2金屬切削機(jī)床典型部件

11第二章金屬切削機(jī)床典型部件22教學(xué)目的和要求掌握對(duì)主軸組件的基本要求；掌握主軸組件的典型結(jié)構(gòu)、滾動(dòng)軸承的類型、選擇、精度及安裝調(diào)整方法；掌握主軸結(jié)構(gòu)和材料；了解支承件的基本要求；掌握支承件的靜剛度及保證支承件自身剛度的措施；了解導(dǎo)軌的功用、分類及應(yīng)滿足的基本要求；了解導(dǎo)軌的材料和滑動(dòng)導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)。33教學(xué)內(nèi)容主軸組件的基本要求及典型結(jié)構(gòu)；滾動(dòng)軸承的類型、選擇、精度及安裝調(diào)整；主軸的結(jié)構(gòu)、材料；支承件的基本要求和設(shè)計(jì)步驟；支承件的靜剛度及形狀選擇的原則；導(dǎo)軌的功用、分類和應(yīng)滿足的基本要求；導(dǎo)軌的材料；滑動(dòng)導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)。44本章重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)：主軸組件的基本要求及典型結(jié)構(gòu)；滾動(dòng)軸承的類型、選擇、精度及安裝調(diào)整方法；主軸結(jié)構(gòu)和材料；支承件的靜剛度保證支承件自身剛度的措施。難點(diǎn)：主軸組件的典型結(jié)構(gòu)。55第一節(jié)主軸組件主軸組件通常由主軸、軸承和安裝在主軸上的傳動(dòng)件等組成。各類機(jī)床對(duì)主軸部件的共同要求是主軸在工作載荷下應(yīng)能長(zhǎng)期保持穩(wěn)定的工作精度，以保證工件的加工精度。66一、主軸部件的基本要求1．旋轉(zhuǎn)精度（1）主軸組件的旋轉(zhuǎn)精度是指裝配在無(wú)載荷，低速轉(zhuǎn)動(dòng)（用手轉(zhuǎn)動(dòng)成低速機(jī)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)）條件下，主軸前端安裝部位的徑向、軸向跳動(dòng)和軸向躥動(dòng)值。例，車床上卡盤的空心軸頸與錐孔中心線的徑向跳動(dòng)會(huì)影響加工圓柱度，而軸向跳動(dòng)則在加工螺紋時(shí)會(huì)影響螺紋螺距。主軸組件的運(yùn)動(dòng)精度是指在工作轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)時(shí)的精度。運(yùn)動(dòng)精度對(duì)于精密和高精度機(jī)床是不能忽略的。（2）旋轉(zhuǎn)精度取決于組件中各主要件如主軸、軸承等制造精度和裝配、調(diào)整精度。運(yùn)動(dòng)精度除上述外，還取決于主軸轉(zhuǎn)速、軸承的設(shè)計(jì)和性能及主軸組件的平衡。772．靜剛度

（1）靜剛度簡(jiǎn)稱剛度，反映了機(jī)床或部組零件抗靜態(tài)外載荷的能力。彎曲剛度K=F/δ（N/μm），定義為使主軸前端產(chǎn)生單位位移在位移方向所需施加的力。剛度的倒數(shù)是柔度。（2）大多數(shù)機(jī)床可以用彎曲剛度作為衡量主軸組件剛度的指標(biāo)。因?yàn)檫@類機(jī)床只要彎曲剛度滿足要求扭轉(zhuǎn)剛度也能滿足要求。對(duì)主軸組件尚無(wú)統(tǒng)一規(guī)定的剛度標(biāo)準(zhǔn)。8（3）鉆床主軸主要承受扭矩，其剛度指標(biāo)是扭轉(zhuǎn)剛度Km

，

Km=MnL/θ(N·m2/rad)

Mn－作用的扭矩（N·m）

L－扭矩的作用距離（m）

θ－扭轉(zhuǎn)角（rad）（4）影響組件的彎曲剛度的因素較多。如主軸的尺寸和形狀，滾動(dòng)軸承的型號(hào)、數(shù)量和配置形式及預(yù)緊、滑動(dòng)軸承的型式和油膜剛度。前后支承的距離和主軸前端的懸伸量、傳動(dòng)件布置方式、組件制造與裝配質(zhì)量等。993.抗振性抗振性包括兩個(gè)方面：抵抗受迫振動(dòng)的能力和抵抗自激振動(dòng)的能力。受迫振動(dòng)的指受外部振源或主軸部件本身。如主軸上零件不平衡，也可是外界干擾力如附近有振動(dòng)較大的機(jī)件。自激振動(dòng)產(chǎn)生于切削過(guò)程中。當(dāng)振源頻率與機(jī)床主軸部件固有頻率重合時(shí)，則將產(chǎn)生共振。fp

激振源頻率

f

固有頻率影響抗振性的主要因素是主軸的剛度、固有頻率和阻尼特性等。主軸部件的振動(dòng)將會(huì)影響工作表面質(zhì)量、刀具耐用度。10104.溫升和熱變形

主軸部件工作時(shí)由于摩擦和攪油等損耗的熱量將會(huì)出現(xiàn)部件的溫升。溫升使主軸部件的現(xiàn)狀和位置發(fā)生變化稱為熱變形。溫升是潤(rùn)滑油粘度下降或者潤(rùn)滑脂熔化產(chǎn)生流失。熱變形使軸承間隙產(chǎn)生變化，影響軸承的使用壽命，使主軸軸線偏離原有位置或者傾斜，影響工作性能和加工精度。溫升規(guī)定：高精度機(jī)床：8-10℃

精密機(jī)床和數(shù)控機(jī)床：15-20℃

普通機(jī)床30-40℃特別精密機(jī)床不能超過(guò)室溫10℃影響溫升和熱變形的主要因素：軸承的類型和布置方式，軸承間隙及預(yù)緊力的大小，潤(rùn)滑方式和散熱條件等。11115.耐磨性主軸部件的耐磨性是長(zhǎng)期保持原始精度的能力，也就是精度的保持性。保證耐磨性要求主軸部件主軸端部定位面、錐孔，與滑動(dòng)軸承配合的軸頸表面，移動(dòng)式主軸套筒外圓表面等各個(gè)滑動(dòng)表面都必須具有很高的硬度提高主軸部件的耐磨性需要正確選擇主軸和滑動(dòng)軸承的材料和熱處理方式、潤(rùn)滑方式，合理調(diào)整軸承的間隙以及具有良好的潤(rùn)滑和可靠的密封。12二、主軸部件的傳動(dòng)方式主軸部件的傳動(dòng)方式主要有齒輪傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)等。1、齒輪傳動(dòng)：特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，能夠傳遞較大的扭矩，能適應(yīng)變轉(zhuǎn)速、變載荷工作，應(yīng)用最廣。缺點(diǎn)是線速度不能過(guò)高，通常小于12~15m/s，不如帶傳動(dòng)平穩(wěn)。2、帶傳動(dòng)：特點(diǎn)是靠摩擦力傳動(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)。皮帶有彈性可吸振，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。缺點(diǎn)是有滑動(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。133、電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)方式特點(diǎn)是主軸單元大大簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，有效地提高了主軸部件的剛度，降低了噪聲和振動(dòng)；有較寬的調(diào)速范圍；有較大的驅(qū)動(dòng)功率和扭矩；便于組織專業(yè)化生產(chǎn)。廣泛應(yīng)用于精密機(jī)床、高速加工中心和數(shù)控車床中。

