典型部件設(shè)計(主軸、支承件、導軌)

3.1 主 軸 部 件 設(shè) 計功用：支承并帶動工件或刀具選擇進行切削，承受切削力和驅(qū)動力等載荷，完成表面成形運動。主軸部件由主軸及其支承軸承、傳動件、密封環(huán)及定位元件等組成。3.1.1主軸部件應滿足的基本要求(1) 旋轉(zhuǎn)精度主軸的旋轉(zhuǎn)精度是指主軸在低速、空載時，主軸前端定位面的徑向跳動、端面跳動和傾角擺動。主軸以工作轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時，主軸回轉(zhuǎn)軸線在空間的漂移量即為運動精度。 (2) 剛度主軸組件的剛度K是指其在承受外載荷時抵抗變形的能力，如圖所示，即K=F/y(單位為N/im)，剛度的倒數(shù)y/F稱為柔度。動 剛 度 指 機 床 在 額 定 載 荷 下 切 削 時 ， 主 軸組 件 抵 抗 變 形 的 能 力 。 動 剛 度 與 靜 剛 度 成 正 比 ， 在 共 振區(qū) ， 與 阻 尼 （ 振 動 的 阻 力 ） 近 似 成 正 比 ， 故 可 通 過 增 加靜 剛 度 、 增 加 阻 尼 比 來 提 高 動 剛 度 。 主軸組件的剛度是綜合剛度，它與主軸結(jié)構(gòu)尺寸、所選用的軸承類型和配置及其預緊、支承跨距和主軸前端懸伸量、傳動件的布置方式、主軸部件的制造和裝配質(zhì)量等有關(guān)。 (3) 抗振性主軸部件的抗振性是指其抵抗受迫振動和自激振動而保持平穩(wěn)運轉(zhuǎn)的能力。主軸部件不僅受靜載荷的作用，同時也受沖擊載荷和交變載荷的作用，使主軸產(chǎn)生振動。隨著機床向高精度、高效率方向發(fā)展，對抗振性要求越來越高。影響抗振性的主要因素有：主軸部件的剛度、固有頻率、阻尼特性等。 (4) 溫升和熱變形主軸部件工作時由于摩擦形成熱源以及切削熱和齒輪嚙合熱的傳遞使主軸組件出現(xiàn)溫度升高的情況。溫升使主軸部件的形狀和位置發(fā)生變化，稱之為熱變形。主軸熱變形會引起軸承間隙變化，軸心位置偏移，嚴重影響加工精度。各類機床對溫升都有一定限制，在室溫為20，連續(xù)運轉(zhuǎn)時：高精度機床允許溫升為810；精密機床為1520 ；普通機床為3040 。在室溫不是20時，溫升的計算公式為：T t =T20+Kt ( t-20 )影響主軸部件溫升、熱變形的主要因素有：軸承的類型和布置方式，軸承間隙及預緊力的大小，潤滑方式和散熱條件等。 (5) 耐磨性（精度保持性） 主軸部件的耐磨性是指長期保持其原始精度的能力，即精度的保持性。 主要磨損有：主軸軸承的疲勞磨損，主軸軸頸表面、裝卡刀具的定位基面的磨損等。 磨損的速度與摩擦性質(zhì)、摩擦副的結(jié)構(gòu)特點、摩擦副材料的硬度、摩擦面積、摩擦面表面精度以及潤滑方式等有關(guān)。 3.1.2主軸部件的傳動方式齒 輪 傳 動 的 特 點 是 結(jié) 構(gòu) 簡 單 、 緊 湊 ， 能 傳 遞 較 大 的 扭 矩 ， 能適 應 變 轉(zhuǎn) 速 、 變 載 荷 工 作 ， 應 用 最 廣 。 它 的 缺 點 是 線 速 度不 能 過 高 ， 通 常 小 于 12 15m s， 不 如 帶 傳 動 平 穩(wěn) 。由 于 各 種 新 材 料 及 新 型 傳 動 帶 的 出 現(xiàn) ， 帶 傳 動 的 應 用 日 益 廣泛 。 常 用 有 平 帶 、 三 角 帶 、 多 楔 帶 和 同 步 齒 形 帶 等 。特 點 是 靠 摩 擦 力 傳 動 (除 同 步 齒 形 帶 外 )、 結(jié) 構(gòu) 簡 單 、 制 造 容易 、 成 本 低 ， 特 別 適 用 于 中 心 距 較 大 的 兩 軸 間 傳 動 。 皮 帶有 彈 性 可 吸 振 ， 傳 動 平 穩(wěn) ， 噪 聲 小 ， 適 宜 高 速 傳 動 。 帶 傳動 在 過 載 中 會 打 滑 ， 能 起 到 過 載 保 護 作 用 。缺 點 是 有 滑 動 ， 不 能 用 在 速 比 要 求 準 確 的 場 合 。 3.1.2主軸部件的傳動方式同 步 齒 形 帶 的 齒 形 有 兩 種 ： 梯 形 齒 和 圓 弧 齒 。 圓 弧 齒 形 受 力 合 理 ， 較梯 形 齒 同 步 帶 能 夠 傳 遞 更 大 的 扭 矩 。同 步 齒 形 帶 無 相 對 滑 動 ， 傳 動 比 準 確 ， 傳 動 精 度 高 ；厚 度 小 、 重 量 輕 、 傳 動 平 穩(wěn) 、 噪 聲 小 ,適 于 高 速 傳 動 ， 傳 動 效 率 高 ；q 不 需 要 潤 滑 ，耐 水 耐 腐 蝕 ，能 在 高 溫 下 工作 ， 維 護 保 養(yǎng)方 便 ； 傳 動 比大 ， 可 達 1： 10以 上 。q 缺 點 是 制 造 工 藝 復 雜 ， 安 裝條 件 要 求 高 。 3.1.2主軸部件的傳動方式電 動 機 轉(zhuǎn) 子 軸 就 是 主 軸 ， 電 動 機 座 就 是 機 床 主 軸 單 元 的 殼體 。 主 軸 單 元 大 大 簡 化 了 結(jié) 構(gòu) ， 有 較 寬 的 調(diào) 速 范 圍 ； 有較 大 的 驅(qū) 動 功 率 和 扭 矩 ； 便 于 組 織 專 業(yè) 化 生 產(chǎn)。 3.1.3 主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1.3.1 主軸部件的支承數(shù)目(1) 前后兩個支承優(yōu)點：構(gòu)造簡單，制造裝配方便，容易保證精度。缺點：主軸剛度和抗振性不高。 3.1.3 主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1.3.1 主軸部件的支承數(shù)目(2) 三個支承缺點：對三個支承孔的同心度要求較高，制造裝配復雜。輔助支承一般不預緊。前后支承為主，中間支承為輔。