§3.2-金屬切削機(jī)床部件

§3.2金屬切削機(jī)床部件

本節(jié)對(duì)金屬切削機(jī)床的主要部件進(jìn)行介紹。主軸部件機(jī)床支撐件機(jī)床導(dǎo)軌機(jī)床刀架和自動(dòng)換刀裝置傳動(dòng)系統(tǒng)本節(jié)內(nèi)容：3.2.1機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力源如，電動(dòng)機(jī)變速裝置執(zhí)行件如，主軸、刀架、工作臺(tái)開(kāi)停、換向和制動(dòng)機(jī)構(gòu)為執(zhí)行件提供動(dòng)力、使其得到速度和方向分類(lèi)傳遞動(dòng)力，變換運(yùn)動(dòng)速度執(zhí)行機(jī)床運(yùn)動(dòng)：直線(xiàn)或旋轉(zhuǎn)控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)：?jiǎn)⑼?、換向傳動(dòng)系統(tǒng)主傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)按驅(qū)動(dòng)電機(jī)類(lèi)型：按傳動(dòng)裝置類(lèi)型：按變速的連續(xù)性：直流驅(qū)動(dòng)和交流驅(qū)動(dòng)機(jī)械、液壓、電氣及其組合分級(jí)和無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)開(kāi)環(huán)系統(tǒng)、閉環(huán)系統(tǒng)、半閉環(huán)系統(tǒng)主傳動(dòng)系統(tǒng)分級(jí)變速傳動(dòng)無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)液壓進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)電氣伺服進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜、制造裝配工作量大；可靠、便于檢查和維修在一定的變速范圍內(nèi)只能得到某些轉(zhuǎn)速，變速級(jí)數(shù)一般不超過(guò)20～30級(jí)。可在一定的變速范圍內(nèi)連續(xù)改變轉(zhuǎn)速，以便得到最有利的切削速度；可在運(yùn)轉(zhuǎn)中變速，便于實(shí)現(xiàn)變速自動(dòng)化；能在負(fù)載作用下變速，便于車(chē)削大端面時(shí)保持恒定的切削速度，以提高生產(chǎn)效率的加工質(zhì)量。不同類(lèi)型的機(jī)床實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)類(lèi)型不同。根據(jù)加工對(duì)象、成形運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給精度、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性及生產(chǎn)率等因素的要求，主要有：電氣伺服進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)電氣伺服系統(tǒng)是數(shù)控裝置和機(jī)床之間的聯(lián)系環(huán)節(jié)，是以機(jī)械位置或角度作為控制對(duì)象的自動(dòng)控制系統(tǒng)，其作用是接收來(lái)自數(shù)控裝置發(fā)出的進(jìn)給脈沖，經(jīng)變換和放大后驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)按規(guī)定的速度和距離移動(dòng)。電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng)的控制類(lèi)型開(kāi)環(huán)系統(tǒng)按有無(wú)檢測(cè)元件和反饋裝置分為：開(kāi)環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)開(kāi)環(huán)系統(tǒng)對(duì)工作臺(tái)實(shí)際位移量沒(méi)有檢測(cè)和反饋裝置。開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)的精度取決于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角精度、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)至執(zhí)行部件間傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)精度。這類(lèi)系統(tǒng)定位精度較低（±0.01~±0.02mm），但系統(tǒng)簡(jiǎn)單、調(diào)試方便，成本低，適用于精度要求不高的數(shù)控機(jī)床中。閉環(huán)系統(tǒng)閉環(huán)系統(tǒng)1—數(shù)控裝置2—伺服電動(dòng)機(jī)3—齒輪4—絲杠5—工作臺(tái)6—檢測(cè)元件該系統(tǒng)使用位移測(cè)量元件測(cè)量機(jī)床執(zhí)行部件的移（轉(zhuǎn)）動(dòng)量，將執(zhí)行部件的實(shí)際移（轉(zhuǎn)）動(dòng)量和控制量進(jìn)行比較，比較后的差值用信號(hào)反饋給控制系統(tǒng)，對(duì)執(zhí)行部件的移（轉(zhuǎn)）動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，直至差值為零。檢測(cè)量還有執(zhí)行件的速度。檢測(cè)反饋裝置：旋轉(zhuǎn)變壓器作為位置反饋+測(cè)速發(fā)電機(jī)作為速度反饋；脈沖編碼器兼作位置和速度反饋。閉環(huán)控制可以消除整個(gè)系統(tǒng)的誤差、間隙和失動(dòng)，其定位精度取決于檢測(cè)裝置的精度，其控制精度、動(dòng)態(tài)性能較開(kāi)環(huán)系統(tǒng)好；但系統(tǒng)部較復(fù)雜，安裝、調(diào)整和測(cè)試比較麻煩，成本較高，多用于精密型數(shù)控機(jī)床上。半閉環(huán)系統(tǒng)半閉環(huán)系統(tǒng)a)伺服電動(dòng)機(jī)反饋b)、c)從動(dòng)杠反饋1—反饋裝置2—伺服電動(dòng)機(jī)3—齒輪檢測(cè)元件不是直接安裝在執(zhí)行部件上，而是安裝在進(jìn)給傳動(dòng)系中間部位的旋轉(zhuǎn)部件上。半閉環(huán)系統(tǒng)只能補(bǔ)償環(huán)路內(nèi)部傳動(dòng)鏈的誤差，不能糾正環(huán)路之外的誤差。因此，半閉環(huán)系統(tǒng)的精度比閉環(huán)差。由于慣性較大的工作臺(tái)在閉環(huán)之外，系統(tǒng)穩(wěn)定性較好。與閉環(huán)相比，半閉環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整容易，價(jià)格低，故應(yīng)用較多。

