典型部件设计主轴支承件导轨学习教案

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1、会计学1典型部件设计主轴典型部件设计主轴(zhzhu)支承件导轨支承件导轨第一页，共124页。(2) 刚度刚度主轴组件的刚度主轴组件的刚度K是指其在承受外载荷时抵抗变形是指其在承受外载荷时抵抗变形的能力，如图所示，即的能力，如图所示，即K=F/y(单位为单位为N/im)，刚度的倒，刚度的倒数数y/F称为柔度。动刚度指机床在额定称为柔度。动刚度指机床在额定( dng)载荷下切载荷下切削时，主轴组件抵抗变形的能力。削时，主轴组件抵抗变形的能力。 动刚度与静刚度成动刚度与静刚度成正比，在共振区，与阻尼（振动的阻力）近似成正比，正比，在共振区，与阻尼（振动的阻力）近似成正比，故可通过增加静刚度、增加阻

2、尼比来提高动刚度。故可通过增加静刚度、增加阻尼比来提高动刚度。 主轴组件的刚度是综合刚度，它与主轴结构尺寸、主轴组件的刚度是综合刚度，它与主轴结构尺寸、所选用的轴承类型和配置及其预紧、支承跨距和主轴前所选用的轴承类型和配置及其预紧、支承跨距和主轴前端悬伸量、传动件的布置方式、主轴部件的制造和装配端悬伸量、传动件的布置方式、主轴部件的制造和装配质量等有关。质量等有关。 第1页/共124页第二页，共124页。(3) 抗振性抗振性主轴部件的抗振性是指其抵抗受迫振动主轴部件的抗振性是指其抵抗受迫振动(shu p zhn dn)和自激振动而保持平稳运转的能力。和自激振动而保持平稳运转的能力。主轴部件不仅

3、受静载荷的作用，同时也受冲击载荷和交变载主轴部件不仅受静载荷的作用，同时也受冲击载荷和交变载荷的作用，使主轴产生振动。荷的作用，使主轴产生振动。随着机床向高精度、高效率方向发展，对抗振性要求越来越随着机床向高精度、高效率方向发展，对抗振性要求越来越高。高。影响抗振性的主要因素有：主轴部件的刚度、固有频率、阻影响抗振性的主要因素有：主轴部件的刚度、固有频率、阻尼特性等。尼特性等。第2页/共124页第三页，共124页。(4) 温升和热变形温升和热变形主轴部件工作时由于摩擦形成热源以及切削热和齿主轴部件工作时由于摩擦形成热源以及切削热和齿轮啮合热的传递使主轴组件出现温度轮啮合热的传递使主轴组件出现温

4、度(wnd)升高的情升高的情况。温升使主轴部件的形状和位置发生变化，称之为热况。温升使主轴部件的形状和位置发生变化，称之为热变形。变形。主轴热变形会引起轴承间隙变化，轴心位置偏移，主轴热变形会引起轴承间隙变化，轴心位置偏移，严重影响加工精度。严重影响加工精度。各类机床对温升都有一定限制，在室温为各类机床对温升都有一定限制，在室温为20，连，连续运转时：续运转时：高精度机床允许温升为高精度机床允许温升为810；精密机床为；精密机床为1520 ；普通机床为；普通机床为3040 。在室温不是在室温不是20时，温升的计算公式为：时，温升的计算公式为：Tt =T20+Kt ( t-20 )影响主轴部件温

5、升、热变形的主要因素有：轴承的影响主轴部件温升、热变形的主要因素有：轴承的类型和布置方式，轴承间隙及预紧力的大小，润滑方式类型和布置方式，轴承间隙及预紧力的大小，润滑方式和散热条件等。和散热条件等。 第3页/共124页第四页，共124页。(5) 耐磨性（精度保持性）耐磨性（精度保持性） 主轴部件的耐磨性是指长期保持其原始精度的能力主轴部件的耐磨性是指长期保持其原始精度的能力，即精度的保持性。，即精度的保持性。 主要磨损有：主轴轴承的疲劳磨损，主轴轴颈表面主要磨损有：主轴轴承的疲劳磨损，主轴轴颈表面、装卡刀具、装卡刀具(doj)的定位基面的磨损等。的定位基面的磨损等。 磨损的速度与摩擦性质、摩擦

6、副的结构特点、摩擦磨损的速度与摩擦性质、摩擦副的结构特点、摩擦副材料的硬度、摩擦面积、摩擦面表面精度以及润滑方副材料的硬度、摩擦面积、摩擦面表面精度以及润滑方式等有关。式等有关。第4页/共124页第五页，共124页。第5页/共124页第六页，共124页。q不需要润滑，耐不需要润滑，耐水耐腐蚀，能在水耐腐蚀，能在高温下工作，维高温下工作，维护保养方便；传护保养方便；传动比大，可达动比大，可达1 1：1010以上。以上。q缺点是制造工艺缺点是制造工艺复杂，安装复杂，安装(nzhung)(nzhung)条件条件要求高。要求高。第6页/共124页第七页，共124页。第7页/共124页第八页，共124页

7、。主轴主轴(zhzhu)部件结构设计部件结构设计主轴主轴(zhzhu)部件的支承数目部件的支承数目(1) 前后两个支承前后两个支承优点：构造简单，制造装配方便，容易优点：构造简单，制造装配方便，容易保证精度。保证精度。缺点：主轴缺点：主轴(zhzhu)刚度和抗振性不刚度和抗振性不高。高。第8页/共124页第九页，共124页。主轴部件结构设计主轴部件结构设计主轴部件的支承数目主轴部件的支承数目(2) 三个支承三个支承缺点缺点(qudin)：对三个支承孔的同心度：对三个支承孔的同心度要求较高，制造装配复杂。辅助支承一般不要求较高，制造装配复杂。辅助支承一般不预紧。预紧。前后支承为主，中间支承为辅。

8、前后支承为主，中间支承为辅。前中支承为主，后支承为辅。前中支承为主，后支承为辅。 (使用较使用较多多)第9页/共124页第十页，共124页。推力轴承推力轴承(zhuchng)位置配置形式（重点）位置配置形式（重点）切削力切削力轴向受力轴向受力推力轴承推力轴承(zhuchng)(1) 前端配置前端配置缺点：前支承结构复杂，发热大，温升高缺点：前支承结构复杂，发热大，温升高优点：主轴受热后向后延伸，不影响轴向精度优点：主轴受热后向后延伸，不影响轴向精度，精度高，可提高主轴部件刚度，精度高，可提高主轴部件刚度应用：高精度机床和数控机床应用：高精度机床和数控机床(2) 后端配置后端配置优点：前支承结构

