数控机床的结构要求

数控机床的结构要求发布:2008-8-2712:13

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查看:66次机床本体是数控机床的主体部分。来自于数控装置的各种运动和动作指令，都必须由机床本体转换成真实的、准确的机械运动和动作，才能实现数控机床的功能，并保证数控机床的性能要求。数控机床的机床本体由下列各部分组成：(1)主传动系统，其功用是实现主运动。(2)进给系统，其功用是实现进给运动。(3)机床基础件，通常指床身、底座、立柱、滑座、工作台等。其功用是支承机床本体的零、部件，并保证这些零、部件在切削加工过程中占有的准确位置。(4)实现某些部件动作和某些辅助功能的装置，如液压、气动、润滑、冷却以及防护、排屑等装置。(5)实现工件回转、分度定位的装置和附件，如回转工作台。(6)刀库、刀架和自动换刀装置(ATC)。(7)自动托盘交换装置(APC)。(8)特殊功能装置，如刀具破损检测、精度检测和监控装置等。其中，机床基础件、主传动系统、进给系统以及液压、润滑、冷却等辅助装置是构成数控机床的机床本体的基本部件，其他部件则按数控机床的功能和需要选用。尽管数控机床的机床本体的基本构成与传统的机床十分相似，但由于数控机床在功能和性能上的要求与传统机床存在着巨大的差距，所以数控机床的机床本体在总体布局、结构、性能上与传统机床有许多明显的差异，出现了许多适应数控机床功能特点的完全新颖的机械结构和部件。数控机床是一种高精度、高效率的自动化加工设备。尽管数控机床价格昂贵，一次性投资巨大，但仍然为机械制造厂家所普遍采用并取得很好的经济效益，其原因在于数控机床能自动化地，高精度、高质量、高效率地解决中、小批量的加工问题。数控技术、伺服驱动技术的发展及在机床上的应用，为数控机床的自动化、高精度、高效率提供了可能性，但要将可能性变成现实，则必须要求数控机床的机械结构具有优良的特性才能保证。这些特性包括结构的静刚度、抗振性、热稳定性、低速运动的平稳性及运动时的摩擦特性、几何精度、传动精度等。一、提高机床结构的静刚度机床结构的静刚度是指在切削力和其他力的作用下，机床抵抗变形的能力。机床在加工过程中，受多种外力的作用，包括运动部件和工件的自重、切削力、驱动力、加减速时的惯性力、摩擦阻力等。机床的各部件在这些力的作用下将产生变形，如各基础件的弯曲和扭转变形，支承构件的局部变形，固定连接面和运动啮合面的接触变形等。这些变形都会直接或间接地引起刀具与工件之间产生相对位移，破坏刀具和工件原来所占有的正确位置，从而影响机床的加工精度和切削过程的特性，所以，提高机床的静刚度是机床结构设计的普遍要求。数控机床为获得高效率而具有的大功率和高速度，使它所承受的各种外力负载更加恶劣，而且加工过程的自动化也使得加工误差无法由人工干预来修正和补偿，所以，数控机床的变形对加工精度的影响会更为严重。为了保证数控机床在自动化、高效率的切削条件下获得稳定的高精度，其机械结构应具有更高的静刚度，有标准规定数控机床的刚度系数应比类似的普通机床高50％。1．合理设计基础件的截面形状和尺寸，采用合理的筋板结构机床在外力的作用下，各基础件将承受弯曲和扭转载荷，其弯曲和扭转变形的大小则取决于基础件的截面抗弯和抗扭惯性矩，抗弯、抗扭惯性矩大，变形则小，刚度就高。表5-1列出了在截面积相同(即重量相同)时，不同截面形状和尺寸的惯性矩。