前中支承為主，后支承為輔。 (使用較多) 3.1.3.2 推力軸承位置配置形式（重點）切削力軸向受力推力軸承(1) 前端配置缺點：前支承結(jié)構(gòu)復雜，發(fā)熱大，溫升高優(yōu)點：主軸受熱后向后延伸，不影響軸向精度，精度高，可提高主軸部件剛度應用：高精度機床和數(shù)控機床(2) 后端配置優(yōu)點：前支承結(jié)構(gòu)簡單，發(fā)熱小，溫升低缺點：主軸受熱后向前延伸，影響軸向精度應用：普通立式銑床、多刀車床 3.1.3.2 推力軸承位置配置形式(3) 兩端配置缺點：主軸受熱伸長后，影響主軸軸承的軸向間隙，必須有消隙機構(gòu)和熱膨脹補償機構(gòu)應用：常用于短主軸，如組合機床主軸(4) 中間配置優(yōu)點：可減少主軸的懸伸量，并使主軸的熱膨脹向后缺點：前支承復雜，溫升大 3.1.3.3主軸傳動件位置的合理布置(1) 傳動件在主軸上軸向位置的合理布置在力Q作用下，主軸上必然存在一個撓度為零的點A，稱為節(jié)點。根據(jù)位移互等定理，若將傳動件布置在節(jié)點處，則傳動力引起的軸端受Q力處的撓度也為零。節(jié)點是傳動件在主軸上布置的最佳位置。主軸節(jié)點通常很靠近前支承，因此前后支承之間的齒輪盡量靠近前支承 Q 3.1.3.3 主軸傳動件位置的合理布置(1) 傳動件在主軸上軸向位置的合理布置出發(fā)點：改善主軸受力情況，減小主軸變形，提高主軸抗振性原則：傳動力Q引起的主軸彎曲變形要小；引起主軸前端在誤差敏感方向上的位移要小結(jié)論：傳動件(最大傳動件)盡量靠近前支承傳動件放在兩個支承中間靠近前支承，受力情況好，使用廣泛。 3.1.3.3主軸傳動件位置的合理布置(1) 傳動件在主軸上軸向位置的合理布置傳動件放在主軸前的懸伸端，主軸剛性好，主要用于具有大轉(zhuǎn)盤的機床，如立式車床、鏜床。傳動件放在主軸的后懸伸端，較多用于帶傳動，可便于傳動帶的更換，如磨床。 3.1.3.3 主軸傳動件位置的合理布置(2) 驅(qū)動主軸的傳動軸位置的合理布置在布置傳動軸的位置時，應盡量使傳動力Q與切削力P兩者引起的主軸軸端位移和軸承受力的影響能互相抵消一部分。 3.1.3.4 主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定主軸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)有：主軸前、后軸頸直徑D1和D2，主軸內(nèi)孔直徑d，主軸前端懸伸量a，主軸主要支承間的跨距L。(共5個)這些參數(shù)直接影響主軸旋轉(zhuǎn)精度和主軸剛度。 3.1.3.4 主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定(1) 主軸前軸頸直徑D1的選取主軸前軸頸D1一般可根據(jù)機床類型、主電動機功率以及主參數(shù)來選取，見表3-13。車床和銑床主軸后軸頸直徑D2(0.70.9)D1，磨床主軸常為前后軸頸相等，中段較粗。 3.1.3.4 主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定(2) 主軸內(nèi)孔直徑d的確定 許多機床都是空心主軸，空心主軸能減輕主軸重量。內(nèi)孔直徑的大小，應在滿足主軸剛度的前提下盡量取大值。臥式車床的d通常不小于主軸平均直徑的55%60%；銑床主軸的d可比刀具拉桿直徑大510mm。但一般情況下，要保證d/D0.7 3.1.3.4 主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定(3) 主軸前端懸伸量a的確定 主軸前端懸伸量是指主軸前支承徑向反力作用點到前端受力作用點之間的距離。在滿足結(jié)構(gòu)要求的前提下盡可能取小值，以提高主軸部件的剛性和抗振性。初步取a=D1。為了縮短a，主軸前端部可采用短錐結(jié)構(gòu)。 3.1.3.4 主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定(4) 主軸合理跨距L的確定主軸的跨距是指兩支承反力作用點之間的距離，是影響主軸組件剛度的重要尺寸參數(shù)。合理確定主軸兩主要支承間的跨距，可提高主軸部件的靜剛度。支承跨距小，主軸自身的剛度較大，彎曲變形較小，但支承變形引起的主軸前端的位移量將增大；支承跨距大，支承變形引起的主軸前端的位移量較小，但主軸的彎曲變形將增大。 3.1.3.4 主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定(4) 主軸合理跨距L的確定可見，支承跨距過大或過小都會降低主軸部件的剛度。有關(guān)資料對合理跨距選擇的推薦值可作參考：1) L合理=(45)D1。2) L合理=(35)a，用于懸伸長度較小時，如車床、銑床、外圓磨床等。3) L合理=(12)a，用于懸伸長度較大時，如鏜床、內(nèi)圓磨床等。實際使用中，跨距L往往大于L 合理。 6.3.5 主軸(1) 主軸的結(jié)構(gòu)主軸本身的結(jié)構(gòu)和形狀主要取決于主軸上所安裝的傳動件、軸承等零件的類型、數(shù)量、位置和安裝定位方法等因素。主軸軸端結(jié)構(gòu)形狀取決于機床的類型、安裝夾具或刀具的方式。要保證夾刀或刀具裝卸方便，具有較高的定位精度，并能傳遞一定的轉(zhuǎn)矩。主軸軸端結(jié)構(gòu)應盡量使懸伸長度短一些。通用機床的主軸軸端形狀的尺寸已經(jīng)標準化。 3.1.3.5 主軸(2) 主軸的材料和熱處理主軸材料主要根據(jù)耐磨性、載荷特點和熱處理后的變形大小來選擇。機床主軸常用的材料及熱處理要求可參見表3-14。 3.1.3.5 主軸(3) 主軸的技術(shù)要求主軸選擇精度技術(shù)要求主軸前后軸頸的同軸度(A-B)；錐孔相對于前后軸頸中心連線的徑向圓跳動；定心軸頸及其定位軸肩相對于前后軸頸中心連線的徑向圓跳動和端面圓跳動。