9、简单，发热小，温升低优点：前支承结构简单，发热小，温升低缺点：主轴受热后向前延伸，影响轴向精度缺点：主轴受热后向前延伸，影响轴向精度应用：普通立式铣床、多刀车床应用：普通立式铣床、多刀车床第10页/共124页第十一页，共124页。推力轴承位置配置形式推力轴承位置配置形式(3) 两端配置两端配置缺点：主轴受热伸长后，影响主轴轴承的轴向间缺点：主轴受热伸长后，影响主轴轴承的轴向间隙隙(jin x)，必须有消隙机构和热膨胀补偿机构，必须有消隙机构和热膨胀补偿机构应用：常用于短主轴，如组合机床主轴应用：常用于短主轴，如组合机床主轴(4) 中间配置中间配置优点：可减少主轴的悬伸量，并使主轴的热膨胀优点：

10、可减少主轴的悬伸量，并使主轴的热膨胀向后向后缺点：前支承复杂，温升大缺点：前支承复杂，温升大第11页/共124页第十二页，共124页。主轴传动件位置的合理布置主轴传动件位置的合理布置(1) 传动件在主轴上轴向位置的合理布置传动件在主轴上轴向位置的合理布置在力在力Q作用下，主轴上必然存在一个挠度为零的点作用下，主轴上必然存在一个挠度为零的点A，称为节点。，称为节点。根据根据(gnj)位移互等定理，若将传动件布置在节点位移互等定理，若将传动件布置在节点处，则传动力引起的轴端受处，则传动力引起的轴端受Q力处的挠度也为零。力处的挠度也为零。节点是传动件在主轴上布置的最佳位置。节点是传动件在主轴上布置的

11、最佳位置。主轴节点通常很靠近前支承，因此前后支承之间的齿主轴节点通常很靠近前支承，因此前后支承之间的齿轮尽量靠近前支承轮尽量靠近前支承Q第12页/共124页第十三页，共124页。主轴传动件位置的合理布置主轴传动件位置的合理布置(1) 传动件在主轴上轴向位置的合理布置传动件在主轴上轴向位置的合理布置出发点：改善主轴受力情况，减小主轴变形，提高出发点：改善主轴受力情况，减小主轴变形，提高主轴抗振性主轴抗振性原则：传动力原则：传动力Q引起的主轴弯曲引起的主轴弯曲(wnq)变形要小变形要小；引起主轴前端在误差敏感方向上的位移要小；引起主轴前端在误差敏感方向上的位移要小结论：传动件结论：传动件(最大传动

12、件最大传动件)尽量靠近前支承尽量靠近前支承传动件放在两个支承中间靠近前支承，受力情况好传动件放在两个支承中间靠近前支承，受力情况好，使用广泛。，使用广泛。第13页/共124页第十四页，共124页。主轴传动件位置的合理布置主轴传动件位置的合理布置(1) 传动件在主轴上轴向位置的合理布置传动件在主轴上轴向位置的合理布置传动件放在主轴前的悬伸端，主轴刚性传动件放在主轴前的悬伸端，主轴刚性(n xn)好，主要用于具有大转盘的机床，如好，主要用于具有大转盘的机床，如立式车床、镗床。立式车床、镗床。传动件放在主轴的后悬伸端，较多用于带传传动件放在主轴的后悬伸端，较多用于带传动，可便于传动带的更换，如磨床。

13、动，可便于传动带的更换，如磨床。第14页/共124页第十五页，共124页。主轴传动件位置的合理布置主轴传动件位置的合理布置(2) 驱动主轴的传动轴位置的合理布置驱动主轴的传动轴位置的合理布置在布置传动轴的位置时，应尽量使传动力在布置传动轴的位置时，应尽量使传动力Q与与切削力切削力P两者引起的主轴轴端位移和轴承受力的影响两者引起的主轴轴端位移和轴承受力的影响(yngxing)能互相抵消一部分。能互相抵消一部分。第15页/共124页第十六页，共124页。主轴主要结构参数的确定主轴主要结构参数的确定主轴的主要结构参数有：主轴的主要结构参数有：主轴前、后轴颈直径主轴前、后轴颈直径D1和和D2，主轴内孔

14、直径主轴内孔直径d，主轴前端悬伸量主轴前端悬伸量a，主轴主要支承间的跨距主轴主要支承间的跨距L。(共共5个个)这些这些(zhxi)参数直接影响主轴旋转精度和主轴参数直接影响主轴旋转精度和主轴刚度。刚度。第16页/共124页第十七页，共124页。主轴主要结构参数的确定主轴主要结构参数的确定(1) 主轴前轴颈直径主轴前轴颈直径D1的选取的选取主轴前轴颈主轴前轴颈D1一般一般(ybn)可根据机床类型、主电可根据机床类型、主电动机功率以及主参数来选取，见表动机功率以及主参数来选取，见表3-13。车床和铣床主轴后轴颈直径车床和铣床主轴后轴颈直径D2(0.70.9)D1，磨，磨床主轴常为前后轴颈相等，中段

15、较粗。床主轴常为前后轴颈相等，中段较粗。第17页/共124页第十八页，共124页。主轴主要结构参数的确定主轴主要结构参数的确定(2) 主轴内孔直径主轴内孔直径d的确定的确定 许多机床都是空心主轴，空心主轴能减轻主许多机床都是空心主轴，空心主轴能减轻主轴重量。内孔直径的大小，应在满足主轴刚度的轴重量。内孔直径的大小，应在满足主轴刚度的前提下尽量取大值。卧式前提下尽量取大值。卧式车床的车床的d通常不小于主轴平通常不小于主轴平均直径的均直径的55%60%；铣床；铣床主轴的主轴的d可比刀具可比刀具(doj)拉杆直径拉杆直径大大510mm。但一般情况下，。但一般情况下，要保证要保证d/D0.7第18页/

16、共124页第十九页，共124页。主轴主要结构参数的确定主轴主要结构参数的确定(3) 主轴前端悬伸量主轴前端悬伸量a的确定的确定 主轴前端悬伸量是指主轴前支承径向反力作用点到主轴前端悬伸量是指主轴前支承径向反力作用点到前端受力作用点之间的距离。前端受力作用点之间的距离。在满足结构要求在满足结构要求(yoqi)的前提下尽可能取小值，的前提下尽可能取小值，以提高主轴部件的刚性和抗振性。以提高主轴部件的刚性和抗振性。初步取初步取a=D1。为。为了缩短了缩短a，主轴前端，主轴前端部可采用短锥结构。部可采用短锥结构。第19页/共124页第二十页，共124页。主轴主要结构参数的确定主轴主要结构参数的确定(4

17、) 主轴合理跨距主轴合理跨距L的确定的确定主轴的跨距是指两支承反力作用点之间的距主轴的跨距是指两支承反力作用点之间的距离，是影响主轴组件离，是影响主轴组件(z jin)刚度的重要尺寸参刚度的重要尺寸参数。数。合理确定主轴两主要支承间的跨距，可提高合理确定主轴两主要支承间的跨距，可提高主轴部件的静刚度。主轴部件的静刚度。支承跨距小，主轴自身的刚度较大，弯曲变支承跨距小，主轴自身的刚度较大，弯曲变形较小，但支承变形引起的主轴前端的位移量将形较小，但支承变形引起的主轴前端的位移量将增大；增大；支承跨距大，支承变形引起的主轴前端的位支承跨距大，支承变形引起的主轴前端的位移量较小，但主轴的弯曲变形将增大

