支承件和导轨.ppt

第十一章 支承件及导轨;支承件;第一节 支承件的功用及基本 要求;支承件——床身、立柱、横梁、摇臂、底座、刀架、工作台、箱体和升降台等尺寸及重量较大的零件——大件 在切削时，刀具与工件之间相互作用的力沿着大部分支承件逐个传递并使之变形。;机床的动态力(如变动的切削力，往复运动件的惯性，旋转件的不平衡等)使支承件和整机振动 支承件的热变形改变执行器官的相对位置或运动轨迹。 影响加工精度和表面质量 支承件是机床十分重要的构件;一、功用;二、基本要求;3. 应具有较好的热变形特性，使整机的热变形较小或热变形对加工精度的影响较小 由于摩擦热、切削热等产生热变形和热应力，在铸造、焊接和粗加工过程中，会形成内应力，使支承件变形。 热变形和内应力都将破坏部件间的相互位置关系和相对运动轨迹，影响加工精度。 4. 应该排屑畅通、吊运安全，并具有良好的工艺性以便于制造和装配。;支承件的设计步骤;第二节 支承件的受力分析;支承件是机床的一个组成部分 分析支承件的受力必须首先分析机床的受力 了解支承件的受力情况，产生的变形以及由此引起的加工误差是合理设计支承件结构的依据。 为简化分析，根据机床所受载荷的特点，对不同类型机床的受力分析各有所侧重。;机床根据其所受的载荷的特点，可分为三大类： 中、小型机床 ——载荷以切削力为主 工件的重量、移动部件(如车床的刀架)的重量等相对较小，在受力和变形分析时可忽略不计(例如车床刀架从床身的一端移至床身中部时，引起的床身弯曲变形的变化可忽略不计) 如中型车床、铣床、钻床、加工中心等。;精密和高精度机床 —— 以精加工为主，切削力较小 载荷以移动件的重力和热应力为主 例如双柱立式坐标镗床，分析横梁受力和变形时，主要考虑主轴箱从横梁的一端移至中部，引起的横梁弯曲和扭转变形。;大型机床 ——工件重，切削力较大，移动件的重量也较大 载荷必须同时考虑工件重力、切削力和移动件的重力。 例如重型车床、落地镗铣床和龙门式机床等。;三大类支承件; *;摇臂钻床的受力状况;钻床精度标准规定了主轴在一定的轴向力(模拟Ff)作用下，主轴轴线在yz和zx面内允许的偏转角。 轴向力的大小，因机床的种类、大小而异，见各类钻床的精度标准。;分析时，立柱和摇臂可看作是梁类件 底座可看作是板类件 主轴箱可看作是箱形件 这里主要分析摇臂和立柱，都可看作是一端固定的悬臂梁;摇臂的受力分析;摇臂所受的载荷，主要是竖直(yz)面内的弯矩M1和绕y轴的扭矩M2 ——使摇臂产生弯曲和扭转变形 使主轴偏离其正确位置;摇臂的左端锁紧在立柱上,右端悬空 简化为一端固定的悬臂梁 钻削时，主轴上受的轴向进给力F，使摇臂在x-y平面受Mw力矩的作用而产生弯曲变形 Mw在摇臂的长度上呈三角形分布，最大力矩Mw=FL 主轴中心偏离摇臂中心轴的距离为e，F又产生扭矩Tn1=Fe，使摇臂产生扭转变形 扭矩Tn1 在摇臂的长度上是均匀分布的 主轴上的钻削扭矩Tn2在摇臂的长度上也是均匀分布的，而且使摇臂产生的变形很小，可以忽略不计;摇臂的变形主要——X-Y平面内的弯曲变形 绕X轴的扭转变形 它们将影响所钻孔的位置精度，各孔中心线的平行度和对基准面的垂直度。 摇臂上越接近立柱的地方承受的力矩越大，摇臂设计成变截面，在越接近立柱的地方越显粗壮。 为了减小摇臂的扭转变形，应尽量减小e值，所以摇臂钻床主轴箱应设计得扁平。 为此传动系统应平面布置，并使摇臂的截面具有较大的扭转截面矩。;卧式车床床身的受力分析;工件两端分别支承在主轴和尾架的顶尖上 刀尖上的切削力可分解成Fx、Fy和Fz三个分力 轴向力Fx使床身产生拉伸变形，影响小，可忽略 Fy和Fz使床身受弯曲和扭转 为便于分析受力及变形，在受扭转时，可将床身视为两端固定的梁 在受弯曲时，可将床身 视为简支梁;在垂直(X-Z)平面内，Fz经 刀架作用在床身上，经工件作用于主轴箱和尾架上的力为F1和F2 由Fz将引起床身在垂直方向的弯矩为Mwz Fz的作用点到主轴中心线的距离为d/2(d工件直径)，在床身上还作用有扭矩Tnz= Fzd/2。;在水平(x-y )平面内，Fy 经 刀架作用在床身上，其反作用力 F3和F4经工件作用在主轴箱和尾架上 由Fy将引起床身在水平方向的弯矩为Mwy 由于Fy 的作用点到床身中心轴的距离为h，对床身还作用有扭矩Tny=Fyh ——车床床身变形的主要形式是垂直和水平面内的弯曲，以及由Tnz和Tny联合作用下的扭转; *;车床床身变形对加工精度的影响;第三节 支承件的静刚度;一、支承件的静刚度;如床身，载荷是通过导轨面施加到床身上 变形包括——床身自身