機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)支撐件導(dǎo)軌

機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)支撐件導(dǎo)軌第一頁，共一百九十頁，2022年，8月28日支承件(Structuralelements)功用基本要求受力分析靜剛度結(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)第二頁，共一百九十頁，2022年，8月28日第一節(jié)支承件的功用及基本要求第三頁，共一百九十頁，2022年，8月28日支承件——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——大件第四頁，共一百九十頁，2022年，8月28日在切削時(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。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)支承件的熱變形改變執(zhí)行器官的相對(duì)位置或運(yùn)動(dòng)軌跡。影響加工精度和表面質(zhì)量支承件是機(jī)床十分重要的構(gòu)件第五頁，共一百九十頁，2022年，8月28日一、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(dòng)態(tài)力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。內(nèi)部空間可存放切削液、潤滑液、液壓油的油箱、電動(dòng)機(jī)第六頁，共一百九十頁，2022年，8月28日二、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(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)生噪聲等。第七頁，共一百九十頁，2022年，8月28日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(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。4．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。第八頁，共一百九十頁，2022年，8月28日支承件的設(shè)計(jì)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(Finiteelementmethod)借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行驗(yàn)算，求得其靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性。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。這樣，在設(shè)計(jì)階段就可以預(yù)測支承件的性能，以避免盲目性，提高一次成功率。第九頁，共一百九十頁，2022年，8月28日第二節(jié)支承件的受力分析

第十頁，共一百九十頁，2022年，8月28日支承件是機(jī)床的一個(gè)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(jì)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(diǎn)，對(duì)不同類型機(jī)床的受力分析各有所側(cè)重。第十一頁，共一百九十頁，2022年，8月28日機(jī)床根據(jù)其所受的載荷的特點(diǎn)，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(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、加工中心等第十二頁，共一百九十頁，2022年，8月28日精密和高精度機(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。第十三頁，共一百九十頁，2022年，8月28日大型機(jī)床

——工件重，切削力較大，移動(dòng)件的重量也較大載荷必須同時(shí)考慮工件重力、切削力和移動(dòng)件的重力。例如重型車床、落地鏜銑床和龍門式機(jī)床等。第十四頁，共一百九十頁，2022年，8月28日三大類支承件(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、搖臂、滑枕等——梁類件

(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

(3)三個(gè)方向的尺寸都差不多的零件如箱體、升降臺(tái)等——箱形件第十五頁，共一百九十頁，2022年，8月28日一、搖臂鉆床的受力分析第十六頁，共一百九十頁，2022年，8月28日搖臂鉆床的受力狀況切削載荷——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第十七頁，共一百九十頁，2022年，8月28日鉆床精度標(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)。第十八頁，共一百九十頁，2022年，8月28日分析時(shí)，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第十九頁，共一百九十頁，2022年，8月28日搖臂的受力分析進(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要小得多第二十頁，共一百九十頁，2022年，8月28日搖臂所受的載荷，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第二十一頁，共一百九十頁，2022年，8月28日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(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(jì)第二十二頁，共一百九十頁，2022年，8月28日搖臂的變形主要——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(duì)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(jì)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(jì)得扁平。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。第二十三頁，共一百九十頁，2022年，8月28日二.臥式車床床身的受力分析第二十四頁，共一百九十頁，2022年，8月28日第二十五頁，共一百九十頁，2022年，8月28日在垂直（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Mwz

Fz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/2第二十六頁，共一百九十頁，2022年，8月28日在水平（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(diǎn)到床身中心軸的距離為h，對(duì)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)第二十七頁，共一百九十頁，2022年，8月28日第二十八頁，共一百九十頁，2022年，8月28日車床床身變形對(duì)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(duì)加工精度的影響水平面內(nèi)的彎曲變形大于垂直面內(nèi)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(jì)車床床身時(shí)，主要應(yīng)提高水平面內(nèi)的彎曲剛度在設(shè)計(jì)長床身時(shí)，也要注意提高扭轉(zhuǎn)剛度第二十九頁，共一百九十頁，2022年，8月28日

