機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)chapter3.

1、 金屬切削機(jī)床第一節(jié) 概 述一、機(jī)床的基本組成 1. 動(dòng)力源 2. 傳動(dòng)系統(tǒng) 3. 支承件 4. 工作部件 5. 控制系統(tǒng) 6. 冷卻系統(tǒng) 7. 潤(rùn)滑系統(tǒng) 8. 其它裝置 金屬切削機(jī)床二、機(jī)床的運(yùn)動(dòng) 機(jī)床的運(yùn)動(dòng)分為表面形成運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng) 1.表面形成運(yùn)動(dòng) 機(jī)床最基本的運(yùn)動(dòng)，亦稱工作運(yùn)動(dòng) 主運(yùn)動(dòng) 進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 2.輔助運(yùn)動(dòng) 在加工過(guò)程中加工工具與工件除工作運(yùn)動(dòng)以外的其他運(yùn)動(dòng)。 切入運(yùn)動(dòng) 各種空行程運(yùn)動(dòng) 其他輔助運(yùn)動(dòng)金屬切削機(jī)床三、機(jī)床技術(shù)性能指標(biāo) 1.機(jī)床的工藝范圍 通用機(jī)床 專用機(jī)床 2.機(jī)床的技術(shù)參數(shù) 尺寸參數(shù)具體反映機(jī)床的加工范圍 運(yùn)動(dòng)參數(shù)機(jī)床執(zhí)行件的運(yùn)動(dòng)速度 動(dòng)力參數(shù)機(jī)床電動(dòng)機(jī)的功率金屬切削

2、機(jī)床四、機(jī)床精度與剛度 機(jī)床精度機(jī)床精度 加工中保證被加工工件達(dá)到要求的精度和表面粗糙度，并 能在機(jī)床長(zhǎng)期使用中保持這些要求，機(jī)床本身必須具備的精度 幾何精度 運(yùn)動(dòng)精度 傳動(dòng)精度 定位精度 工作精度 精度保持性機(jī)床剛度機(jī)床剛度 機(jī)床系統(tǒng)抵抗變形的能力按加工性質(zhì)和所用刀具按加工性質(zhì)和所用刀具分為分為12大類，大類，即車床、鉆床、鏜床、磨床、齒輪即車床、鉆床、鏜床、磨床、齒輪加工機(jī)床、螺紋加工機(jī)床、銑床、加工機(jī)床、螺紋加工機(jī)床、銑床、刨插床、拉床、超聲波及電加工機(jī)刨插床、拉床、超聲波及電加工機(jī)床、切斷機(jī)床、其它機(jī)床床、切斷機(jī)床、其它機(jī)床每一大類中的機(jī)床，每一大類中的機(jī)床，按結(jié)構(gòu)、性能按結(jié)構(gòu)、性能和

3、工藝特點(diǎn)還可細(xì)分和工藝特點(diǎn)還可細(xì)分為若干組，為若干組，每一組又細(xì)分為若干系每一組又細(xì)分為若干系（系列）機(jī)床的型號(hào)必須簡(jiǎn)明機(jī)床的型號(hào)必須簡(jiǎn)明地反映出機(jī)床的類型、地反映出機(jī)床的類型、通用特性、結(jié)構(gòu)特性通用特性、結(jié)構(gòu)特性及主要技術(shù)參數(shù)等及主要技術(shù)參數(shù)等我國(guó)的機(jī)床型號(hào)現(xiàn)在我國(guó)的機(jī)床型號(hào)現(xiàn)在是按照是按照1994年頒布的年頒布的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)GB/T15375-94金屬切削機(jī)床型號(hào)金屬切削機(jī)床型號(hào)編制方法編制方法編制而成編制而成金屬切削機(jī)床 完整形式類代號(hào)類代號(hào)特性代號(hào)特性代號(hào) 主參數(shù)主參數(shù)第二主參數(shù)第二主參數(shù) 重大改進(jìn)順序重大改進(jìn)順序號(hào)號(hào) 同一型號(hào)機(jī)床變同一型號(hào)機(jī)床變型代號(hào)型代號(hào) （） （） （） （/）組、