設(shè)計基準檢測基準工藝基準 徑向圓跳動端面圓跳動 3.1.4 主軸滾動軸承主軸軸承的類型、配置方式、精度、安裝、調(diào)整、潤滑和冷卻等都直接影響主軸部件的工作性能。常用主軸軸承有滾動軸承、液體動壓軸承，液體靜壓軸承、空氣靜壓軸承等。軸承的軸向承載能力和剛度，由強到弱依次為：推力球軸承、推力角軸承、圓錐滾子軸承、角接觸球軸承；承受軸向載荷軸承的極限轉(zhuǎn)速由高到低依次為：角接觸球軸承、推力角接觸球軸承、圓錐滾子軸承、推力球軸承。 3.1.4 主軸滾動軸承主軸軸承的要求：選擇精度高、剛度高、承載能力強、極限轉(zhuǎn)速高、適應變速范圍大、摩擦小、噪聲低、抗振性好、使用壽命長、制造簡單、使用維護方便等。3.1.4.1 主軸部件主支承常用滾動軸承(1) 角接觸球軸承接觸角a是球軸承的一個主要設(shè)計參數(shù)。接觸角a是滾動體與滾道接觸點處的公法線與主軸軸線垂直平面間的夾角。 3.1.4.1 主軸部件主支承常用滾動軸承(1) 角接觸球軸承(向心推力球軸承)角接觸球軸承極限轉(zhuǎn)速較高；可以同時承受徑向和一個軸向的載荷，a越大，可承受的進給力越大。主軸用的a一般取15 o或25o。 3.1.4.1 主軸部件主支承常用滾動軸承(1) 角接觸球軸承球軸承為點接觸，剛度不高，為提高剛度，同一支承處可多聯(lián)組配。組配方式有三種：背靠背組合；面對面組合；同向組合。 3.1.4.1 主軸部件主支承常用滾動軸承(2) 雙列短圓柱滾子軸承特點：內(nèi)圈有1:12的錐孔，軸向移動內(nèi)圈可以調(diào)整軸承的徑向間隙和預緊；軸承的滾子能承受較大的徑向載荷和轉(zhuǎn)速；軸承由兩列滾子交叉排列，數(shù)量較多，因此剛度很高；不能承受軸向載荷。 3.1.4.1 主軸部件主支承常用滾動軸承(3) 圓錐滾子軸承特點：剛度和承載能力大，既可承受徑向力，又可承受雙向軸向力。適用于中低速、中等以上載荷機床的主軸前支承，但發(fā)熱較大，極限轉(zhuǎn)速受限制。Gamet(加梅)軸承:空心滾子，兩列滾子數(shù)量相差一個，改善了軸承的動態(tài)剛度。 3.1.4.1 主軸部件主支承常用滾動軸承(4) 推力軸承特點：只能承受軸向載荷，且承載能力和剛度較大。由于離心力的作用以及滾道深度較小，其極限轉(zhuǎn)速一般較低。 3.1.4.1 主軸部件主支承常用滾動軸承(5) 雙向推力角接觸球軸承常用的有234400 (接觸角= 60o)。常與雙列圓柱滾子軸承(NN3000K)組配用于主軸前支承，專作推力軸承使用。該軸承的軸向剛度、允許轉(zhuǎn)速均較高。 234400型軸承 3.1.4.1 主軸部件主支承常用滾動軸承(6) 陶瓷滾動軸承特點：與鋼制軸承相比，重量輕，離心力??；溫升較低，剛度較大。(7) 磁懸浮軸承 利用磁力來支承運動部件使其與固定部件脫離接觸來實現(xiàn)軸承功能。特點：無機械磨損，無速度限制，不需要潤滑，工作溫度范圍寬，噪聲小，溫升低，能耗小。 3.1.4.2 幾種典型的主軸軸承配置形式主軸軸承，應根據(jù)剛度、旋轉(zhuǎn)精度和極限轉(zhuǎn)速來選擇配置型式。大多數(shù)機床主軸部件采用兩支承結(jié)構(gòu)，其配置和選用的一般原則如下：(1) 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，角度應越大，且大角度的剛度也大。優(yōu)點：具有良好的高速性能缺點：承載能力小應用：高速輕載或精密機床，如高速鏜削單元、高速CNC車床等。 3.1.4.2 幾種典型的主軸軸承配置形式(1) 速度型 角接觸球軸承 3.1.4.2 幾種典型的主軸軸承配置形式(2) 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， 應用：中等轉(zhuǎn)速和切削力較大，剛求要求高的機床，如數(shù)控車床主軸、鏜削主軸單元等。 雙列短圓柱滾子軸承角接觸雙列向心推力軸承雙列短圓柱滾子軸承 3.1.4.2 幾種典型的主軸軸承配置形式(3) 速度剛度型 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。前軸承的配置特點是外側(cè)的兩個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；第三個角接觸球軸承則通過軸套與外側(cè)的兩個軸承背靠背配置，使三聯(lián)角接觸球軸承有一個較大支承跨，以提高承受顛覆力矩的剛度。優(yōu)點：徑向剛度好，可承受較大轉(zhuǎn)速應用：臥式銑床等。 3.1.4.2 幾種典型的主軸軸承配置形式(3) 速度剛度型 承受軸向力三聯(lián)角接觸球軸承雙列短圓柱滾子軸承承受徑向力起支承作用 3.1.4.2 幾種典型的主軸軸承配置形式(4) 配置圓錐滾子軸承的機床主軸 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)比采用雙列圓柱滾子軸承簡單，承載能力和剛度比角接觸球軸承高。缺點：發(fā)熱大，溫升高，極限轉(zhuǎn)速低應用：載荷較大，轉(zhuǎn)速不太高，精度一般。 3.1.4.2 幾種典型的主軸軸承配置形式(5) 臥式鏜銑床主軸部件 優(yōu)點：前端采用雙列圓錐滾子軸承，可以承受雙向軸向力和徑向力，承載能力大，剛性好，結(jié)構(gòu)簡單。鏜主軸銑主軸 3.1.4.2 幾種典型的主軸軸承配置形式(6) 搖臂鉆床主軸部件 優(yōu)點：采用推力球軸承，可以承受兩個方向的軸向力，主軸剛度高。應用：承受軸向載荷大的機床主軸，如鉆床。 