高速內(nèi)圓磨床電主軸1414三、主軸軸承主軸部件中最重要的組件是軸承。機(jī)床上常用的主軸軸承有滾動(dòng)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)磁懸浮軸承等適應(yīng)高速加工的新型軸承。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。1515（一）滾動(dòng)軸承

1.主軸常用的滾動(dòng)軸承（1）雙列圓柱滾子軸承（2）角接觸球軸承（3）雙向推力角接觸球軸承（4）雙列圓錐滾子軸承（5）加梅軸承16162.滾動(dòng)軸承的典型配置型式（1）配置和選用一般原則適應(yīng)承載能力和剛度要求線接觸的圓柱或圓錐滾子軸承其徑向承載能力和剛度比點(diǎn)接觸的球軸承好；軸向承載能力和剛度方面推力軸承最高，圓錐滾子軸承次之，角接觸球軸承最低。對(duì)主軸部件而言，前支承所受載荷通常大于后支承，且前支承的變形對(duì)主軸的軸端的影響較大，因此前支承處軸承的承載能力和剛度比后支承處大。有沖擊載荷一般選滾子軸承。17適應(yīng)轉(zhuǎn)速的要求不同類型、規(guī)格、精度等級(jí)的軸承，允許的轉(zhuǎn)速不同。相同類型的軸承，其規(guī)格越小、精度等級(jí)越高允許的轉(zhuǎn)速越高，相同規(guī)格的軸承，點(diǎn)接觸的球軸承比線接觸的滾子軸承允許的轉(zhuǎn)速高，滾子軸承比滾錐軸承允許的轉(zhuǎn)速高。適應(yīng)結(jié)構(gòu)的要求為使主軸部件具有較高的剛度，結(jié)構(gòu)緊湊，主軸直徑應(yīng)選擇大一些，軸承可以選擇特輕或輕型軸承，或在同一支承處配置兩聯(lián)或三聯(lián)軸承配置。對(duì)中心距要求較小的多主軸機(jī)床（組合機(jī)床）可用滾針軸承，并將推力球軸承錯(cuò)開(kāi)排列，避免干涉。181919（2）推力軸承配置型式為了使主軸有足夠的軸向位置并盡量簡(jiǎn)化構(gòu)造，應(yīng)恰當(dāng)?shù)剡x擇推力支承的位置和型號(hào)。對(duì)支承簡(jiǎn)化如采用向心推力球軸承或圓錐滾子軸承，則軸承相當(dāng)于一個(gè)徑向支承和1個(gè)推力支承。如采用一個(gè)雙向推力向心軸承，則這個(gè)軸承相當(dāng)于兩個(gè)推力軸承。如采用雙列圓錐滾動(dòng)軸承，則一個(gè)軸承相當(dāng)于一個(gè)徑向支承和兩個(gè)推力支承。2020圖(a)推力支承和裝在后支承的兩側(cè)（如雙列圓錐滾子軸承或一對(duì)圓錐滾子軸承）特點(diǎn)：軸載由后支承承受，前支承構(gòu)造簡(jiǎn)單但主軸熱膨脹后向前伸長(zhǎng)，影響主軸端軸向定位精度，用于普通精度機(jī)床。

2121圖(b)推力支承在前、后徑向支承之外（形如兩端都用圓錐滾子軸承或向心推力球軸承并大口朝外）

特點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單，但熱膨脹后產(chǎn)生軸向松動(dòng)所以常用于較短的主軸。如組合機(jī)床的主軸為負(fù)松動(dòng)，可用彈簧消除間隙和補(bǔ)償熱膨脹。2222圖(c)推力支承裝在前支承的兩側(cè)，形如一對(duì)圓錐滾子軸承或一對(duì)向心推力球軸承。特點(diǎn)：熱膨脹后向后伸長(zhǎng)，提高軸向精度，但間隙調(diào)整較不便，用于精密機(jī)床，如精密車床，銑床，坐標(biāo)鏜床。2323圖(d)兩個(gè)推力支承裝在前支承后側(cè)（形如雙向推力向心球軸承，如400mm車床主軸）特點(diǎn)：減少主軸的懸伸，熱膨脹向后伸長(zhǎng)，前支承構(gòu)造較復(fù)雜，溫升也較高。24幾種典型的主軸軸承配置型式主軸軸承的配置型式應(yīng)根據(jù)剛度、轉(zhuǎn)速、承載能力、抗振性和噪聲等要求來(lái)選擇。常見(jiàn)的幾種典型配置型式：速度型、剛度型、速度剛度型。速度型：主軸前后軸承都采用角接觸球軸承兩聯(lián)或三聯(lián)）。軸向切削力越大，角度應(yīng)越大，且大角度的剛度也大。具有良好的高速性能，承載能力小，如高速CNC車床。剛度型：前支承采用雙列短圓柱滾子軸承承受徑向載荷和60度角接觸雙列向心推力軸承承受軸向載荷，后支承采用雙列短圓柱滾子軸承，

如數(shù)控車床主軸/

25剛度速度型：前軸承采用三聯(lián)角接觸球軸承，后支承采用雙列短圓柱滾子軸承。前軸承的配置特點(diǎn)是外側(cè)的兩個(gè)角接觸球軸承大口朝向主軸工作端，承受主要方向的軸向力；第三個(gè)角接觸球軸承則通過(guò)軸套與外側(cè)的兩個(gè)軸承背靠背配置，使三聯(lián)角接觸球軸承有一個(gè)較大支承跨，以提高承受顛覆力矩的剛度。

如臥式銑床主軸26主軸組件圖庫(kù)

高剛度結(jié)構(gòu)高速結(jié)構(gòu)速度剛度結(jié)構(gòu)主軸組件典型實(shí)例27前支承用雙列圓柱滾子軸承承受徑向載荷和60°角接觸雙列向心推力球軸承承受軸向載荷，后支承采用雙列短圓柱滾子軸承。這種軸承配置的主軸部件，適用于中等轉(zhuǎn)速和切削負(fù)載較大，要求剛度高的機(jī)床。如數(shù)控車床主軸、鏜削主軸單元等。高剛度結(jié)構(gòu)28