4、系代號(hào)組、系代號(hào)機(jī)床類別代號(hào)：機(jī)床類別代號(hào)：大寫(xiě)的漢語(yǔ)拼音字母表示大寫(xiě)的漢語(yǔ)拼音字母表示機(jī)床的特性代號(hào)：機(jī)床的特性代號(hào)：包括通用特性和結(jié)構(gòu)特包括通用特性和結(jié)構(gòu)特性，用大寫(xiě)的漢語(yǔ)拼音字母表示性，用大寫(xiě)的漢語(yǔ)拼音字母表示機(jī)床的組別和系列代號(hào)：機(jī)床的組別和系列代號(hào)：二位數(shù)字表示二位數(shù)字表示機(jī)床主參數(shù)、設(shè)計(jì)序號(hào)、第二主參數(shù)的機(jī)床主參數(shù)、設(shè)計(jì)序號(hào)、第二主參數(shù)的代號(hào)：代號(hào)：都用二位數(shù)字表示都用二位數(shù)字表示機(jī)床重大改進(jìn)序號(hào)：機(jī)床重大改進(jìn)序號(hào)：漢語(yǔ)拼音字母表示漢語(yǔ)拼音字母表示 金屬切削機(jī)床M G 14 32 A類代號(hào)：磨床特性代號(hào)：通用特性代號(hào)（高精度）組、系代號(hào)：萬(wàn)能外圓磨床主參數(shù)：最大磨削直徑320mm重

5、大改進(jìn)順序號(hào)：第一次重大改進(jìn) 經(jīng)過(guò)一次重大改進(jìn)，最大磨削直徑為320mm的高精度萬(wàn)能外圓磨床金屬切削機(jī)床 設(shè)計(jì)單位代號(hào)設(shè)計(jì)單位代號(hào)設(shè)計(jì)順序號(hào)設(shè)計(jì)順序號(hào)組代號(hào)組代號(hào)2.專用機(jī)床型號(hào)金屬切削機(jī)床一、傳動(dòng)系統(tǒng) 1.主傳動(dòng)系統(tǒng) 分類 第二節(jié) 金屬切削機(jī)床部件按驅(qū)動(dòng)主傳動(dòng)的電動(dòng)機(jī)類型:交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、 直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) 按傳動(dòng)裝置類型：機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)、電氣傳動(dòng) 按變速的連續(xù)性分級(jí)變速傳動(dòng) 無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)2.進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng) 機(jī)械進(jìn)給傳動(dòng) 液壓進(jìn)給傳動(dòng) 電伺服進(jìn)給傳動(dòng)空套連接普通平鍵連接導(dǎo)向平鍵連接花鍵連接常用傳動(dòng)件的簡(jiǎn)圖符號(hào)常用傳動(dòng)件的簡(jiǎn)圖符號(hào)常用傳動(dòng)件的簡(jiǎn)圖符號(hào)常用傳動(dòng)件的簡(jiǎn)圖符號(hào)常用傳動(dòng)件的簡(jiǎn)圖符號(hào)常用

6、傳動(dòng)件的簡(jiǎn)圖符號(hào)常用傳動(dòng)件的簡(jiǎn)圖符號(hào)常用傳動(dòng)件的簡(jiǎn)圖符號(hào)常用傳動(dòng)件的簡(jiǎn)圖符號(hào)常用傳動(dòng)件的簡(jiǎn)圖符號(hào)常用傳動(dòng)件的簡(jiǎn)圖符號(hào)常用傳動(dòng)件的簡(jiǎn)圖符號(hào)常用傳動(dòng)件的簡(jiǎn)圖符號(hào)常用傳動(dòng)件的簡(jiǎn)圖符號(hào)常用傳動(dòng)件的簡(jiǎn)圖符號(hào)常用傳動(dòng)件的簡(jiǎn)圖符號(hào)常用傳動(dòng)件的簡(jiǎn)圖符號(hào)常用傳動(dòng)件的簡(jiǎn)圖符號(hào)n常用傳動(dòng)副的傳動(dòng)關(guān)系傳動(dòng)比i：Z1/Z2i =n2/n1n2=n1Z1/Z2從動(dòng)輪齒數(shù)乘積主動(dòng)輪齒數(shù)乘積主動(dòng)輪（軸）轉(zhuǎn)速?gòu)膭?dòng)輪（軸）轉(zhuǎn)速i主動(dòng)輪從動(dòng)輪主動(dòng)輪從動(dòng)輪ninK / Zi =傳動(dòng)比i：K 蝸桿的線數(shù)Z蝸輪的齒數(shù)n常用傳動(dòng)副的傳動(dòng)關(guān)系渦輪蝸桿傳動(dòng)齒條移動(dòng)速度：6060vvpznmznv齒條nv-與齒條嚙合的齒輪的轉(zhuǎn)速, r/min

