《机械制造装备》PPT课件.ppt

1.3铣 床,1、卧式万能升降台式铣床,1底座；2床身；3悬梁；4刀杆支；5主轴；6工作台；7床鞍；8升降台；9回转盘,2、立式升降台铣床,1立铣头；2主轴；3工作台；4床鞍；5升降台,3、龙门铣床,1工作台2、9水平铣头；3横梁；4、8垂直铣头 5、7立柱；6一龙门架；l0床身,1.3.2 X6132型万能卧式升降铣床总体结构,1.3.3 X6132型万能卧式升降铣床的传动系统,主运动传动链,进给运动传动链,1.3.4 X6132型万能卧式升降铣床的主要部件结构,主轴部件的结构,1.3.4.2.主变速操纵机构,工作台结构及顺铣机构,工作台纵向进给操纵机构,工作台横向和垂向进给操纵机构,1.4磨床,磨床类型 1)外圆磨床包括普通外圆磨床、万能外圆磨床、端面外圆磨床和无心外圆磨床等。2)内圆磨床包括内圆磨床、无心内圆磨床和行星式内圆磨床等。3)平面磨床包括卧轴矩台平面磨床、立轴矩台平面磨床、卧轴圆平面磨床和立轴圆台平面磨床等。4)工具磨床包括工具曲线磨床、钻头沟槽磨床和丝锥沟槽磨床等。5)刀具刃磨磨床包括万能工具磨床、拉刀刃磨床和滚刀刃磨床等。6)各种专门化磨床专门用于磨削某一类零件的磨床，如曲轴磨床、凸轮轴磨床、花键轴磨床、叶片磨床、活塞环磨床、齿轮磨床和螺纹磨床等。7)其他磨床包括珩磨机、抛光机、超精加工机床、砂带磨床、研磨机和砂轮机等。,1.4.2 M1432A型万能外圆磨床的总体结构外圆磨床的工作方法与主要类型,1.4.2.2 M1432A型万能外圆磨床1.机床的组成,2.机床的运动 1）机床的运动,（1)砂轮旋转运动(单位：rmin)。（2)工件圆周进给运动(单位：rmin)（3)工件纵向进给运动(单位：mmmin)（4)砂轮周期或连续横向进给运动(单位：mm工作行程、mm往复行程或mmmin)。,机床的机械传动系统,1.头架拨盘(带动工件)的运动此传动链用于实现工件的圆周进给运动，其传动路线表达式为,2.砂轮的传动3.砂轮架的横向进给运动4.工作台的手动驱动,1.4.4 M1432A机床的主要部件结构,1砂轮架2头架3尾座 4横向进给机构,其他磨床,其他外圆磨床 1普通外圆磨床 2半自动宽砂轮外圆磨床 3.端面外圆磨床4.无心外圆磨床,内圆磨床,1)普通内圆磨削2)无心内圆磨削 3)行星内圆磨削,平面磨床,1.5 齿轮加工机床,51 概述1511齿轮的加工方法 1成形法 2展成法,1512齿轮加工机床的类型,1圆柱齿轮加工机床 按形成齿轮轮齿的原理不同，又可分为以下两类。(1)展成法加工机床它包括滚齿机、插齿机、剃齿机、珩齿机和磨齿机等。(2)成形法加工机床它包括铣齿机、拉齿机和成形砂轮磨齿机等。2锥齿轮加工机床锥齿轮加工机床种类也很多，主要有如下两类。(1)直齿锥齿轮加工机床 包括直齿锥齿轮粗切机、直齿锥齿轮刨齿机、直齿锥齿轮铣齿机、直齿锥齿轮拉齿机和直齿锥齿轮磨齿机。(2)弧齿锥齿轮加工机床 包括弧齿锥齿轮粗切机、弧齿锥齿轮铣齿机、弧齿锥齿轮拉齿机、弧齿锥齿轮磨齿机和弧齿锥齿轮研齿机。,152滚齿机,1521滚齿原理,1522滚切直齿圆柱齿轮,1)展成运动这条传动链是：滚刀一45一ix一67一工件。2)主运动这条传动链为：电动机一12一iv一34一滚刀。