shè)計(jì)