3.1.4.3 幾種典型的主軸軸承配置形式大多數(shù)機床主軸部件采用兩支承結(jié)構(gòu)，其配置和選用的一般原則如下：(1) 適應承載能力和剛度的要求 v圓柱或圓錐滾子軸承，其徑向承載能力和剛度要比點接觸的球軸承好；v在軸向承載能力和剛度方面，以推力球軸承最高，圓錐滾子軸承次之，角接觸球軸承為最低;v有沖擊載荷時，宜選用滾子軸承；v前支承所受載荷通常大于后支承，且前支承變形對主軸軸端位移(即剛度)影響較大，故前支承處軸承的承載能力和剛度應比后支承處大。 3.1.4.2幾種典型的主軸軸承配置形式(2) 適應轉(zhuǎn)速的要求 v相同類型的軸承，其規(guī)格越小、精度等級越高，允許的最高轉(zhuǎn)速也越高；v相同規(guī)格的軸承，點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。(3) 適應結(jié)構(gòu)要求 v為了使主軸部件具有高的剛度，且結(jié)構(gòu)緊湊，主軸直徑應選大一些較好，這時軸承選用輕型或特(超)輕型，或者可在同一支承處(尤其是前支承)配置兩聯(lián)或多聯(lián)軸承。 3.1.4.3 滾動軸承精度等級的選擇(1) 前后軸承的精度對主軸旋轉(zhuǎn)精度是影響是不同的； (2) 前支承對主軸的旋轉(zhuǎn)精度影響較大，因此前軸承的精度比后軸承高一級；(3) 偏移量是有方向的，前后軸承的偏移方向應該放在同一側(cè)，以抵消主軸端部的偏移。a1=(L+a)a/L b1=ab/L 3.1.4.3 滾動軸承精度等級的選擇機床主軸軸承精度有P2、P4、P5、P6以及SP和UP等6級。目前精度都在P4(SP)以上，P6級軸承處于淘汰的狀態(tài)。 3.1.4.4 主軸滾動軸承的預緊（重點）預緊就是采用預加載荷的方法消除軸承間隙，而且有一定的過盈量，使?jié)L動體和內(nèi)外圈接觸部分產(chǎn)生預變形，增加接觸面積，提高支承剛度和抗振性。預緊是提高主軸部件的旋轉(zhuǎn)精度、剛度和抗振性的重要手段，但預緊量不能太大，過緊則會使內(nèi)外圈變形，同樣會影響主軸部件的旋轉(zhuǎn)精度、加速軸承的磨損、增加溫升和熱變形，降低軸承壽命。預緊力通常分為三級：輕預緊(高速主軸)、中預緊(中、低速主軸)和重預緊(分度主軸)，代號為A、B、C。 3.1.4.4 主軸滾動軸承的預緊調(diào)整環(huán)過盈套 雙列短圓柱滾子軸承雙向推力角接觸球軸承1） 螺 母 軸 向 移 動 內(nèi) 圈 2） 調(diào) 整 環(huán) 長 度 實 現(xiàn) 預 緊 3.1.4.4 主軸滾動軸承的預緊軸 承 預 緊 后 對 主 軸 系 統(tǒng) 的 影 響 ：1、 預 緊 后 主 軸 的 旋 轉(zhuǎn) 精 度 提 高 ；2、 預 緊 后 主 軸 的 剛 度 提 高 ；3、 預 緊 后 主 軸 的 磨 損 加 劇 ；4、 預 緊 后 主 軸 的 發(fā) 熱 量 增 加 。 3.1.4.5 滾動軸承的潤滑和密封滾動軸承所用的潤滑劑主要有潤滑脂和潤滑油。密封的方式主要有非接觸式和接觸式 。 選 擇 密 封 形 式 考 慮 因 素 : 軸 的 轉(zhuǎn) 速 軸 承 的 潤 滑 方 式 軸 端 結(jié) 構(gòu) 軸 承 工 作 溫 度 軸 承 工 作 外 界 環(huán) 境 3.1.5 主軸滑動軸承滑動軸承應有良好的抗振性，旋轉(zhuǎn)精度高，運動平穩(wěn)等特點，應用于高速或低速的精密、高精密機床和數(shù)控機床中。l按產(chǎn)生油膜的方式，可分為：動壓軸承靜壓軸承液體滑動軸承氣體滑動軸承l(wèi)按照流體介質(zhì)不同可分為：注 意 對 比 二 者 特 點 3.1.5.1 動壓軸承原理：當主軸旋轉(zhuǎn)時，帶動潤滑油從間隙大處向間隙小處流動，形成壓力油楔而產(chǎn)生油膜壓力p將主軸浮起。特點：轉(zhuǎn)速越高，間隙越小，油膜承載能力越大。動壓軸承按油楔數(shù)分為單油楔和多油楔。多油楔軸承形成的油膜壓力在幾個方向上支承軸徑，軸心位置穩(wěn)定性好，抗振動和沖擊性能好。故多采用多油楔軸承。 3.1.5.1 動壓軸承(1) 固定多油楔滑動軸承 偏心圓弧或阿基米德螺旋線a) 主 軸 組 件 ， b) 軸 瓦 主 軸 旋 轉(zhuǎn) 方 向 恒 定 ， 不 須換 向 ， 轉(zhuǎn) 速 變 化 小 時轉(zhuǎn) 速 變 化 ， 且 換 向 3.1.5.1 動壓軸承(2) 活動多油楔滑動軸承浮動軸瓦b 00.4Bh1/h2=2.2缺點：單向、剛度低 3.1.5.2 液體靜壓軸承原理：由專門的供油系統(tǒng)提供壓力油，輸進軸和軸承間隙中，利用油的靜壓力支承載荷，軸頸始終浮在壓力油中。特點：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；運轉(zhuǎn)平穩(wěn)；既能在低速下工作，也能在高速下工作（速度特性好）；摩擦小，軸承壽命長。v固定節(jié)流器v可變節(jié)流器 3.1.5.3 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。特點：摩擦小，功耗小，能在極高轉(zhuǎn)速或極低溫度下工作，震動、噪聲特別小，旋轉(zhuǎn)精度高，壽命長，基本不需要維護，常用于高速、超高速、高精度機床中。 3.1.5.3 氣體靜壓軸承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 3.2 支承件設(shè)計3.2.1 支承件的功能和應滿足的基本要求支承件是指床身、立柱、橫梁、搖臂、底座、箱體和升降臺等大件，它們相互連接構(gòu)成機床基礎(chǔ)，保證機床零部件的相對位置和相對運動精度。 3.2.1.1 支承件的功用:(1) 支承機床部件的作用，承受重力、切削力、慣性力、摩擦力等；(2) 保證各部件之間的相對位置精度和運動部件的運動精度。(3)支承件內(nèi)部空間常作為變速箱、液壓油箱，或安置電氣箱、冷卻和潤滑裝置及電動機。 