機床主要部件的設計

機床主要部件的設計第一頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日第一節(jié)主軸組件設計二、主軸滾動軸承優(yōu)點：（1）足夠的剛度、高旋轉(zhuǎn)精度、變轉(zhuǎn)速和變載荷下工作平穩(wěn)；（2）質(zhì)量穩(wěn)定、成本低、經(jīng)濟性好；（3）容易潤滑。缺點：（1）旋轉(zhuǎn)中徑向剛度變化大；（2）摩擦力大，阻尼??；（3）徑向尺寸大1、軸承的特點第二頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日二、主軸滾動軸承（續(xù)）2、主軸滾動軸承的類型選擇（1）雙列圓柱滾子軸承（2）雙列推力角接觸球軸承第三頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日二、主軸滾動軸承（續(xù)）2、主軸滾動軸承的類型選擇（3）角接觸球軸承第四頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日二、主軸滾動軸承（續(xù)）2、主軸滾動軸承的類型選擇角接觸球軸承組合第五頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日二、主軸滾動軸承（續(xù)）2、主軸滾動軸承的類型選擇（4）雙列圓錐滾子軸承第六頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日二、主軸滾動軸承（續(xù)）3、軸承的精度選擇應采用P2、P4、P5級和SP、UP級（1）切削力方向固定不變的主軸，旋轉(zhuǎn)精度決定于軸承內(nèi)圈徑向跳動。（2）切削力方向隨主軸旋轉(zhuǎn)同步變化的主軸，旋轉(zhuǎn)精度決定于外圈徑向跳動。（3）前軸承的精度對主軸的影響較大，前軸承的精度應比后軸承高一級。（理論證明略）第七頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日二、主軸滾動軸承（續(xù)）3、軸承的精度選擇應采用P2、P4、P5級和SP、UP級（3）前軸承的精度對主軸的影響較大，前軸承的精度應比后軸承高一級第八頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日二、主軸滾動軸承（續(xù)）4、軸承剛度滾動軸承的剛度隨載荷的增加而增大。線接觸軸承的剛度可忽略預緊載荷；點接觸軸承，計算剛度時應考慮預緊力。第九頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日三、主軸1、結構及材質(zhì)選擇結構：空心階梯軸材料：淬火鋼或滲碳淬火鋼，高頻淬硬。2、技術要求(略)第十頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日三、主軸2、技術要求第十一頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日四、主軸組件1、傳動方式（1）帶傳動：結構簡單，中心距調(diào)整方便，噪聲低，平穩(wěn)，適于高速。（V帶、多楔帶和同步帶）（2）齒輪傳動：傳遞大扭矩，結構緊湊，適合于變速傳動。（3）電機直接驅(qū)動：異步電機+連軸器、變頻調(diào)速電機、電主軸等形式。第十二頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日四、主軸組件2、傳動件的布置（1）帶輪通常安裝在后支承的外側（2）齒輪位于兩支承之間則盡量使大齒輪靠近前支承（3）齒輪位于后支承外側（4）齒輪外增設輔助支承第十三頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日四、主軸組件3、主軸的軸向定位（1）前端定位：適于軸向精度和剛度高的高精度機床合數(shù)控機床；（2）后端定位：適于軸向精度不高的普通機床，臥車、立銑等；（3）兩端定位：用于短主軸或軸向間隙變化不影響工作的機床，如鉆床、組合機床等。五、主軸主要尺寸參數(shù)的確定（略）第十四頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日第二節(jié)支承件設計一、支承件應滿足的基本要求1、足夠的剛度和較高的固有頻率2、良好的動態(tài)特性3、結構合理，形狀穩(wěn)定，熱變形小4、排屑通暢，工藝性好，成本低第十五頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日二、支承件受力分析1、中小型機床：以切削力為主；2、精密和高精度機床：以移動部件的重量和熱應力為主；3、大型機床：工件重力、移動部件重力和切削力模型簡化：1、梁或柱2、板3、箱體第十六頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日三、支承件結構設計截面形狀選擇1、空心薄壁大截面支承件剛度大；2、方截面抗彎強度高于圓截面，抗扭剛度低于圓截面；3、不封閉截面剛度遠小于封閉截面剛度，抗扭剛度下降大。第十七頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日三、支承件結構設計截面形狀選擇第十八頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日四、提高支承件靜剛度的措施1、隔板和加強筋第十九頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日四、提高支承件靜剛度的措施2、開口后的剛度補償3、提高接觸剛度第二十頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日五、支承件的材料1、鑄3、預應力鋼筋混凝土2、鋼材4、樹脂混凝土第二十一頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日六、提高支承件動剛度2、提高動剛度措施：（1）提高靜剛度和固有頻率（2）增加阻尼1、機床的常見振動：（1）整機搖晃振動（2）結合面間的相對振動（3）零部件的本體振動第二十二頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日六、提高支承件動剛度2、提高動剛度措施：（1）提高靜剛度和固有頻率（2）增加阻尼第二十三頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日六、提高支承件動剛度2、提高動剛度措施：（1）提高靜剛度和固有頻率（2）增加阻尼第二十四頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日第三節(jié)導軌設計一、導軌的功用和基本要求1、功用：支承并引導運動部件沿一定的軌跡運動。（1）按運動性質(zhì)：