18、。移量较小，但主轴的弯曲变形将增大。第20页/共124页第二十一页，共124页。主轴主要结构参数的确定主轴主要结构参数的确定(4) 主轴合理跨距主轴合理跨距L的确定的确定可见，支承跨距过大或过小都会降低主轴部可见，支承跨距过大或过小都会降低主轴部件的刚度。件的刚度。有关资料有关资料(zlio)对合理跨距选择的推荐值可对合理跨距选择的推荐值可作参考：作参考：1) L合理合理=(45)D1。2) L合理合理=(35)a，用于悬伸长度较小时，如，用于悬伸长度较小时，如车床、铣床、外圆磨床等。车床、铣床、外圆磨床等。3) L合理合理=(12)a，用于悬伸长度较大时，如，用于悬伸长度较大时，如镗床、内圆

19、磨床等。镗床、内圆磨床等。实际使用中，跨距实际使用中，跨距L往往大于往往大于L合理。合理。第21页/共124页第二十二页，共124页。主轴主轴(1) 主轴的结构主轴的结构主轴本身的结构和形状主要取决于主轴上所主轴本身的结构和形状主要取决于主轴上所安装的传动件、轴承等零件的类型、数量、位置安装的传动件、轴承等零件的类型、数量、位置和安装定位方法等因素。和安装定位方法等因素。主轴轴端结构形状取决于机床的类型、安装主轴轴端结构形状取决于机床的类型、安装夹具或刀具的方式。要保证夹刀或刀具装卸方便夹具或刀具的方式。要保证夹刀或刀具装卸方便，具有，具有(jyu)较高的定位精度，并能传递一定的较高的定位精度

20、，并能传递一定的转矩。转矩。主轴轴端结构应尽量使悬伸长度短一些。主轴轴端结构应尽量使悬伸长度短一些。通用机床的主轴轴端形状的尺寸已经标准化通用机床的主轴轴端形状的尺寸已经标准化。第22页/共124页第二十三页，共124页。主轴主轴(2) 主轴的材料和热处理主轴的材料和热处理主轴材料主要根据耐磨性、载荷特点和热处主轴材料主要根据耐磨性、载荷特点和热处理后的变形大小来选择理后的变形大小来选择(xunz)。机床主轴常用。机床主轴常用的材料及热处理要求可参见表的材料及热处理要求可参见表3-14。第23页/共124页第二十四页，共124页。主轴主轴(3) 主轴的技术要求主轴的技术要求(yoqi)主轴选择

21、精度主轴选择精度技术要求技术要求(yoqi)主轴前后轴颈的同轴度主轴前后轴颈的同轴度(A-B)；锥孔相对于前后；锥孔相对于前后轴颈中心连线的径向圆跳动；定心轴颈及其定位轴肩轴颈中心连线的径向圆跳动；定心轴颈及其定位轴肩相对于前后轴颈中心连线的径向圆跳动和端面圆跳动相对于前后轴颈中心连线的径向圆跳动和端面圆跳动。设计基准设计基准(jzhn)检测基准检测基准(jzhn)工艺基准工艺基准(jzhn)径向径向(jn xin)圆跳动圆跳动端面圆跳动端面圆跳动第24页/共124页第二十五页，共124页。主轴滚动轴承主轴滚动轴承主轴轴承的类型、配置方式、精度、安主轴轴承的类型、配置方式、精度、安装、调整、润

22、滑和冷却等都直接影响主轴部装、调整、润滑和冷却等都直接影响主轴部件的工作性能。件的工作性能。常用主轴轴承有滚动轴承、液体动压轴常用主轴轴承有滚动轴承、液体动压轴承，液体静压轴承、空气静压轴承等。承，液体静压轴承、空气静压轴承等。轴承的轴向承载能力和刚度轴承的轴向承载能力和刚度(n d)，由强到弱依次为：推力球轴承、推力角轴承由强到弱依次为：推力球轴承、推力角轴承、圆锥滚子轴承、角接触球轴承；、圆锥滚子轴承、角接触球轴承；承受轴向载荷轴承的极限转速由高到低承受轴向载荷轴承的极限转速由高到低依次为：角接触球轴承、推力角接触球轴承依次为：角接触球轴承、推力角接触球轴承、圆锥滚子轴承、推力球轴承。、圆

23、锥滚子轴承、推力球轴承。第25页/共124页第二十六页，共124页。主轴滚动轴承主轴滚动轴承主轴轴承的要求：选择主轴轴承的要求：选择(xunz)精度高精度高、刚度高、承载能力强、极限转速高、适应、刚度高、承载能力强、极限转速高、适应变速范围大、摩擦小、噪声低、抗振性好、变速范围大、摩擦小、噪声低、抗振性好、使用寿命长、制造简单、使用维护方便等。使用寿命长、制造简单、使用维护方便等。主轴部件主支承常用滚动轴承主轴部件主支承常用滚动轴承(1) 角接触球轴承角接触球轴承接触角接触角a是球轴承的一个主要设计参数。是球轴承的一个主要设计参数。接触角接触角a是滚动体与滚道接触点处的公法是滚动体与滚道接触点

24、处的公法线与主轴轴线垂直平面间的夹角。线与主轴轴线垂直平面间的夹角。第26页/共124页第二十七页，共124页。主轴部件主支承常用滚动轴承主轴部件主支承常用滚动轴承(1) 角接触球轴承角接触球轴承(向心推力球轴承向心推力球轴承)角接触球轴承极限转速较高；可以同时承受径角接触球轴承极限转速较高；可以同时承受径向向(jn xin)和一个轴向的载荷，和一个轴向的载荷，a越大，可承受越大，可承受的进给力越大。主轴用的的进给力越大。主轴用的a一般取一般取15o或或25o。第27页/共124页第二十八页，共124页。第28页/共124页第二十九页，共124页。主轴部件主支承常用滚动轴承主轴部件主支承常用滚

25、动轴承(1) 角接触球轴承角接触球轴承球轴承为点接触，刚度不高，为提高刚度，同一球轴承为点接触，刚度不高，为提高刚度，同一支承处可多联组配。支承处可多联组配。组配方式有三种组配方式有三种(sn zhn)：背靠背组合；面对面组合；同向组合。背靠背组合；面对面组合；同向组合。第29页/共124页第三十页，共124页。主轴部件主支承常用滚动轴承主轴部件主支承常用滚动轴承(2) 双列短圆柱滚子轴承双列短圆柱滚子轴承特点：内圈有特点：内圈有1:12的锥孔，轴向移动内圈可以调整的锥孔，轴向移动内圈可以调整轴承的径向间隙和预紧；轴承的径向间隙和预紧；轴承的滚子能承受较大的轴承的滚子能承受较大的径向载荷和转速