3)竖直进给运动这条传动链为：工件一78一if一9一10一刀架升降丝杠,15.23滚切斜齿圆柱齿轮,15.24 Y3150E型滚齿机,插齿机,插齿原理,1.5.3.2 Y5132型插齿机,1.6 其他加工机床,钻 床,立式钻床,摇臂钻床,台式钻床,镗 床,卧式铣镗床,卧式铣镗床的主运动有镗轴和平旋盘的旋转运动；进给运动有镗轴的轴向运动，平旋盘刀具溜板的径向进给运动，主轴箱的垂直进给运动，工作台的纵向和横向进给运动；辅助运动有：主轴、主轴箱及工作台在进给方向上的快速调位运动，后立柱的纵向调位运动，后支架的垂直调位移动，工作台的转位运动。,坐标镗床,刨床、插床和拉床,刨床,插床,拉床,2数控机床,2.1概述211数控机床的工作原理,普通机床零件图编制工艺规程操作者机床,212数控机床的组成,213数控机床的分类,1按工艺用途分类 1)一般数控机床2)数控加工中心 2按控制的运动轨迹分类 1)点位控制 2)点位直线控制 3)轮廓控制3按控制方式分类1)开环控制的数控机床 2)闭环数控系统 3)半闭环控制的数控机床,2.2数控车床,2.2.1 CK7815型数控车床概述 1机床的使用范围2机床的总布局,主轴箱(headstock)1。固定在床身4的左端。装在主轴箱中的主轴由交流调速主轴电机驱动，可以无级调速和恒线速度切削，有利于降低端面切削时的表面粗糙度，且便于选取能发挥刀具切削性能的切削速度。主轴通过装在主轴中的卡盘装置2装夹工件。卡盘为高速液压夹盘，松夹工件由液压系统控制。转塔刀架(turret)3。它是数控车床的最主要部件。它装在机床床鞍上，和床鞍一起沿纵、横向导轨移动，并且实现加工中的自动换刀。尾架(tailstoch)7。它安装在床身4的纵向矩形导轨上。尾架套筒的旋转与伸缩由液压系统控制数控系统(numerical control system)。安装在电控柜8中。可配用日本生产的FANUC一6T、5T、6TB等CNC系统。目前该机床的数控系统已换成FANUC一OT、OTC等CNC系统。排屑装置5。使用它可以实现排屑自动化。自动拉门(door)6。加工时，拉门自动关闭，防止铁屑、冷却液溅到机床外；加工结束，拉门自动打开，以便装卸工件。,床身(1athe bed)4。数控车床的床身按照床身导轨面与水平面的相关位置，主要可分为平床身、斜床身、平床身斜滑板和立床身4种布局形式(图2.6)。一般来说，中、小规格的数控车床采用斜床身和平床身斜滑板居多，少数采用立床身。只有大型数控车床和经济型数控车床或者小型精密数控车床才采用平床身。斜床身和平床身斜滑板结构在数控车床中得到广泛应用。,3主要技术参数最大切削直径：轴类150mm，盘类400mm主轴转速：高速：直流38-3000r/min 交流37.5-5000r/min 低速：直流22-1800r/min 交流15-2000r/min刀具数：8或12,4CNC：数控系统 CK7815型机床使用的是日本生产的使用最普遍的FANUC-6T系统,车床的传动系统,车床主传动系统有四种方式,(a)带变速齿轮的主传动,在电机和主轴之间经过少数几对齿轮传动,可以扩大变速范围.用于中大型数控车床.(b)带传动主传动，传动平稳无噪声适合于高速低转矩传动,CK7815属于此种(c)为有两个电机分别驱动主轴,高速时电机通过带传动主轴;低速时电机通过齿轮传动主轴.齿轮起降速增大转矩和扩大变速的作用(d)内装主轴电动机结构,主轴和电动机转子装在一起.