第三節(jié)支承件的靜剛度第三十頁，共一百九十頁，2022年，8月28日一、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第三十一頁，共一百九十頁，2022年，8月28日如床身，載荷是通過導(dǎo)軌面施加到床身上變形包括——床身自身的變形導(dǎo)軌部分局部的變形導(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(shí)甚至占主要地位如床身，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)大的比重第三十二頁，共一百九十頁，2022年，8月28日（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第三十三頁，共一百九十頁，2022年，8月28日（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；第三十四頁，共一百九十頁，2022年，8月28日主軸箱在主軸支承附近的部位第三十五頁，共一百九十頁，2022年，8月28日搖臂鉆床立柱與搖臂的配合部位以及底座裝立柱的部位。第三十六頁，共一百九十頁，2022年，8月28日（三）接觸剛度兩個(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)相接觸支承件各接觸面抵抗接觸變形的能力——接觸剛度第三十七頁，共一百九十頁，2022年，8月28日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／δ

Kj不是一個(gè)固定值，δ與p的關(guān)系是非線性的當(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，接觸剛度提高第三十八頁，共一百九十頁，2022年，8月28日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，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，降低了接觸剛度第三十九頁，共一百九十頁，2022年，8月28日第四節(jié)支承件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

第四十頁，共一百九十頁，2022年，8月28日設(shè)計(jì)方法支承件的設(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較重要的支承件要進(jìn)行驗(yàn)算或膜型試驗(yàn)，根據(jù)驗(yàn)算或試驗(yàn)結(jié)果作適當(dāng)修改第四十一頁，共一百九十頁，2022年，8月28日設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的問題保證良好的靜剛度和動(dòng)態(tài)特性減少熱變形合理選用材料和熱處理方式有較好的結(jié)構(gòu)工藝性等第四十二頁，共一百九十頁，2022年，8月28日一、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和抗扭慣性矩有關(guān)。材料和截面積相同而形狀不同時(shí)，截面慣性矩相差很大。第四十三頁，共一百九十頁，2022年，8月28日第四十四頁，共一百九十頁，2022年，8月28日剛度（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)控車床床身第四十五頁，共一百九十頁，2022年，8月28日（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(gè)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(shí)，常常布置隔板來提高支承件的自身剛度第四十六頁，共一百九十頁，2022年，8月28日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第四十七頁，共一百九十頁，2022年，8月28日第四十八頁，共一百九十頁，2022年，8月28日T型隔板：主要提高水平面抗彎剛度，對(duì)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。第四十九頁，共一百九十頁，2022年，8月28日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(shí)隔板對(duì)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(shí)，則慣性矩為lb3／12兩者之比為l2：b2由于l＞b，所以圖a的抗彎剛度比圖b要大得多第五十頁，共一百九十頁，2022年，8月28日（三）合理開孔和加蓋支承件外壁開孔，會(huì)降低抗彎及抗扭剛度，對(duì)抗扭剛度的影響更大。開孔對(duì)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上開孔孔寬或孔徑不超過支承件寬度的0.25倍第五十一頁，共一百九十頁，2022年，8月28日第五十二頁，共一百九十頁，2022年，8月28日二、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(duì)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(diǎn)——結(jié)構(gòu)復(fù)雜。第五十三頁，共一百九十頁，2022年，8月28日(二）合理選擇螺釘尺寸和布置當(dāng)受力矩時(shí)，螺釘應(yīng)主要布置在受拉伸的一側(cè)當(dāng)受轉(zhuǎn)矩時(shí)，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(jì)算，使它足以能承受外載荷的作用第五十四頁，共一百九十頁，2022年，8月28日(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)筋結(jié)構(gòu)，剛度較前一種形式好，適用于中等載荷；第五十五頁，共一百九十頁，2022年，8月28日?qǐng)Dc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。第五十六頁，共一百九十頁，2022年，8月28日（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(huì)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4～5倍，筋的厚度取壁厚的0.8～1倍第五十七頁，共一百九十頁，2022年，8月28日?qǐng)Da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(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第五十八頁，共一百九十頁，2022年，8月28日三、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床腿做成整體式但具體設(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。第五十九頁，共一百九十頁，2022年，8月28日（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25×25mm2：高精度機(jī)床為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)均勻分布固定結(jié)合面配磨時(shí)，表面粗糙度值應(yīng)小于Ra1.6第六十頁，共一百九十頁，2022年，8月28日（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。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(shí)的力矩第六十一頁，共一百九十頁，2022年，8月28日四、提高支承件的抗振性支承件是一個(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)。在一個(gè)幅值為F,角頻率為ω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)的幅值為第六十二頁，共一百九十頁，2022年，8月28日如何減小系統(tǒng)受迫振動(dòng)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ξ提高系統(tǒng)的固有頻率ωn或改變激振頻率ω，使兩者遠(yuǎn)離均可以。第六十三頁，共一百九十頁，2022年，8月28日當(dāng)激振頻率ω遠(yuǎn)小于系統(tǒng)的固有頻率ωn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F／K。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)”。當(dāng)激振頻率ω遠(yuǎn)高于系統(tǒng)的固有頻率ωn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)”。第六十四頁，共一百九十頁，2022年，8月28日當(dāng)激振頻率ω接近于系統(tǒng)的固有頻率ωn時(shí)，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。阻尼愈小，共振表現(xiàn)得愈強(qiáng)烈。第六十五頁，共一百九十頁，2022年，8月28日提高抵抗受迫振動(dòng)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(dòng)時(shí)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(shí)，可以大大地降低其振幅，抑制振動(dòng)。第六十六頁，共一百九十頁，2022年，8月28日增加阻尼的常用方法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。第六十七頁，共一百九十頁，2022年，8月28日3）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?，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。第六十八頁，共一百九十頁，2022年，8月28日