26、；径向载荷和转速；轴承由两列滚子交叉排列，轴承由两列滚子交叉排列，数量数量(shling)较多，因此刚度很高；较多，因此刚度很高；不能承受轴向载荷。不能承受轴向载荷。第30页/共124页第三十一页，共124页。主轴部件主支承常用滚动轴承主轴部件主支承常用滚动轴承(3) 圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承特点：刚度和承载能力大，既可承受径向力，特点：刚度和承载能力大，既可承受径向力，又可承受双向轴向力。适用于中低速、中等以上载又可承受双向轴向力。适用于中低速、中等以上载荷荷(zi h)机床的主轴前支承，但发热较大，极限机床的主轴前支承，但发热较大，极限转速受限制。转速受限制。Gamet(加梅加梅)轴承轴承

27、:空心滚子，两列滚子数量相空心滚子，两列滚子数量相差一个，改善了轴承的动态刚度。差一个，改善了轴承的动态刚度。第31页/共124页第三十二页，共124页。第32页/共124页第三十三页，共124页。主轴部件主支承常用主轴部件主支承常用(chn yn)滚动轴承滚动轴承(4) 推力轴承推力轴承特点：只能承受轴向载荷，且承载能力和刚度特点：只能承受轴向载荷，且承载能力和刚度较大。由于离心力的作用以及滚道深度较小，其极较大。由于离心力的作用以及滚道深度较小，其极限转速一般较低。限转速一般较低。第33页/共124页第三十四页，共124页。主轴部件主支承常用滚动轴承主轴部件主支承常用滚动轴承(5) 双向推

28、力角接触球轴承双向推力角接触球轴承常用的有常用的有234400 (接触角接触角= 60o)。常与双列圆柱。常与双列圆柱(yunzh)滚子轴承滚子轴承(NN3000K)组配用于主轴前支承，组配用于主轴前支承，专作推力轴承使用。专作推力轴承使用。该轴承的轴向该轴承的轴向刚度、允许转速均刚度、允许转速均较高。较高。234400型轴承型轴承第34页/共124页第三十五页，共124页。主轴部件主支承主轴部件主支承(zh chn)常用滚动轴承常用滚动轴承(6) 陶瓷滚动轴承陶瓷滚动轴承特点：与钢制轴承相比，重量轻，离心力小；温升较低，刚特点：与钢制轴承相比，重量轻，离心力小；温升较低，刚度较大。度较大。(

29、7) 磁悬浮轴承磁悬浮轴承 利用磁力来支承利用磁力来支承(zh chn)运动部件使其与固定部件脱离接运动部件使其与固定部件脱离接触来实现轴承功能。触来实现轴承功能。特点：无机械磨损，无速度限制，不需要润滑，工作温度范特点：无机械磨损，无速度限制，不需要润滑，工作温度范围宽，噪声小，温升低，能耗小。围宽，噪声小，温升低，能耗小。第35页/共124页第三十六页，共124页。几种典型的主轴轴承配置形式几种典型的主轴轴承配置形式主轴轴承，应根据刚度、旋转精度和极限转速来选主轴轴承，应根据刚度、旋转精度和极限转速来选择配置型式。择配置型式。大多数机床主轴部件采用两支承结构，其配置和选大多数机床主轴部件采

30、用两支承结构，其配置和选用的一般原则如下：用的一般原则如下：(1) 速度型速度型 主轴前后轴承都采用角接触主轴前后轴承都采用角接触(jich)球轴承球轴承(两联或两联或三联三联)。轴向切削力越大，角度应越大，且大角度的刚。轴向切削力越大，角度应越大，且大角度的刚度也大。度也大。优点：具有良好的高速性能优点：具有良好的高速性能缺点：承载能力小缺点：承载能力小应用：高速轻载或精密机床，如高速镗削单元、高应用：高速轻载或精密机床，如高速镗削单元、高速速CNC车床等。车床等。第36页/共124页第三十七页，共124页。几种典型几种典型(dinxng)的主轴轴承配置形式的主轴轴承配置形式(1) 速度型速

31、度型 角接触角接触(jich)球轴承球轴承第37页/共124页第三十八页，共124页。几种典型的主轴几种典型的主轴(zhzhu)轴承配置形式轴承配置形式(2) 刚度型刚度型 前支承采用双列短圆柱滚子轴承承受径向载荷和前支承采用双列短圆柱滚子轴承承受径向载荷和60度角接触度角接触双列向心推力轴承承受轴向载荷；后支承采用双列短圆柱滚子轴双列向心推力轴承承受轴向载荷；后支承采用双列短圆柱滚子轴承，承， 应用：中等转速和切削力较大，刚求要求高的机床，如数控应用：中等转速和切削力较大，刚求要求高的机床，如数控车床主轴车床主轴(zhzhu)、镗削主轴、镗削主轴(zhzhu)单元等。单元等。双列短圆柱滚子双

32、列短圆柱滚子(n z)轴承轴承角接触双列向心角接触双列向心(xin xn)推力轴承推力轴承双列短圆柱滚子轴承双列短圆柱滚子轴承第38页/共124页第三十九页，共124页。几种典型的主轴轴承配置形式几种典型的主轴轴承配置形式(3) 速度刚度型速度刚度型 前轴承采用三联角接触球轴承，后支承采用双前轴承采用三联角接触球轴承，后支承采用双列短圆柱滚子轴承。前轴承的配置特点是外侧的两列短圆柱滚子轴承。前轴承的配置特点是外侧的两个角接触球轴承大口朝向主轴工作端，承受主要方个角接触球轴承大口朝向主轴工作端，承受主要方向的轴向力；第三个角接触球轴承则通过轴套与外向的轴向力；第三个角接触球轴承则通过轴套与外侧的

33、两个轴承背靠背配置，使三联角接触球轴承有侧的两个轴承背靠背配置，使三联角接触球轴承有一个较大支承跨，以提高承受颠覆力矩的刚度。一个较大支承跨，以提高承受颠覆力矩的刚度。优点优点(yudin)：径向刚度好，可承受较大转：径向刚度好，可承受较大转速速应用：卧式铣床等。应用：卧式铣床等。第39页/共124页第四十页，共124页。几种典型的主轴轴承配置几种典型的主轴轴承配置(pizh)形式形式(3) 速度刚度型速度刚度型 承受承受(chngshu)轴向力轴向力三联角接触三联角接触(jich)球轴承球轴承双列短圆柱滚子轴承双列短圆柱滚子轴承承受径向力承受径向力起支承作用起支承作用第40页/共124页第四