伺服系統(tǒng)的基本要求：

影響伺服系統(tǒng)性能的因素：進(jìn)給傳動(dòng)件的間隙、扭轉(zhuǎn)、撓曲；機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的振動(dòng)、摩擦；機(jī)床剛度和抗振性；系統(tǒng)的質(zhì)量和慣量；低速下運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性。穩(wěn)——穩(wěn)定性好；快——快速響應(yīng)性好；準(zhǔn)——定位精度高。電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)部件步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)又稱(chēng)脈沖電動(dòng)機(jī)，是將電脈沖信號(hào)變換成角位移（或線(xiàn)位移）的一種機(jī)電式數(shù)模轉(zhuǎn)換器。它每接受數(shù)控裝置輸出的電脈沖信號(hào)，電動(dòng)機(jī)就轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度，稱(chēng)為步距角（0.5°~3°）。角位移與輸入脈沖個(gè)數(shù)成嚴(yán)格的比例關(guān)系，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與控制脈沖的頻率成正比。轉(zhuǎn)速可在很寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。改變繞組通電順序，可以控制電機(jī)動(dòng)的正反轉(zhuǎn)。其優(yōu)點(diǎn)是：無(wú)累積誤差、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用維修方便、制造成本低、帶動(dòng)負(fù)載慣量的能力大，適用于中小型機(jī)床和速度、精度要求不高的的地方。缺點(diǎn)：效率較低、發(fā)熱大、有時(shí)會(huì)“失步”。電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng)由伺服驅(qū)動(dòng)部件和機(jī)械傳動(dòng)部件組成。伺服驅(qū)動(dòng)部件有步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)、交流伺服電動(dòng)機(jī)等。直流伺服電動(dòng)機(jī)機(jī)床上常用的直流伺服電動(dòng)機(jī)主要有小慣量直流電動(dòng)機(jī)和大慣量直流電動(dòng)機(jī)。a）小慣量直流電動(dòng)機(jī)優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)子直徑較小、軸向尺寸大。長(zhǎng)徑比約為5，故轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，僅為普通直流電動(dòng)機(jī)的1/10左右，因此響應(yīng)時(shí)間快；缺點(diǎn)是額定轉(zhuǎn)矩較小，一般必須與齒輪降速裝置相匹配。故常用于高速輕載的小型數(shù)控機(jī)床中。b）大慣量直流電動(dòng)機(jī)又稱(chēng)寬調(diào)速直流電動(dòng)機(jī)，有電勵(lì)磁和永久磁鐵勵(lì)磁兩種類(lèi)型。電勵(lì)磁的優(yōu)點(diǎn)是勵(lì)磁量便于調(diào)整，成本低。永磁性直流電動(dòng)機(jī)能在較大過(guò)載轉(zhuǎn)矩下長(zhǎng)期工作，并能直接與絲杠相連而不需要中間傳動(dòng)裝置，還可以在低速下平穩(wěn)地運(yùn)轉(zhuǎn)，輸出轉(zhuǎn)矩大。寬調(diào)速電動(dòng)機(jī)可以?xún)?nèi)裝測(cè)速發(fā)電機(jī)，還可以根據(jù)用戶(hù)需要，在電機(jī)內(nèi)部加裝旋轉(zhuǎn)變壓器和制動(dòng)器，為速度環(huán)提供較高的增益，能獲得低速剛度和動(dòng)態(tài)性能。電動(dòng)機(jī)頻率高、定位精度好、調(diào)整簡(jiǎn)單、工作平穩(wěn)。缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)子溫度高、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大、時(shí)間響應(yīng)較慢。交流伺服電動(dòng)機(jī)

