機(jī)械制造裝備設(shè)計9支撐件導(dǎo)軌

1、 第9章 支承件及導(dǎo)軌 支承件(Structural elements) 功用 基本要求 受力分析 靜剛度 結(jié)構(gòu)設(shè)計 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) 第一節(jié) 支承件的功用及基本要求 支承件床身、立柱、橫梁、搖 臂、底座、刀架、工作臺、箱體 和升降臺等尺寸及重量較大的零 件大件 在切削時，刀具與工件之間相互作用的力沿著 大部分支承件逐個傳遞并使之變形。 機(jī)床的動態(tài)力(如變動的切削力，往復(fù)運動件的 慣性，旋轉(zhuǎn)件的不平衡等)使支承件和整機(jī)振動 支承件的熱變形改變執(zhí)行器官的相對位置或運 動軌跡。 影響加工精度和表面質(zhì)量 支承件是機(jī)床

2、十分重要的構(gòu)件 一、功用 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)力和動態(tài)力 保證各部件之間的相對位置精度和運 動部件的相對運動軌跡的準(zhǔn)確關(guān)系。 內(nèi)部空間可存放切削液、潤滑液、液 壓油的油箱、電動機(jī) 二、基本要求 1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。 2良好的動態(tài)特性 包括較大的動剛度和阻尼； 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； 不會發(fā)生薄壁振動而產(chǎn)生噪聲等。 3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加工精度的影響較小

3、 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) 系和相對運動軌跡，影響加工精度。 4應(yīng)該排屑暢通、吊運安全，并具有良好 的工藝性以便于制造和裝配。 支承件的設(shè)計步驟 根據(jù)其使用要求進(jìn)行受力分析 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。 可以用有限元法(Finite element method)借助計算 機(jī)進(jìn)行驗算，求得其靜態(tài)和動態(tài)特性。 據(jù)此對設(shè)計進(jìn)行修改或?qū)讉€方案進(jìn)行對比，選 擇最佳方案。 這樣，在設(shè)計階段就可以預(yù)測支承件的性能，

4、以 避免盲目性，提高一次成功率。 第二節(jié) 支承件的受力分析 支承件是機(jī)床的一個組成部分 分析支承件的受力必須首先分析機(jī)床的受 力 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)計支承件結(jié) 構(gòu)的依據(jù)。 為簡化分析，根據(jù)機(jī)床所受載荷的特點， 對不同類型機(jī)床的受力分析各有所側(cè)重。 機(jī)床根據(jù)其所受的載荷的特點，可分為三大 類: 中、小型機(jī)床 載荷以切削力為主 工件的重量、移動部件(如車床的刀架)的重 量等相對較小，在受力和變形分析時可忽略 不計(例如車床刀架從床身的一端移至床身中 部時，引起的床身彎曲變形的變化可忽略不 計) 如中型車床、銑床、鉆床、加工中心等 精密和高精度機(jī)床 以精

5、加工為主，切削力較小 載荷以移動件的重力和熱應(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，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。 大型機(jī)床 工件重，切削力較大，移動件的重量也較 大 載荷必須同時考慮工件重力、切削力和移動件 的重力。 例如重型車床、落地鏜銑床和龍門式機(jī)床等。 三大類支承件 (1)一個方向的尺寸比另外兩個方向大得多的零件 如床身、立柱、橫梁、搖臂、滑枕等梁 類件 (2)兩個方向的尺寸比第三個方向大得多的零件 如底座、工作臺、刀架等板類件 (3)三個方向的尺寸都差不多的零件 如箱體、升降臺等箱形件 一、搖臂鉆床的受力分析 搖臂鉆床的受力狀況 切削

6、載荷切削轉(zhuǎn)矩T 進(jìn)給力Ff 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5 上述支承件產(chǎn)生彈性變形彎曲或扭轉(zhuǎn) 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 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。 軸向力的大小，因機(jī)床的種類、大 小而異，見各類鉆床的精度標(biāo)準(zhǔn)。 分析時，立柱和搖臂可看作是梁類件 底座可看作是板類件 主軸箱可看作是箱形件 這里主要分析搖臂和立柱，都可看作是 一端固定的懸臂梁 搖臂的受力分析 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 主軸與搖臂

7、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 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 T比FfL要小得多 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M2 使搖臂產(chǎn)生彎曲和扭轉(zhuǎn)變形 使主軸偏離其正確位置 搖臂的左端鎖緊在立柱上,右端懸空 簡化為一端固定的懸臂梁 鉆削時，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 Mw在搖臂的長度上呈三角形分布，最大力矩 Mw=FL 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 扭矩Tn1 在搖臂的長度上是均勻分布的 主軸上的鉆削扭

8、矩Tn2在搖臂的長度上也是均勻分 布的，而且使搖臂產(chǎn)生的變形很小，可以忽略不 計 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 它們將影響所鉆孔的位置精度，各孔中心線的 平行度和對基準(zhǔn)面的垂直度。 搖臂上越接近立柱的地方承受的力矩越大，搖 臂設(shè)計成變截面，在越接近立柱的地方越顯粗 壯。 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)計得扁平。 為此傳動系統(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。 二.臥式車床床身的受力分析 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 作用于主軸箱和尾架上的力為F1和F2 由Fz將引起床身在垂直方向的彎矩為Mw