34、十一页，共124页。几种典型的主轴轴承配置形式几种典型的主轴轴承配置形式(4) 配置圆锥滚子轴承的机床主轴配置圆锥滚子轴承的机床主轴 优点：结构比采用双列圆柱滚子轴承简单，承载优点：结构比采用双列圆柱滚子轴承简单，承载能力和刚度比角接触球轴承高。能力和刚度比角接触球轴承高。缺点：发热缺点：发热(f r)大，温升高，极限转速低大，温升高，极限转速低应用：载荷较大，转速不太高，精度一般。应用：载荷较大，转速不太高，精度一般。第41页/共124页第四十二页，共124页。几种几种(j zhn)典型的主轴轴承配置形式典型的主轴轴承配置形式(5) 卧式镗铣床主轴部件卧式镗铣床主轴部件 优点：前端采用双列圆

35、锥滚子轴承，可以承优点：前端采用双列圆锥滚子轴承，可以承受双向轴向力和径向力，承载能力大，刚性好，受双向轴向力和径向力，承载能力大，刚性好，结构简单。结构简单。镗主轴镗主轴 铣主轴铣主轴第42页/共124页第四十三页，共124页。几种典型的主轴轴承配置形式几种典型的主轴轴承配置形式(6) 摇臂钻床主轴部件摇臂钻床主轴部件 优点：采用推力球轴承，优点：采用推力球轴承，可以承受两个方向的轴向力，可以承受两个方向的轴向力，主轴刚度高。主轴刚度高。应用：承受轴向载荷大应用：承受轴向载荷大的机床的机床(jchung)主轴，如钻床。主轴，如钻床。第43页/共124页第四十四页，共124页。几种典型的主轴轴

36、承配置形式几种典型的主轴轴承配置形式大多数机床大多数机床(jchung)主轴部件采用两支承主轴部件采用两支承结构，其配置和选用的一般原则如下：结构，其配置和选用的一般原则如下：(1) 适应承载能力和刚度的要求适应承载能力和刚度的要求 圆柱或圆锥滚子轴承，其径向承载能力和刚度要圆柱或圆锥滚子轴承，其径向承载能力和刚度要比点接触的球轴承好；比点接触的球轴承好；在轴向承载能力和刚度方面，以推力球轴承最高在轴向承载能力和刚度方面，以推力球轴承最高，圆锥滚子轴承次之，角接触球轴承为最低，圆锥滚子轴承次之，角接触球轴承为最低;有冲击载荷时，宜选用滚子轴承；有冲击载荷时，宜选用滚子轴承；前支承所受载荷通常大

37、于后支承，且前支承变形前支承所受载荷通常大于后支承，且前支承变形对主轴轴端位移对主轴轴端位移(即刚度即刚度)影响较大，故前支承处影响较大，故前支承处轴承的承载能力和刚度应比后支承处大。轴承的承载能力和刚度应比后支承处大。第44页/共124页第四十五页，共124页。几种典型的主轴轴承配置形式几种典型的主轴轴承配置形式(2) 适应适应(shyng)转速的要求转速的要求 相同类型的轴承，其规格越小、精度等级越高，允许相同类型的轴承，其规格越小、精度等级越高，允许的最高转速也越高；的最高转速也越高；相同规格的轴承，点接触的球轴承比线接触的滚子轴相同规格的轴承，点接触的球轴承比线接触的滚子轴承允许的转速

38、高，滚子轴承比滚锥轴承允许的转速高承允许的转速高，滚子轴承比滚锥轴承允许的转速高。(3) 适应适应(shyng)结构要求结构要求 为了使主轴部件具有高的刚度，且结构紧凑，主轴直为了使主轴部件具有高的刚度，且结构紧凑，主轴直径应选大一些较好，这时轴承选用轻型或特径应选大一些较好，这时轴承选用轻型或特(超超)轻型轻型，或者可在同一支承处，或者可在同一支承处(尤其是前支承尤其是前支承)配置两联或多配置两联或多联轴承。联轴承。第45页/共124页第四十六页，共124页。滚动轴承精度等级的选择滚动轴承精度等级的选择(1) 前后轴承的精度前后轴承的精度对主轴旋转精度是影响对主轴旋转精度是影响是不同的；是不

39、同的； (2) 前支承对主轴的前支承对主轴的旋转精度影响较大，因旋转精度影响较大，因此前轴承的精度比后轴此前轴承的精度比后轴承高一级；承高一级；(3) 偏移偏移(pin y)量是有方向量是有方向的，前后轴承的偏移的，前后轴承的偏移(pin y)方方向应该放在同一侧，以向应该放在同一侧，以抵消主轴端部的偏移抵消主轴端部的偏移(pin y)。a1=(L+a)a/Lb1=ab/L第46页/共124页第四十七页，共124页。滚动轴承精度等级的选择滚动轴承精度等级的选择(xunz)机床主轴轴承精度有机床主轴轴承精度有P2、P4、P5、P6以及以及SP和和UP等等6级。级。目前精度都在目前精度都在P4(S

40、P)以上，以上，P6级轴承处于淘汰级轴承处于淘汰的状态。的状态。第47页/共124页第四十八页，共124页。主轴滚动轴承的预紧（重点）主轴滚动轴承的预紧（重点）预紧就是采用预加载荷的方法消除轴承间隙，而预紧就是采用预加载荷的方法消除轴承间隙，而且有一定的过盈量，使滚动体和内外圈接触部分产生且有一定的过盈量，使滚动体和内外圈接触部分产生预变形，增加接触面积，提高支承刚度和抗振性。预预变形，增加接触面积，提高支承刚度和抗振性。预紧是提高主轴部件的旋转精度、刚度和抗振性的重要紧是提高主轴部件的旋转精度、刚度和抗振性的重要手段手段(shudun)，但预紧量不能太大，过紧则会使，但预紧量不能太大，过紧则

41、会使内外圈变形，同样会影响主轴部件的旋转精度、加速内外圈变形，同样会影响主轴部件的旋转精度、加速轴承的磨损、增加温升和热变形，降低轴承寿命。轴承的磨损、增加温升和热变形，降低轴承寿命。预紧力通常分为三级：轻预紧预紧力通常分为三级：轻预紧(高速主轴高速主轴)、中预、中预紧紧(中、低速主轴中、低速主轴)和重预紧和重预紧(分度主轴分度主轴)，代号为，代号为A、B、C。第48页/共124页第四十九页，共124页。主轴主轴(zhzhu)滚动轴承的预紧滚动轴承的预紧调整环调整环过盈套过盈套双列短圆柱滚子双列短圆柱滚子(n z)轴承轴承双向推力角接触双向推力角接触(jich)球轴承球轴承1）螺母轴向移动内圈

42、2）调整环长度实现预紧第49页/共124页第五十页，共124页。主轴主轴(zhzhu)滚动轴承的预紧滚动轴承的预紧轴承预紧后对主轴(zhzhu)系统的影响：1、预紧后主轴(zhzhu)的旋转精度提高；2、预紧后主轴(zhzhu)的刚度提高；3、预紧后主轴(zhzhu)的磨损加剧；4、预紧后主轴(zhzhu)的发热量增加。 第50页/共124页第五十一页，共124页。滚动轴承的润滑和密封滚动轴承的润滑和密封(mfng)滚动轴承所用的润滑剂主要有润滑脂和润滑油。滚动轴承所用的润滑剂主要有润滑脂和润滑油。密封密封(mfng)的方式主要有非接触式和接触式的方式主要有非接触式和接触式 。 选择密封形式考