自20世紀(jì)80年代中期開(kāi)始，以異步電動(dòng)機(jī)和永磁同步電動(dòng)機(jī)為基礎(chǔ)的交流伺服電動(dòng)機(jī)得到迅速發(fā)展。

優(yōu)點(diǎn)：它采用新型的磁場(chǎng)適量變換控制技術(shù)，對(duì)交流電動(dòng)機(jī)作磁場(chǎng)的矢量控制；將電動(dòng)機(jī)定子的電壓矢量或電流矢量作為操作量，控制其幅值和相位。沒(méi)有電刷和換向器，故可靠性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、質(zhì)量輕、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好。同體積下交流伺服電動(dòng)機(jī)的輸出功率比直流的提高10%~70%。與同容量的直流電動(dòng)機(jī)相比，質(zhì)量約輕一半，價(jià)格僅為三分之一，效率高、響應(yīng)頻率高。

缺點(diǎn)：本身雖有較大的轉(zhuǎn)矩—慣量比，但它帶動(dòng)慣性負(fù)載能力較差，一般需要用齒輪減速裝置，多用于中小型數(shù)控機(jī)床。直線(xiàn)伺服電動(dòng)機(jī)

直線(xiàn)伺服電動(dòng)機(jī)是一種能直接將電能轉(zhuǎn)化為直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)機(jī)械能的電子驅(qū)動(dòng)裝置，使適應(yīng)超高速加工技術(shù)發(fā)展的需要而出現(xiàn)的一種新型電動(dòng)機(jī)。

直線(xiàn)伺服電動(dòng)機(jī)工作原理同旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)相似，可以看作是將旋轉(zhuǎn)型伺服電動(dòng)機(jī)沿徑向剖開(kāi)，向兩邊拉開(kāi)展平后演變而成。

采用直線(xiàn)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方式，省去減速器（齒輪、同步齒形帶等）和滾珠絲杠副等中間環(huán)節(jié)，簡(jiǎn)化了機(jī)床結(jié)構(gòu)，避免了中間環(huán)節(jié)的彈性變形、磨損、間隙、發(fā)熱等因素帶來(lái)的傳動(dòng)誤差。電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng)中的機(jī)械傳動(dòng)部件

機(jī)械傳動(dòng)部件主要指齒輪(或同步齒輪帶)和絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)副。電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng)中，運(yùn)動(dòng)部件的移動(dòng)是靠脈沖信號(hào)來(lái)控制，要求運(yùn)動(dòng)部件動(dòng)作靈敏、低慣量、定位精度好，具有適宜的阻尼比及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不能有反向間隙。滾珠絲杠螺母副的結(jié)構(gòu)