主要用于变速范围不大的高速主轴,主轴由AC-6型交流调速电机或DC-8型直流调速电极1通过两级塔式皮带轮2、3直接带动，由电气系统无级调速。由于中间没有齿轮，故噪声很小。纵向的进给运动由伺服电机4通过联轴器直接带动滚珠丝杠和螺母副7来实现横向进给由电机8，通过同步齿形带带动横向滚珠丝杠和螺母副实现。,车床的主要结构,1主轴箱,2尾架,3床鞍和横向进给装置,4纵向驱动装置,2.3 车削中心,车削中心的工艺范围,车削中心的C轴 由以上对车削中心加工工艺的分析可见，车削中心在数控车床的基础上增加了两大功能：1)自驱动力刀具。在刀架上备有刀具主轴电动机，自动无级变速，通过传动机构驱动装在刀架上的刀具主轴。2)增加了主轴的C轴坐标功能。机床主轴旋转除作为车削的主运动外，还可作分度运动，即定向停车和圆周进给，并在数控装置的伺服控制下，实现c轴与z轴联动，或c轴与x轴联动，以进行圆柱面上或端面上任意部位的钻削、铣削、攻螺纹及平面或曲面铣削加工。,车削中心的主传动系统,1精密蜗杆副C轴结构,2经滑移齿轮控制的C轴传动,2.4数控铣床,数控铣床用途十分广泛，不仅可以加工各种平面、沟槽、螺旋槽、成型表面和孔，而且还能加工各种平面曲线和空间曲线等复杂型面，适合于各种模具、凸轮、板类及箱体类零件的加工。2.4.1 XKA5750数控铣床简介1.机床的基本构成及基本运动,数控铣床存在以下三种运动：工作台13由伺服电动机15带动在升降滑座16上作纵向移动(x轴方向)；伺服电动机2带动升降滑座16作垂直升降运动(z轴方向)；滑枕8作横向进给运动(y方向)。,XKA5750数控立式铣床是立卧两用的数控铣床，其万能铣头不仅可以将铣头主轴调整到立式或卧式位置，而且还可以在前半球面内使主轴中心线处于任意空间角度。,2.机床的主要技术参 数工作台面积(宽长)500mm1600mm 工作台纵向行程 1200m 滑枕横向行程 700mm主轴转速 50-2500r/min控制轴数 3(可选4轴)最大同时控制轴数 3,机床的传动系统1）主传动系统：主运动是铣床主轴的旋转运动，由装在滑枕后部的交流主轴伺服电动机驱动 2）进给传动系统 工作台的纵向(x向)进给和滑枕的横向(y向)进给传动系统，都是由交流伺服电动机通过速比为1：2的一对同步圆弧齿形带轮，将运动传动至导程为6mm的滚珠丝杠。升降台的垂直(z向)进给运动为交流伺服电动机通过速比为1：2的一对同步齿形带轮将运动传到轴，再经过一对弧齿锥齿轮传到垂直滚珠丝杠上，带动升降台运动。垂直滚珠丝杠上的弧齿锥齿轮还带动轴上的锥齿轮，经单向超越离合器与自锁器相连，防止升降台因自重而下滑。,典型部件结构1）万能铣头部件,2）工作台纵向传动机构,3）升降台传动机构及自动平衡机构,4）数控回转工作台,机床数控系统数控系统采用的是AUTOCON TECH公司的DELTA 40M CNC系统，可以附加坐标轴增至四轴联动，程序输入输出可通过软驱和RS232C接口连接。,2.5 加工中心,2.5.1 概 述加工中心的基本构成1基础部件：由床身、立柱和工作台等大件组成，是加工中心的基础构件。2主轴组件：它由主轴电动机、主轴箱、主轴和主轴支承等零部件组成。主轴是加工中心的关键部件，其结构优劣对加工中心的性能有很大的影响。3控制系统：单台加工中心的数控部分是由CNC装置、可编程序控制器、伺服驱动装置以及电动机等部分组成。