9、z Fz的作用點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/2 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 由Fy將引起床身在水平方向的彎矩為Mwy 由于Fy 的作用點到床身中心軸的距離為h，對床身還作 用有扭矩Tny=Fyh 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) 車床床身變形對加工精度的影響 根據(jù)車床床身在水平面內(nèi)的彎曲變形變形（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)變形對加工精度的影響 水平面內(nèi)的彎曲變形大于垂直面內(nèi)

10、的影響 扭轉(zhuǎn)變形使刀尖在y方向產(chǎn)生較大的偏移 設(shè)計車床床身時，主要應(yīng)提高水平面內(nèi)的彎曲 剛度 在設(shè)計長床身時，也要注意提高扭轉(zhuǎn)剛度 第三節(jié) 支承件的靜剛度 一、支承件的靜剛度 支承件的變形包括 自身變形 局部變形 接觸變形 支承件的靜剛度 自身剛度 局部剛度 接觸剛度 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 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)軌部分局部的變形 導(dǎo)軌表面的接觸變形導(dǎo)軌表面的接觸變形 不能忽略局部變形和接觸變形。它們有時甚至占不能忽略局部變形和接觸變形。它們有時甚至占 主要地位主要地位 如床身，如設(shè)計不合理，導(dǎo)軌部分

11、過于單薄，導(dǎo)如床身，如設(shè)計不合理，導(dǎo)軌部分過于單薄，導(dǎo) 軌處的局部變形就會相當(dāng)大軌處的局部變形就會相當(dāng)大 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 （一）自身剛度 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 自身剛度支承件抵抗自身變形的能力 自身剛度主要為彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度 取決于支承件材料、構(gòu)造、形狀、尺寸和隔板的布置 等 （二）局部剛度 抵抗局部變形的能力局部剛度 局部變形發(fā)生在載荷較集中的局部結(jié)構(gòu)處 取決于受載部位的構(gòu)造、尺寸及筋的配置 例如，導(dǎo)軌與伸出 床壁外面部分的彎 曲變形； 主軸箱在主

12、軸支承附近的部位 搖臂鉆床立柱與搖臂的配合部位以及底 座裝立柱的部位。 （三）接觸剛度 兩個平面相接觸時，由于平面的宏觀不平度和微觀不 平度，所以只是一些高點相接觸 支承件各接觸面抵抗接觸變形的能力接觸剛度 接觸剛度與自身剛度的區(qū)別 接觸剛度是平均壓強(qiáng)與變形之比Kj 即Kj=p Kj不是一個固定值，與p的關(guān)系是非線性 的 當(dāng)壓強(qiáng)很小時，兩個面之間只有少數(shù)高點 接觸，接觸剛度較低 壓強(qiáng)較大時，這些高點產(chǎn)生了變形，實際 接觸面積增加，接觸剛度提高 支承件的自身剛度和局部剛度對接觸壓 強(qiáng)分布有影響 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 如自身剛度或局部剛度不足

13、，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 第四節(jié) 支承件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 設(shè) 計 方 法 支承件的設(shè)計通常是根據(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 較重要的支承件要進(jìn)行驗算或膜型 試驗，根據(jù)驗算或試驗結(jié)果作適當(dāng) 修改 設(shè)計時應(yīng)考慮的問題 m保證良好的靜剛度和動態(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 一、提高支承件自身剛度 (一)正確選擇截面的形狀和尺寸 支承件主要是承受力矩、扭矩以及彎扭復(fù)合載荷 自身剛度主要考慮彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度 在彎、扭載荷作用下，支承件的變形與截面的抗 彎慣性矩

14、和抗扭慣性矩有關(guān)。 材料和截面積相同而形狀不同時，截面慣性矩相 差很大。 剛度 （1）截面積相同時：空心大于實心 （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 （二）合理布置隔板 在兩壁之間起連接作用的內(nèi)壁 隔板 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，從而使整個支承件各壁板能比 較均勻的承受載荷 當(dāng)支承件不能采用全封閉截面時，常常布置隔 板來提高支承件的自身剛度 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 T型隔板：主要提

15、高水平面抗彎剛度，對提 高垂直面抗彎剛度和抗扭剛度作用不明 顯。多用在剛度要求不高的床身上。 C圖的隔板在垂直面和水平面的抗彎剛度都 比A圖好。 W型布置能較大的提高水平面的抗彎、抗 扭剛度。 D圖自由排屑，提高剛度。 必須注意隔板的布置方向： 縱向隔板應(yīng)布置在彎曲平面內(nèi)，此時隔板對X軸 的慣性矩為：l3b/12 若將隔板布置在與彎曲平面相垂直的平面內(nèi)時， 則慣性矩為lb312 兩者之比為l2：b2 由于lb ，所以圖a的 抗彎剛度比圖b要大得多 （三）合理開孔和加蓋 支承件外壁開孔，會降低抗彎及抗扭剛 度，對抗扭剛度的影響更大。 開孔對抗扭剛度影響較大。 應(yīng)該盡量避免在主要承受扭矩的支承件