7、;m-齒條、齒輪模數(shù)，mm ; z-齒輪齒數(shù)p-齒條齒距,mm。(mm/s)n常用傳動(dòng)副的傳動(dòng)關(guān)系螺母移動(dòng)速度：60Pvnv螺母nv-絲杠轉(zhuǎn)速, r/min ;p-單頭螺桿螺距,mm。(mm/s)n常用傳動(dòng)副的傳動(dòng)關(guān)系絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)i1=Z1/Z1i2i3=Z2/Z2Z3/Z3n機(jī)床常用變速機(jī)構(gòu) (1) 電氣伺服進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的控制類型 開(kāi)環(huán)系統(tǒng) 閉環(huán)系統(tǒng) 半閉環(huán)系統(tǒng)2.進(jìn)給傳動(dòng)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，數(shù)控裝置發(fā)出的指令信號(hào)流程是單向的，其精度主要決定于驅(qū)動(dòng)元件和伺服電機(jī)的性能，開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)所用的電動(dòng)機(jī)主要是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。移動(dòng)部件的速度與位移是由輸入脈沖的頻率和脈沖數(shù)決定的，

8、位移精度主要決定于該系統(tǒng)各有關(guān)零部件的精度。 開(kāi)環(huán)控制的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、系統(tǒng)穩(wěn)定、容易調(diào)試、成本低廉等。但是系統(tǒng)對(duì)移動(dòng)部件的誤差沒(méi)有補(bǔ)償和校正，所以精度低，位置精度通常為0.010.02mm。一般適用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床。開(kāi)環(huán)數(shù)控系統(tǒng)2)閉環(huán)控制系統(tǒng) 閉環(huán)控制系統(tǒng)是指在機(jī)床的運(yùn)動(dòng)部件上安裝位置測(cè)量裝置，例如光柵、感應(yīng)同步器和磁柵等位置測(cè)量裝置，（如圖所示。）在加工中，位置測(cè)量裝置將測(cè)量到的工作臺(tái)實(shí)際位置反饋到數(shù)控裝置中，與輸入的指令位移相比較，用比較的差值控制移動(dòng)部件，直到差值為零，即實(shí)現(xiàn)移動(dòng)部件的最終精確定位。從理論上講，閉環(huán)控制系統(tǒng)的控制精度主要取決于檢測(cè)裝置的精度，它完全可以消除由于傳動(dòng)部

9、件制造中存在的誤差給工件加工帶來(lái)的影響，所以這種控制系統(tǒng)可以得到很高的加工精度。但是閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)整都有較大的難度，它主要用于一些精度要求很高的鏜銑床、超精車床和加工中心上。圖1.9 閉環(huán)控制系統(tǒng) 3）半閉環(huán)控制系統(tǒng) 半閉環(huán)控制系統(tǒng)是在伺服系統(tǒng)的絲杠上或進(jìn)給電動(dòng)機(jī)的軸上裝有角位移檢測(cè)裝置(角位移檢測(cè)裝置有圓光柵、光電編碼器及旋轉(zhuǎn)式感應(yīng)同步器等）。半閉環(huán)控制系統(tǒng)不是直接測(cè)量工作臺(tái)位移量，而是通過(guò)檢測(cè)絲杠轉(zhuǎn)角間接地測(cè)量工作臺(tái)位移量，然后反饋給數(shù)控裝置，（如圖所示。）這種控制系統(tǒng)實(shí)際控制的是絲杠的傳動(dòng)，而絲杠的螺母副的傳動(dòng)誤差無(wú)法測(cè)量，只能靠制造保證。因而半閉環(huán)控制系統(tǒng)的精度低于閉環(huán)系統(tǒng)。但