它们是加工中心执行顺序控制动作和完成加工过程中的控制中心。,4伺服系统：伺服系统的作用是把来自数控装置的信号转换为机床移动部件的运动，其性能是决定机床的加工精度、表面质量和生产效率的主要因素之一。5自动换刀装置：它由刀库、机械手和驱动机构等部件组成。刀库是存放加工过程所使用的全部刀具的装置。6辅助系统：包括润滑、冷却、排屑、防护、液压和随机检测系统等部分。辅助系统虽不直接参加切削运动，但对加工中心的加工效率、加工精度和可靠性起到保障作用。7自动托盘更换系统：有的加工中心为进一步缩短非切削时间，配有两个自动交换工件托盘，一个安装在工作台上进行加工，另一个则位于工作台外进行装卸工件。当完成一个托盘上的工件加工后，便自动交换托盘，进行新零件的加工，这样可减少辅助时间，提高加工工效。,2.5.2 加工中心的分类,1、按照加工中心布局方式分类 1）立式加工中心,2）卧式加工中心,3）龙门式加工中心,4）万能加工中心(复合加工中心),.,2.按换刀形式分类 1）带刀库、机械手的加工中心 2）无机械手的加工中心 3）转塔刀库式加工中心,按加工中心机床的功用分类 1）镗铣加工中心机床 它主要用于镗削、铣削、钻孔、扩孔、铰孔及攻螺纹等工序，特别适合于加工箱体类及形状复杂、工序集中的零件。一般将此类机床简称为加工中心。2）钻削加工中心机床 它主要用示钻孔，也可进行小面积的端铣。3）车削加工中心机床 除用于加工轴类零件外，还进行铣(如铣扁、铣六角等)、钻(如钻横向孔)等工序的加工，并能实现C轴功能。,2.5.3 JCS一018A立式加工中心,一018A立式加工中心简介,传动系统共存在五条传动链：主运动传动链，纵向、横向、垂向传动链，刀库的旋转运动传动链，分别用来实现刀具的旋转运动，如工作台的纵横向进给运动，主轴箱的升降运动，以及选择刀具时刀库的旋转运动。,1）主运动传动系统 JCS一018A型立式加工中心的主运动驱动电动机是交流变频调速电动机，连续输出额定功率为55kw；最大输出功率为75Kw。主电动机经两级多楔带轮驱动主轴。无级调速，传动带采用一次成形的三联带,2）进给传动系统X、Y、Z三个轴各有一套基本相同的进给伺服系统。脉宽调速直流伺服电动机直接带动滚珠丝杠，功率都为14kw，无级调速。三个轴的进给速度均为1400mmmin。快移速度，x、y两轴皆为15mmin，z轴为10mmin。三个伺服电动机分别由数控指令通过计算机控制，任意两个轴都可以联动。3）刀库驱动系统 圆盘形刀库亦用直流伺服电动机经蜗杆蜗轮驱动，装在标准刀柄中的刀具，置于圆盘的周边。当需要换刀时，刀库旋转到指定位置准停，机械手换刀。,自动换刀装置,1.刀库的种类,1）直线刀库刀具在刀库中直线排列，结构简单，存放刀具数量有限(一般8把12把)，较少使用 2）圆盘刀库 存刀量少则6把8把，多则50把60把，有多种形式。3）链式刀库链式刀库是较常使用的形式，这种刀库刀座固定在链节上，常用的有单排链式刀库，一般存刀量小于30把，个别达到60把。若进一步增加存刀量，可使用加长链条的链式刀库,4）其他刀库 刀库的形式还有很多，值得一提的是格子箱式刀库，如图2.30j、k所示，刀库容量较 大，可使整箱刀库与机外交换。为减少换刀时间，换刀机械手通常利用前一把刀具加工工件的时间，预先取出要更换的刀具，当然所配的数控系统应具备该项功能。