該圖是采用圓錐滾子軸承的主軸部件，結(jié)構(gòu)比采用雙列短圓錐滾子軸承簡(jiǎn)化，承載能力和剛度比角接觸球軸承高。但是因?yàn)閳A錐滾子軸承發(fā)熱大、溫升高，允許的極限轉(zhuǎn)速要低些。適用于載荷較大、轉(zhuǎn)速不太高的普通精度的機(jī)床主軸。

29高速結(jié)構(gòu)主軸前后軸承都采用角接觸球軸承（兩聯(lián)或三聯(lián)）。當(dāng)軸向切削分力較大時(shí)，可選用接觸角為25°的球軸承；當(dāng)軸向切削力較小時(shí)，可選用接觸角為15°的球軸承。在相同工作條件下，前者的軸向剛度比后者大一倍。30

角接觸球軸承具有良好的高速性能，但它的承載能力較小，因而適用于高速輕載或精密機(jī)床，如高速鏜削單元、高速CNC車床等。31典型高速結(jié)構(gòu)

MNC300SKF1SS125NDM-4076_300

返回32MNC300

該高速CNC車床主軸前后軸承都采用兩聯(lián)角接觸球軸承，具有較高的轉(zhuǎn)速。

返回33SKF1

返回34SS125

返回35NDM-40

返回3676_300

返回37速度剛度結(jié)構(gòu)前軸承采用三聯(lián)角接觸球軸承，后支承采用雙列短圓柱滾子軸承。主軸的動(dòng)力從后端傳入，后軸承要承受較大的傳動(dòng)力，所以采用雙列短圓柱滾子軸承。38前軸承的配置特點(diǎn)是：外側(cè)的兩個(gè)角接觸球軸承大口朝向主軸工作端，承受主要的軸向力；第三個(gè)角接觸球軸承則通過(guò)軸套與外側(cè)的兩個(gè)軸承背靠背配置，使三聯(lián)角接觸球軸承有一個(gè)較大支承跨，以提高承受顛覆力矩的剛度。如臥式銑床的主軸要求徑向剛度好、有較高轉(zhuǎn)速。39速度剛度結(jié)構(gòu)

FNR140FNC200H2_077SAG101BTA_B

HF2SDNC560TNC131TS_15

返回40FNR140

返回41FNC200

返回42H2_077

返回43SAG101

返回44BTA_B

返回45HF2

返回46SDNC560

返回47TNC131

返回48TS_15

49機(jī)床主軸實(shí)例該圖為具有一級(jí)轉(zhuǎn)速的變速箱展開(kāi)圖。最下面的軸是電動(dòng)機(jī)軸或運(yùn)動(dòng)輸入軸，最上面的軸是機(jī)床主軸，主軸的位置主要由車床的中心高確定。505152535455553．主軸滾動(dòng)軸承的精度和配合前后軸承的精度對(duì)主軸旋轉(zhuǎn)精度的影響δa1=(L+a)δa/Lδb1=a/Lδb

令δa=δb

則δa1＞δb1P11556564．主軸滾動(dòng)軸承間隙調(diào)整和預(yù)緊使軸承滾道與滾動(dòng)體之間的一定的過(guò)盈量，稱為預(yù)緊。滾動(dòng)軸承在有間隙條件下工作，會(huì)使載荷集中作用在處于受力方向的一個(gè)或幾個(gè)滾動(dòng)體上，使?jié)L動(dòng)體與滾道之間產(chǎn)生很大接觸變形，因而將降低軸承的剛度和壽命。

5757當(dāng)間隙調(diào)整到零時(shí)，滾動(dòng)體受力均勻多了，當(dāng)對(duì)軸承預(yù)緊，有過(guò)盈時(shí)，有時(shí)滾動(dòng)體受力更均勻一些，由于有預(yù)緊載荷，滾動(dòng)體已有變形和滾道的實(shí)際接觸面積加大了，剛度也增加了。過(guò)大預(yù)緊使實(shí)際載荷增加太多，滾動(dòng)體和滾道的變形太大，又將提高溫升和降低壽命。軸承廠規(guī)定了輕預(yù)緊、中預(yù)緊、重預(yù)緊三級(jí)。代號(hào)為A、B、C。輕預(yù)緊高速主軸中預(yù)緊中低速轉(zhuǎn)速重預(yù)緊分度主軸58585.滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑與密封（1）主軸滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑滾動(dòng)軸承可用潤(rùn)滑脂或潤(rùn)滑油來(lái)潤(rùn)滑實(shí)驗(yàn)說(shuō)明：在速度較低時(shí)用潤(rùn)滑脂，速度較高時(shí)用潤(rùn)滑油較好。通常判斷的指標(biāo)速度因數(shù)dn，d為軸承內(nèi)徑（mm），n為轉(zhuǎn)速（r/min）。見(jiàn)機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)。

591）脂潤(rùn)滑①潤(rùn)滑脂可用于dn值較低又不需要冷卻的場(chǎng)合。立式主軸軸承也用脂潤(rùn)滑，不存在漏油問(wèn)題。②機(jī)床主軸軸承常用鋰基潤(rùn)滑脂、精密和高精密。機(jī)床主軸常用精密機(jī)床主軸脂。③潤(rùn)滑脂充填量不宜過(guò)多，約為軸承空間的1/3左右，以免發(fā)熱高。充填時(shí)要用注射針管注入，使?jié)L道和每個(gè)滾動(dòng)體都沾上脂。2）油潤(rùn)滑潤(rùn)滑油可用于一切轉(zhuǎn)速，特別適宜于高速。它還有沖洗作用。潤(rùn)滑油粘度：轉(zhuǎn)速越高，粘度越低，負(fù)載越重，粘度層越高。60602）主軸組件的密封密封作用，對(duì)于油潤(rùn)滑的主軸組件來(lái)說(shuō)，為的只防止油外漏，屑末和灰塵切削液等進(jìn)入，用脂潤(rùn)滑的主軸組件來(lái)說(shuō)，主要防止外物進(jìn)入（和齒輪箱中的潤(rùn)滑油進(jìn)入）主要有接觸式密封和非接觸式密封。接觸式密封有摩擦磨損，發(fā)熱嚴(yán)重，主要適用于低速主軸，非接觸式密封可以制成迷宮式和間隙式，發(fā)熱小，應(yīng)用廣泛。6161（二）滑動(dòng)軸承滑動(dòng)軸承應(yīng)有良好的抗振性，旋轉(zhuǎn)精度高，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)等特點(diǎn)，應(yīng)用于高速或低速的精密、高精密機(jī)床和數(shù)控機(jī)床中。主軸滑動(dòng)軸承按產(chǎn)生油膜的方式，可分為動(dòng)壓軸承和靜壓軸承兩類。按照流體介質(zhì)不同可分為液體滑動(dòng)軸承和氣體滑動(dòng)軸承。1．液體的動(dòng)壓滑動(dòng)軸承動(dòng)壓軸承按油楔數(shù)分為單油楔和多油楔。多油楔軸承的軸心位置穩(wěn)定性好，抗振動(dòng)和沖擊性能好。故多采用多油楔軸承。多油楔軸承有固定多油楔和活動(dòng)多油楔兩類。622．液體靜壓軸承液體靜壓軸承系統(tǒng)：一套專用供油系統(tǒng)、節(jié)流器和軸承。靜壓軸承與動(dòng)壓軸承相比具有的優(yōu)點(diǎn)：承載能力高；旋轉(zhuǎn)精度高；油膜有均化誤差的作用，可提高加工精度；抗振性好；運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)；既能在低速下工作，也能在高速下工作；摩擦小，軸承壽命長(zhǎng)。缺點(diǎn)是需要一套專用供油設(shè)備，軸承制造工藝復(fù)雜、成本高。