1—密封環(huán)2、3—回珠器4—絲杠5—螺母6—滾珠滾珠絲杠是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為執(zhí)行件的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，由螺母、絲杠、滾珠、回珠器、密封環(huán)等組成。其摩擦系數(shù)小，傳動(dòng)效率高。采用雙向推力圓柱滾子軸承的支承方式采用角接觸球軸承的支承方式

滾珠絲杠主要承受軸向載荷，因此對(duì)絲杠軸承的軸向精度和剛度要求較高，常采用角接觸球軸承或雙向推力圓柱滾子軸承與滾針軸承的組合支承方式。3.2.2主軸部件主軸部件的功用是支承并帶動(dòng)工件或刀具旋轉(zhuǎn)進(jìn)行切削，承受切削力和驅(qū)動(dòng)力等載荷，完成表面成形運(yùn)動(dòng)。其由主軸及其支承軸承、傳動(dòng)件、密封件及定位元件等組成。主軸部件應(yīng)滿(mǎn)足的基本要求旋轉(zhuǎn)精度

剛度是指其在外載荷作用下抵抗變形的能力，通常以主軸前端產(chǎn)生單位位移的彈性變形時(shí)，在位移方向上所施加的作用力來(lái)定義。主軸的尺寸和形狀、滾動(dòng)軸承的類(lèi)型和數(shù)量、預(yù)緊和配置形式、傳動(dòng)件的布置方式、主軸部件的制造和裝配質(zhì)量都影響其剛度。

主軸靜剛度不足對(duì)加工精度和機(jī)床性能有直接影響，并會(huì)影響主軸部件中的齒輪、軸承的正常工作，降低工作性能和壽命，影響機(jī)床抗振性，容易引起切削顫振，降低加工質(zhì)量。旋轉(zhuǎn)精度是指裝配后，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)。剛度抗振性抗振性是指其抵抗受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)的能力。影響抗振性的主要因素是主軸部件的靜剛度、質(zhì)量分布以及阻尼。

溫升和熱變形主軸部件運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，因各相對(duì)運(yùn)動(dòng)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，造成其所謂的熱變形。主軸熱變形可引起軸承間隙變化，潤(rùn)滑油溫度升高后會(huì)使粘度降低，這些變化都會(huì)影響主軸部件工作性能，降低加工精度。溫升和熱變形主軸部件的傳動(dòng)方式齒輪傳動(dòng)

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。主軸傳動(dòng)方式的選擇，主要決定于主軸的轉(zhuǎn)速、所傳遞的轉(zhuǎn)矩、對(duì)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性的要求，以及結(jié)構(gòu)緊湊、裝卸維修方便等要求。齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，能傳遞較大的轉(zhuǎn)矩，能適應(yīng)變轉(zhuǎn)速、變載荷工作，應(yīng)用最廣。其缺點(diǎn)是線(xiàn)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)常用的有平帶、V帶、多楔帶和齒形同步帶等。帶傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：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)。傳動(dòng)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)載中會(huì)打滑，能起到過(guò)載保護(hù)作用。帶傳動(dòng)的缺點(diǎn)：有滑動(dòng)，不能用在速比要求準(zhǔn)確的場(chǎng)合。同步齒形帶是通過(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。圓弧齒形受力合理，較梯形齒同步帶能夠傳遞更大的轉(zhuǎn)矩。同步齒形帶無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，傳動(dòng)精度高；采用伸縮率小、抗拉抗彎疲勞強(qiáng)度高的承載繩，如鋼絲、聚酰纖維等，因此強(qiáng)度高，可傳遞超過(guò)100kW以上的動(dòng)力；厚度小、質(zhì)量輕、傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲小，適用于高速傳動(dòng)，可達(dá)50m/s；無(wú)需特別張緊，對(duì)軸和軸承壓力小，傳動(dòng)效率高；不需潤(rùn)滑，耐水耐腐蝕，能在高溫下工作，維護(hù)保養(yǎng)方便；傳動(dòng)比大，可達(dá)1：10以上。缺點(diǎn)是：制造工藝復(fù)雜，安裝條件要求高。主軸部件結(jié)構(gòu)