16、上開孔 孔寬或孔徑不超過支承件寬度的0.25倍 二、提高局部剛度 （一）合理選擇連接部位的結(jié)構(gòu) 設(shè)圖a的一般凸緣連接 相對連接剛度為1.0 則圖b有加強(qiáng)筋的 凸緣連接為1.06 圖c的凹槽式為1.80 圖dU型加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)為1.85 圖c和圖d兩種結(jié)構(gòu) 最好特別是用來承受力 矩效果更好 缺點結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 (二）合理選擇螺釘尺寸和布置 當(dāng)受力矩時，螺釘應(yīng)主要布置在受 拉伸的一側(cè) 當(dāng)受轉(zhuǎn)矩時，螺釘應(yīng)均勻分布在連 接部位的四周 螺釘尺寸應(yīng)經(jīng)過計算，使它足以能 承受外載荷的作用 (三）注意床身與導(dǎo)軌連接處的局部過渡 圖a為床身與導(dǎo)軌以單壁連接，結(jié)構(gòu)簡單， 剛度較差，適用于承受小載荷 圖b為單壁減薄與加強(qiáng)筋

17、結(jié)構(gòu)，剛度較前 一種形式好，適用于中等載荷； 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； 圖d為直接連接，沒有過渡壁，導(dǎo)軌的局 部剛度最高。 （四）合理配置加強(qiáng)筋 當(dāng)支承件的內(nèi)部要安裝其它機(jī)構(gòu)，不 但不能封閉，安置隔板也會有所妨礙 采用加強(qiáng)筋提高剛度 合理配置加強(qiáng)筋是提高局部剛度的有 效方法 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 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 圖c、d、e為當(dāng)壁板面積大于400X400mm2時,為避 免薄壁振動而在內(nèi)表面加的筋，以提高壁板的抗 彎剛度 三、提高接觸剛度 最好方法：減少接觸面的層次 如將車床床身和

18、床腿做成整體式 但具體設(shè)計時，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。 （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，每2525mm2： 高精度機(jī)床為12點 精密機(jī)床為8點 普通機(jī)床為6點 并使接觸點均勻分布 固定結(jié)合面配磨時，表面粗糙度值應(yīng)小 于Ra1.6 （2）以固定螺釘連接時通常應(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施加的力。 不能用活扳手來擰緊螺釘 用測力扳手 決定固定螺釘?shù)闹睆?、?shù)量、 距離、以及擰螺釘時的力矩 四、提高支承件的抗振性 支承件是一個多自由度系

19、統(tǒng)。就定性分 析而言，對單自由度系統(tǒng)抗振性的分析 也適用于多自由度系統(tǒng)。 在一個幅值為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 迫振動的幅值為 如何減小系統(tǒng)受迫振動的幅值 減小振源的激振力F 提高系統(tǒng)的靜剛度K 增大系統(tǒng)的阻尼比 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。 當(dāng)激振頻率遠(yuǎn)小于系統(tǒng)的固有頻率n時， 受迫振動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 個區(qū)域中，動態(tài)和靜態(tài)差別不大，提高抗振 性的關(guān)鍵是提高靜剛度。這個區(qū)域稱為“準(zhǔn) 靜態(tài)區(qū)”。 當(dāng)激振頻率遠(yuǎn)高于系統(tǒng)的固有頻率n時， 受迫振動的振幅主要取決于系統(tǒng)的慣性，可 用加大

20、質(zhì)量的辦法來提高抗振柱。這個區(qū)域 稱為“慣性區(qū)”。 當(dāng)激振頻率接近于系統(tǒng)的固有頻率n 時，受迫振動的振幅急劇增加。這個區(qū) 域稱為“共振區(qū)”。在共振區(qū)內(nèi)阻尼的 影響很大。 阻尼愈小，共振表現(xiàn)得愈強(qiáng)烈。 提高抵抗受迫振動的能力 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。 其次是提高靜剛度和設(shè)法加大阻尼。 提高靜剛度不僅能減少靜態(tài)受力下的變形，而且 降低低頻振動時的振幅，以提高抗振性。 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，可以大大地降低其振 幅，抑制振動。 增加阻尼的常

21、用方法 1）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。 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。 3）對于彎曲振動結(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子等，或采用石 墨纖維的約束帶和內(nèi)阻尼高、剪切膜量 極低的壓敏式阻尼膠等。 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)。 5）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。 但此時接觸剛度有所降低。 五、減少支承件的熱變形 機(jī)床工作時存在各種熱源，如電動機(jī)。 液壓系統(tǒng)、切削熱和摩擦熱

22、等，使各部件 因溫度分布不均勻而產(chǎn)生變形，這就是熱 變形。 熱變形對于普通中小型機(jī)床加工精度的影 響不太明顯。 但對精密機(jī)床、自動機(jī)床及重型機(jī)床加工 精度的影響卻很大。 （一）散熱和隔熱 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)使其周圍空氣流動暢通，等都能改善散 熱條件。 隔離熱源是減少熱變形的一個有效措施 例:單柱坐標(biāo)鏜床，電動機(jī)外有隔熱罩，立柱 后壁設(shè)進(jìn)氣口，頂部有排氣口，電動機(jī)風(fēng)扇使 氣流向上運動，圖中箭頭所示，與自然通風(fēng)氣 流一致，以加強(qiáng)散熱 （二）均熱 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，不均勻的熱膨脹對加工精度的影 響更大，因此要考