3.2.1.2 支承件應滿足的基本要求(1) 應具有足夠的剛度和較高的剛度質(zhì)量比(a) 自身剛度。支承件抵抗自身變形的能力，稱為自身剛度。支承件的自身剛度主要為彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度。(b) 局部剛度。支承件抵抗局部變形的能力，稱為局部剛度。局部變形主要發(fā)生在支承件上載荷較集中的局部結(jié)構(gòu)處。(c) 接觸剛度。支承件的結(jié)合面在外載荷作用下抵抗接觸變形的能力，稱為接觸剛度。(2) 良好的動態(tài)特性。在規(guī)定的切削條件下工作時，不產(chǎn)生受迫振動和自激振動，保證切削的穩(wěn)定性。 3.2.1.2 支承件應滿足的基本要求(3) 熱穩(wěn)定性好機床熱變形無法消除，只能采取一定措施予以改善。 (a) 散熱和隔熱 隔離熱源，如將主要熱源與機床分離。適當加大散熱面積。(b) 均衡溫度場(c) 熱對稱結(jié)構(gòu) 采用熱對稱結(jié)構(gòu)，可使熱變形后對稱中心線的位置基本不變，這樣可減少對工作精度的影響。(4) 排屑暢通、調(diào)運安全，并具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性。 3.2.2 支承件的結(jié)構(gòu)設(shè)計考慮因素：機床的類型、布局、支承件的形狀、工藝性、結(jié)構(gòu)、靜態(tài)剛度、動態(tài)特性等。3.2.2.1 機床的類型、布局、支承件的形狀1.機床的類型根據(jù)所受外載的特點，機床類型可分為三類：(1) 中小型機床：外載荷以切削力為主，工件重力、移動部件重力等相對較小，可忽略不計，如車床；(2) 精密和高精密機床：以移動件的重力和熱應力為主，主要用于精加工，如雙立柱坐標鏜床；(3) 大型和重型機床：重力和切削力必須同時考慮，如重型車床、落地鏜床、龍門式機床等。 2.機床的布局形式對支承件形狀的影響中型臥式車床采用前傾床身、前傾拖板布局形式較多，優(yōu)點是排屑簡單，不使切屑堆積在導軌上將熱量傳給床身而產(chǎn)生熱變形；容易安裝自動排屑裝置；床身設(shè)計成封閉的箱形，能保證有足夠的抗彎和抗扭強度。平床身平拖板后傾床身平拖板平床身前傾拖板前傾床身前傾拖板 3. 支承件的形狀(1) 箱形類：三個方向的尺寸差不多，如各類箱體、底座、升降臺等；(2) 板塊類：兩個方向的尺寸比第三個大得多，如工作臺、刀架等；(3) 梁類：一個方向的尺寸比另兩個大得多，如立柱、橫梁、搖臂、滑枕、床身等。 7.2.2 支承件的截面形狀和選擇支承件結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計是應在最小重量條件下，具有最大靜剛度。靜剛度包括彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度，均與截面慣性矩成正比。支承件截面形狀不同，即使同一材料、相等的截面面積，其抗彎和扭轉(zhuǎn)慣性矩也不同。比較后可知：(1) 空心截面的剛度都比實心的大。(2) 圓(環(huán))形截面的抗扭剛度比方形好，而抗彎剛度比方形低。(3) 封閉截面的剛度遠遠大于開口截面的剛度，特別是抗扭剛度。 3.2.2.2 支承件的截面形狀和選擇車床類床身，主要承受彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷，需要排除大量切削和切削。鏜床、龍門刨床類床身，主要承受彎曲載荷，床身不需要排除切削和切削液，頂面多采用封閉結(jié)構(gòu)。大型和重型機床類床身，常采用三道壁結(jié)構(gòu)，以提高剛度。 3.2.2.3 支承件肋板和肋條的布置肋板：指連接支承件四周外壁的內(nèi)板。作用：它能使支承件外壁的局部載荷傳遞給其他壁板，從而使整個支承件承受載荷，加強支承件的自身和整體剛度。水平：提高支承件水平面內(nèi)的彎曲剛度垂直：提高支承件垂直面內(nèi)的彎曲剛度斜向：同時提高支承件的抗彎和抗扭剛度 3.2.2.3 支承件肋板和肋條的布置肋條一般配置在支承件的某一內(nèi)壁上，主要為了減小局部變形和薄壁振動，用來提高支承件的局部剛度。肋條的布置：縱向、橫向和斜向，常常布置成交叉排列。 3.2.2.4 合理選擇支承件的壁厚鑄鐵：根據(jù)當量尺寸C來選擇。C=(2L+B+H)/3L、B、H分別為支承件的長、寬、高。焊接件：由于鋼的彈性模量比鑄鐵大一倍，壁厚可以比鑄件薄2/34/5；但是鋼的抗振性差。 3.2.3 支承件的材料3.2.3.1 鑄鐵一般支承件用灰口鐵制成，在鑄鐵中加入少量合金元素如鉻、硅、稀土等可提高耐磨性。 鑄鐵鑄造性能好，容易得到復雜的形狀，阻尼大，有良好的抗振性能。 鑄造后必須進行時效處理，消除鑄造應力。（自然時效；人工時效；振動時效） 鑲裝導軌的支承件灰口鐵牌號為HT150；與導軌制作一體的支承件，常采用的牌號為HT200；齒輪箱體常采用的牌號為HT250；主軸箱箱體常采用的牌號為HT300、HT350。 3.2.3 支承件的材料3.2.3.2 鋼板焊接結(jié)構(gòu)用鋼板和型鋼焊接支承件，制造周期短，不用制作木模；鋼的彈性模量約為鑄鐵的1.7倍，抗彎剛度好，重量輕；焊接床身的缺點是阻尼小，抗振性差。3.2.3.3 預應力鋼筋混凝土優(yōu)點：剛度比鑄鐵高幾倍，阻尼比鑄鐵大，抗振性能優(yōu)于鑄鐵，制造工藝簡單，成本低。缺點：脆性大，耐腐蝕性差。 鋼精混凝土床身，抗振性好內(nèi)封砂芯，提高床身阻尼 3.2.3.4 天然花崗巖優(yōu)點是：性能穩(wěn)定，精度保持性好，抗振性好，熱穩(wěn)定性好，抗氧化性強，不導電，抗磁，與金屬不粘結(jié)，加工方便。缺點是：抗沖擊性能差，脆性大，難于加工成復雜形狀的零件。