多數(shù)機(jī)床的主軸采用前、后兩個(gè)支承。這種方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造裝配方便，容易保證精度。為提高主軸部件的剛度，前后支承應(yīng)消除間隙或預(yù)緊。為提高剛度和抗振性，有的機(jī)床主軸采用三個(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。主軸的支承形式三個(gè)支承方式對(duì)三支承孔的同心度要求高，制造裝配復(fù)雜。主支承也應(yīng)消除間隙或預(yù)緊，“輔”支承則應(yīng)保留一定的徑向游隙或選用較大游隙的軸承。由于三個(gè)軸頸和三個(gè)箱體孔不可能絕對(duì)同軸，三個(gè)軸承不能都預(yù)緊，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(guò)高。在三支承主軸部件中，采用前、中支承為主要支承的較多。主軸的構(gòu)造主軸的構(gòu)造和形狀主要決定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。主軸一般為空心階梯軸，前端徑向尺寸大，中間徑向尺寸逐漸減小，尾部徑向尺寸最小。主軸的前端形式取決于機(jī)床類(lèi)型和安裝夾具或刀具的形式。主軸頭部的形狀和尺寸已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，應(yīng)遵照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

主軸的技術(shù)要求，應(yīng)根據(jù)機(jī)床精度標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)項(xiàng)目制定。

右圖為簡(jiǎn)化后的車(chē)床主軸簡(jiǎn)圖，A和B是主支承軸頸，主軸中心線(xiàn)是A和B的圓心連線(xiàn)，就是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。主軸的材料和熱處理主軸的材料應(yīng)根據(jù)載荷特點(diǎn)、耐磨性要求、熱處理方法和熱處理后變形情況選擇。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、錐孔、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。只有載荷大和有沖擊時(shí)、或精密機(jī)床需要減小熱處理后的變形時(shí)、或有其它特殊要求時(shí)，才考慮選用合金鋼。當(dāng)支承為滑動(dòng)軸承，則軸頸也需淬硬，以提高耐磨性。主軸軸承主軸部件中最重要的組件是軸承。軸承的類(lèi)型、精度、結(jié)構(gòu)、配置方式、安裝調(diào)整、潤(rùn)滑和冷卻等狀況，都直接影響主軸部件的工作性能。

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。

常用的主軸軸承有：角接觸軸承、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)磁浮軸承等新型軸承。

主軸部件主支承常用滾動(dòng)軸承有角接觸球軸承、雙列短圓柱磙子軸承、圓錐滾子軸承、推力軸承、陶瓷滾動(dòng)軸承等。典型的主軸軸承a)、b)雙列短圓柱滾子軸承c)雙列空心圓錐滾子軸承d)單列空心圓錐滾子軸承e)圓錐軸承f)雙列圓錐軸承g(shù))雙向推力角接觸球軸承h)角接觸球軸承1、4—內(nèi)圈2—外圈3—隔套3.2.3機(jī)床支撐件

機(jī)床支承件是指床身、立柱、橫梁、底座等大件，相互固定連接成機(jī)床的基礎(chǔ)和框架。

機(jī)床支承件的主要功能：保證機(jī)床各零、部件之間的相互位置和相對(duì)運(yùn)動(dòng)精度，并保證機(jī)床有足夠的靜剛度、抗振性、熱穩(wěn)定性和耐用度，是機(jī)床設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)之一。支承件應(yīng)滿(mǎn)足的基本要求：應(yīng)具有足夠的剛度和較高的剛度—質(zhì)量比。應(yīng)具有較好的動(dòng)態(tài)特性，包括較大的位移阻抗(動(dòng)剛度)和阻尼；整機(jī)的低階頻率較高，各階頻率不致引起結(jié)構(gòu)共振；不會(huì)因薄壁振動(dòng)而產(chǎn)生噪聲。熱穩(wěn)定性好，熱變形對(duì)機(jī)床加工精度的影響較小。排屑暢通、吊運(yùn)安全，并具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性。支承件的結(jié)構(gòu)支承件的總體結(jié)構(gòu)形狀基本可分為三類(lèi)：箱形類(lèi)：支承件在三個(gè)方向上的尺寸都差不多，如各類(lèi)箱體、底座、升降臺(tái)等。板塊類(lèi)：支承件在兩個(gè)方向上的尺寸比第三個(gè)方向大得多，如工作臺(tái)、刀架等。梁支類(lèi)：支承件在一個(gè)方向上的尺寸比另兩個(gè)方向大得多，如立柱、橫梁、搖臂、滑枕、床身等。

