支撐件與導(dǎo)軌設(shè)計

1、機床支撐件與導(dǎo)軌設(shè)計主要內(nèi)容n支撐件與導(dǎo)軌的功用與基本設(shè)計要求n支撐件靜態(tài)特性與結(jié)構(gòu)設(shè)計n導(dǎo)軌失效形式及分類n普通滑動導(dǎo)軌與滾動導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)特點n導(dǎo)軌間隙調(diào)整方法支撐件與導(dǎo)軌的功用n支撐件功用支撐件功用n導(dǎo)軌副功用導(dǎo)軌副功用導(dǎo)軌起著導(dǎo)向和支承的作用。n連接形式連接形式做成一體裝配、鑲嵌或粘接 機床的支承件主要指床身、立柱、橫梁、底座等基礎(chǔ)件，其主要作用是支承安裝在上面的零部件，并保證各零部件之間正確的相互位置關(guān)系和相對運動軌跡。工作時承受重力，切削力、摩擦力、夾緊力等。導(dǎo)軌起著導(dǎo)向和支承的作用。支撐件與導(dǎo)軌的性能要求n支撐件性能要求支撐件剛度支撐件的抗振性支撐件的熱穩(wěn)定性其他要求 n支撐件設(shè)計特點

2、以切削力為主以移動件重力和熱應(yīng)力為主重力和切削力同時考慮支承件的性能要求及其改善措施1. 支承件的剛度 支承件剛度是指支承件在恒定載荷和交變載荷作用下抵抗變形的能力。前者稱為靜剛度，后者稱為動剛度。影響支承件剛度的因素是支承件的受力狀態(tài)、支承件的材料和支承件的結(jié)構(gòu)等因素。提高支承件的剛度的方法有： （1）改善支承件的受力狀態(tài)。 （2）采用高剛性的材料。 （3）采用合理的結(jié)構(gòu)加大接觸剛度，如圖2.56所示。 （4）采用平衡和預(yù)變形的方法。圖2.56 肋條形式a）口字型 b）縱橫肋條 c）三角形 d）交叉型 e）蜂窩型 f）米字型 g）井字型a）b）c）d）e）f）g）提高支撐件自身剛度提高支撐件

3、自身剛度正確選擇支撐件的截面尺寸合理布置肋板合理開窗加蓋提高支撐件連接剛度和局部剛度提高支撐件連接剛度和局部剛度支撐件肋條的布置合理選擇支撐件壁厚2. 支承件的抗振性 支承件的抗振性是指其抵抗受迫振動和自激振動的能力。提高支承件抗振性的措施有： （1）采用高阻尼材料，提高抗振性。 （2）采用高阻尼部件。如液壓導(dǎo)軌，提高抗振能力。 （3）改善支承件的支承條件，如采用消振墊，加固地基， 移開振源，提高抗振能力。 （4）振源與支承件分開。如把電動機、傳動裝置單獨放置。 （5）提高支承件的靜剛度，就可提高動剛度。3. 支承件的熱變形改善支承件熱變形的措施有： （1）在機床結(jié)構(gòu)方面，采用熱對稱結(jié)構(gòu)。 （

4、2）在機床上采取熱平衡措施。 （3）在機床上采取控制溫升的措施。 （4）采用熱位移補償，預(yù)測熱變形規(guī)律，建立數(shù)學(xué)模型存入計算機中進(jìn)行實時補償。4. 其他要求 n 支承件設(shè)計時還應(yīng)便于排屑，吊運安全，合理安置液壓、電器部件，并具有良好的工藝性等。 床身 床身是整個機床的基礎(chǔ)支承件，一般用來放置導(dǎo)軌、主軸箱等重要部件。1） 床身的整體結(jié)構(gòu) 數(shù)控車床的床身結(jié)構(gòu) 如左圖所示。 中小型車床床身結(jié)構(gòu) 如右圖所示 當(dāng)工作臺在溜板上移動時，由于床身導(dǎo)軌跨距較窄，致使工作臺在橫溜板上移動到達(dá)行程的兩端時容易出現(xiàn)翹曲，影響加工精度。為了避免工作臺翹曲，有些立式床身增設(shè)了輔助導(dǎo)軌來保證移動部件的剛性，如圖2.59所

5、示。a）有翹曲現(xiàn)象 b）有輔助導(dǎo)軌圖2.59 帶輔助導(dǎo)軌的床身1主軸箱 2工件 3工作臺 4溜板 5床身2）床身的截面形狀n床身中常用的幾種截面肋板布置如圖2.61所示。 a）V形肋 b）對角 c）斜方肋圖2.61 床身截面肋板布置3）床身箱體封砂結(jié)構(gòu) 如圖2.62所示a）舊結(jié)構(gòu) b）新結(jié)構(gòu)圖2.62 鑄造床身的封砂結(jié)構(gòu)立柱n1. 臥式機床的立柱結(jié)構(gòu) 臥式數(shù)控機床的立柱通常采用雙立柱框架結(jié)構(gòu)形式，主軸箱裝在雙立柱的中間，可沿立柱導(dǎo)軌上下運動，如圖2.63所示。圖2.63 雙立柱結(jié)構(gòu) 臥式機床采用雙立柱結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是：剛性好，熱對稱性好，穩(wěn)定性好。 雙立柱結(jié)構(gòu)的缺點是：制造工藝性差，裝配、調(diào)試不方