3.2.3.5 樹脂混凝土（人造花崗巖） 3.2.3.5 樹脂混凝土（人造花崗巖）優(yōu)點：剛度高，具有良好的阻尼性能，抗振性好，熱穩(wěn)定性高，質(zhì)量輕，可有良好的幾何形狀精度，極好的耐腐蝕性，成本低，無污染，生產(chǎn)周期短，床身靜剛度高。缺點：某些機械性能差，但是可以預埋金屬或添加高強度纖維來提高性能。對于高速、高效、高精度機床應用廣泛。樹脂混凝土床身有整體結(jié)構(gòu)形式、分塊結(jié)構(gòu)形式和框架結(jié)構(gòu)形式。 7.3.5 樹脂混凝土（人造花崗巖）框架結(jié)構(gòu)形式：床身框架由金屬 型材焊接而成，在框架內(nèi)進行澆鑄。整體結(jié)構(gòu)形式：導軌是金屬件，可直接澆鑄，也可澆鑄后安裝。分塊結(jié)構(gòu)形式：主要針對結(jié)構(gòu)比較復雜的大型床身結(jié)構(gòu)。 3.2.4 提高支承件結(jié)構(gòu)性能的措施提高支承件的結(jié)構(gòu)性能，主要是提高系統(tǒng)的靜剛度、固有頻率以及增加系統(tǒng)的阻尼。以避免共振，提高動剛度。3.2.4.1 提高支承件的靜剛度和固有頻率根據(jù)支承件受力情況合理選擇支承件的材料、截面形狀和尺寸、壁厚，合理的布置肋板和肋條，以提高結(jié)構(gòu)整體和局部的彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度。 3.2.4.1 提高支承件的靜剛度和固有頻率床身采用傾斜式空心封閉箱形結(jié)構(gòu)，排屑方便，抗扭剛度高。床身采用三角形肋板結(jié)構(gòu)，抗扭抗彎剛度均較高。 3.2.4.1 提高支承件的靜剛度和固有頻率 床身采用雙層壁加強肋的結(jié)構(gòu)，內(nèi)腔有冷卻系統(tǒng)，防止熱變形；立柱設(shè)計成雙重壁加強肋的封閉式框架結(jié)構(gòu)，剛度好。立式加工中心立柱床身分別采用菱形和X形加強肋板，截面近似正方形，兩個方向的抗彎剛度基本相同，抗扭剛度也較高，常用于受復雜空間載荷作用的機床。 3.2.4.2 提高動態(tài)特性1. 改善阻尼特性對于鑄件支承件，鑄件內(nèi)砂芯不清除，或在支承件中填充型砂或混凝土等阻尼材料，可以起到減振作用。 1. 改善阻尼特性對焊接支承件，除了可以在內(nèi)腔中填充混凝土減振外，還可以充分利用結(jié)合面間的摩擦阻尼來減小振動（即分段焊縫可增大阻尼）?；蛘卟捎米枘嵬繉?。 不 同 焊 縫 尺 寸 對 構(gòu) 件動 剛 度 影 響 1. 改善阻尼特性鐵塊鋼球高黏度油采 用 合 理 設(shè) 計 得 到 的 阻 尼 是 本 身 阻 尼 的 10-100倍 2. 采用新材料制造支承件研發(fā)并采用剛性高、抗振性好，熱變形小、耐化學腐蝕的新材料。（樹脂混凝土）3.2.4.3 提高熱穩(wěn)定性主要有三種方法：控制溫升：采用分離或隔絕熱源方法。采用熱對稱結(jié)構(gòu)：所謂熱對稱結(jié)構(gòu)是指在發(fā)生熱變形時，其工件或刀具回轉(zhuǎn)中心線的位置基本保持不變，因而減小了對加工精度的影響。采用熱補償裝置：采用熱補償裝置的基本方法是在熱變形的相反方向上采取措施，產(chǎn)生相應的反方向熱變形，使兩者之間影響互相抵消，減少綜合熱變形。 床身結(jié)構(gòu)圖 對稱的床身結(jié)構(gòu)，排屑器能從床身中部迅速地將炙熱的切屑排除，并且冷卻油的對稱循環(huán)保證了機床的熱穩(wěn)定性。 高 剛 性 結(jié) 構(gòu) 3.3 導軌設(shè)計3.3.1 導軌的功能和應滿足的基本要求3.3.1.1 支承件的功用和分類導軌的功用是承受載荷(重力和切削力)和導向。在導軌副中，運動的一方叫動導軌，不動的一方叫支承導軌。動導軌相對于支承導軌通常只有一個自由度的直線運動或回轉(zhuǎn)運動。1) 按工作性質(zhì)可分為主運動導軌、進給運動導軌和移置導軌。2) 按摩擦性質(zhì)可分為滑動導軌和滾動導軌?；瑒訉к壈磧蓪к壝骈g的摩擦狀態(tài)又可分為液體靜壓導軌、液體動壓導軌、普通滑動導軌等。滾動導軌是在兩導軌面間裝有滾珠、滾柱或滾針等滾動體，具有滾動摩擦的性質(zhì)。 3.3.1 導軌的功能和應滿足的基本要求3.3.1.1 導軌的功用和分類3) 按受力情況可分為開式導軌和閉式導軌(能夠承受較大顛覆力矩)。 壓 板 3.3.1.2 導軌應滿足的要求(1) 導向精度 導向精度是指動導軌沿支承導軌運動時，直線運動導軌的直線度、平行度和圓周運動導軌的圓度，以及導軌同其它運動部件(如主軸)之間相互位置的準確性。影響導向精度的因素有: 導軌的幾何精度和接觸精度、導軌的結(jié)構(gòu)形式和裝配精度、導軌和支承件的剛度和熱變形等。其中導軌的幾何精度對導向精度影響最大。 3.3.1.2 導軌應滿足的要求(2) 精度保持性 即導軌的耐磨性；影響精度保持性的主要因素是磨損，導軌的耐磨性是決定導向精度能否長期保持的關(guān)鍵；常見磨損的形式有磨粒磨損、咬合磨損(咬焊)、疲勞磨損；滑動導軌磨損的基本形式是磨粒磨損和咬合磨損；滾動導軌則主要是疲勞磨損；導軌耐磨性與導軌材料及熱處理、導軌面的摩擦性質(zhì)、導軌受力情況及導軌相對運動速度等有關(guān)。 3.3.1.2 導軌應滿足的要求(3) 剛度和承載能力若導軌承載后變形，則直接影響部件之間的相對位置精度和導軌的導向精度，因此要求導軌有足夠的剛度。導軌的變形包括接觸變形、扭轉(zhuǎn)變形以及由于導軌支承件變形而引起的導軌變形。導軌的變形主要取決于導軌的形狀、尺寸及與支承件的連接方式、受載情況等。 3.3.1.2 導軌應滿足的要求(4) 低速運動平穩(wěn)性 要保證在低速運動或微量位移時不出現(xiàn)爬行現(xiàn)象(低速時運動速度不平穩(wěn)現(xiàn)象)。進給運動時的爬行將使加工表面粗糙度增大；定位運動時的不平穩(wěn)，將降低定位精度。