23、慮均熱問題。 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， （三）使熱變形對精度影響較小 同樣的熱變形，由于結(jié)構(gòu)形式不同，對 精度的影響是不同的。 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。 如果采用圖4-15b所示的雙柱對稱結(jié)構(gòu)， 就可使熱變形對主軸軸線位移的影響大 大減少。 六、合理選擇支承件材料和熱處理 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。 支承件的材料，主要為鑄鐵和鋼 鑄鐵支承件，如果導(dǎo)軌與支承件鑄為一體，則 鑄鐵的牌號應(yīng)根據(jù)導(dǎo)軌的要求選擇 如果導(dǎo)軌是鑲裝上去的，或者支承件上沒有導(dǎo)

24、 軌，則一般可采用HT150 如果支承件由型鋼和鋼板焊接，則常用Q235AF 或Q275鋼 在鑄造或焊接中的殘余應(yīng)力，將使支承件 產(chǎn)生變形。 進(jìn)行時效處理可以消除殘余應(yīng)力 普通精度機(jī)床的支承件在粗加工后安排一 次熱時效處理即可，精密機(jī)床最好進(jìn)行兩 次熱時效處理，即粗加工前、后各一次 高精度機(jī)床在進(jìn)行熱時效處理后，還進(jìn)行 天然時效處理，即把鑄件堆放在露天一年 左右，讓它們充分地變形 支承件的其它材料 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?；炷恋谋戎?是鋼的13，彈性膜量是鋼的110115， 阻尼高于鑄鐵，適合于制造受載均勻，截面積 大、抗振性要求較高的支承件。

25、 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。 七、支承件的結(jié)構(gòu)工藝性 （一）鑄件結(jié)構(gòu)工藝性 （1）鑄件形狀簡單造型和拔膜容易；型 芯少且便于支撐，安裝簡單可靠。 （2）避免產(chǎn)生縮孔、氣孔和裂紋壁厚應(yīng) 盡量均勻。 （3）便于清砂 特別是便于清理砂芯。 （4）大型鑄件要鑄出起吊孔 （二）機(jī)械加工工藝性 1）較長的支承件（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。 2）盡可能使加工面集中，以減少加工時的翻轉(zhuǎn) 及裝夾次數(shù)。同一方向的加工平面，應(yīng)處于一 個平面內(nèi)，以便一次刨出

26、或銑出。 3）所有加工面都應(yīng)有支承面較大的基準(zhǔn)，以便 加工時進(jìn)行定位、測量和夾緊。 第五節(jié) 導(dǎo)軌的功用、分類和基本要求 一、導(dǎo)軌的動用和分類 二、導(dǎo)軌應(yīng)滿足的基本要求 三、導(dǎo)軌的磨損形式 第六節(jié) 滑動導(dǎo)軌 材料 結(jié)構(gòu) 潤滑與防護(hù) 驗算 提高耐磨 性 第七節(jié) 低速運動的平穩(wěn)性 第八節(jié) 動壓導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌、卸荷導(dǎo)軌 第九節(jié) 滾動導(dǎo)軌 第五節(jié) 導(dǎo)軌的功用、分類 和基本要求 一.導(dǎo)軌的動用和分類 功用: 導(dǎo)向和承載 在外力作用下，能準(zhǔn)確地沿著一定的方向 運動 動導(dǎo)軌運動的一方 支承導(dǎo)軌不動的一方 只有一個自由度 直線或回轉(zhuǎn)運動 導(dǎo)軌可按下列性質(zhì)分類： 1）按工作性質(zhì)可分為： 主運動導(dǎo)軌、 進(jìn)給運動導(dǎo)軌

27、 調(diào)位導(dǎo)軌 調(diào)位導(dǎo)軌只用于調(diào)整部件之間的相對位置，在 加工時沒有相對運動 例如車床尾架用的導(dǎo)軌 2）按摩擦性質(zhì)分 滑動導(dǎo)軌 滾動導(dǎo)軌 滑動導(dǎo)軌：混合摩擦導(dǎo)軌 邊界摩擦導(dǎo)軌 液體動壓導(dǎo)軌 液體靜壓導(dǎo)軌 滾動導(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) 按滾動體 3)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)軌面在全長上保持貼合的導(dǎo)軌 閉式導(dǎo)軌用壓板作為輔助導(dǎo)軌面保證 主導(dǎo)軌面貼合的導(dǎo)軌 二、導(dǎo)軌應(yīng)滿足的基本要求 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 （一）導(dǎo)向精度 導(dǎo)向精度：直線運動導(dǎo)軌的直線性 圓周運動導(dǎo)軌的真圓性 導(dǎo)軌同其它運動件之間