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(shí)接觸剛度有所降低。第六十九頁，共一百九十頁，2022年，8月28日五、減少支承件的熱變形機(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，使各部件因溫度分布不均勻而產(chǎn)生變形，這就是熱變形。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。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。第七十頁，共一百九十頁，2022年，8月28日（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(dòng)暢通，等都能改善散熱條件。隔離熱源是減少熱變形的一個(gè)有效措施例: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)散熱第七十一頁，共一百九十頁，2022年，8月28日（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(duì)加工精度的影響更大，因此要考慮均熱問題。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，第七十二頁，共一百九十頁，2022年，8月28日（三）使熱變形對(duì)精度影響較小同樣的熱變形，由于結(jié)構(gòu)形式不同，對(duì)精度的影響是不同的。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(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。第七十三頁，共一百九十頁，2022年，8月28日六、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(hào)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)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鋼第七十四頁，共一百九十頁，2022年，8月28日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(shí)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(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，讓它們充分地變形第七十五頁，共一百九十頁，2022年，8月28日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恋谋戎厥卿摰?／3，彈性膜量是鋼的1／10～1／15，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。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。

第七十六頁，共一百九十頁，2022年，8月28日七、支承件的結(jié)構(gòu)工藝性

第七十七頁，共一百九十頁，2022年，8月28日（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第七十八頁，共一百九十頁，2022年，8月28日（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(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。3）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、測量和夾緊。第七十九頁，共一百九十頁，2022年，8月28日第五節(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)軌的磨損形式第六節(jié)滑動(dòng)導(dǎo)軌材料結(jié)構(gòu)

潤滑與防護(hù)

驗(yàn)算

提高耐磨性第七節(jié)低速運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性第八節(jié)動(dòng)壓導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌、卸荷導(dǎo)軌第九節(jié)滾動(dòng)導(dǎo)軌第八十頁，共一百九十頁，2022年，8月28日第五節(jié)導(dǎo)軌的功用、分類和基本要求