10、由于角位移檢測(cè)裝置比直線位移檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝調(diào)試方便，因此配有精密滾珠絲杠和齒輪的半閉環(huán)系統(tǒng)正在被廣泛地采用。目前已逐步將角位移檢測(cè)裝置和伺服電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)成一個(gè)部件，使系統(tǒng)變得更加簡(jiǎn)單，安裝調(diào)試更加方便，目前，中檔數(shù)控機(jī)床廣泛采用半閉環(huán)控制系統(tǒng)。圖1.10半閉環(huán)控制系統(tǒng) 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) 直線伺服電動(dòng)機(jī) (3) 電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng)中的機(jī)械傳動(dòng)部件:運(yùn)動(dòng)部件的移動(dòng)是靠脈沖信號(hào)來(lái)控制的，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，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不能有反向間隙。 滾珠絲杠 (2) 電氣伺服進(jìn)給系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)部件 電機(jī)支承絲杠螺母伺服進(jìn)給系統(tǒng) 伺服電機(jī) 滾珠絲杠螺母副滾

11、珠絲杠滾珠絲杠螺母副的結(jié)構(gòu)原理：螺母副的結(jié)構(gòu)原理： 在絲杠和螺母上都裝有半圓弧形的螺旋槽，當(dāng)它們套裝在一起時(shí)便形成了在絲杠和螺母上都裝有半圓弧形的螺旋槽，當(dāng)它們套裝在一起時(shí)便形成了滾珠的螺旋滾道。螺母上有滾珠回路管道，將幾圈螺旋滾道的兩端連接起來(lái)，滾珠的螺旋滾道。螺母上有滾珠回路管道，將幾圈螺旋滾道的兩端連接起來(lái)，構(gòu)成封閉的循環(huán)滾道，并在滾道內(nèi)裝滿滾珠。當(dāng)絲杠相對(duì)于螺母旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩者構(gòu)成封閉的循環(huán)滾道，并在滾道內(nèi)裝滿滾珠。當(dāng)絲杠相對(duì)于螺母旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩者發(fā)生軸向位移，而滾珠則可沿著滾道流動(dòng)發(fā)生軸向位移，而滾珠則可沿著滾道流動(dòng) 。滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)原理圖滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)原理圖 滾珠絲杠滾珠絲杠螺母副的特點(diǎn)螺

12、母副的特點(diǎn): 與傳統(tǒng)的滑動(dòng)絲杠螺母副比較，滾珠絲杠螺母副具有以下與傳統(tǒng)的滑動(dòng)絲杠螺母副比較，滾珠絲杠螺母副具有以下優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：（1）傳動(dòng)效率高，摩擦損失小。）傳動(dòng)效率高，摩擦損失小。（2）運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)無(wú)爬行。）運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)無(wú)爬行。（3）傳動(dòng)精度高，反向時(shí)無(wú)空程。）傳動(dòng)精度高，反向時(shí)無(wú)空程。 （4）磨損小，精度保持性好，使用壽命長(zhǎng)。）磨損小，精度保持性好，使用壽命長(zhǎng)。（5）具有運(yùn)動(dòng)的可逆性。）具有運(yùn)動(dòng)的可逆性。 滾珠絲杠副的滾珠絲杠副的缺點(diǎn)缺點(diǎn)是：是： （1）制造成本高。）制造成本高。 （2）由于不能自鎖，因此必須增加制動(dòng)裝置。）由于不能自鎖，因此必須增加制動(dòng)裝置。金屬切削機(jī)床二、主軸部件 主軸部件是機(jī)床

13、重要部件之一,是機(jī)床的執(zhí)行件。 作用：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)。 組成：主軸及其支承軸承、傳動(dòng)件、密封件及定位元件 1.主軸部件應(yīng)滿足的基本要求 旋轉(zhuǎn)精度：安裝工件或刀具的主軸部位的徑向和 軸向跳動(dòng) 剛度 ：在外加載荷作用下抵抗變形的能力 抗振性 ：抵抗受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)的能力 溫升和熱變形 ：各相對(duì)運(yùn)動(dòng)處的摩擦生熱，切削熱 等使主軸部件溫度升高，造成主軸熱變形。 耐摩性（1）旋轉(zhuǎn)精度）旋轉(zhuǎn)精度 主軸組件的旋轉(zhuǎn)精度是指專機(jī)在空載低速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在主軸前端定位面上測(cè)得的徑向圓跳動(dòng)、端面圓跳動(dòng)和軸向竄動(dòng)值的大小。 主軸組件的旋轉(zhuǎn)精度是在靜態(tài)無(wú)載條件