28、相互位置的準(zhǔn)確性 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 (二）精度保持性 剛度剛度 耐磨性耐磨性 剛度不足，影響部件之間的相對位置精度和導(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 耐磨性導(dǎo)向精度能否長期保持 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)軌相對運動速度等有關(guān)。 導(dǎo)向精度 （三）低速運動平穩(wěn)性 保證在作低速運動或微量位移時不出現(xiàn)不平穩(wěn) 現(xiàn)象。 影響：使加工表面粗糙度增大； 定位運動時的不平穩(wěn)，將降低定位精度 影響因素：導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)和潤滑 動、靜摩擦系數(shù)的差值 傳動動導(dǎo)軌運動的傳動系統(tǒng)的剛度 等 （四）結(jié)構(gòu)

29、工藝性 在可能的情況下，應(yīng)盡量使導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡 單，便于制造和維護(hù) 對于刮研導(dǎo)軌，應(yīng)盡量減少刮研量 對于鑲裝導(dǎo)軌，應(yīng)做到更換容易 三、導(dǎo)軌的磨損形式 滑動導(dǎo)軌磨損的基本形式 磨粒磨損 咬合磨損 這兩種磨損伴隨發(fā)生，相互聯(lián)系，相互影 響 磨粒磨損往往是咬合磨損的起因，咬合磨 損反過來又會加劇磨粒磨損，只是有時其 中一種磨損可能起主要作用。 滾動導(dǎo)軌疲勞磨損 （一）磨粒磨損 磨粒存在于導(dǎo)軌面之間的微小硬粒，如 切屑 磨粒在有一定的壓強(qiáng)作用并作相對運動的 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 磨粒磨損與導(dǎo)軌間的相對滑動導(dǎo)軌面比壓 成正比 這種磨損不可避免，只能采取某些措施，

30、 努力減少這種磨損。 （二）咬合磨損 咬合磨損又稱咬焊 相對運動的兩個表面互相咬合，并在表面 產(chǎn)生撕裂現(xiàn)象 這是由于在導(dǎo)軌面相互運動時，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)相對運動，咬焊被拉開，如此反復(fù)多 次，就將產(chǎn)生撕裂現(xiàn)象。 （三）疲勞磨損和壓潰現(xiàn)象 滾動導(dǎo)軌疲勞磨損主要是因為導(dǎo)軌表面 受滾動體局部應(yīng)力作用而產(chǎn)生彈性變形， 當(dāng)滾動體離開時，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)點蝕。 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 （

31、五）塑料 塑料導(dǎo)軌具有良好的耐磨性能，落在導(dǎo) 軌表面上的硬?？蓴D入導(dǎo)軌內(nèi)部，避免 了磨粒磨損和撕傷 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 導(dǎo)軌軟帶等。 第六節(jié)第六節(jié) 滑動導(dǎo)軌滑動導(dǎo)軌 滑動導(dǎo)軌 最常見的導(dǎo)軌 其它類型的導(dǎo)軌都是在滑動導(dǎo)軌的 基礎(chǔ)上逐步發(fā)展起來的 結(jié)構(gòu)簡單 有良好的工藝性 剛度和精度易于保證 在一般機(jī)床上廣泛應(yīng)用 一、導(dǎo)軌材料及熱處理一、導(dǎo)軌材料及熱處理 （一)對導(dǎo)軌材料的要求和搭配 要求耐磨性好、工藝性好、成本低。 常用材料鑄鐵、鋼、有色金屬和塑料 鑄鐵應(yīng)用最為普遍 為了提高耐磨性和防止咬焊，動導(dǎo)軌和支承導(dǎo) 軌應(yīng)盡量采用不同的材料 如果選用相

32、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。 直線運動導(dǎo)軌 長導(dǎo)軌（支承導(dǎo)軌）耐磨性較好、 硬度較高 支承導(dǎo)軌各處使用機(jī)會難以均等，且 修復(fù)困難 動導(dǎo)軌總是全長接觸，且動導(dǎo)軌短， 磨損后易于維修 長導(dǎo)軌不易防護(hù) 回轉(zhuǎn)運動導(dǎo)軌 動導(dǎo)軌：較軟的材料 因為花盤或圓工作臺導(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。 （二）鑄 鐵 鑄鐵成本低 有良好減振性和耐磨性 易于鑄造和切削加工 導(dǎo)軌常用的鑄鐵灰鑄鐵 孕育鑄鐵 耐磨鑄鐵 灰鑄鐵應(yīng)用最多的牌號是HT200 常用的孕育鑄鐵牌號是HT300 耐磨性高于灰鑄鐵，但較脆硬，不 易刮研，且成本較高。 常用于較精密的機(jī)床

33、導(dǎo)軌 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 與孕育鑄鐵相比，其耐磨性提高1 2倍，但成本較高 常用于精密機(jī)床導(dǎo)軌 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。 高頻淬火是借助200300kHz的高頻電流對 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)48 55HRC，可使普通鑄鐵耐磨性提高2倍左右。 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。 高頻及中頻淬火的優(yōu)點是淬火質(zhì)量穩(wěn)定，

34、生產(chǎn)效 率高，缺點是淬火后必須進(jìn)行磨削加工。 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 單、操作方便、成本低、淬火變形小等優(yōu)點，但 由于淬硬深度較淺等原因，對導(dǎo)軌耐磨性提高幅 度不大，目前主要用于維修。 （三） 鋼 耐磨性要求較高時，采用淬硬鋼制成的鑲鋼導(dǎo)軌 淬火鋼的耐磨性比普通鑄鐵高510倍 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52 58HRC 20Cr、20CrMnTi等滲碳淬硬至5662HRC 導(dǎo)軌工作面上不能鉆孔，以免積存雜質(zhì)導(dǎo)致磨損 鑲鋼導(dǎo)軌工藝復(fù)雜，成本高，主要用于數(shù)控機(jī)床 的滾動導(dǎo)軌。 粘結(jié)粘結(jié) 焊接