第八十一頁，共一百九十頁，2022年，8月28日一.導(dǎo)軌的動(dòng)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(yùn)動(dòng)動(dòng)導(dǎo)軌——運(yùn)動(dòng)的一方支承導(dǎo)軌——不動(dòng)的一方只有一個(gè)自由度直線或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)第八十二頁，共一百九十頁，2022年，8月28日導(dǎo)軌可按下列性質(zhì)分類：

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)例如車床尾架用的導(dǎo)軌第八十三頁，共一百九十頁，2022年，8月28日

2）按摩擦性質(zhì)分滑動(dòng)導(dǎo)軌滾動(dòng)導(dǎo)軌滑動(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)體第八十四頁，共一百九十頁，2022年，8月28日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)軌第八十五頁，共一百九十頁，2022年，8月28日二、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第八十六頁，共一百九十頁，2022年，8月28日（一）導(dǎo)向精度導(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第八十七頁，共一百九十頁，2022年，8月28日(二）精度保持性剛度耐磨性剛度不足，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(duì)運(yùn)動(dòng)速度等有關(guān)。導(dǎo)向精度第八十八頁，共一百九十頁，2022年，8月28日（三）低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性保證在作低速運(yùn)動(dòng)或微量位移時(shí)不出現(xiàn)不平穩(wěn)現(xiàn)象。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)，將降低定位精度影響因素：導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)和潤滑動(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)的剛度等第八十九頁，共一百九十頁，2022年，8月28日（四）結(jié)構(gòu)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(duì)于刮研導(dǎo)軌，應(yīng)盡量減少刮研量對(duì)于鑲裝導(dǎo)軌，應(yīng)做到更換容易第九十頁，共一百九十頁，2022年，8月28日三、導(dǎo)軌的磨損形式滑動(dòng)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(huì)加劇磨粒磨損，只是有時(shí)其中一種磨損可能起主要作用。滾動(dòng)導(dǎo)軌——疲勞磨損第九十一頁，共一百九十頁，2022年，8月28日（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(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)軌面比壓成正比這種磨損不可避免，只能采取某些措施，努力減少這種磨損。第九十二頁，共一百九十頁，2022年，8月28日（二）咬合磨損咬合磨損又稱咬焊相對(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)，咬焊被拉開，如此反復(fù)多次，就將產(chǎn)生撕裂現(xiàn)象。第九十三頁，共一百九十頁，2022年，8月28日（三）疲勞磨損和壓潰現(xiàn)象滾動(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。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)象第九十四頁，共一百九十頁，2022年，8月28日（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(dòng)導(dǎo)軌軟帶等。第九十五頁，共一百九十頁，2022年，8月28日第六節(jié)滑動(dòng)導(dǎo)軌第九十六頁，共一百九十頁，2022年，8月28日滑動(dòng)導(dǎo)軌最常見的導(dǎo)軌其它類型的導(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)用第九十七頁，共一百九十頁，2022年，8月28日一、導(dǎo)軌材料及熱處理第九十八頁，共一百九十頁，2022年，8月28日（一)對(duì)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(dòng)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。第九十九頁，共一百九十頁，2022年，8月28日直線運(yùn)動(dòng)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(huì)難以均等，且修復(fù)困難動(dòng)導(dǎo)軌總是全長接觸，且動(dòng)導(dǎo)軌短，磨損后易于維修長導(dǎo)軌不易防護(hù)第一百頁，共一百九十頁，2022年，8月28日回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌動(dòng)導(dǎo)軌：較軟的材料因?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。第一百零一頁，共一百九十頁，2022年，8月28日（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(hào)是HT200第一百零二頁，共一百九十頁，2022年，8月28日常用的孕育鑄鐵牌號(hào)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)床導(dǎo)軌第一百零三頁，共一百九十頁，2022年，8月28日耐磨鑄鐵中應(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)軌第一百零四頁，共一百九十頁，2022年，8月28日為了提高鑄鐵導(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200～300kHz的高頻電流對(duì)導(dǎo)軌面加熱，淬火溫度一般為900～950°C，淬火層深度可達(dá)1.5～3mm，硬度達(dá)48～55HRC，可使普通鑄鐵耐磨性提高2倍左右。第一百零五頁，共一百九十頁，2022年，8月28日中頻淬火可采用8kHz左右的中頻電流進(jìn)行，淬火溫度一般為950°C左右，淬硬層可達(dá)2～3mm，表面硬度可達(dá)40～50HRC。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。電接觸自冷淬火表面硬度可達(dá)55～60HRC，淬硬深度可達(dá)0.2～0.4mm。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(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。第一百零六頁，共一百九十頁，2022年，8月28日（三）鋼耐磨性要求較高時(shí)，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5～10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52～58HRC20Cr、20CrMnTi等滲碳淬硬至56～62HRC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(dòng)導(dǎo)軌。第一百零七頁，共一百九十頁，2022年，8月28日粘結(jié)焊接螺釘連接第一百零八頁，共一百九十頁，2022年，8月28日(四）有色金屬有色金屬鑲裝導(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。常用的材料有錫青銅ZQSn6-6-3、鋁青銅ZQA19-2和鋅合金ZZnAl10-5等。第一百零九頁，共一百九十頁，2022年，8月28日（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(dòng)導(dǎo)軌軟帶等。第一百一十頁，共一百九十頁，2022年，8月28日