14、下測(cè)出的。如果在工作條件下，則旋轉(zhuǎn)精度就會(huì)有所不同，這種精度稱為運(yùn)動(dòng)精度，是動(dòng)態(tài)的旋轉(zhuǎn)精度。 軸向竄動(dòng) 徑向圓跳動(dòng) 角度擺角 主軸旋轉(zhuǎn)誤差綜合主軸組件的旋轉(zhuǎn)精度影響因素主軸組件的旋轉(zhuǎn)精度影響因素 軸承精度和間隙 與軸承相配合零件（箱體、主軸本身）的精度 軸承安裝、調(diào)整 主軸轉(zhuǎn)速 軸承組合設(shè)計(jì) 軸承的性能 （2）.靜剛度靜剛度 靜剛度簡(jiǎn)稱為剛度。 主軸組件的剛度是指在外加載荷作用下抵抗變形的能力。 指在主軸工作端部作用一個(gè)靜態(tài)力F（或扭矩M）時(shí)，F(xiàn)與主軸在F作用方向上所產(chǎn)生的變形y之比 徑向剛度 、軸向剛度 、扭轉(zhuǎn)剛度 對(duì)于大多數(shù)專機(jī)來(lái)說(shuō)，主軸的徑向剛度是主要的。 影響主軸組件剛度的主要因素影響

15、主軸組件剛度的主要因素 主軸的結(jié)構(gòu)型式及尺寸 軸承的類型、配置及預(yù)緊 傳動(dòng)件的布置方式 主軸組件的制造與裝配質(zhì)量 （3 3）抗振性）抗振性 主軸組件的抗振性是指機(jī)器工作時(shí)主軸組件抵抗振動(dòng)、保持主軸平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)的能力。 主軸組件的振動(dòng)會(huì)影響工件的表面質(zhì)量、刀具的耐用度和主軸軸承的壽命，還會(huì)產(chǎn)生噪聲而影響工作環(huán)境。 （4 4）熱變形）熱變形 主軸組件的熱變形是指機(jī)器工作時(shí)，因各相對(duì)運(yùn)動(dòng)處的摩擦和攪油等耗損而發(fā)熱造成的溫差，使主軸組件在形狀和位置上產(chǎn)生的畸變。 熱變形可在主軸組件運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后因發(fā)熱而造成的各部分位置變化來(lái)度量，也可以用溫升近似地表示。 主軸組件的熱變形會(huì)使主軸伸長(zhǎng)，使軸承的間隙發(fā)生變化

16、，軸心位置偏移等；潤(rùn)滑油溫度升高后，使黏度下降，從而降低軸承的承載能力。 影響主軸組件溫升和熱變形的主要因素影響主軸組件溫升和熱變形的主要因素 軸承的類型、配置方式和預(yù)緊力的大小 潤(rùn)滑方式 散熱條件 一般規(guī)定，使用滑動(dòng)軸承時(shí)，主軸軸承溫度不得超過(guò)60，對(duì)于高精度機(jī)床不得超過(guò)室溫10。滾動(dòng)軸承的允許溫度可參閱表31(在室溫為20的條件下）。 （5）耐磨性耐磨性 主軸組件的耐磨性是指長(zhǎng)期地保持其原始制造精度的能力，即精度的保持性。 主軸組件的各滑動(dòng)表面（包括主軸端部定位面、錐孔與滑動(dòng)軸承配合的軸頸表面，軸向移動(dòng)的主軸組件的導(dǎo)向表面等）都必須具有很高的硬度，以保持其耐磨性。 滑動(dòng)和滾動(dòng)軸承的磨損不僅