定壓式靜壓軸承節(jié)流器有兩類：固定節(jié)流器和可變節(jié)流器633、氣體靜壓軸承用空氣作為介質(zhì)的靜壓軸承稱為氣體靜壓軸承，也稱為氣浮軸承或空氣軸承，其工作原理與液體靜壓軸承相同。具有氣體靜壓軸承的主軸結(jié)構(gòu)形式主要有三種：（1）具有徑向圓柱與平面止推型軸承的主軸部件（2）采用雙半球形氣體靜壓軸承（3）前端為球形，后端為圓柱形或半球形6464四．主軸1．主軸的結(jié)構(gòu)1）為了便于裝配，制造，常把主軸做成階梯形。2）主軸頭部構(gòu)適應(yīng)保證夾具頂尖的準(zhǔn)確安裝，便于裝卸，盡量縮短懸伸長(zhǎng)度，因夾具刀具標(biāo)準(zhǔn)化，主軸頭部也標(biāo)準(zhǔn)化。3）有的機(jī)床主軸是空心的，如車床，銑床。65652．主軸的材料和熱處理（1）決定主軸尺寸的基本因素是所允許的變形的大小，故主軸的計(jì)算主要是剛度的驗(yàn)算，通常能滿足剛度的要求，也能滿足強(qiáng)度的要求。只有對(duì)粗加工重載荷的機(jī)床主軸，才需同時(shí)進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算，對(duì)高速主軸，如內(nèi)圓磨床主軸，要進(jìn)行抗振性驗(yàn)算，主軸剛度包括彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度。（2）一般普通機(jī)床的主軸可采用45號(hào)優(yōu)質(zhì)中碳鋼調(diào)質(zhì)HB220-250，頭部錐孔，定心軸頸經(jīng)高頻淬硬HRC50-55，其它有特殊要求，磨床砂輪主軸表面要求耐磨性高，熱處理變形小，可選用20MnVB滲碳淬火HRC56-62（即選用合金鋼）。66663．主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定（1）主軸前軸頸直徑D1的選??；表2-5P118（2）主軸內(nèi)孔直徑d的確定；在滿足剛度的前提下盡量取大值，一般保證d/D＜0.7（3）主軸前端懸伸量a的確定；主軸的前端的懸伸量是指主軸前支承徑向反力作用點(diǎn)到前端受力作用點(diǎn)之間的距離，在滿足結(jié)構(gòu)要求的前提下盡量取小值。如主軸端部采用短法蘭式，前支承的推力軸承安裝在徑向支承的內(nèi)側(cè)，盡量利用主軸端部結(jié)構(gòu)構(gòu)成密封裝置，成對(duì)安裝的圓錐滾子軸承或角接觸球軸承采用背靠背的配置均可以減小a

，提高主軸部件的剛性和抗振性。67（4）主軸合理跨距的確定·L合理=（4～5）D1

·L合理=（3～5）a，用于懸伸長(zhǎng)度較小，如車床﹑銑床﹑外圓磨床等?！合理=（1～2）a，用于懸伸長(zhǎng)度較大時(shí)，如鏜床﹑內(nèi)圓磨床等。6868四．典型主軸部件69691．車﹑鏜﹑銑機(jī)床類主軸部件707071712．鉆床類主軸組件72723．磨床類主軸組件（圖2-7）（圖2-8）73737474第二節(jié)支承件及導(dǎo)軌

一．支承件機(jī)床中的支承件包括床身、立柱、橫梁、搖臂、底座、工作臺(tái)和升降臺(tái)等。占機(jī)床總重量的40%～70%，所以也稱為大件。支承其他部件，使這些部件保持正確的相對(duì)位置與運(yùn)動(dòng)精度。（一）支承件的功用及基本要求1．支承件的功用（1）承受機(jī)床加工時(shí)的靜態(tài)力和動(dòng)態(tài)力，如重力、切削力、摩擦力、夾緊力、慣性力等。（2）支承工件：車床床身支承床頭箱、進(jìn)給箱、溜板箱、刀架、中心架等工件。（3）支承件的內(nèi)部空間可以儲(chǔ)存冷卻液、潤(rùn)滑液、放置液壓裝置及電氣裝置。支承件的受力變形和振動(dòng)都會(huì)影響加工精度和表面質(zhì)量，所以支承件是機(jī)床十分重要構(gòu)件。75752．對(duì)支承件的基本要求（1）足夠的剛度

剛度：彈性體抵抗變形的能力。

靜剛度：彈性體在靜力作用下產(chǎn)生的變形量（F/δ）。(自身剛度、局部剛度、接觸剛度）

動(dòng)剛度：在交變力的作用下，彈性體的作用力與振幅值之 比（F/A）。

動(dòng)剛度與靜剛度成正比。支承件在外界載荷作用下抵抗變形的能力為支承件的剛度。靜剛度取決于支承件本身的結(jié)構(gòu)剛度和接觸剛度。動(dòng)剛度不僅與靜剛度有關(guān)，還與支承件系統(tǒng)阻尼及固有頻率有關(guān)。支承件應(yīng)具有足夠的剛度，即在一定外界載荷作用下，變形量小于允許值。76（2）良好的動(dòng)態(tài)特性機(jī)床在進(jìn)行切削加工時(shí)如發(fā)生振動(dòng)，將會(huì)影響加工質(zhì)量和刀具壽命，而支承件的抗振能力對(duì)于整個(gè)機(jī)床的抗振力影響很大。故支承件必須具有足夠大的抵抗受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)的能力。引起振動(dòng)的因素：1.安裝其上的工作部件傳來(lái)的干擾力（如離心力等），切削力的變化等。2.地面?zhèn)鱽?lái)的外界干擾力。提高抗振性的措施：提高剛度，增加阻尼（材料問(wèn)題）、提高固有頻率（質(zhì)量m↓、彈簧常數(shù)k↑即設(shè)計(jì)中合理分布材料）。7777如：質(zhì)量-彈簧-阻尼系統(tǒng)7878傳遞函數(shù)：式中，時(shí)，為振蕩環(huán)節(jié)。當(dāng)系統(tǒng)產(chǎn)生的阻尼ωn＝1/T為系統(tǒng)的無(wú)阻尼固有頻率。7979（3）較小的熱變形和內(nèi)應(yīng)力機(jī)床工作中，支承件上有眾多的熱源，如電機(jī)、運(yùn)轉(zhuǎn)著的變速箱、導(dǎo)軌面液壓元件等，它們都裝在支承件上，這些熱源溫升不一，造成支承件各部分之間的溫差，產(chǎn)生不一致的熱變形，導(dǎo)致支承件不規(guī)則變形而影響加工精度。破壞工件間的相互位置關(guān)系和相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系，影響加工質(zhì)量。支承件在鑄造、焊接和粗加工過(guò)程中，材料內(nèi)形成內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致支承件變形、超出機(jī)床的允許的誤差范圍。減少熱變形和內(nèi)應(yīng)力的影響，具體方法為：1）散熱和隔熱