二.導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)

第一百一十一頁，共一百九十頁，2022年，8月28日（一）截面形狀滑動(dòng)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(yùn)動(dòng)凹形導(dǎo)軌潤滑性能良好，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)裝置第一百一十二頁，共一百九十頁，2022年，8月28日第一百一十三頁，共一百九十頁，2022年，8月28日三角形導(dǎo)軌支承導(dǎo)軌為凸形時(shí)——山形導(dǎo)軌支承導(dǎo)軌為凹形時(shí)——V形尋軌三角形導(dǎo)軌依靠三角形的兩個(gè)側(cè)面導(dǎo)向，磨損后能自動(dòng)補(bǔ)償，不影響導(dǎo)向精度導(dǎo)向精度隨頂角α的增加而降低承載面積隨α的增加而增加通常取α=90°大型或重型機(jī)床，可取α=110°～120°精密機(jī)床，常取α＜90°第一百一十四頁，共一百九十頁，2022年，8月28日支承導(dǎo)軌為山形時(shí)，不易積存較大的切屑，也不易存留潤滑油適用于不易防護(hù)、速度較低的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌支承導(dǎo)軌為V形時(shí)，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(yùn)動(dòng)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第一百一十五頁，共一百九十頁，2022年，8月28日矩形導(dǎo)軌矩形導(dǎo)軌制造簡單、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)整側(cè)面磨損后不能自動(dòng)補(bǔ)償，需要有間隙調(diào)整裝置，因此導(dǎo)向性較差適用于載荷較大而導(dǎo)向性要求不高的機(jī)床第一百一十六頁，共一百九十頁，2022年，8月28日燕尾形導(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(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)雜一般用作中、低速的多層導(dǎo)軌第一百一十七頁，共一百九十頁，2022年，8月28日?qǐng)A柱形導(dǎo)軌圓柱形導(dǎo)軌制造簡單要求加工時(shí)就直接達(dá)到較高精度磨損后很難調(diào)整和補(bǔ)償間隙圓柱形導(dǎo)軌具有兩個(gè)自由度，通常多用在承受軸向載荷的場合第一百一十八頁，共一百九十頁，2022年，8月28日?qǐng)A周運(yùn)動(dòng)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(tái)和轉(zhuǎn)盤，如滾齒機(jī)、立式車床導(dǎo)軌等。第一百一十九頁，共一百九十頁，2022年，8月28日錐形圓環(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)床第一百二十頁，共一百九十頁，2022年，8月28日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較復(fù)雜床身和工作臺(tái)熱變形不同時(shí)，兩導(dǎo)軌面將不同時(shí)接觸用于載荷大、速度高的立式車床第一百二十一頁，共一百九十頁，2022年，8月28日（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(dòng)部件無法承受顛覆力矩直線運(yùn)動(dòng)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)軌的組合第一百二十二頁，共一百九十頁，2022年，8月28日雙三角形組合導(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，很難達(dá)到四個(gè)表面同時(shí)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)軌等第一百二十三頁，共一百九十頁，2022年，8月28日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(dòng)補(bǔ)償，對(duì)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(tái)導(dǎo)軌。第一百二十四頁，共一百九十頁，2022年，8月28日窄導(dǎo)向——用一條導(dǎo)軌面的兩側(cè)面導(dǎo)向?qū)蚓雀邔拰?dǎo)向——用兩條導(dǎo)軌面的兩外側(cè)面導(dǎo)向第一百二十五頁，共一百九十頁，2022年，8月28日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型普通車床溜板、B2020工作臺(tái)導(dǎo)軌、M1432A砂輪架導(dǎo)軌等。第一百二十六頁，共一百九十頁，2022年，8月28日燕尾形組合兩個(gè)燕尾平面同時(shí)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(dòng)速度不大的場合如CA6140刀架、B6050滑枕導(dǎo)軌等第一百二十七頁，共一百九十頁，2022年，8月28日燕尾形一矩形組合：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。第一百二十八頁，共一百九十頁，2022年，8月28日雙圓柱形組合：容易制造，耐磨性較好，但磨損后不易補(bǔ)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。第一百二十九頁，共一百九十頁，2022年，8月28日（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(yùn)動(dòng)阻力，加速導(dǎo)軌磨損間隙過大，降低導(dǎo)向精度，容易產(chǎn)生振動(dòng)調(diào)整方法：鑲條和壓板第一百三十頁，共一百九十頁，2022年，8月28日