17、使主軸組件喪失了原有的運(yùn)轉(zhuǎn)精度，而且將降低剛度和抗振性，因此必須保證這些部分的耐磨性和具有調(diào)整的可能性。 影響耐磨性的主要因素影響耐磨性的主要因素 主軸、軸承的材料與熱處理 軸承（或襯套）類型 潤(rùn)滑方式 臥式車床傳動(dòng)系統(tǒng)臥式車床傳動(dòng)系統(tǒng)主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng) 2.主軸部件的傳動(dòng)方式 齒輪傳動(dòng) ：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，但 不如帶傳動(dòng)平穩(wěn)。 帶傳動(dòng) ：靠摩擦力傳動(dòng)，適用于中心距較大的兩軸之間傳動(dòng)。傳動(dòng)帶有彈性，可吸振，傳動(dòng)平穩(wěn)，過(guò)載會(huì)打滑。 電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)方式 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)

18、構(gòu)緊湊、裝卸維修方便等要求。 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。(1)主軸的支承形式3.主軸部件結(jié)構(gòu) 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。 盡量做到設(shè)計(jì)、工藝、檢測(cè)基準(zhǔn)相統(tǒng)一：兩主支承軸徑圓心連線AB。(2)主

19、軸的構(gòu)造(3)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。(4)主軸軸承 主軸部件中最重要的組件是軸承。軸承的類型、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。 圖3-13 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

20、)單列空心圓錐滾子軸承e)圓錐軸承 f)雙列圓錐軸承 g)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隔套滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承軸承鉻鋼軸承鉻鋼GCr15GCr15，硬度硬度 606065 HRC65 HRC低碳鋼；銅、鋁、工程塑料低碳鋼；銅、鋁、工程塑料保持架保持架滾動(dòng)體滾動(dòng)體內(nèi)圈內(nèi)圈外圈外圈圓錐滾子軸承圓錐滾子軸承30003000 推力球軸承推力球軸承50005000 角接觸球軸承角接觸球軸承70007000 圓柱滾子軸承圓柱滾子軸承 主軸滾動(dòng)軸承的配置型式主軸滾動(dòng)軸承的配置型式v載荷較大 轉(zhuǎn)速較高時(shí)，采用雙列圓柱滾子軸承和接觸角為60的雙向推力角接觸球軸承組合 轉(zhuǎn)速為中、低速時(shí)

21、，采用雙列圓柱滾子軸承和推力球軸承或圓錐滾子軸承的組合 主軸滾動(dòng)軸承的配置型式主軸滾動(dòng)軸承的配置型式v載荷中等 轉(zhuǎn)速較高時(shí)，采用雙列圓柱滾子軸承和角接觸球軸承的組合或采用前后支承都是角接觸球軸承的組合 轉(zhuǎn)速為中、低速時(shí)，可采用兩個(gè)圓錐滾子軸承做前后支承軸承 主軸滾動(dòng)軸承的配置型式主軸滾動(dòng)軸承的配置型式v載荷較小 轉(zhuǎn)速較高時(shí)，可采用前后支承都是單列角接觸球軸承的組合，如果要提高軸向剛度可每個(gè)支承并列兩個(gè)軸承 轉(zhuǎn)速為中、低速時(shí)，可采用深溝球軸承和推力球軸承的組合 滾動(dòng)軸承間隙的調(diào)整和預(yù)緊滾動(dòng)軸承間隙的調(diào)整和預(yù)緊 滾動(dòng)軸承具有合適的間隙或過(guò)盈量，不僅能提高主軸組件的工作性能，而且還可以保證軸承有較長(zhǎng)

22、的壽命。因此，主軸組件中應(yīng)設(shè)有間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)，以保證主軸軸承保持合理的間隙或過(guò)盈量。 主軸軸承在裝配時(shí)要進(jìn)行預(yù)緊、調(diào)整間隙，在使用時(shí)會(huì)出現(xiàn)間隙或過(guò)盈量的變化，還應(yīng)該進(jìn)行重新調(diào)整。因此，采用間隙調(diào)整的方法來(lái)保持各類軸承合理的間隙或過(guò)盈是十分必要的，并必須力求調(diào)整方便、可靠。 常見(jiàn)的滾動(dòng)軸承間隙調(diào)整的結(jié)構(gòu)：常見(jiàn)的滾動(dòng)軸承間隙調(diào)整的結(jié)構(gòu)： 1.對(duì)于帶錐孔的雙列圓柱滾子軸承（NN3000K ) 它是移動(dòng)軸承內(nèi)圈使其錐孔與軸頸外錐面作相對(duì)移動(dòng)，從而使內(nèi)圈產(chǎn)生徑向彈性變形來(lái)調(diào)整軸承的間隙或過(guò)盈量。 2.對(duì)于角接觸軸承 它是通過(guò)使其內(nèi)、外圈產(chǎn)生相對(duì)位移來(lái)實(shí)現(xiàn)間隙調(diào)整的。 金屬切削機(jī)床三、機(jī)床支承件 機(jī)床的支承