支承件的截面形狀設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證在最小質(zhì)量條件下，具有最大靜剛度。剛度主要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，其抗彎和抗扭慣性矩也不相同。一般而言：無(wú)論方形、圓形或矩形，空心截面的剛度都比實(shí)心大，而且同樣斷面形狀和相同大小面積，外形尺寸大而壁薄的截面，比外形尺寸小而壁厚的截面抗彎強(qiáng)度和抗扭強(qiáng)度都高。但壁厚不能太薄，以免出現(xiàn)薄壁振動(dòng)。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。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)力鋼筋混凝土等。鑄鐵一般支承件用灰鑄鐵制成，在鑄鐵中加入少量合金元素可提高耐磨性。鑄鐵鑄造性能好，容易獲得復(fù)雜結(jié)構(gòu)的支承件，同時(shí)鑄鐵的內(nèi)摩擦力大，阻尼系數(shù)大，使振動(dòng)衰減的性能好，成本低。但鑄件需要木模心盒，制造周期長(zhǎng)，有時(shí)產(chǎn)生縮孔，氣泡等，單件成本高，適用于成批生產(chǎn)。常用的鑄鐵牌號(hào)有：HT200、HT150、HT100。HT200稱(chēng)為I級(jí)鑄鐵，抗壓、抗彎性能較好，可制成帶導(dǎo)軌的支承件，不易制成結(jié)構(gòu)太復(fù)雜的支承件。HT150稱(chēng)為II級(jí)鑄鐵，它的流動(dòng)性好，鑄造性能好，但力學(xué)性能較差，適用于形狀復(fù)雜的鑄件、重型機(jī)床床身和受力不大的床身及底座。HT100稱(chēng)為III級(jí)鑄鐵，力學(xué)性能較差，一般用于鑲裝導(dǎo)軌的支承件。為增加耐磨性，可采用高磷鑄鐵、磷銅鈦鑄鐵、鉻鉬鑄鐵等合金鑄鐵。鑄造支承件要進(jìn)行時(shí)效處理，以消除內(nèi)應(yīng)力。鋼板和型鋼焊接結(jié)構(gòu)其特點(diǎn)是制造周期短，省去制造木模和鑄造工藝；支承件可做成封閉結(jié)構(gòu)，剛性好；便于結(jié)構(gòu)改進(jìn)和產(chǎn)品更新；鋼板焊接支承件固有頻率比鑄鐵高；在剛度要求相同的情況下鋼板焊接支承件比鑄鐵支承件壁厚減少一半，質(zhì)量減輕20%~30%。缺點(diǎn)是：鋼板材料內(nèi)摩擦阻尼約為鑄鐵的1/3，抗振性較鑄鐵差，為提高機(jī)床抗振性能，可采用提高阻尼的方法來(lái)改善動(dòng)態(tài)性能。預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土天然花崗巖