主運動導軌：相對運動速度較高進給運動導軌：相對運動速度較低移置導軌：用于調(diào)整部件間相對位置，工作中無相對運動2、分類：第二十五頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日（2）按摩擦性質(zhì)：

滑動導軌：相對運動速度較高,分靜壓滑動導軌和動壓滑動導軌；

靜壓滑動導軌：多用于高精度機床的進給導軌；動壓滑動軸承：適用于高速主運動導軌滾動導軌：相對運動速度較低2、分類（續(xù)）：第二十六頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日2、分類（續(xù)）：（3）按受力狀態(tài)：

開式導軌：不能承受顛翻力矩，適用于大型機床的水平導軌；閉式導軌：可以承受較大的顛翻力矩。第二十七頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日3、導軌應滿足的基本要求（1）導向精度（2）精度保持性（3）剛度（4）低速運動平穩(wěn)性（5）結構簡單，工藝性好第二十八頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日二、滑動導軌結構設計1、導軌的截面形狀第二十九頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日二、滑動導軌結構設計1、導軌的截面形狀第三十頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日二、滑動導軌結構設計1、導軌的截面形狀優(yōu)點缺點應用雙矩形導軌結構簡單，易制造，剛度和承載能力大，安裝和調(diào)整方便磨損后不能自動應有間隙調(diào)整機構補償普通精度機床、中型機床三角形和矩形導軌組合導向性好、制造方便、剛度高三角形導軌加工困難廣泛用于常用機床的床身導軌燕尾形和矩形導軌組合調(diào)整方便，承受力矩大。燕尾導軌高度小，可以受傾覆力矩燕尾導軌剛度差，加工、檢查、維修不便適用于受力小，結構層次多，間隙調(diào)整方便之處，多用于橫梁、立柱、搖臂導軌第三十一頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日2、導軌間隙調(diào)整（1）輔助導軌副間隙調(diào)整第三十二頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日2、導軌間隙調(diào)整（2）矩形導軌和燕尾導軌的間隙調(diào)整第三十三頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日2、導軌間隙調(diào)整（2）矩形導軌和燕尾導軌的間隙調(diào)整第三十四頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日三、提高滑動導軌耐磨性的措施1、選用合適的材料（1）鑄鐵（2）鋼（3）塑料2、導軌面的精加工方法及其精度3、許用壓強對耐磨性的影響4、潤滑劑對耐磨性的影響第三十五頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日四、靜壓導軌優(yōu)點：摩擦系數(shù)低，效率高，精度保持性好，精度高，抗振性能好，低速運動平穩(wěn)，防爬行性能良好。缺點：結構復雜，需一套液壓系統(tǒng)。1、定義2、特點：第三十六頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日五、直線滾動導軌1、概述（1）特點：摩擦系數(shù)小，運動平穩(wěn)，不易爬行；精度保持性好；抗振性能差，需有良好的防護措施。（2）分類：循環(huán)式和非循環(huán)式第三十七頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日2、工作原理（1）直線滾動導軌原理第三十八頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日2、工作原理（2）滾動導軌塊原理第三十九頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日3、精度與剛度（1）精度1～6級，1級最高（2）導軌預緊4、導軌設計（略）第四十頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日1、爬行現(xiàn)象和機理六、低速運動平穩(wěn)性第四十一頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日1、爬行現(xiàn)象和機理六、低速運動平穩(wěn)性第四十二頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日2、消除爬行的措施（1）減小靜動摩擦系數(shù)差，改變動摩擦系數(shù)隨速度增加而減小的特性1）滾動代替滑動2）液摩擦代替滑動摩擦3）減摩材料4）專用導軌油（2）提高傳動系統(tǒng)剛度1）加大絲杠直徑，軸承適度預緊2）縮短傳動鏈，合理分配傳動比3）防止油液混入空氣第四十三頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日第四節(jié)滾珠絲杠螺母副機構一、工作原理及特點1、工作原理2、特點：（1）傳動效率高，摩擦損失?。?）定位精度高，剛度好（3）運動平穩(wěn)，無爬行，傳動精度高（4）有可逆性，絲杠和螺母都可以作為主動件（5）磨損小，壽命長（6）制造工藝復雜（7）不能自鎖第四十四頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日二、滾珠絲杠副的結構和軸向間隙調(diào)整方法1、螺紋滾道法向截面形狀及主要尺寸（1）單圓弧型面（2）雙圓弧型面第四十五頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日2、滾珠循環(huán)方式（1）內(nèi)循環(huán)（2）外循環(huán)二、滾珠絲杠副的結構和軸向間隙調(diào)整方法第四十六頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日3、滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整和施加預緊力的方法（1）墊片調(diào)隙式第四十七頁，共五十二頁，編輯于2023年，星期日3、滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整和施加預緊力的方法（2）螺紋調(diào)隙式第四十八頁，