6、便。 n圖2.64所示為臥式加工中心立柱的橫向截面形狀。 圖2.64 雙立柱截面2. 立式機床的立柱結(jié)構(gòu) 如圖2.65所示。 a）斜方雙層壁肋板 b）對角線交叉肋板 c）井字形肋板圖2.65 單立柱結(jié)構(gòu)導(dǎo)軌的性能要求及其分類n在一對導(dǎo)軌中，與支承件連成一體固定不動的導(dǎo)軌，稱為支承導(dǎo)軌，與運動部件連成一體的導(dǎo)軌稱為動導(dǎo)軌。導(dǎo)軌的精度和性能對數(shù)控機床的加工精度、承載能力、使用壽命，同時對伺服系統(tǒng)的性能都有著很大的影響。因此，在數(shù)控機床上對導(dǎo)軌有如下要求： 導(dǎo)向精度高 良好的耐磨性 足夠的剛度 具有低速運動的平穩(wěn)性 工藝性好 導(dǎo)軌副分類n按運動軌跡分類直線運動圓周運動n按摩擦性質(zhì)分類滑動導(dǎo)軌滾動導(dǎo)軌

7、n按工作性質(zhì)分類主運動導(dǎo)軌進(jìn)給運動導(dǎo)軌移置導(dǎo)軌卸荷導(dǎo)軌n按結(jié)構(gòu)形式分開式導(dǎo)軌閉式導(dǎo)軌滑動導(dǎo)軌n 滑動導(dǎo)軌具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、接觸剛度大的優(yōu)點。塑料導(dǎo)軌與其它導(dǎo)軌相比有以下特點：摩擦系數(shù)小，且動、靜摩擦系數(shù)相差很小，能防止低速爬行現(xiàn)象；化學(xué)穩(wěn)定性、抗振性好；耐磨性好，且具有良好的自潤滑性；結(jié)構(gòu)和工藝簡單，成本低，維護(hù)修理方便等。n失效形式失效形式磨損疲勞和壓潰（1）貼塑導(dǎo)軌 n 如下圖所示，貼塑導(dǎo)軌是在動導(dǎo)軌上粘接上一層塑料導(dǎo)軌軟帶，通常與支承導(dǎo)軌上的鑄鐵導(dǎo)軌或淬硬鋼導(dǎo)軌相配使用。塑料導(dǎo)軌軟帶是由聚四氟乙烯為基體，加入合金粉和硫化物等多種填充劑制成的復(fù)合材料。 1床身 2工作臺 3下壓板 4

8、導(dǎo)軌軟帶 5貼有導(dǎo)軌軟帶的槽條（2） 涂塑導(dǎo)軌 n 涂塑導(dǎo)軌是在動導(dǎo)軌和支承導(dǎo)軌之間采用涂塑或注塑的方法制成塑料導(dǎo)軌。涂塑的材料是環(huán)氧型耐磨涂層，以環(huán)氧樹脂和二硫化鉬為基體，加入增塑劑，混合成液狀或膏狀為一組份和以固化劑為另一組份的雙組份塑料涂層。當(dāng)導(dǎo)軌間隙調(diào)整好后，將二組材料按比例混合好，注涂于動導(dǎo)軌涂層面上，固化成塑料導(dǎo)軌面。（3）金屬導(dǎo)軌 塑料導(dǎo)軌常用在導(dǎo)軌副的動導(dǎo)軌上，與其相配的金屬導(dǎo)軌有鑄鐵和鑲鋼兩種，組成鑄鐵塑料導(dǎo)軌副或鑲鋼塑料導(dǎo)軌副。 鑄鐵導(dǎo)軌 鑲鋼導(dǎo)軌 有色金屬材料導(dǎo)軌 （4）滑動導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)及其組合形式 滑動導(dǎo)軌的常見截面形狀，如圖所示。（5）滑動導(dǎo)軌的間隙調(diào)整 n 壓板調(diào)整法

9、 如圖2.48所示。 鑲條調(diào)整法 na、平鑲條 如圖2.49所示。 a）矩形導(dǎo)軌 b）燕尾槽導(dǎo)軌 c）平導(dǎo)軌圖2.49 平鑲條1調(diào)節(jié)螺釘 2平鑲條 3緊固螺釘b、斜鑲條 如圖2.50所示。 圖2.50 斜鑲條1、3、5、6調(diào)節(jié)螺釘 2、4、7斜鑲條3. 滾動導(dǎo)軌n 滾動導(dǎo)軌摩擦系數(shù)小，動、靜摩擦系數(shù)相接近，且不受運動速度變化的影響，因而運動輕便靈活，所需驅(qū)動功率小；摩擦發(fā)熱少，磨損小，潤滑容易，精度保持性好；低速運動平穩(wěn)性好，不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，移動精度和定位精度高；可通過預(yù)緊提高其剛度。數(shù)控機床常用的滾動導(dǎo)軌有兩種： 滾動導(dǎo)軌塊 直線滾動導(dǎo)軌（1）滾動導(dǎo)軌塊 如圖2.51所示。圖2.51 滾動導(dǎo)軌塊1固定螺釘 2導(dǎo)軌塊 3動導(dǎo)軌體 4滾動體 5支承導(dǎo)軌 6、7帶反回檔槽板（2）直線滾動導(dǎo)軌 如圖2.52所示。圖2.52 直線滾動導(dǎo)軌a）直線滾動導(dǎo)軌橫截面結(jié)構(gòu)圖 b）縱向結(jié)構(gòu)圖 c）橫向示意圖 d）受力圖1滾珠 2回珠孔 3、9密封墊片 4端面擋板 5滾珠 6滑塊