a)把電機(jī)、油箱等放置在地面上；

b)采用風(fēng)扇，冷卻器、恒溫油箱等散熱；

c)高精度設(shè)備必須安裝在恒溫室內(nèi)。

802）減少支承件溫度不均勻的影響。813）采用對(duì)稱結(jié)構(gòu)在熱變形后，支承件截面的對(duì)稱中心線位置基本不變。例如精密機(jī)床，盡量把主軸中心安排在箱體截面的對(duì)稱中心線上。又如牛頭刨床滑枕的導(dǎo)軌位于截面對(duì)稱線上，可減少滑枕的熱彎曲變形。4）減少支承件內(nèi)應(yīng)力合理設(shè)計(jì)支承件的形狀，使各部分的金屬材料盡可能均勻，避免較薄部分向厚大部分突然變化，必須有過(guò)渡面。采用退火、人工時(shí)效、天然時(shí)效等熱處理方法去除制造中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。82（4）較高的剛度/質(zhì)量比在滿足剛度的要求下應(yīng)盡量減小支承件的質(zhì)量。（5）對(duì)支承件的其它要求：便于排屑，吊運(yùn)安全，液壓電器工件的合理安裝位置，并具有良好的工藝性以便于制造的安裝。833、機(jī)床的類型、布局和支承件的形狀機(jī)床的類型可分為三類：中小型機(jī)床、精密和高精密機(jī)床、大型和重型機(jī)床。機(jī)床的布局形式直接影響支承件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。中型臥式車床采用前傾車身、前傾托板布局形式較多，缺點(diǎn)是排屑困難，不使切屑堆積在導(dǎo)軌上將熱量傳給床身而產(chǎn)生熱變形；容易安裝自動(dòng)排屑裝置；設(shè)計(jì)成封閉的箱形，能保證有足夠的抗彎和抗扭強(qiáng)度。支承件的基本形狀：箱形類、板塊類、梁類84床身結(jié)構(gòu)圖

對(duì)稱的床身結(jié)構(gòu)，排屑器能從床身中部迅速地將炙熱的切屑排除，并且冷卻油的對(duì)稱循環(huán)保證了機(jī)床的熱穩(wěn)定性。85高剛性結(jié)構(gòu)868788884、支承件的設(shè)計(jì)步驟（1）根據(jù)支承件的不同使用要求對(duì)其進(jìn)行受力分析。（2）根據(jù)支承件受力及其它要求（排屑、電氣、液壓工件的安裝）并參考同類機(jī)床同類型部件，初步?jīng)Q定其形狀和尺寸。（3）用有限元法計(jì)算支承件的剛度或進(jìn)行模型試驗(yàn)，求得靜態(tài)的動(dòng)態(tài)特性（靜剛度、固有頻率等），依結(jié)果對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行修改，或方案比較，選取滿足經(jīng)濟(jì)要求、技術(shù)要求的最佳方案。89895、支承件的靜力分析支承件根據(jù)其形態(tài)分為三大類：（1）梁類件它是指一個(gè)方向尺寸比另外兩個(gè)方向尺寸大得多支承件。如床身、立柱、橫梁、搖臂、滑枕等。（2）板類件它是指兩個(gè)方向尺寸比第三個(gè)方向尺寸大得多的支承件。如底座、工作臺(tái)。（3）箱形件它是指三個(gè)方向尺寸都差不多的支承件，如箱體。9090（二）支承件的結(jié)構(gòu)分析1．支承件的靜剛度支承件的變形一般包括：自身變形，局部變形，接觸變形。（1）支承件的自身剛度

機(jī)床的受力變形，主要是指支承件本身的變形，抵抗變形的能力為支承件的自身剛度。支承件的變形主要是彎曲變形和扭轉(zhuǎn)變形，支承件的自身剛度主要指彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度。（2）局部剛度

抵抗局部變形的能力。（3）接觸剛度

支承件連接處變形包括支承件連接邊緣的變形、影響變形和支承面的接觸變形。抵抗連接處變形的能力，稱為接觸剛度。91912．保證支承件自身剛度的措施（1）合理選擇截面的形狀和尺寸。支承件承載主要的彎矩和扭矩，產(chǎn)生的變形主要是彎扭變形，在其他條件相同時(shí)，抗彎扭剛度和截面慣性矩有關(guān)。同一材料，截面積相等，做成不同形狀，截面慣性矩相差很大。

9293941）空心截面的抗彎、抗扭剛度比實(shí)心的大，故床身截面做成中空形式，在相同截面積條件下，加大輪廓尺寸，適當(dāng)?shù)販p小壁厚，可大大提高剛度。2）截面積和壁厚在等條件下，各種不同形狀空心的截面的剛度不同。圓形截面抗扭剛度比方形大，而抗彎剛度較小。工字型截面梁抗彎最好，長(zhǎng)板形次之，實(shí)心圓最弱。3）封閉截面比不封閉截面剛度大。9595（2）合理布置筋板和加強(qiáng)筋縱向筋板作用為提高抗彎剛度，應(yīng)布置在彎曲平面內(nèi)。橫向筋板作用主要是提高抗扭剛度，斜向筋板，兩者兼之。橫向筋板（表2-7）布置在與彎曲平面垂直的平面內(nèi)，抗扭剛度高；縱向筋板布置在彎曲平面內(nèi)，抗彎剛度較高；斜向筋板的抗彎剛度和抗扭剛度均較高。加強(qiáng)筋的高度一般可取壁厚的4-5倍，厚度可取壁厚的0.8-1倍。96筋條（加強(qiáng)筋）～筋條配置在支承件的內(nèi)壁上，可減小局部變形和薄壁振動(dòng)。979898（3）合理選擇連接部位的結(jié)構(gòu)凹槽型連接和U型加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)效果最好，特別是對(duì)承受彎矩的效果更好，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。99993.提高局部剛度盡量避免在主要支承件上開(kāi)孔。如開(kāi)孔，孔的尺寸及位置設(shè)計(jì)要合理，工作時(shí)加蓋以補(bǔ)償部分剛度損失。并可通過(guò)適當(dāng)增加加強(qiáng)筋彌補(bǔ)剛度損失。

