1.机床支承件结构特征

　　1.1车床整机结构

　　组成卧式车床五大支承件分别为： 主轴箱、尾座、滑板、床鞍以及床身。起到主轴部件的支承作用由主轴箱完成;以螺栓来固紧刀塔与滑板，连接方式采用滑动导轨副与床鞍进行连接。另外滑板和床鞍则采用伺服电机驱动，来完成机床X轴方向和Z轴方向的进给运动。而立式车床的构成则是由床身、横滑板、立柱、滑架和工作台这五部分构成。

　　图1.1 卧式数控车床以及其支承件

　　1.2支承件结构的类型以及特征

　　(1)支承件结构的类型

　　根据总体几何尺寸，机床的支承件可以分成三类，梁类、板类和箱体类。各种支承件的组合结构均为空间的系或梁板组合结构

　　(2)支承件结构的特征

　　设计支承件结构的目的，主要是为了实现承件的刚度要求，使机床的工艺系统刚度还有机床的加工精度得到满足。筋板结构、截面形状以及结合面部位结构构成了支承件结构的主要特征。

　　1)筋板结构特征

　　为了提高支承件的刚度，对筋板进行静、动设置。主要有主筋板和局部筋板这两类。

　　2)截面形状特征

　　支承件的刚度与截面面积大小和截面形状有关。当截面面积相同时，不同的截面形状的结构特性也不同。

　　3)结合面部位结构特征

　　支承件结合面部位的结构主要是由螺栓和导轨这两大类连接部位结构组成。

　　螺栓连接面的刚度由螺栓连接部位结构形式决定。

　　支承件的局部刚度由支承件主体和导轨连接部位的结构形式决定。

　　1.3支承件性能评价标准

　　可将机床支承件的结构设计以及其优化结果看做一系列指标，比如质量和刚度，其中刚度包括静刚度和动刚度。在载荷与约束边界条件下的函数。从而得到支承件结构设计评价标准和优化的性能评价标准如下文所示：

　　(1)静刚度

　　静刚度的定义为支承件在静载荷下所承受变形的能力。在切削载荷下水平方向和竖直方向的弯曲刚度以及纵轴方向的扭转刚度，在具体实际操作中可以通过支承件结合面部位(点、线或面)的位移大小来衡量静刚度的大小。

　　(2)刚质比

　　刚质比的定义为刚度与质量的比值，代表了材料对刚度的贡献率。支承件刚质比高则是以较少的材料得到较大的刚度。在确保性能的前提下，刚质高，说明支承件轻量化效果好。

　　(3)固有频率

　　为了防止发生共振现象的产生，机床支承件和整机的固有频率应该尽可能的避开机床的激振频率。将固有频率降低于激振频率下限，或者将固有频率提高，使之高于激振频率上限。

　　(4)质量

　　原材料的消耗和成本由支承件质量的大小影响，所以质量可看成是支承件设计的成本指示器。

　　2.卧式车床支承件载荷与约束分析

　　2.1工况分析

　　工况可根据工件类型进行划分，主要包括成盘类零件的切削加工，以及轴类零件的切削加工;也可根据刀具在工作空间z向所处位置进行划分，主要包括左、中、右;还可以根据刀具在工作空间X向的位置进行划分，主要包括前、中、后。

　　图2.1 斜床身车床工作空间示意图(虚线区域)

　　2.2载荷分析

　　切削力、重力和支承件相对运动时产生的摩擦力会直接或间接影响工作状态的机床的工艺系统刚度，从而干扰机床的加工精度。他们经由支承件结合面传递、分配到每个支承件。

　　切削力求解本文使用功率法求解切削力，其求解公式为：

　　结合面集中载荷求解：在滑板部件受到的作用力可代表为自身的重力、切削力、丝杠牵引力以及床鞍导轨对其支持力。

　　2.3约束分析

　　支承件的约束由支承件结合面组成。支承件结合面的连接形式决定了支承件的约束形式。