1．壓板壓板用于調(diào)整間隙和承受顛覆力矩第一百三十一頁，共一百九十頁，2022年，8月28日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。第一百三十二頁，共一百九十頁，2022年，8月28日斜鑲條第一百三十三頁，共一百九十頁，2022年，8月28日第一百三十四頁，共一百九十頁，2022年，8月28日

三、導(dǎo)軌的潤滑和防護(hù)

第一百三十五頁，共一百九十頁，2022年，8月28日（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。第一百三十六頁，共一百九十頁，2022年，8月28日導(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(dòng)油泵，在工作前拉動(dòng)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。第一百三十七頁，共一百九十頁，2022年，8月28日潤滑油粘度：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)械油第一百三十八頁，共一百九十頁，2022年，8月28日對(duì)滾動(dòng)導(dǎo)軌：潤滑油或潤滑脂潤滑脂優(yōu)點(diǎn)：不會(huì)泄漏，不需經(jīng)常加油缺點(diǎn)：塵屑進(jìn)入后易磨損導(dǎo)軌特別注意防護(hù)措施第一百三十九頁，共一百九十頁，2022年，8月28日(二）導(dǎo)軌的防護(hù)1．刮板式2.隙縫式3．整罩式4．層疊式第一百四十頁，共一百九十頁，2022年，8月28日四、滑動(dòng)導(dǎo)軌的驗(yàn)算滑動(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。第一百四十一頁，共一百九十頁，2022年，8月28日滑動(dòng)導(dǎo)軌的驗(yàn)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(duì)照，判斷導(dǎo)軌設(shè)計(jì)是否合理。根據(jù)比壓分布情況，判斷是否需用壓板第一百四十二頁，共一百九十頁，2022年，8月28日（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(gè)其作用點(diǎn)距導(dǎo)軌中心距離為x的力F的作用。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的作用第一百四十三頁，共一百九十頁，2022年，8月28日第一百四十四頁，共一百九十頁，2022年，8月28日在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