主要用于制作不常移動(dòng)的大型機(jī)械的機(jī)身，底座、立柱等支撐件。其剛度和阻尼比鑄鐵大幾倍，抗振性好，成本較低。缺點(diǎn)：脆性大，耐腐蝕性差。其性能穩(wěn)定，精度保持性好，抗振性好，抗氧化性強(qiáng)，不導(dǎo)電，抗磁，與金屬不粘合，加工方便，通過(guò)研磨和拋光容易得到很高的精度和表面粗糙度。缺點(diǎn)：抗沖擊性能差，脆性大，油和水易于滲入晶界中，使表面局部脹大。3.2.4機(jī)床導(dǎo)軌導(dǎo)軌的功用：承受載荷和導(dǎo)向。承受安裝在導(dǎo)軌上的運(yùn)動(dòng)部件及工件的質(zhì)量和切削力，運(yùn)動(dòng)部件可以沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)軌的分類(lèi)：按運(yùn)動(dòng)與否分為動(dòng)導(dǎo)軌和靜導(dǎo)軌（或支承導(dǎo)軌），動(dòng)導(dǎo)軌相對(duì)于靜導(dǎo)軌可以作直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；導(dǎo)軌的主要技術(shù)要求：承載能力大，剛度好導(dǎo)向性按導(dǎo)軌面的摩擦性質(zhì)可分為滑動(dòng)導(dǎo)軌和滾動(dòng)導(dǎo)軌；滑動(dòng)導(dǎo)軌副又有普通滑動(dòng)導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌、卸荷導(dǎo)軌等。導(dǎo)向精度是導(dǎo)軌副在空載荷或切削條件下運(yùn)動(dòng)時(shí)，實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡與給定運(yùn)動(dòng)軌跡之間的偏差。影響導(dǎo)向精度的因素有：導(dǎo)軌的幾何精度和接觸精度、導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式、導(dǎo)軌和支承件的剛度、導(dǎo)軌的油膜厚度和油膜剛度、導(dǎo)軌和支承面的熱變形等。根據(jù)導(dǎo)軌承受載荷的性質(zhì)、方向和大小，合理選擇導(dǎo)軌的截面和尺寸，使導(dǎo)軌具有足夠的剛度，保證機(jī)床的加工精度。精度保持性好低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)精度保持性主要是由導(dǎo)軌的耐磨性決定的。常見(jiàn)磨損形式有：磨料（或磨粒）磨損、粘著磨損或咬焊、接觸疲勞磨損等。影響耐磨性因素有：導(dǎo)軌材料、載荷狀況、摩擦性質(zhì)、工藝方法、潤(rùn)滑和防護(hù)條件等。當(dāng)動(dòng)導(dǎo)軌作低速運(yùn)動(dòng)或微量進(jìn)給時(shí)，應(yīng)保證運(yùn)動(dòng)始終平穩(wěn)，不出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。導(dǎo)軌的截面形狀和組合形式直線(xiàn)導(dǎo)軌的截面形式：矩形導(dǎo)軌凸形導(dǎo)軌易清除掉切屑，但不易存留潤(rùn)滑油，凹形導(dǎo)軌則相反。矩形導(dǎo)軌特點(diǎn)：承載能力大、剛度高、制造簡(jiǎn)便、檢驗(yàn)和維修方便等；缺點(diǎn)：存在側(cè)向間隙，需用鑲條調(diào)整，導(dǎo)向性差。適用場(chǎng)合：載荷較大而導(dǎo)向性要求略低的機(jī)床。矩形、三角形、燕尾形和圓柱形，并可以相互組合，每種導(dǎo)軌副中還有凸、凹之分。三角形導(dǎo)軌燕尾形導(dǎo)軌可以承受較大的顛覆力矩，導(dǎo)軌的高度較小，結(jié)構(gòu)緊湊，間隙調(diào)整方便；但剛度差，加工、檢驗(yàn)維修不方便。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)軌其制造方便，工藝性好，但磨損后較難調(diào)整和補(bǔ)償間隙。它主要用于受軸向負(fù)荷的導(dǎo)軌，應(yīng)用較少，上述四種截面導(dǎo)軌尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化，可參見(jiàn)有關(guān)機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)。三角形導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)有對(duì)稱(chēng)式和不對(duì)稱(chēng)式兩種。當(dāng)水平力大于垂直力，兩側(cè)壓力不均時(shí)，采用不對(duì)稱(chēng)式。頂角α一般在90°~120范圍內(nèi)變化,α角越小,導(dǎo)向性越好,但