35、焊接 螺釘連接螺釘連接 (四）有色金屬 有色金屬鑲裝導(dǎo)軌常用于重型機(jī)床運動 部件的動導(dǎo)軌上，與鑄鐵的支承導(dǎo)軌搭 配，以防止咬合磨損、保證運動平穩(wěn)性 和提高運動精度。 常用的材料有錫青銅ZQSn6-6-3、鋁青銅 ZQA19-2和鋅合金ZZnAl10- 5等。 （五）塑料 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 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 導(dǎo)軌軟帶等。 二.導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu) （一）截面形狀 滑動導(dǎo)軌兩大類凸形和凹形 凸形導(dǎo)軌不易積存切屑，但難以保存潤 滑油，只適合于低速運動 凹形導(dǎo)軌潤滑性能良好，適合于高速

36、運 動，為防止落入切屑等，必須配備良好 的防護(hù)裝置 三角形導(dǎo)軌 支承導(dǎo)軌為凸形時山形導(dǎo)軌 支承導(dǎo)軌為凹形時V形尋軌 三角形導(dǎo)軌依靠三角形的兩個側(cè)面導(dǎo)向，磨損 后能自動補償，不影響導(dǎo)向精度 導(dǎo)向精度隨頂角的增加而降低 承載面積隨的增加而增加 通常取=90 大型或重型機(jī)床，可取=110120 精密機(jī)床，常取90 支承導(dǎo)軌為山形時，不易積存較大的切屑， 也不易存留潤滑油 適用于不易防護(hù)、速度較低的進(jìn)給運動導(dǎo) 軌 支承導(dǎo)軌為V形時，由于能得到較充足的潤 滑，除用于精密和大型機(jī)床的進(jìn)給導(dǎo)軌外， 還可用于主運動導(dǎo)軌，如龍門刨床床身導(dǎo) 軌 必須很好地防護(hù)，以防落入切屑和灰塵 矩形導(dǎo)軌 矩形導(dǎo)軌制造簡單、剛度

37、高、承載能 力大，具有水平和垂直兩個方向的導(dǎo) 軌面，而且兩個導(dǎo)軌面的誤差不會相 互影響，便于安裝調(diào)整 側(cè)面磨損后不能自動補償，需要有間 隙調(diào)整裝置，因此導(dǎo)向性較差 適用于載荷較大而導(dǎo)向性要求不高的 機(jī)床 燕尾形導(dǎo)軌 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 磨損后不能自動補償間隙，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 一般用作中、低速的多層導(dǎo)軌 圓柱形導(dǎo)軌 圓柱形導(dǎo)軌制造簡單 要求加工時就直接達(dá)到較高精度 磨損后很難調(diào)整和補償間隙 圓柱形導(dǎo)軌具有兩個自由度，通常 多用在承受軸向載荷的場合 圓周運動導(dǎo)軌截面 平面圓環(huán)導(dǎo)軌： 制造容易，熱變形后導(dǎo)軌仍能接觸，只能承

38、受 軸向力，不能承受徑向力，需與帶徑向滾動軸 承的主軸相配合，來承受徑向力 摩擦損失小，精度高，目前用得較多。 適用于大直徑的工作臺和轉(zhuǎn)盤，如滾齒機(jī)、立 式車床導(dǎo)軌等。 錐形圓環(huán)導(dǎo)軌 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， 但要保持錐面和主軸的同軸度較困難 母線傾斜角一般為30 常用于徑向力較大的機(jī)床 V型圓環(huán)導(dǎo)軌 V型圓環(huán)導(dǎo)軌能承受較大的軸向力、 徑向力和顛覆力矩 能保持很好的潤滑 制造研磨較復(fù)雜 床身和工作臺熱變形不同時，兩導(dǎo)軌 面將不同時接觸 用于載荷大、速度高的立式車床 （二)組合形式 從限制自由度的角度出發(fā)，采用一條導(dǎo) 軌即可。 用一條導(dǎo)軌，移動部件無

39、法承受顛覆力 矩 直線運動導(dǎo)軌一般由兩條導(dǎo)軌組合 重型機(jī)床，常用三條或三條以上導(dǎo)軌的 組合 雙三角形組合 導(dǎo)向精度高，磨損后能自動補償，具有較 好的精度保持性， 很難達(dá)到四個表面同時接觸的要求，制造 困難 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 雙矩形組合 具有較大的承載能力、制造調(diào)整比較簡 單 導(dǎo)向性差，磨損后不能自動補償，對加 工精度有較大影響 多用于普通精度機(jī)床和重型機(jī)床，如 X6132工作臺導(dǎo)軌。 窄導(dǎo)向用一條導(dǎo)軌面的兩側(cè)面導(dǎo)向 導(dǎo)向精度高 寬導(dǎo)向用兩條導(dǎo)軌面的兩外側(cè)面導(dǎo)向 三角形一矩形組合 導(dǎo)向性好、制造方便和剛度高 應(yīng)用最廣泛 如CA6140型