43、虑(kol)因素:轴的转速轴承的润滑方式轴端结构轴承工作温度轴承工作外界环境第51页/共124页第五十二页，共124页。主轴滑动轴承主轴滑动轴承滑动轴承应有良好的抗振性，旋转精度高，滑动轴承应有良好的抗振性，旋转精度高，运动平稳等特点，应用于高速或低速的精密、高运动平稳等特点，应用于高速或低速的精密、高精密机床和数控机床中。精密机床和数控机床中。按产生油膜的方式按产生油膜的方式(fngsh)，可分为：，可分为：动压轴承动压轴承(zhuchng)静压轴承静压轴承(zhuchng)液体滑动轴承液体滑动轴承气体滑动轴承气体滑动轴承l 按照按照流体介质流体介质不同可分为：不同可分为：注意对比二者特点第

44、52页/共124页第五十三页，共124页。动压轴承动压轴承原理：当主轴旋转时，带动润滑油从间隙大原理：当主轴旋转时，带动润滑油从间隙大处向间隙小处流动，形成压力处向间隙小处流动，形成压力(yl)油楔而产生油油楔而产生油膜压力膜压力(yl)p将主轴浮起。将主轴浮起。特点：转速越高，间隙特点：转速越高，间隙越小，油膜承载能力越大。越小，油膜承载能力越大。动压轴承按油楔数分为动压轴承按油楔数分为单油楔和多油楔。单油楔和多油楔。多油楔轴承形成的油膜多油楔轴承形成的油膜压力压力(yl)在几个方向上支承轴径，在几个方向上支承轴径，轴心位置稳定性好，抗振动轴心位置稳定性好，抗振动和冲击性能好。故多采用多油楔

45、轴承。和冲击性能好。故多采用多油楔轴承。第53页/共124页第五十四页，共124页。动压轴承动压轴承(zhuchng)(1) 固定多油楔滑动轴承固定多油楔滑动轴承(zhuchng)偏心偏心(pinxn)圆弧或阿基米德螺旋线圆弧或阿基米德螺旋线a) 主轴(zhzhu)组件，b) 轴瓦主轴旋转方向恒定，不须换向，转速变化小时转速变化，且换向第54页/共124页第五十五页，共124页。动压轴承动压轴承(2) 活动活动(hu dng)多油楔滑动轴承多油楔滑动轴承浮动浮动(fdng)轴轴瓦瓦b00.4Bh1/h2=2.2缺点缺点(qudin)：单向、：单向、刚度低刚度低第55页/共124页第五十六页，共

46、124页。液体静压轴承液体静压轴承原理：由专门的供油系统提供压力油，输进轴和轴承间隙原理：由专门的供油系统提供压力油，输进轴和轴承间隙中，利用油的静压力支承载荷中，利用油的静压力支承载荷(zi h)，轴颈始终浮在压力油，轴颈始终浮在压力油中。中。特点：承载能力高；旋转精度高；油膜有均化误差的作用特点：承载能力高；旋转精度高；油膜有均化误差的作用，可提高加工精度；抗振性好；运转平稳；既能在低速下工作，可提高加工精度；抗振性好；运转平稳；既能在低速下工作，也能在高速下工作（速度特性好）；摩擦小，轴承寿命长。，也能在高速下工作（速度特性好）；摩擦小，轴承寿命长。v固定固定(gdng)节流器节流器v可

47、变节流器可变节流器第56页/共124页第五十七页，共124页。气体静压轴承气体静压轴承用空气作为介质的静压轴承称为气体静压轴承，也称为气用空气作为介质的静压轴承称为气体静压轴承，也称为气浮轴承或空气轴承，其工作原理与液体静压轴承相同。浮轴承或空气轴承，其工作原理与液体静压轴承相同。特点：摩擦小，功耗小，能在极高转速或极低温度下工作特点：摩擦小，功耗小，能在极高转速或极低温度下工作，震动、噪声特别，震动、噪声特别(tbi)小，旋转精度高，寿命长，基本不需小，旋转精度高，寿命长，基本不需要维护，常用于高速、超高速、高精度机床中。要维护，常用于高速、超高速、高精度机床中。第57页/共124页第五十八

48、页，共124页。气体静压轴承气体静压轴承具有气体静压轴承的主轴结构形式主要有三种：具有气体静压轴承的主轴结构形式主要有三种：(1) 具有径向圆柱与平面止推型轴承的主轴部件具有径向圆柱与平面止推型轴承的主轴部件(bjin) (2) 采用双半球形气体静压轴承采用双半球形气体静压轴承 (3) 前端为球形，后端为圆柱形或半球形前端为球形，后端为圆柱形或半球形 第58页/共124页第五十九页，共124页。3.2 支承支承(zh chn)件设计件设计支承件的功能和应满足的基本要求支承件的功能和应满足的基本要求支承件是指床身、立柱、横梁、摇臂、底座支承件是指床身、立柱、横梁、摇臂、底座、箱体和升降台等大件，

49、它们相互连接构成机床、箱体和升降台等大件，它们相互连接构成机床基础，保证机床零部件基础，保证机床零部件(bjin)的相对位置和相的相对位置和相对运动精度。对运动精度。 支承件的功用支承件的功用:(1) 支承机床部件支承机床部件(bjin)的作用，承受重力的作用，承受重力、切削力、惯性力、摩擦力等；、切削力、惯性力、摩擦力等；(2) 保证各部件保证各部件(bjin)之间的相对位置精度之间的相对位置精度和运动部件和运动部件(bjin)的运动精度。的运动精度。(3)支承件内部空间常作为变速箱、液压油支承件内部空间常作为变速箱、液压油箱，或安置电气箱、冷却和润滑装置及电动机。箱，或安置电气箱、冷却和润

50、滑装置及电动机。第59页/共124页第六十页，共124页。支承件应满足的基本要求支承件应满足的基本要求(1) 应具有应具有(jyu)足够的刚度和较高的刚度足够的刚度和较高的刚度质量比质量比(a) 自身刚度。支承件抵抗自身变形的能力自身刚度。支承件抵抗自身变形的能力，称为自身刚度。支承件的自身刚度主要为弯曲，称为自身刚度。支承件的自身刚度主要为弯曲刚度和扭转刚度。刚度和扭转刚度。(b) 局部刚度。支承件抵抗局部变形的能力局部刚度。支承件抵抗局部变形的能力，称为局部刚度。局部变形主要发生在支承件上，称为局部刚度。局部变形主要发生在支承件上载荷较集中的局部结构处。载荷较集中的局部结构处。(c) 接触