图2.30j为单面式，图2.30k为多面式。,2.常见的换刀方式 1）无机械手换刀,2）机械手换刀从手臂的类型来看，有单臂机械手、双臂机械手等。双臂机械手中最常用的有如图2.32所示的几种结构形式：图a是钩手，图b是抱手，图c是伸缩手，图d是插手。,3）转塔式自动换刀,3.刀具的选择方式自动选择刀具的方法主要有以下四种：1）顺序选择 2）刀具编码选择 3）刀座编码选择4）任意选刀,4金属切削机床设计,4.1机床总体设计 机床设计主要包括：拟定机床的工艺方案、运动方案，确定技术参数和机床总体布局等。机床工艺方案拟定 机床工艺方案的主要内容有：确定加工方法、刀具类型、工件的工艺基准及夹压方式等。机床运动方案拟定 机床运动方案拟定的主要内容有：确定机床运动的类型，传动联系，运动的分配及传动方式等。1类型的确定2机床运动的分配3机床传动形式选择,机床技术参数确定 机床技术参数包括主参数和一般技术参数，一般技术参数又包括机床的尺寸参数、运动参数和动力参数。1主参数 主参数(或称主要规格)是机床最重要的一个或两个技术参数，它表示机床的规格和最大工作能力。通用机床和专门化机床的主参数已有标准规定，并已形成系列。2尺寸参数 机床的尺寸参数是指机床的主要结构尺寸 3运动参数 运动参数是机床执行件如主轴、刀架、工作台的运动速度，可分为主运动参数和进给运动参数两大类。,（1）主运动参数 机床主运动为回转运动时，主运动参数是机床的主轴速度；为直线运动时(如刨、插床)，其主运动参数是刀具每分钟的往复次数(次min)，或称双行程数。,1）最高转速和最低转速的确定,(4.2),(4.3),2）主轴转速数列对于有级变速传动，主轴转速一般按等比级数排列，主轴转速采用等比级数排列，主要为了实现均匀的相对速度损失。3）标准公比和标准转速数列,（2）进给运动参数 数控机床的进给运动均采用无级调速方式，普通机床的进给运动既有无级调速方式，又有有级调速方式。采用有级变速时，进给量一般为等比级数排列对于各种螺纹加工的机床，如卧式车床、螺纹车床和螺纹铣床等，因被加工螺纹的导程是分段成等差级数，,4动力参数 机床动力参数包括电动机的功率，液压缸的牵引力，液压马达、伺服电动机或步进电动机的额定转矩等。各传动件的参数(如轴或丝杠的直径、齿轮与蜗轮的模数等)，都是根据动力参数设计计算的。机床的动力参数可通过调查类比法、试验法和计算法加以确定。(1)调查法。对国内外同类型、同规格机床的动力参数进行统计分析，对用户使用或加工情况进行调查分析，作为选定动力参数的依据。(2)试验法。利用现有的同类型、同规格机床进行若干典型的切削加工试验，测定有关电动机及动力源的输入功率，作为确定新产品动力参数的依据，这是一种简便、可靠的方法。(3)计算法。对动力参数可进行估算或近似计算。专用机床由于工况单一，通过计算可得到比较可靠的结果。通用机床工况复杂，切削用量变化范围大，计算结果只能作为参考。,机床总体布局设计,A工件特征要求B机床性能要求C生产批量要求 D宜人性要求,4.2主传动系统设计,概述 机床的主传动系统是用来实现机床主运动的，它应具有一定的转速(速度)和一定的变速范围，以便采用不同材料的刀具，加工不同材料、不同尺寸、不同要求的工件，并能方便地进行开、停、变速、换向和制动等。