40、普通車床溜板、B2020工作臺 導(dǎo)軌、M1432A砂輪架導(dǎo)軌等。 燕尾形組合 兩個燕尾平面同時起導(dǎo)向及壓板作用 一根鑲條：調(diào)整各接觸面的間隙 不能承受過大的顛覆力矩，摩擦損失較 大 用于要求層次多、尺寸小、調(diào)整間隙方 便和移動速度不大的場合 如CA6140刀架、B6050滑枕導(dǎo)軌等 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， 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。 雙圓柱形組合：容易制造，耐磨性較好， 但磨損后不易補償。 常用于僅受軸向力的場合，如壓力機(jī)、 機(jī)械手的導(dǎo)軌。 （三）間隙調(diào)整 導(dǎo)軌接合面之間都存在間隙 間隙過小，增加運動阻力，加速導(dǎo) 軌磨

41、損 間隙過大，降低導(dǎo)向精度，容易產(chǎn) 生振動 調(diào)整方法：鑲條和壓板 1壓板 壓板用于調(diào)整輔助導(dǎo)軌面的間隙和承 受顛覆力矩 2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。 斜鑲條 三、導(dǎo)軌的潤滑和防護(hù) （一）導(dǎo)軌的潤滑 目的： 減少磨損以延長導(dǎo)軌使用壽命； 降低溫度以改善工作條件； 降低摩擦力以提高機(jī)械效率； 保護(hù)導(dǎo)軌表面以防止發(fā)生銹蝕。 導(dǎo)軌的潤滑方法 人工定期澆油或油杯供油 在機(jī)床上裝手動油泵，在工作前拉動油 泵幾次，進(jìn)行人工潤滑 現(xiàn)代機(jī)床上多采用壓力油強(qiáng)制潤滑。 潤滑油 粘度：根據(jù)導(dǎo)軌的工作條件和潤滑方式選擇 小載荷、低中速小型

42、機(jī)床進(jìn)給導(dǎo)軌：L-AN32機(jī)械 油 中等載荷，低中速機(jī)床導(dǎo)軌：L-AN46或L-AN68機(jī) 械油 重型機(jī)床低速導(dǎo)軌：L-AN68、L-AN80或L-AN100 機(jī)械油 豎直導(dǎo)軌或傾斜導(dǎo)軌：L-AN46或L-AN68機(jī)械油 對滾動導(dǎo)軌：潤滑油或潤滑脂 潤滑脂優(yōu)點：不會泄漏，不需經(jīng)常加油 缺點：塵屑進(jìn)入后易磨損導(dǎo)軌 特別注意防護(hù)措施 (二）導(dǎo)軌的防護(hù) 1刮板式 2. 隙縫式 3整罩式 4層疊式 四、滑動導(dǎo)軌的驗算 滑動導(dǎo)軌設(shè)計步驟： 參考同類型機(jī)床， 初步擬定導(dǎo)軌的形狀和尺寸， 驗算。 滑動導(dǎo)軌的驗算 受力分析 求出導(dǎo)軌的平均比壓和最大比壓 與導(dǎo)軌的許用比壓相對照，判斷導(dǎo)軌設(shè) 計是否合理。 根據(jù)比

43、壓分布情況，判斷是否需用壓板 （一）導(dǎo)軌比壓的分布 每條導(dǎo)軌面所受的載荷，都可最終歸納 為一個其作用點距導(dǎo)軌中心距離為x的力 F的作用。 這個力又等價于一個作用于導(dǎo)軌中心的 力F和一個顛覆力矩M的作用 在F作用下，導(dǎo)軌面的比壓pF（MPa）： pF=F/aL 在力矩M作用下，導(dǎo)軌面產(chǎn)生的比壓pM （Mpa） pM =6M/aL2 由于力F與力矩M 同時作用，因此導(dǎo)軌所 承受的最大、最小、平均比壓分別為 比壓出現(xiàn)的四種情況 (二）導(dǎo)軌的許用比壓 比壓：影響導(dǎo)軌耐磨性的一個主要因素 導(dǎo)軌的支承面積應(yīng)與導(dǎo)軌所承受的載荷 相適應(yīng) 保證導(dǎo)軌面上的平均比壓不超過許用值 五、提高導(dǎo)軌耐磨性的措施 （一）力求

44、無磨損 磨損原因：配合面在一定的壓強(qiáng)作用下直接接 觸并作相對運動 不磨損條件 相對運動時不直接接觸 接觸時則無相對運動 不直接接觸保證完全的液體潤滑，使?jié)櫥瑒?把摩擦面完全分隔開。 如靜壓導(dǎo)軌、靜壓軸承或其它的靜壓副。 動壓導(dǎo)軌和動壓軸承也可以達(dá)到完全的液體潤滑 狀態(tài)，但油膜壓強(qiáng)與相對運動速度有關(guān)。因此， 在起動或停止的過程中仍難免磨損。 (二）力求少磨損 l）降低導(dǎo)軌面間的壓強(qiáng) 方法加大導(dǎo)軌的接觸面 減輕負(fù)荷 增加實際接觸面積提高導(dǎo)軌面的直線度 細(xì)化表面粗糙度 加寬導(dǎo)軌面 加長動導(dǎo)軌的長度 減輕導(dǎo)軌負(fù)荷采用卸荷導(dǎo)軌 2)降低摩擦系數(shù) 采用滾動導(dǎo)軌； 正確選擇摩擦副的材料； 正確選擇潤滑油或采