圖中實(shí)線：前壁開(kāi)一孔的情況。虛線：前、后壁各開(kāi)一孔的情況。當(dāng)b0/b<0.2，L0/L<0.2時(shí)，剛度的降低不大。1004.提高接觸剛度（1）導(dǎo)軌面和重要的固定面必須配刮或配磨。（2）施加預(yù)載5.提高支承件的抗振性（1）采用封砂結(jié)構(gòu)（2）采用具有阻尼性能的焊接結(jié)構(gòu)（3）采用阻尼涂層（4）采用環(huán)氧樹(shù)脂粘結(jié)的結(jié)構(gòu)1011016.減少支承件的熱變形（1）散熱和隔熱（2）均衡溫度場(chǎng)（3）熱對(duì)稱結(jié)構(gòu)7.合理選擇支承件材料及熱處理方式支承件的材料選擇支承件的材料，除應(yīng)滿足上述要求外，還應(yīng)保證足夠的強(qiáng)度、沖擊韌性和耐磨性等。目前常用的材料有鑄鐵、鋼板和型鋼、天然和人造花崗巖、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土等。

1)鑄鐵鑄造可以鑄出形狀復(fù)雜的支承件，存在在鑄鐵中的片狀或球狀石墨在振動(dòng)時(shí)形成阻尼，抗振性比鋼高3倍。但生產(chǎn)鑄鐵支承件需要制作木模、芯盒等，制造周期長(zhǎng)，成本高，故適宜于成批生產(chǎn)。

1021022)鋼板與型鋼用鋼板與型鋼焊接成支承件，生產(chǎn)周期比鑄造快1.7~3.5倍，鋼的彈性模量約為鑄鐵的2倍，承受同樣載荷，壁厚可做得比鑄件薄，重量也輕。添加隔板、加強(qiáng)筋靈活，且容易改型，但是，鋼的阻尼比只為鑄鐵的約1/3，抗振性差，結(jié)構(gòu)和焊縫上要采取抗振指施。適用場(chǎng)合：?jiǎn)渭∨a(chǎn)的支承件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，要求不高的專用機(jī)床。熱處理：鑄件和焊接件都要經(jīng)退火與時(shí)效處理。1033)天然和人造花崗巖天然花崗巖的優(yōu)點(diǎn)很多：性能穩(wěn)定，精度保持性好。由于經(jīng)歷長(zhǎng)期的自然時(shí)效，殘余應(yīng)力極小，內(nèi)部組織穩(wěn)定；抗振性好，阻尼比鋼大15倍；耐磨性比鑄鐵高5~10倍；導(dǎo)熱系數(shù)和線膨脹系數(shù)小，熱穩(wěn)定性好；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。目前用于三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)和印刷板數(shù)控鉆床等。用作氣浮導(dǎo)軌的基底很理想。主要缺點(diǎn)是，結(jié)晶顆粒粗于鋼鐵的晶粒，抗沖擊性能差，脆性較大，油和水等液體易滲入晶界中，使巖石局部變形脹大，難于制作形狀復(fù)雜的零件。1041044)預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土主要用于制造不常移動(dòng)的大型機(jī)械的機(jī)身、底座、立柱等支承件。預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土支承件的剛度和阻尼比較之鑄鐵大5倍，抗振性好，成本較低。但鋼筋的配置對(duì)支承件影響較大，應(yīng)按彈性理論或有限元法所得的主應(yīng)力方向進(jìn)行鋼筋的配置。制作時(shí)混凝土的保養(yǎng)方法也影響性能，混凝土耐腐蝕性差，油滲導(dǎo)致疏松，表面應(yīng)噴漆或噴涂塑料，脆性也較大。使用條件較為嚴(yán)格方能保持工作壽命。1051058.支承件焊接結(jié)構(gòu)鋼材彈性模量大，重量可以輕一點(diǎn)；添加隔板、加強(qiáng)筋靈活，且容易改型，但鋼材的阻尼?。缓附訒r(shí)易產(chǎn)生變形。適用場(chǎng)合：?jiǎn)渭∨a(chǎn)的支承件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，要求不高的專用機(jī)床。9.支承件的結(jié)構(gòu)工藝性如圖a)所示的床身立柱結(jié)構(gòu)加工導(dǎo)軌面時(shí)不便于安裝，加上一個(gè)工藝凸臺(tái)（圖b）就好安裝了。