,分级变速的主传动系统设计,分级变速主传动系统转速图的基本规律 1各变速传动组的传动比排列的规律传动系统最后一根轴的变速范围应等于各传动组的变速范围的乘积 2分级变速系统转速图设计,4.2.3无级变速的主传动系统设计,数控机床、重型机床和精密机床已广泛地采用直流或交流无级变速电动机。,4.3进给传动系设计,进给传动系设计应满足的基本要求 进给传动系用来实现机床的进给运动和辅助运动。1进给传动系的组成进给传动系一般由动力源、变速机构、换向机构、运动分配机构、过载保险机构、运动转换机构和执行件等组成。2进给传动系设计应满足的基本要求,机械进给传动系的设计 1进给传动是恒扭矩传动 2进给传动系中各传动件的计算转速是其最高转速,3进给传动的转速图为前疏后密结构4进给传动的变速范围 5进给传动系采用传动间隙消除机构6快速空程传动的采用7微量进给机构的采用,电气伺服进给系统,(一)电气伺服进给系统的分类 电气伺服系统按有无检测和反馈装置分为开环、闭环和半闭环系统。,(二)电气伺服进给系统驱动部件 电气伺服进给系统由伺服驱动部件和机械传动部件组成。伺服驱动部件如步进电动机、直流伺服电动机、交流伺服电动机等，机械传动部件如齿轮、滚珠丝杠螺母等。其功能是控制机床各坐标轴的进给运动。,(三)电伺服进给传动系中的机械传动部件,4.4典型部件设计,主轴组件设计 主轴组件是机床的一个重要组成部分。它包括主轴、轴承以及安装在主轴上的传动件。对主轴组件的基本要求,一、旋转精度主轴组件的旋转精度是指装配后，在无载荷、低速转动的条件下，主轴前端安装工件或刀具部位的径向跳动和轴向跳动。主轴组件的旋转精度主要取决于各主要件，如主轴、轴承、箱体孔等的制造、装配和调整精度。旋转精度还决定于主轴转速、支承的设计和性能，润滑剂以及主轴组件的平衡。,二、静刚度 主轴组件的静刚度(简称刚度)反映组件抵抗静态外载荷变形的能力。主轴组件的弯曲刚度K定义为：使主轴前端产生单位位移时，在位移方向测量处所需施加的力 影响主轴组件弯曲刚度 的因素很多，如主轴的尺寸 和形状，滚动轴承的型号、数量、配置形式和预紧。滑动轴承的类型和油膜刚度，前后支承间的距离和主轴前端的悬伸量，传动件的布置方式，主轴组件的制造和装配质量等。各类机床主轴组件的刚度目前尚无统一的标准。,三、抗振性振动表现为强迫振动和自激振动两种形式。主轴组件产生自激振动，不仅严重影响加工质量，甚至使切削无法进行下去。抵抗强迫振动则要提高动刚度。动刚度是指激振力幅值与振动幅值之比。影响抗振性的因素主要有主轴组件的静刚度、质量分布和阻尼(特别是主轴前轴承的阻尼)。主轴的固有频率应远大于激振力的频率，以使它不易发生共振。,四、温升和热变形 主轴组件工作时因各相对运动处的摩擦和搅油等而发热，产生温升，从而使主轴组件的形状和位置发生变化(热变形)。主轴组件受热伸长，使轴承间隙发生变化。温升使润滑油粘度下降，降低了滑动轴承的承载能力。主轴箱因温升而变形，使主轴偏离正确位置。前后轴承温度不同，还会导致主轴轴线倾斜。,五、耐磨性 主轴组件的耐磨性是指长期保持原始精度的能力，即精度保持性。对精度有影响的部位首先是轴承，其次是安装刀、夹具或工件的部位，如锥孔、定心轴颈等。此外，还有移动式主轴的工作表面如镗床主轴的外圆，坐标镗床和某些加工中心主轴的套筒外圆等。,主轴的结构,材料和热处理主轴材料的选择主要根据耐磨性和热处理变形来考虑。普通机床主轴，可用45号或60号优质中碳钢，调质到220HB250HB。