第一百四十五頁，共一百九十頁，2022年，8月28日由于力F與力矩M同時(shí)作用，因此導(dǎo)軌所承受的最大、最小、平均比壓分別為第一百四十六頁，共一百九十頁，2022年，8月28日比壓出現(xiàn)的四種情況第一百四十七頁，共一百九十頁，2022年，8月28日(二）導(dǎo)軌的許用比壓比壓：影響導(dǎo)軌耐磨性的一個(gè)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第一百四十八頁，共一百九十頁，2022年，8月28日五、提高導(dǎo)軌耐磨性的措施（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)不直接接觸——保證完全的液體潤滑，使?jié)櫥瑒┌涯Σ撩嫱耆指糸_。如靜壓導(dǎo)軌、靜壓軸承或其它的靜壓副。動(dòng)壓導(dǎo)軌和動(dòng)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(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磨損。第一百四十九頁，共一百九十頁，2022年，8月28日(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(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)軌面加長動(dòng)導(dǎo)軌的長度減輕導(dǎo)軌負(fù)荷——采用卸荷導(dǎo)軌第一百五十頁，共一百九十頁，2022年，8月28日2)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；正確選擇潤滑油或采用循環(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(dòng)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第一百五十一頁，共一百九十頁，2022年，8月28日（三）均勻磨損磨損是否均勻?qū)α悴考墓ぷ髌谙抻绊懞艽?。例如床身?dǎo)軌，如果磨損是均勻的，對(duì)機(jī)床加工精度一般影響不大，而且可以補(bǔ)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(gè)部分的使用機(jī)會(huì)不同第一百五十二頁，共一百九十頁，2022年，8月28日爭取均勻磨損措施——

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；盡量減小扭轉(zhuǎn)力矩和傾覆力矩；保證工作臺(tái)、溜板等支承件有足夠的剛度；摩擦副中全長上使用機(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。第一百五十三頁，共一百九十頁，2022年，8月28日第七節(jié)低速運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性

第一百五十四頁，共一百九十頁，2022年，8月28日一、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(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)象稱為“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。第一百五十五頁，共一百九十頁，2022年，8月28日

（二）產(chǎn)生爬行的原因?qū)τ谝粋€(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

。第一百五十六頁，共一百九十頁，2022年，8月28日1）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第一百五十七頁，共一百九十頁，2022年，8月28日二、消除爬行的措施設(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。如果所設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的最低速度低于臨界速度時(shí)，應(yīng)采取措施降低其臨界速度，以避免產(chǎn)生爬行。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。第一百五十八頁，共一百九十頁，2022年，8月28日（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)軌材料第一百五十九頁，共一百九十頁，2022年，8月28日(二）提高傳動(dòng)系統(tǒng)剛度1）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。2）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。第一百六十頁，共一百九十頁，2022年，8月28日第八節(jié)動(dòng)壓導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌、卸荷導(dǎo)軌第一百六十一頁，共一百九十頁，2022年，8月28日一.動(dòng)壓導(dǎo)軌動(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。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滑油流進(jìn)鍥形間隙。第一百六十二頁，共一百九十頁，2022年，8月28日適用于主運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌直線運(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)件的浮力在全長上始終是均衡的。在運(yùn)動(dòng)件上供油較困難，故從支承件導(dǎo)軌中進(jìn)油。第一百六十三頁，共一百九十頁，2022年，8月28日?qǐng)A周運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的油腔應(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。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。第一百六十四頁，共一百九十頁，2022年，8月28日二、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(diǎn)：導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)速度的變化對(duì)油膜厚度的影響很??；載荷的變化對(duì)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。第一百六十五頁，共一百九十頁，2022年，8月28日缺點(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(yùn)動(dòng)和低速運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌第一百六十六頁，共一百九十頁，2022年，8月28日靜壓導(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(gè)油腔，使運(yùn)動(dòng)部件浮起，導(dǎo)軌面被油膜隔開，油腔中的油不斷地通過封油邊而流回油箱