與導軌的材料及結(jié)構(gòu)尺寸、潤滑狀況、動靜摩擦系數(shù)之差、導軌運動的傳動系統(tǒng)剛度有關(guān)。(5) 結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好 應盡量使導軌的結(jié)構(gòu)簡單，便于制造和維護。對于刮研導軌，應盡量減少刮研量；對于鑲裝導軌，應做到更換容易。 3.3.2 導軌的截面形狀選擇和間隙的調(diào)整（重點）3.3.2.1 直線運動導軌的截面形狀直線導軌的截面形狀主要有四種：矩形、三角形、燕尾形和圓柱形，它們可互相組合，每種導軌副中還有凹、凸之分。(1) 矩形導軌矩形導軌具有承載能力大、剛度高、制造簡單、檢驗和維修方便等優(yōu)點。但存在側(cè)向間隙，導向性差。適用于載荷較大而導向要求略低的機床。 3.3.2.1 直線運動導軌的截面形狀(2) 三角形導軌三角形導軌磨損時自動補償磨損量，不產(chǎn)生間隙。導軌頂角越小，導向性越好，但摩擦力也越大。小頂角用于輕載荷精密機械，大頂角用于大型或重型機床。三角形導軌結(jié)構(gòu)有對稱式和不對稱式兩種。 3.3.2.1 直線運動導軌的截面形狀(3) 燕尾形導軌燕尾形導軌承載較大的顛覆力矩，導軌的高度較小，結(jié)構(gòu)緊湊，間隙調(diào)整方便。但剛度較差，加工檢驗維修都不太方便。適用于受力小、層次多、要求間隙調(diào)整方便的部件。 3.3.2.1 直線運動導軌的截面形狀(4) 圓柱形導軌圓柱形導軌制造方便，工藝性好，但磨損后較難調(diào)整和補償間隙。主要用于承受軸向載荷的導軌，應用較少。3.3.2.2 回轉(zhuǎn)運動導軌的截面形狀(1) 平面環(huán)形導軌平面環(huán)形導軌結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、能承受較大的軸向力；但不能承受徑向力，因而必須與主軸聯(lián)合使用，由主軸來承受徑向載荷。 3.3.2.2 回轉(zhuǎn)運動導軌的截面形狀(2) 錐面環(huán)形導軌錐面環(huán)形導軌除能承受軸向載荷外，還能承受一定的徑向載荷；但不能承受較大的顛覆力矩。導向性比平面環(huán)形好，但制造較困難。(3) 雙錐面導軌雙錐面導軌能承受較大的徑向力，軸向力和一定的顛覆力矩，制造研磨均較困難。 3.3.2.3 導軌的組合形式(1) 雙三角形導軌雙三角形導軌不需要鑲條調(diào)整間隙，接觸剛度好，導向性和精度保持性好，但工藝性差，加工、檢驗和維修都不方便。 3.3.2.3 導軌的組合形式(2) 雙矩形導軌雙矩形導軌承載能力大、制造簡單。多用在普通精度機床和重型機床中，如重型車床、組合機床、升降臺銑床等。導向方式有兩種寬式組合和窄式組合。 寬 式 組 合 窄 式 組 合 3.3.2.3 導軌的組合形式(3) 矩形和三角形導軌矩形和三角形導軌的組合導向性好，剛性高，制造方便，應用最廣。(4) 矩形和燕尾形導軌矩形和燕尾形導軌的組合能承受較大力矩，調(diào)整方便，多用在橫梁、立柱、搖臂導軌中。 3.3.2.4 導軌間隙的調(diào)整導軌面間的間隙對機床工作性能有直接影響，如果間隙過大，會影響運動精度和平穩(wěn)性；間隙過小，運動阻力大，導軌的磨損加快。導軌常用壓板、鑲條來調(diào)整。(1) 壓板壓板用來調(diào)整導軌面的間隙和承受顛覆力矩。 磨 、 刮 磨 、 刮 墊 片 平 鑲 條 3.3.2.4 導軌間隙的調(diào)整(2) 鑲條鑲條調(diào)整矩形導軌和燕尾形導軌的側(cè)向間隙。(點受力、易變形、剛度低) 矩 形 截 面 梯 形 截 面 平 行 四 邊 形 截 面平鑲條 3.3.2.4 導軌間隙的調(diào)整(2) 鑲條鑲條調(diào)整矩形導軌和燕尾形導軌的側(cè)向間隙。斜 鑲 條 3.3.2.4 導軌間隙的調(diào)整(3) 導向調(diào)整板采用導向調(diào)整板調(diào)整間隙，調(diào)整方便，接觸良好，磨損小。 3.3.3 導軌的結(jié)構(gòu)類型和特點滑動導軌靜壓導軌卸荷導軌滾動導軌 3.3.3.1 滑動導軌滑動導軌具有一定動壓效應的混合摩擦狀態(tài)。導軌的動壓效應主要與導軌的摩擦速度、潤滑油粘度、導軌面的油溝尺寸和形式等有關(guān)。速度較高的主運動導軌，應合理設(shè)計油溝型式和尺寸，選擇合適粘度的潤滑油，以產(chǎn)生較好的動壓效果。 3.3.3.1 滑動導軌優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、制造方便和抗振性好。缺點是磨損快。措施：為提高耐磨性，廣泛采用塑料導軌和鑲鋼導軌。塑料導軌使用粘結(jié)法或涂層法覆蓋在導軌面上。通常對長導軌用噴涂法、對短導軌用粘結(jié)法。(1) 粘結(jié)塑料軟帶導軌(2) 塑料涂層(3) 金屬塑料復合導軌(4) 鑲鋼導軌 3.3.3.2 靜壓導軌工作原理與靜壓軸承相似，通常在動導軌面上均勻分布有油腔和封油面，把具有一定壓力的液體或氣體介質(zhì)經(jīng)節(jié)流器送到油腔內(nèi)，使導軌面間流體產(chǎn)生壓力，將動導軌微微抬起，與支承導軌脫離，浮在壓力油膜或氣膜上。優(yōu)點：摩擦系數(shù)小，在啟動和停止時沒有磨損，精度保持性好。缺點：結(jié)構(gòu)復雜，需要一套專門液壓或氣壓設(shè)備，維修、調(diào)整比較麻煩。多用于精密和高精密機床或低速運動機床中。靜壓導軌按結(jié)構(gòu)形式分為開式和閉式兩大類。 3.3.3.2 靜壓導軌 開 式 靜 壓 導 軌閉 式 靜 壓 導 軌 3.3.3.3 卸荷導軌卸荷導軌用來降低導軌面的壓力，減少摩擦阻力，從而提高導軌的耐磨性和低速運動的平穩(wěn)性，尤其是對大、重型機床來說，工作臺和工件的質(zhì)量很大，導軌面上的摩擦阻力很大，常用卸荷導軌。