23、件是指床身、立柱、橫梁、底座等大件， 相互固定聯(lián)接成機(jī)床的基礎(chǔ)和框架。 1.支撐件應(yīng)滿足的基本要求 足夠的剛度和較高的剛度質(zhì)量比 較好的動(dòng)態(tài)特性 熱穩(wěn)定性好，熱變形性對(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 2.支承件的結(jié)構(gòu) (1)箱形類 支承件在三個(gè)方向的尺寸都相差不多，如各類箱體、底座、升降臺(tái)等。 (2)板塊類 支承件在兩個(gè)方向的尺寸比第三個(gè)方向大得多，如工作臺(tái)、刀架等。 (3)梁類 支承件在一個(gè)方向的尺寸比另兩個(gè)方向大得多，如立柱、橫梁、搖臂、滑枕、床身等。 3.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。 導(dǎo)軌的功用是承

24、受載荷和導(dǎo)向。它承受安裝在導(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)。運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌稱為動(dòng)導(dǎo)軌，不動(dòng)的導(dǎo)軌稱為靜導(dǎo)軌或支承導(dǎo)軌。動(dòng)導(dǎo)軌相對(duì)于靜導(dǎo)軌可以作直線運(yùn)動(dòng)或者回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。四、機(jī)床導(dǎo)軌 1.導(dǎo)軌應(yīng)滿足的主要技術(shù)要求 (1)導(dǎo)向精度 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。 (2)承載能力大，剛度好 根據(jù)導(dǎo)軌承受載荷的性質(zhì)、方向和大小，合理地選擇導(dǎo)軌的截面形狀和尺寸，使導(dǎo)軌具有足夠的剛度，保證機(jī)床的加工精度。 (3)精度保持性好 精度保持性主要是由導(dǎo)軌的耐磨性決定的，常見(jiàn)的磨損形式有磨料(或磨粒)磨損、粘著磨損或咬焊、接觸疲勞磨損等。 (

25、4)低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn) 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。2.導(dǎo)軌的截面形狀和組合形式 圖3-16 導(dǎo)軌的截面形狀a)矩形導(dǎo)軌 b)三角形導(dǎo)軌 c)燕尾形導(dǎo)軌 d)圓柱形導(dǎo)軌直線直線導(dǎo)軌的組合形式導(dǎo)軌的組合形式直線導(dǎo)軌常見(jiàn)的組合形式直線導(dǎo)軌常見(jiàn)的組合形式3.導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)類型及特點(diǎn)(1)滑動(dòng)導(dǎo)軌 (2)靜壓導(dǎo)軌 (3)卸荷導(dǎo)軌(4)滾動(dòng)導(dǎo)軌(1).滑動(dòng)導(dǎo)軌滑動(dòng)導(dǎo)軌 滑動(dòng)導(dǎo)軌的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便和抗振性良好；缺點(diǎn)是磨損快?；瑒?dòng)導(dǎo)軌的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便和抗振性良好；缺點(diǎn)是磨損快。為了提高耐磨性，國(guó)內(nèi)外主要采用鑲鋼滑動(dòng)導(dǎo)軌和塑料滑動(dòng)導(dǎo)軌。為了提高耐磨性，國(guó)內(nèi)外主要