51、刚度。支承件的结合面在外载荷作接触刚度。支承件的结合面在外载荷作用下抵抗接触变形的能力，称为接触刚度。用下抵抗接触变形的能力，称为接触刚度。(2) 良好的动态特性。在规定的切削条件下良好的动态特性。在规定的切削条件下工作时，不产生受迫振动和自激振动，保证切削工作时，不产生受迫振动和自激振动，保证切削的稳定性。的稳定性。第60页/共124页第六十一页，共124页。支承件应满足的基本要求支承件应满足的基本要求(3) 热稳定性好热稳定性好机床热变形无法消除，只能采取一定措机床热变形无法消除，只能采取一定措施予以改善。施予以改善。 (a) 散热和隔热散热和隔热 隔离热源，如将主要隔离热源，如将主要热源

52、与机床分离。适当加大散热面积。热源与机床分离。适当加大散热面积。(b) 均衡温度场均衡温度场(c) 热对称热对称(duchn)结构结构 采用热对称采用热对称(duchn)结构，可使热变形后对称结构，可使热变形后对称(duchn)中心线的位置基本不变，这样可中心线的位置基本不变，这样可减少对工作精度的影响。减少对工作精度的影响。(4) 排屑畅通、调运安全，并具有良好排屑畅通、调运安全，并具有良好的结构工艺性。的结构工艺性。第61页/共124页第六十二页，共124页。支承件的结构设计支承件的结构设计考虑因素：机床考虑因素：机床(jchung)的类型的类型、布局、支承件的形状、工艺性、结构、布局、支

53、承件的形状、工艺性、结构、静态刚度、动态特性等。、静态刚度、动态特性等。机床机床(jchung)的类型、布局、支承件的类型、布局、支承件的形状的形状1.机床机床(jchung)的类型的类型根据所受外载的特点，机床根据所受外载的特点，机床(jchung)类型可分为三类：类型可分为三类：(1) 中小型机床中小型机床(jchung)：外载：外载荷以切削力为主，工件重力、移动部件荷以切削力为主，工件重力、移动部件重力等相对较小，可忽略不计，如车床重力等相对较小，可忽略不计，如车床；(2) 精密和高精密机床精密和高精密机床(jchung)：以移动件的重力和热应力为主，主要：以移动件的重力和热应力为主，主

54、要用于精加工，如双立柱坐标镗床；用于精加工，如双立柱坐标镗床；(3) 大型和重型机床大型和重型机床(jchung)：重力和切削力必须同时考虑，如重型车重力和切削力必须同时考虑，如重型车床、落地镗床、龙门式机床床、落地镗床、龙门式机床(jchung)等。等。第62页/共124页第六十三页，共124页。2.机床的布局形式对支承机床的布局形式对支承(zh chn)件形状的影件形状的影响响中型卧式车床采用前倾床身、前倾拖板布局形中型卧式车床采用前倾床身、前倾拖板布局形式较多，优点是排屑简单，不使切屑堆积在导轨上式较多，优点是排屑简单，不使切屑堆积在导轨上将热量传给床身而产生热变形；容易将热量传给床身而

55、产生热变形；容易(rngy)安装安装自动排屑装置；床身设计成封闭的箱形，能保证有自动排屑装置；床身设计成封闭的箱形，能保证有足够的抗弯和抗扭强度。足够的抗弯和抗扭强度。平床身平床身平拖板平拖板后倾床身后倾床身平拖板平拖板平床身平床身前倾拖板前倾拖板前倾床身前倾床身前倾拖板前倾拖板第63页/共124页第六十四页，共124页。3. 支承件的形状支承件的形状(1) 箱形类：三个方向的尺寸差不多，如各类箱体箱形类：三个方向的尺寸差不多，如各类箱体、底座、升降台等；、底座、升降台等；(2) 板块类：两个板块类：两个(lin )方向的尺寸比第三个大方向的尺寸比第三个大得多，如工作台、刀架等；得多，如工作台

56、、刀架等；(3) 梁类：一个方向的尺寸比另两个梁类：一个方向的尺寸比另两个(lin )大得大得多，如立柱、横梁、摇臂、滑枕、床身等。多，如立柱、横梁、摇臂、滑枕、床身等。第64页/共124页第六十五页，共124页。支承件的截面形状和选择支承件的截面形状和选择支承件结构的合理设计是应在最小重量条件支承件结构的合理设计是应在最小重量条件下，具有最大静刚度。静刚度包括弯曲刚度和扭下，具有最大静刚度。静刚度包括弯曲刚度和扭转刚度，均与截面惯性矩成正比。支承件截面形转刚度，均与截面惯性矩成正比。支承件截面形状不同，即使同一材料、相等的截面面积，其抗状不同，即使同一材料、相等的截面面积，其抗弯和扭转惯性矩

57、也不同。弯和扭转惯性矩也不同。比较后可知：比较后可知：(1) 空心截面的刚度都比实心的大。空心截面的刚度都比实心的大。(2) 圆圆(环环)形截面的抗扭刚度比方形好，而抗形截面的抗扭刚度比方形好，而抗弯刚度比方形低。弯刚度比方形低。(3) 封闭封闭(fngb)截面的刚度远远大于开口截截面的刚度远远大于开口截面的刚度，特别是抗扭刚度。面的刚度，特别是抗扭刚度。第65页/共124页第六十六页，共124页。支承件的截面支承件的截面(jimin)形状和选择形状和选择车床类床身，主要车床类床身，主要承受弯曲和扭转载承受弯曲和扭转载荷，需要排除大量荷，需要排除大量(dling)切削和切削。切削和切削。镗床、

58、龙门刨床类镗床、龙门刨床类床身，主要承受弯床身，主要承受弯曲载荷，床身不需曲载荷，床身不需要排除要排除(pich)切切削和切削削和切削液，顶面多采用封液，顶面多采用封闭结构。闭结构。大型和重型机床大型和重型机床类床身，常采用类床身，常采用三道壁结构，以三道壁结构，以提高刚提高刚度。度。第66页/共124页第六十七页，共124页。支承件肋板和肋条的布置支承件肋板和肋条的布置肋板：指连接支承件四周外壁的内板。肋板：指连接支承件四周外壁的内板。作用：它能使支承件外壁的局部载荷传作用：它能使支承件外壁的局部载荷传递给其他壁板，从而使整个支承件承受载荷递给其他壁板，从而使整个支承件承受载荷，加强支承件的

59、自身和整体刚度。，加强支承件的自身和整体刚度。水平：提高水平：提高(t go)支承件水平面内的支承件水平面内的弯曲刚度弯曲刚度垂直：提高垂直：提高(t go)支承件垂直面内的支承件垂直面内的弯曲刚度弯曲刚度斜向：同时提高斜向：同时提高(t go)支承件的抗弯支承件的抗弯和抗扭刚度和抗扭刚度第67页/共124页第六十八页，共124页。支承件肋板和肋条的布置支承件肋板和肋条的布置(bzh)肋条一般配置在支承件的某一内壁上，肋条一般配置在支承件的某一内壁上，主要为了减小局部变形和薄壁振动，用来提主要为了减小局部变形和薄壁振动，用来提高支承件的局部刚度。高支承件的局部刚度。肋条的布置肋条的布置(bzh