其端部的定心锥面、定心轴颈和锥孔等部位，应高频淬硬至HRC50HRC55。若采用滑动轴承，则轴颈处也需淬硬，硬度同上。精密机床主轴希望淬火变形和应力小些，可选用40Cr或低碳合金钢20Cr、16MnCr5、12CrNi2A等渗碳淬硬至HRC60。采用滑动轴承的高精度磨床砂轮主轴，镗床、坐标镗床、加工中心的主轴，要求有很高的耐磨性，这时可用渗氮钢(如38CrMoAlA)经渗氮处理，表面硬度可达HVll00HVl200(相当于HRC69HRC72)。,主轴组件轴承的选用 一、主轴滚动轴承的类型及选用,支承组件的轴承配置,主轴组件的刚度计算设计和计算的主要步骤如下：根据统计资料，初选主轴直径；选择主轴的跨距；进行主轴组件的结构设计，根据结构要求修正上述数据；进行验算；根据验算结果对设计进行必要的修改。,一、初选主轴直径,表4.5主轴前轴颈直径,二、主轴悬伸量的确定 主轴悬伸量a是指主轴前支承径向支反力的作用点到主轴前端面之间的距离。它对主轴组件刚度影响较大。根据分析和试验，缩短悬伸量可以显著提高主轴组件的刚度和抗振性。因此，设计时在满足结构要求的前提下，尽量缩短悬伸量a。三、主轴最佳跨距的选择 主轴的跨距(前、后支承之间的距离)对主轴组件的性能有很大影响，合理选择跨距是主轴组件设计中一个相当重要的问题。,主轴组件的润滑与密封 一、主轴滚动轴承的润滑二、密封,支承件设计,概 述 一、支承件的功用 支承件是机床的基本构件，主要是指床身底座、立柱、横梁、工作台、箱体和升降台等大件。这些大件的作用是支承其它零部件，保证它们之间正确的相互位置关系和相对运动轨迹。机床切削时，支承件承受着一定的重力、切削力、摩擦力、夹紧力等。,二、支承件的基本要求 1刚度 所谓刚度是指支承件在恒定载荷或交变载荷作用下抵抗变形的能力。前者称为静刚度，后者称为动刚度。一般所说的刚度往往指静刚度。支承件要有足够大的刚度，即在额定载荷作用下，变形不得超过允许值。2抗振性 抗振性是指支承件抵抗受迫振动和自激振动的能力。抵抗受迫振动的能力是指受迫振动的振幅不超过许用值，即要求有足够的静刚度。抵抗自激振动的能力是指在给定的切削条件下，能保证切削的稳定性。3热变形 机床工作时，电动机、传动系统的机械摩擦及切削过程等都会发热，机床周围环境温度的变化也会引起支承件温度变化，产生热变形，从而影响机床的工作精度和几何精度，这一点对精密机床尤为重要。因此应对支承件的热变形及热应力加以控制。,4内应力 支承件在铸造、焊接及粗加工的过程中，材料内部会产生内应力，导致变形。在使用中，由于内应力的重新分布和逐渐消失会使变形增大，超出许用的误差范围。支承件的设计应从结构上和材料上保证其内应力要小，并应在焊、铸等工序后进行失效处理。5其它 支承件还应使排屑通畅，操作方便，吊运安全，加工及装配工艺性好等。,支承件的静刚度与结构设计一、支承件的静刚度 支承件的变形一般包括三部分：自身变形、局部变形和接触变形。1提高支承件自身刚度 支承件抵抗自身变形的能力称为支承件的自身刚度，它主要决定于支承件的材料、形状、尺寸和筋板的布置等。在进行支承件设计时，应从以下几方面考虑提高支承件的自身刚度。,1)正确选择支承件的截面和尺寸,2)合理布置隔板,3)合理开窗和加盖,2.提高支承件连接刚度和局部刚度支承件在连接处抵抗变形的能力，称为支承件的连接刚度。