26、采用鑲鋼滑動(dòng)導(dǎo)軌和塑料滑動(dòng)導(dǎo)軌。(a)鑲鋼導(dǎo)軌鑲鋼導(dǎo)軌(b)塑料導(dǎo)軌塑料導(dǎo)軌 (2)卸荷導(dǎo)軌 卸荷導(dǎo)軌是利用機(jī)械或液壓的方式減小導(dǎo)軌面間的壓力,但不使運(yùn)動(dòng)部件浮起,因而既能保持滑動(dòng)導(dǎo)軌的優(yōu)點(diǎn)，又能減小摩擦力和磨損。 “大型超精密機(jī)床導(dǎo)軌卸荷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與測(cè)試” (3).滾動(dòng)導(dǎo)軌滾動(dòng)導(dǎo)軌 與滑動(dòng)導(dǎo)軌相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：摩擦因數(shù)小，運(yùn)動(dòng)靈敏，不易爬與滑動(dòng)導(dǎo)軌相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：摩擦因數(shù)小，運(yùn)動(dòng)靈敏，不易爬行；磨損小，精度保持性好，壽命長(zhǎng)；潤(rùn)滑系統(tǒng)簡(jiǎn)單。行；磨損小，精度保持性好，壽命長(zhǎng)；潤(rùn)滑系統(tǒng)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)有：抗振性差，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。缺點(diǎn)有：抗振性差，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)直線

27、滾動(dòng)導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)(4).靜壓導(dǎo)軌靜壓導(dǎo)軌 靜壓導(dǎo)軌主要是液體靜壓導(dǎo)軌，在靜壓導(dǎo)軌兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌面間通入靜壓導(dǎo)軌主要是液體靜壓導(dǎo)軌，在靜壓導(dǎo)軌兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌面間通入壓力油，可使運(yùn)動(dòng)件浮起。在工作過(guò)程中，導(dǎo)軌面上油腔中的油壓能隨外加負(fù)壓力油，可使運(yùn)動(dòng)件浮起。在工作過(guò)程中，導(dǎo)軌面上油腔中的油壓能隨外加負(fù)載的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)，以平衡外加負(fù)載，保證導(dǎo)軌面間始終處于純液體摩擦狀載的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)，以平衡外加負(fù)載，保證導(dǎo)軌面間始終處于純液體摩擦狀態(tài)。目前，靜壓導(dǎo)軌較多應(yīng)用在大型、重型數(shù)控機(jī)床上。態(tài)。目前，靜壓導(dǎo)軌較多應(yīng)用在大型、重型數(shù)控機(jī)床上。靜壓滾動(dòng)靜壓滾動(dòng) 1.機(jī)床刀架自動(dòng)換刀裝置應(yīng)滿足的要求 1)滿足

28、工藝過(guò)程所提出的要求。 2)在刀架、刀庫(kù)上要能牢固地安裝刀具，在刀架上安裝刀具時(shí)還應(yīng)能精確地調(diào)整刀具的位置，采用自動(dòng)交換刀具時(shí)，應(yīng)能保證刀具交換前后都能處于正確位置。 3)刀架、刀庫(kù)、換刀機(jī)械手部應(yīng)具有足夠的剛度。 4)可靠性高。 5)刀架和自動(dòng)換刀裝置是為了提高機(jī)床自動(dòng)化而出現(xiàn)的，因而它的換刀時(shí)間應(yīng)盡可能縮短，以利于提高生產(chǎn)率。 6)操作方便和安全。五、機(jī)床刀架和自動(dòng)換刀裝置 2.機(jī)床刀架和自動(dòng)換刀裝置的類型 按照安裝刀具的數(shù)目可分為單刀架和多刀架，例如自動(dòng)車床上的前、后刀架和天平刀架。按結(jié)構(gòu)形式可分為方刀架、轉(zhuǎn)塔刀架、回輪式刀架等；按驅(qū)動(dòng)刀架轉(zhuǎn)位的動(dòng)力不同可分為手動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架和自動(dòng)(電動(dòng)和液動(dòng))轉(zhuǎn)位刀架。 車床類機(jī)床的運(yùn)動(dòng)特征是：主運(yùn)動(dòng)為主軸作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)通常由刀具來(lái)完成。 車床加工所使用的刀具主要是車刀，還可用鉆頭、擴(kuò)孔鉆、鉸刀等孔加工刀具。 車床的種類很多，按用途和結(jié)構(gòu)的不同有臥式車床、立式車床、轉(zhuǎn)塔車床、自動(dòng)和半自動(dòng)車床以及各種專門(mén)化車床等。其中臥式車床是應(yīng)用最廣泛的一種。第三節(jié)第三節(jié) 常見(jiàn)的金屬切削機(jī)床常見(jiàn)的金屬切削機(jī)床一、車 床立式車床立式車床轉(zhuǎn)塔車床