60、)：纵向、横向和斜：纵向、横向和斜向，常常布置向，常常布置(bzh)成交叉排列。成交叉排列。 第68页/共124页第六十九页，共124页。合理选择支承件的壁厚合理选择支承件的壁厚铸铁：根据当量尺寸铸铁：根据当量尺寸(ch cun)C来选择。来选择。C=(2L+B+H)/3L、B、H分别为支承件的长、宽、高。分别为支承件的长、宽、高。焊接件：由于钢的弹性模量比铸铁大一倍焊接件：由于钢的弹性模量比铸铁大一倍，壁厚可以比铸件薄，壁厚可以比铸件薄2/34/5；但是钢的抗振；但是钢的抗振性差。性差。第69页/共124页第七十页，共124页。支承件的材料支承件的材料铸铁铸铁一般支承件用灰口铁制成，在铸铁一

61、般支承件用灰口铁制成，在铸铁中加入少量合金元素如铬、硅、稀土等可中加入少量合金元素如铬、硅、稀土等可提高耐磨性。提高耐磨性。 铸铁铸造性能铸铁铸造性能(xngnng)好，容好，容易得到复杂的形状，阻尼大，有良好的抗易得到复杂的形状，阻尼大，有良好的抗振性能振性能(xngnng)。 铸造后必须进行时效处理，消除铸铸造后必须进行时效处理，消除铸造应力。（自然时效；人工时效；振动时造应力。（自然时效；人工时效；振动时效）效） 镶装导轨的支承件灰口铁牌号为镶装导轨的支承件灰口铁牌号为HT150；与导轨制作一体的支承件，常采；与导轨制作一体的支承件，常采用的牌号为用的牌号为HT200；齿轮箱体常采用的牌

62、；齿轮箱体常采用的牌号为号为HT250；主轴箱箱体常采用的牌号为；主轴箱箱体常采用的牌号为HT300、HT350。第70页/共124页第七十一页，共124页。支承件的材料支承件的材料钢板焊接结构钢板焊接结构用钢板和型钢焊接支承件，制造周用钢板和型钢焊接支承件，制造周期短，不用期短，不用(byng)制作木模；制作木模；钢的弹性模量约为铸铁的钢的弹性模量约为铸铁的1.7倍，抗倍，抗弯刚度好，重量轻；弯刚度好，重量轻；焊接床身的缺点是阻尼小，抗振性焊接床身的缺点是阻尼小，抗振性差。差。预应力钢筋混凝土预应力钢筋混凝土优点：刚度比铸铁高几倍，阻尼比优点：刚度比铸铁高几倍，阻尼比铸铁大，抗振性能优于铸铁

63、，制造工艺简铸铁大，抗振性能优于铸铁，制造工艺简单，成本低。单，成本低。缺点：脆性大，耐腐蚀性差。缺点：脆性大，耐腐蚀性差。钢精混凝土床钢精混凝土床身，抗振性好身，抗振性好内封砂芯，提内封砂芯，提高床身阻尼高床身阻尼第71页/共124页第七十二页，共124页。天然花岗岩天然花岗岩优点优点(yudin)是：性能稳定，精度是：性能稳定，精度保持性好，抗振性好，热稳定性好，抗氧化保持性好，抗振性好，热稳定性好，抗氧化性强，不导电，抗磁，与金属不粘结，加工性强，不导电，抗磁，与金属不粘结，加工方便。方便。缺点是：抗冲击性能差，脆性大，难缺点是：抗冲击性能差，脆性大，难于加工成复杂形状的零件。于加工成复

64、杂形状的零件。树脂混凝土（人造花岗岩）树脂混凝土（人造花岗岩）第72页/共124页第七十三页，共124页。树脂混凝土（人造花岗岩）树脂混凝土（人造花岗岩）优点：刚度高，具有良好的阻尼性能优点：刚度高，具有良好的阻尼性能，抗振性好，热稳定性高，质量轻，可有良，抗振性好，热稳定性高，质量轻，可有良好的几何形状精度，极好的耐腐蚀性，成本好的几何形状精度，极好的耐腐蚀性，成本低，无污染，生产周期短，床身静刚度高。低，无污染，生产周期短，床身静刚度高。缺点：某些缺点：某些(mu xi)机械性能差，但机械性能差，但是可以预埋金属或添加高强度纤维来提高性是可以预埋金属或添加高强度纤维来提高性能。能。对于高速

65、、高效、高精度机床应用广泛对于高速、高效、高精度机床应用广泛。树脂混凝土床身有整体结构形式、分块树脂混凝土床身有整体结构形式、分块结构形式和框架结构形式。结构形式和框架结构形式。第73页/共124页第七十四页，共124页。树脂树脂(shzh)混凝土（人造花岗岩）混凝土（人造花岗岩）框架结构形式：框架结构形式：床身框架由金属床身框架由金属型材型材(xn ci)焊接焊接而成，而成，在框架内进行浇铸。在框架内进行浇铸。整体结构整体结构(jigu)形式：形式：导轨是金属件，导轨是金属件，可直接浇铸，可直接浇铸，也可浇铸后安装。也可浇铸后安装。分块结构形式：分块结构形式：主要针对结构比主要针对结构比较复

66、杂的大型床较复杂的大型床身结构。身结构。第74页/共124页第七十五页，共124页。提高支承件结构性能的措施提高支承件结构性能的措施提高支承件的结构性能，主要是提高提高支承件的结构性能，主要是提高系统的静刚度、固有频率以及增加系统的系统的静刚度、固有频率以及增加系统的阻尼。以避免共振，提高动刚度。阻尼。以避免共振，提高动刚度。提高支承件的静刚度和固有频率提高支承件的静刚度和固有频率根据支承件受力情况合理选择支承件根据支承件受力情况合理选择支承件的材料、截面的材料、截面(jimin)形状和尺寸、壁厚形状和尺寸、壁厚，合理的布置肋板和肋条，以提高结构整，合理的布置肋板和肋条，以提高结构整体和局部的弯曲刚度和扭转刚度。体和局部的弯曲刚度和扭转刚度。第75页/共124页第七十六页，共124页。提高提高(t go)支承件的静刚度和固有频率支承件的静刚度和固有频率床身采用倾斜式床身采用倾斜式空心封闭箱形结空心封闭箱形结构，排屑方便构，排屑方便(fngbin)，抗，抗扭刚度高。扭刚度高。床身采用床身采用(ciyng)三角形肋板结构，三角形肋板结构，抗扭抗弯刚度均较抗扭抗弯刚度均较高。高。第76页/共