106106減少切削加工量，尤其是減少要求高的精加工面積?？蓮臏p少加工表面數(shù)和加工面積來(lái)考慮。這樣可提高生產(chǎn)率，降低刀具消耗，從而降低成本。較長(zhǎng)支承件應(yīng)盡量避免兩端有加工面，避免支承件內(nèi)部深處有加工面以及傾斜的加工面。盡可能使加工面集中，可以減少加工時(shí)的翻轉(zhuǎn)及裝夾次數(shù)，同一方向的加工應(yīng)處于一個(gè)平面內(nèi)，便于一次切削完成。所有加工面應(yīng)有較大的基準(zhǔn)，便于加工時(shí)進(jìn)行定位、測(cè)量和夾緊。107107二.導(dǎo)軌（一）導(dǎo)軌的功用、分類和應(yīng)滿足的要求導(dǎo)軌的功用和分類1．功用：導(dǎo)軌的功用是導(dǎo)向和承載，有利與保證主運(yùn)動(dòng)或進(jìn)給運(yùn)動(dòng)軌跡的，也有用于調(diào)整部件之間的相對(duì)位置的。2．導(dǎo)軌副中，主運(yùn)動(dòng)一方叫動(dòng)導(dǎo)軌，不動(dòng)的一方叫支承導(dǎo)軌。通常動(dòng)導(dǎo)軌相對(duì)于支承導(dǎo)軌只能做直線運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)的稱為直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌，實(shí)現(xiàn)圓周運(yùn)動(dòng)的稱為圓周運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌。108108導(dǎo)軌的導(dǎo)向原理（保留一個(gè)移動(dòng)自由度）導(dǎo)軌的導(dǎo)向面棱柱面圓柱面xyz1091093．分類（1）按運(yùn)動(dòng)性質(zhì)分Ⅰ主運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌，動(dòng)導(dǎo)軌作主運(yùn)動(dòng)，與支承導(dǎo)軌相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度較高。如立式車床的花盤與底座導(dǎo)軌，龍門刨床工作臺(tái)與床身導(dǎo)軌。Ⅱ進(jìn)給運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌動(dòng)導(dǎo)軌作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，與支承導(dǎo)軌相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度較低，機(jī)床中，多屬進(jìn)給導(dǎo)軌，如普通車床的溜板（動(dòng)）與床身導(dǎo)軌（支）。Ⅲ移置導(dǎo)軌這種導(dǎo)軌只用于調(diào)整部件之間的相對(duì)位置，在加工時(shí)沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，如臥式鏜床的后立柱和床身導(dǎo)軌。110110（2）按摩擦性質(zhì)分Ⅰ.滑動(dòng)導(dǎo)軌：按兩導(dǎo)軌間摩擦狀態(tài)分a.液體靜壓導(dǎo)軌，兩導(dǎo)軌面間有一層靜壓油膜，摩擦性質(zhì)液體摩擦，多用于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌。b.液體動(dòng)壓導(dǎo)軌，動(dòng)導(dǎo)軌面相對(duì)滑動(dòng)速度達(dá)到一定值后，導(dǎo)軌面間形成壓力油鍥（動(dòng)壓效應(yīng)），摩擦性質(zhì)屬于液體摩擦僅用作主運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌。c.混合摩擦導(dǎo)軌：動(dòng)導(dǎo)軌相對(duì)速度不夠高，在導(dǎo)軌面間有一定動(dòng)壓效應(yīng)，油鍥形成油壓不足以隔開(kāi)導(dǎo)軌面，導(dǎo)軌面仍處在直接接觸狀態(tài)，摩檫性質(zhì)混合摩檫狀態(tài)。大多數(shù)導(dǎo)軌屬此類。d．邊界摩檫導(dǎo)軌：滑動(dòng)速度很低時(shí)，導(dǎo)軌面不足以產(chǎn)生動(dòng)壓效應(yīng)，摩擦性質(zhì)邊界摩檫狀態(tài)，精密進(jìn)給運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌屬此類。Ⅱ.滾動(dòng)導(dǎo)軌兩導(dǎo)軌面之間裝有球、滾子和滾針等滾動(dòng)元件，具有滾動(dòng)摩擦性質(zhì)，廣泛地應(yīng)用于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌。111111（3）開(kāi)式和閉式導(dǎo)軌的應(yīng)用按照受力情況分：開(kāi)式導(dǎo)軌：導(dǎo)軌所承受的顛覆力矩不大，在部件自重和外載作用下導(dǎo)軌面在全長(zhǎng)始終貼合。閉式導(dǎo)軌：顛覆力矩較大，須增加壓板形成輔助導(dǎo)軌面，才能使導(dǎo)軌面較長(zhǎng)始終貼合。1121124．導(dǎo)軌應(yīng)滿足的要求（1）導(dǎo)向精度a、所謂導(dǎo)向精度是指動(dòng)導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)軌跡的準(zhǔn)確度，它是保證導(dǎo)軌工作質(zhì)量的前提，它包括兩個(gè)方面的要求；一是運(yùn)動(dòng)軌跡的形狀誤差要求，如直線導(dǎo)軌的直線度和圓導(dǎo)軌的圓柱度，二是運(yùn)動(dòng)軌跡的位置誤差要求，即導(dǎo)軌與有關(guān)部件之間的位置精度，如：車床床身導(dǎo)軌相對(duì)主軸軸線的平行度。b、影響導(dǎo)向精度的主要因素有：導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)型式，導(dǎo)軌的幾何精度和接觸精度，導(dǎo)軌和基礎(chǔ)件的剛度，導(dǎo)軌的油膜厚度和油膜剛度，導(dǎo)軌和基礎(chǔ)件的熱變形等。c、幾何精度、接觸精度。113導(dǎo)向精度導(dǎo)軌在垂直平面和水平面內(nèi)的直線度114導(dǎo)向精度導(dǎo)軌間的平行度115115（2）剛度和耐磨性為保證長(zhǎng)期保持導(dǎo)向精度，需要導(dǎo)軌具有較好的剛度和耐磨性。剛度不足影響部件之間的相對(duì)位置精度和導(dǎo)向精度，使導(dǎo)軌面的比壓分布不均，家具導(dǎo)軌面的磨損。

耐磨性決定導(dǎo)向精度能否保持長(zhǎng)期的關(guān)鍵。常見(jiàn)的磨損形式是磨粒磨損、咬合磨損、疲勞磨損和壓潰磨損。滑動(dòng)導(dǎo)軌磨損的基本形式磨粒磨損和咬合磨損，常相互影響，磨粒磨損一般是咬合磨損的起因，要和磨損又會(huì)加劇磨粒磨損。

滾動(dòng)導(dǎo)軌主要是疲勞磨損。導(dǎo)軌耐磨性主要與導(dǎo)軌的材料及熱處理、導(dǎo)軌面的摩擦性質(zhì)、導(dǎo)軌受力情況及導(dǎo)軌相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度等有關(guān)。116（3）低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性。為了防止出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，在設(shè)計(jì)低速運(yùn)行機(jī)構(gòu)時(shí)，除提高傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的剛度，降低移動(dòng)件的質(zhì)量外，在設(shè)計(jì)中可采取措施來(lái)減少靜動(dòng)摩擦系數(shù)之差。

a．用滾動(dòng)摩擦，液體摩擦代替滑動(dòng)摩擦.

b．使作用在導(dǎo)軌表面的壓力降低，如采用卸荷導(dǎo)軌.