45、用循環(huán)潤滑的方式 3)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，動導(dǎo)軌表面貼塑料軟帶。 4)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 （三）均勻磨損 磨損是否均勻?qū)α悴考墓ぷ髌谙抻绊懞?大。 例如床身導(dǎo)軌，如果磨損是均勻的，對機(jī) 床加工精度一般影響不大，而且可以補償。 磨損不均勻的主要原因 在摩擦面上壓強(qiáng)分布不均 各個部分的使用機(jī)會不同 爭取均勻磨損措施 o 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集中載荷對稱； o 盡量減小扭轉(zhuǎn)力矩和傾覆力矩； o 保證工作臺、溜板等支承件有足夠的剛度； o 摩擦副中全長上使用機(jī)會不均的那一件

46、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。 第七節(jié) 低速運動的平穩(wěn)性 一、爬行現(xiàn)象及產(chǎn)生原因 （一）爬行現(xiàn)象及其影響 在機(jī)床低速或微量進(jìn)給運動中，主動件 作勻速運動，而被動件的速度發(fā)生明顯 的周期性變化現(xiàn)象稱為“爬行爬行”。 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。 （二）產(chǎn)生爬行的原因 對于一個運動系統(tǒng)，當(dāng)高于某一速度時， 不會出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，這一速度稱為不發(fā) 生爬行的臨界速度Vk 。 1）靜摩擦力和動摩擦力之差，差值越大， 越容易產(chǎn)生爬行。 2）傳動系統(tǒng)剛度越差，越容易產(chǎn)生爬行 3）運動件的質(zhì)量越大，越容易產(chǎn)生爬行 4）當(dāng)導(dǎo)軌面之

47、間的阻尼較大時，有利于減 輕或消除爬行 二、消除爬行的措施 設(shè)計低速運動機(jī)構(gòu)時，首先應(yīng)估算其臨 界速度。 如果所設(shè)計機(jī)構(gòu)的最低速度低于臨界速 度時，應(yīng)采取措施降低其臨界速度，以 避免產(chǎn)生爬行。 運動部件的質(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。 （一）減小靜、動摩擦力之差 1）采用導(dǎo)軌油 2）以滾動摩擦代替滑動摩擦 3）采用卸荷尋軌和靜壓導(dǎo)軌 4）采用減摩導(dǎo)軌材料 (二）提高傳動系統(tǒng)剛度 1）機(jī)械傳動：盡可能縮短傳動鏈，以減 少彈性變形量；適當(dāng)提高未端傳動副的 剛度；合理分配傳動比，使多數(shù)傳動件 受力較小。 2）液壓傳動：液壓傳動機(jī)構(gòu)受力后的變 形來自油的

48、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。 第八節(jié) 動壓導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌、 卸荷導(dǎo)軌 一.動壓導(dǎo)軌 動壓導(dǎo)軌與動壓軸承一樣，是靠導(dǎo)軌之間 的相對運動產(chǎn)生的壓力油膜將運動件浮起， 把兩個導(dǎo)軌面隔離，形成純液體摩檫。 工作原理與動壓軸承相同，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速度，此外還需要有 一定粘度的潤滑油流進(jìn)鍥形間隙。 適用于主運動導(dǎo)軌 直線運動導(dǎo)軌的油腔應(yīng)開在動導(dǎo)軌上， 可以保證在工作過程中，油鍥始終不會 外露，不和大氣相通，從而保證油鍥形 成的油膜壓力對運動件的浮力在全長上 始終是均衡的。 在

49、運動件上供油較困難，故從支承件導(dǎo) 軌中進(jìn)油。 圓周運動導(dǎo)軌的油腔應(yīng)開在固定導(dǎo)軌上，因 為兩個導(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。 由于直線運動尋軌要作往復(fù)運動，圓周運動 導(dǎo)軌要正、反轉(zhuǎn)，因此油腔應(yīng)當(dāng)是對稱的， 以產(chǎn)生雙向壓力油膜。 二、靜壓導(dǎo)軌 工作原理與靜壓軸承相同。將具有一定壓 力的潤滑油，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)。 優(yōu)點：導(dǎo)軌運動速度的變化對油膜厚度的 影響很??； 載荷的變化對油膜厚度的影響很??； 液體摩檫，摩檫系數(shù)僅為0.005左右， 油膜抗振性好。 缺點：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)； 對潤滑油的清潔程度要求很高。 主要應(yīng)用：精密機(jī)床的進(jìn)給運動和低速 運動導(dǎo)軌 靜壓導(dǎo)軌分 類 按結(jié)構(gòu)形式分： 開式、閉式 開式靜壓導(dǎo)軌：壓力油經(jīng)節(jié)流器進(jìn)入導(dǎo)軌 的各個油