導軌的卸荷方式有機械卸荷、液壓卸荷和氣壓卸荷。(1) 機械卸荷導軌卸荷力不能隨外載荷的變化而調(diào)節(jié)。 3.3.3.3 卸荷導軌(2) 液壓卸荷導軌將高壓油壓入工作臺導軌上的一串縱向油槽，產(chǎn)生向上的浮力，分擔工作臺的部分外載，起到卸荷的作用。(3) 自動調(diào)節(jié)氣壓卸荷導軌壓縮空氣進入工作臺的氣囊，經(jīng)導軌面間由于表面粗糙度而形成的微小溝槽流入大氣，導軌間的氣壓呈梯形分布，形成一個氣墊，產(chǎn)生的上浮力對導軌進行卸荷。 3.3.3.4 滾動導軌與滑動導軌相比，滾動導軌其特點如下：優(yōu)點是摩擦系數(shù)小，動、靜摩擦因數(shù)很接近。因此摩擦力小，起動輕便，運動靈敏，不易爬行；磨損小，精度保持性好，壽命長。常用于對運動靈敏度要求高的地方，如數(shù)控機床和機器人或者精密定位微量進給機床等。缺點是抗振性差，但可以通過預緊方式提高，結(jié)構(gòu)復雜，成本高。（一） 滾動導軌的類型1. 按滾動體的類型分類滾動體主要有滾珠、滾柱、滾針等。 （一） 滾動導軌的類型1. 按滾動體的類型分類(1) 滾珠導軌由于滾珠和導軌面是點接觸，故運動輕便，但剛度低，承載能力小。常用于運動件重量、載荷不大的場合。 （一） 滾動導軌的類型1. 按滾動體的類型分類(2) 滾柱(滾針)導軌滾柱導軌中的滾柱與導軌面是線接觸，故它的承載能力和剛度比滾珠導軌大，耐磨性較好，靈活性稍差。滾柱對導軌的不平度較敏感，容易產(chǎn)生側(cè)向偏移和滑動，而使導軌的阻力增加，磨損加快，精度降低。滾柱的直徑越大，對導軌的不平度越為敏感。 （一） 滾動導軌的類型2. 按循環(huán)方式分類(1) 循環(huán)式滾動導軌（滾動體在運行過程中沿自己的工作軌道和返回軌道作連續(xù)循環(huán)運動）(2) 非循環(huán)式滾動導軌滾動體在運動過程中不循環(huán)，形程有限。 滾 針 不 循 環(huán) 型滾 柱 循 環(huán) 型滾 珠 循 環(huán) 型 導 軌 條端 面 擋 板 密 封 墊 滾 珠滑 塊 （二） 直線滾動導軌副的工作原理導 軌 條端 面 擋 板密 封 墊 滾 珠滑 塊 （三） 滾動導軌塊（規(guī)?；?，承載能力大，剛度高，系列化） （四） 滾動導軌的預緊方法是靠螺釘、墊塊或斜塊移動導軌實現(xiàn)、還可靠尺寸差達到預緊。 3.3.3.5 導軌的設(shè)計1.滑動導軌的設(shè)計滑動導軌的設(shè)計主要有如下內(nèi)容選擇滑動導軌的類型和截面形狀；根據(jù)機床的工作條件、使用性能，選擇合適的導軌類型；選擇合適的導軌材料、熱處理方法，保證導軌耐磨性和使用壽命；進行滑動導軌的結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算；設(shè)計導軌調(diào)整間隙裝置和補償方法；設(shè)計潤滑、防護系統(tǒng)裝置；制定出導軌制造加工、裝配的技術(shù)要求。 3.3.3.5 導軌的設(shè)計2. 滾動導軌的設(shè)計目前，直線滾動導軌副和滾動導軌塊基本上已經(jīng)系列化、規(guī)格化和模塊化。用戶可根據(jù)需要進行外購。滾動導軌的設(shè)計，主要是根據(jù)導軌的工作條件、受力情況、使用壽命等要求，選擇直線滾動導軌副或滾動導軌塊的類型、數(shù)量，并進行合理的配置。 3.3.4 提高導軌精度、剛度和耐磨性的措施3.3.4.1 合理選擇導軌的材料和熱處理(1) 導軌副材料的選用原則 對導軌材料的主要要求：耐磨性好、工藝性好、成本低。 常用的導軌材料有鑄鐵、鋼、有色金屬和塑料。 為了提高耐磨性和防止咬焊，動導軌和支承導軌應盡量采用不同的材料，一般動導軌采用較軟的材料，以便維修。 若選用相同的材料時，則應采取不同的熱處理方式以使其具有不同的硬度。 3.3.4 提高導軌精度、剛度和耐磨性的措施3.3.4.1 合理選擇導軌的材料和熱處理(2) 鑄鐵導軌 鑄鐵具有低成本、良好的減振性和耐磨性，易于鑄造和切削加工的特點。 導軌常用的鑄鐵有灰鑄鐵HT200、孕育鑄鐵HT300和耐磨鑄鐵。 鑄鐵導軌經(jīng)常采用高頻淬火、超音頻淬火、中頻淬火及電接觸自冷淬火等來提高表面硬度，表面淬火硬度一般為4555HRC左右，耐磨性可提高12倍。 3.3.4 提高導軌精度、剛度和耐磨性的措施3.3.4.1 合理選擇導軌的材料和熱處理(3) 鑲鋼導軌 淬火鋼的耐磨性比普通鑄鐵高5 10倍，鑲鋼導軌常采用材料有45、40Cr等，表面淬硬或全淬透，硬度達到5258HRC，或者采用20Cr、20CrMnTi等滲碳淬硬至5562HRC。鑲裝方法很多。國內(nèi)有的數(shù)控機床和加工中心采用鑲鋼導軌。鑲鋼導軌工藝復雜，加工較困難、成本也較高，為便于熱處理和減小變形，可把鋼導軌分段，釘接在床身上。 3.3.4 提高導軌精度、剛度和耐磨性的措施3.3.4.1 合理選擇導軌的材料和熱處理(4) 有色金屬導軌 有色金屬鑲裝導軌耐磨性高，可以防止咬合磨損。材料主要有錫青銅、鋁青銅等。(5) 塑料導軌通過粘接或噴涂把塑料覆蓋在導軌面上。常用的塑料導軌有聚四氟乙烯(PTFE)導軌軟帶、環(huán)氧型耐磨導軌涂層、復合材料導軌板等。摩擦系數(shù)小，具有良好的防止爬行的性能；具有優(yōu)異的耐熱性；化學穩(wěn)定性極好。 3.3.4 提高導軌精度、剛度和耐磨性的措施3.3.4.2 導軌的預緊合理地將滾動導軌預緊可以提高其承載能力、運動精度和剛度。3.3.4.3 導軌的潤滑和防護導軌的良好潤滑和可靠防護，可以降低摩擦力，減少磨損，降低溫度和防止生銹，延長壽命。3.3.4.4 導軌的磨損爭取無磨損、少磨損、均勻磨損，磨損后應能補償磨損量磨損的原因：導軌結(jié)合面在一定壓強作用下直接接觸并相對運動而造成。爭取不磨損的條件：讓結(jié)合面在運動時不接觸。方法：保證完全的液體潤滑。