c．采用減摩材料。

d．采用導(dǎo)軌油，可大大摩擦面間的靜動(dòng)摩擦系數(shù)之差，因而能降低臨界速度，甚至全消除爬行。(4)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝性好設(shè)計(jì)時(shí)要注意，使導(dǎo)軌的制造和維護(hù)方便，刮研量少，如果是鑲裝導(dǎo)軌，則應(yīng)盡量做到更換容易。117117(二)導(dǎo)軌材料1．對(duì)導(dǎo)軌材料的要求對(duì)導(dǎo)軌材料的主要要求是耐磨性好，工藝性好和成本低等。常用的導(dǎo)軌材料有鑄鐵、鋼、有色金屬和塑料。2．導(dǎo)軌材料的搭配(1)在導(dǎo)軌摩擦副中，為了提高耐磨性，動(dòng)導(dǎo)軌和支承導(dǎo)軌應(yīng)具有不同的硬度，故應(yīng)盡量采用不同的材料，如材料相同，應(yīng)采用不同的熱處理。118118(2)在直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌中，長(zhǎng)導(dǎo)軌用耐磨和硬度較高的材料制造等。因?yàn)椋篴．長(zhǎng)導(dǎo)軌各處的使用機(jī)會(huì)難以均等，磨損往往不均勻，不均勻磨損對(duì)加工精度影響較大，短導(dǎo)軌磨損均勻，即使磨損大，對(duì)加工精度影響也不大。b．減少修理的勞動(dòng)量，短導(dǎo)軌易刮研，即減輕勞動(dòng)又節(jié)約工時(shí)。c．不能完全防護(hù)的導(dǎo)軌都是露在外面的長(zhǎng)導(dǎo)軌，易被刮傷。(3)在回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副中，應(yīng)將較輕的材料用于動(dòng)導(dǎo)軌。(4)搭配情況：鑄鐵---鑄鐵，鑄鐵---淬火鑄鐵，鑄鐵---淬火鋼，有色金屬---鑄鐵，塑料---鑄鐵，淬火鋼-淬火鋼等，前者為動(dòng)導(dǎo)軌，后者為支承導(dǎo)軌，除鑄鐵外，其它導(dǎo)軌都是鑲裝的。1191193鑄鐵(1)鑄鐵是一種低成本，有良好減振性和耐磨性，容易鑄造和切削加工的金屬材料。常用的鑄鐵有灰鑄鐵、孕育鑄鐵和耐磨鑄鐵。(2)鑄鐵的特點(diǎn)與應(yīng)用。1)灰鑄鐵，應(yīng)用最多的牌號(hào)是HT200，HT300，在潤(rùn)滑和防護(hù)較好的條件下有一定的耐磨性。鑄鐵的導(dǎo)軌摩擦副適用于需要手工刮研的導(dǎo)軌；對(duì)加工與潤(rùn)滑較好，工作負(fù)荷較輕的精密導(dǎo)軌；對(duì)加工精度保持性要求不高的次要導(dǎo)軌，不經(jīng)常工作的導(dǎo)軌；其中包括移置導(dǎo)軌等。2)孕育鑄鐵耐磨性比灰口鑄鐵高，在車床，六角車床，銑床磨床上都有應(yīng)用。1203)耐磨鑄鐵應(yīng)用較多的有高磷鑄鐵，磷銅鈦鑄鐵和釩鈦鑄鐵。a）高磷鑄鐵的耐磨性比孕育鑄鐵高一倍多，車床，磨床等機(jī)床上采用。b）磷銅鈦耐磨鑄鐵耐磨性比孕育鑄鐵高1.5~2倍，鑄鐵質(zhì)量易控制，但成本較高，多用于精密機(jī)床如坐標(biāo)鏜床和螺紋磨床等。c）釩鈦耐磨鑄鐵耐磨性（比孕育鑄鐵高）與磷銅鈦耐磨鑄鐵相仿，熔鑄工藝簡(jiǎn)便，與灰口鑄鐵相比，其成本較高，d）考慮到提高耐磨性后修理費(fèi)用和機(jī)床停工損失降低等因素，耐磨鑄鐵總的經(jīng)濟(jì)效果是好的。1211214鋼采用淬火鋼和氮化鋼的鑲鋼導(dǎo)軌，可大幅度地提高導(dǎo)軌的耐磨性，鑄鐵-淬火鋼導(dǎo)軌摩擦副具有較高的防止撕傷，抗磨料磨損的能力，與鑄鐵-鑄鐵導(dǎo)軌摩擦副相比，耐磨性可提高5倍以上。

鑲裝方法主要有：采用倒裝螺釘將鋼導(dǎo)軌鑲裝在鑄鐵導(dǎo)軌上，或采用焊接鑲裝、粘接方式。為便于處理和減少變形可以將鋼導(dǎo)軌分段鑲裝。鑲裝導(dǎo)軌的工藝復(fù)雜，加工困難，成本很高。1225塑料(1)常用的塑料導(dǎo)軌有兩類：噴涂塑料導(dǎo)軌和粘結(jié)塑料導(dǎo)軌，用于噴涂的有錦綸1010和低壓聚乙烯粉末，用于粘接的有酚醛類布膠板，通常對(duì)導(dǎo)軌用噴涂，對(duì)短導(dǎo)軌用粘接。(2)聚氟四乙烯是現(xiàn)有材料中干摩擦系數(shù)（f=0.04）最低一種。加入添加劑后可增加耐磨性，故以原四氟乙烯為基本的氟塑料是機(jī)床滑動(dòng)導(dǎo)軌的一種較好的材料，可用環(huán)氧樹(shù)脂粘結(jié)在動(dòng)導(dǎo)軌上。這種導(dǎo)軌可應(yīng)用于潤(rùn)滑不良或無(wú)法潤(rùn)滑的導(dǎo)軌上，即可在干摩擦下使用。這種材料用于數(shù)控機(jī)床和自動(dòng)換刀數(shù)控機(jī)床上，可保證較高的重復(fù)定位精度，并滿足微量進(jìn)給時(shí)爬行的要求。123123（三）滑動(dòng)導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)1．直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌截面的基本形狀主要有四種：三角形，矩形，燕尾型和圓柱型。每種之中還有凸凹之分，其中三角凸型導(dǎo)軌稱為山型導(dǎo)軌，而三角凹型導(dǎo)軌稱V型導(dǎo)軌，凹型導(dǎo)軌中可以存油，潤(rùn)滑條件好，常用于運(yùn)動(dòng)速度較高的部件，如磨床及龍門刨床工作臺(tái)的導(dǎo)軌，但凹型導(dǎo)軌易積存鐵屑等臟物，所以用于精密機(jī)床上時(shí)應(yīng)加以預(yù)防罩，凸型導(dǎo)軌，不易積存鐵屑，但不能儲(chǔ)存潤(rùn)滑油，所以作低速運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌，如車床縱向溜板的導(dǎo)軌。124124（1）三角形導(dǎo)向性好，磨損后自重下沉而自動(dòng)補(bǔ)償間隙。一般夾角為90°，對(duì)于重型機(jī)床，為了增加承載面積，減小比壓，則取110~120°，對(duì)于運(yùn)動(dòng)精度要求高的機(jī)床，為了提高導(dǎo)向作用，夾角也可以小于90°。導(dǎo)向精度高，承載能力大，對(duì)溫度變化的不敏感性，工藝性好；磨損后不能自動(dòng)調(diào)整間隙。125125（2）矩形加工和維修比較方便，且剛性較好。因?yàn)楣に囆院茫谥匦蜋C(jī)床上可以用三根四根平行導(dǎo)軌或增加導(dǎo)軌寬度來(lái)提高承載能力。缺點(diǎn)是側(cè)表面磨損后不能自動(dòng)補(bǔ)償，需用鑲條調(diào)整，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，導(dǎo)向精度不高。126126（3）燕尾型

結(jié)構(gòu)緊湊、調(diào)整間隙方便。形狀復(fù)雜、摩擦力大，運(yùn)動(dòng)靈活性差。導(dǎo)軌高度較小，能承受一定的顛覆力矩，使用鑲條調(diào)整間隙，但加工檢驗(yàn)不方便，且剛性較差，所以只用于受力小而速度較底的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌，如牛頭刨床，車床刀架等。127127（4）圓型剛型強(qiáng)，制造較方便，但磨損后調(diào)整間隙較難，用于載荷大，導(dǎo)向性要求高的場(chǎng)合，如搖臂鉆床的立柱，插齒機(jī)工作臺(tái)讓刀運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌。1281285）直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌常用組合形式為了能承載更大的顛覆力矩，減小導(dǎo)軌上的單位壓