连接刚度与连接处的材料、几何形状与尺寸、接触面硬度及表面粗糙度、几何精度和加工方法有关。,二、支承件的结构设计1支承件形状和尺寸的确定 确定支承件的结构形状和尺寸，首先要满足工作性能的要求。由于各类机床的性能、用途、规格的不同，支承件的形状和大小也不同。1)卧式床身,2)立柱立柱可看作立式床身，其截面有圆形、方形和矩形。3)横梁和底座,横梁及底座截面形状,2支承件材料的选择及时效处理 1)铸铁2)钢 3)时效处理,4.4.3 机床导轨的设计,概 述 一、导轨的功用和分类1运动轨迹(1)直线运动导轨 导轨副的相对运动轨迹为一直线，如普通车床的溜板和床身导轨。(2)圆周运动导轨 导轨副的相对运动轨迹为一圆，如立式车床的花盘和底座导轨。2摩擦性质(1)滑动导轨其中有静压导轨、动压导轨和普通滑动导轨，它们的共同特点是导轨副工作面之间的摩擦性质为滑动摩擦。(2)滚动摩擦导轨副工作面之间装有滚动体，使两导轨面之间为滚动摩擦。3工作性质(1)主运动导轨动导轨作主运动，导轨副间的相对运动速度高。(2)进给运动导轨 动导轨作进给运动，导轨副之问的相对运动速度低。(3)移置导轨实现部件之间的相对位置调整，在机床工作时无相对运动。(4)卸荷导轨采用机械、液压或气压办法减轻支承导轨的负荷，降低静、动摩擦系数，以提高导轨的耐磨性、低速平稳性和运动精度。,二、导轨应满足的基本要求 1导向精度 主要是指动导轨运动轨迹的精确度。影响导向精度的主要因素有：导轨的几何精度和接触精度、导轨的结构形式、导轨及其支承件的刚度和热变形、静(动)压导轨副之间的油膜厚度及其刚度等。,2精度保持性 主要由导轨的耐磨性决定。耐磨性与导轨的材料、导轨副的摩擦性质、导轨上的压强及其分布规律等因素有关。3刚度包括导轨的自身刚度和接触刚度。导轨的刚度不足会影响部件之间的相对位置和导向精度。导轨刚度主要取决于导轨的形式、尺寸、与支承件的连接方式及受力状况等因素。4低速运动平稳性 动导轨作低速运动或微量位移时易产生摩擦自激振动，即爬行现象。爬行会降低定位精度或增大被加工工件表面的粗糙度的值。,三、导轨的主要失效形式 1磨损 磨粒磨损。咬合磨损 2疲劳和压溃,四、导轨的材料及其特点 1铸铁一铸铁 动导轨常用灰铸铁，其硬度应符合JB227878的规定。支承导轨采用孕育铸铁、高磷铸铁(含磷量高于0406)和合金铸铁(磷铜钛铸铁、钒钛铸铁等)，其耐磨性比普通铸铁高24倍。一般用于较精密机床上。2铸铁一淬硬铸铁 动导轨用普通灰铸铁，并经刮配加工。支承导轨常用HT200铸铁并进行表面淬火提高其硬度及耐磨性。试验表明，导轨面硬度在HBl60以下时磨损较快；当硬度为HBl80260时，抗咬合磨损性能好；硬度在HB260以上时，反而使导轨磨损加快。一般说来，动导轨的硬度比支承导轨硬度低HB1545为宜。导轨表面淬火常用感应淬火、接触电阻淬火和火焰淬火等。,3铸铁一淬硬钢板，动导轨用铸铁。支承导轨为淬硬钢导轨，分段镶装在铸铁床身上，所用材料是碳素钢(T10A，T8A等)或合金钢(40Cr，CrWMn等)。镶装方法如图12.30所示，导轨面上不许钻孔，以免积存赃物导致工作表面磨损加快。4塑料一铸铁 在动导轨上粘贴聚四氟乙烯塑料软带。它是以聚四氟乙烯为基体，添加耐磨材料(铜粉)构成的高分子复合材料。5有色金属一铸铁,普通滑动导轨 一、直线运动导轨,二、圆周运动导轨,三、导轨的间隙调整及导向面的选择,