由表中数据可知：在形状和截面积相同时，减小壁厚，加大截面轮廓尺寸，可大大增加刚度；封闭截面的刚度远远高于不封闭截面的刚度；圆形截面的抗扭刚度高于方形截面，抗弯刚度则低于方形截面；矩形截面在尺寸大的方向具有很高的抗弯刚度。因此，通过合理设计截面形状和尺寸，可大大提高基础件的结构静刚度。图5-1所示为日本森精机SL系列数控车床的床身截面，床身导轨倾斜布置，改善了排屑条件，同时截面形状采用封闭式箱体结构，从而加大了床身截面的外轮廓尺寸，使该床身具有很高的抗弯、抗扭刚度。这种倾斜布置的结构为数控车床所普遍采用。图5-2所示为卧式加工中心普遍采用的框式立柱结构。从正面看，立柱截面成封闭框形，轮廓尺寸大，从而保证以高扭转刚度承受切削扭矩产生的扭转载荷。从俯视截面看，两个立柱截面形状为矩形，矩形尺寸大的方向正是因切削力作用产生大的弯曲载荷的方向。因而这种结构具有很高的刚度。合理布置基础件的筋板可以提高静刚度，表5-2给出了立柱的几种不同筋板布置时的相对静刚度。从表中可知：纵向筋板能提高立柱的抗弯和抗扭刚度，提高抗扭刚度效果更为显著；对角线斜置筋板和对角线交叉筋板对提高立柱的刚度更为有效。表5-2不同筋板布置时立柱的静刚度对比图5-3所示为两种立式加工中心立柱的横截面图。由于该立柱承受弯扭组合载荷，故截面采用接近正方形的封闭外形，为了进一步提高抗弯、抗扭刚度，内部采用了斜方双层壁(相当于斜纵向筋板)和对角线交叉筋板。所以，这两种立柱都有很高的抗弯、抗扭刚度。(a)XK-716型立式加工中心；(b)STAMAMCll8型立式加工中心图5-3立柱横截面合理布置筋板还可提高基础件的局部刚度，图5-4所示为日本三井精机HS6A型超精密重切削卧式加工中心采用的床身结构。该床身为整体式结构，截面为封闭箱形结构，整体结构刚度很高。为了加强导轨连接的局部刚度，采用两条成Y形的斜筋支撑导轨。图5-4三井精机HS6A型加工中心的床身结构2．采用合理的结构布局，改善机床的受力状态，提高机床的静刚度在切削力、自重等外力相同的情况下，如果能改善机床的受力状态，减小变形，则能达到提高刚度的目的。以机床主轴为例，在其他条件不变的情况下，缩短主轴前端的悬伸长度，可以减小主轴承受的弯矩，从而减小主轴前端的挠度，提高主轴的刚度。采用合理的机床结构布局，可以显著地改善机床的受力状况，提高机床的刚度。图5-5所示为传统的车床床身布局(见图5-5(a))与数控车床床身布局(见图5-5(b))的受力状况的分析比较。图5-5车床床身布局设床身截面积和惯性矩及其所受切削力P相等，对传统车床，床身水平布局，床身所受扭矩为：(5-1)对数控车床，床身倾斜布局，设倾角为β，床身所受扭矩为：(5-2)比较式(5-1)和式(5-2)可看出，采用倾斜布局的数控车床床身所承受的扭矩要比采用水平布局的传统车床床身的要小，因而机床的刚度得到了提高。图5-6所示为传统的卧式镗铣床的结构布局和卧式加工中心(卧式自动换刀数控镗铣床)的结构布局的比较。传统的卧式镗铣床由于主轴箱单面悬挂在立柱侧面，主轴箱自重将使立柱承受弯矩，切削力将使立柱承受扭矩，而加工中心的布局使主轴箱的主轴中心位于立柱的对称面内，立柱则不再承受由主轴箱自重产生的弯矩和由切削力产生的扭矩，从而改善了立柱的受力状况，减小了立柱的弯曲、扭转变形，提高了刚度。图5-6卧式镗铣床与卧式加工中心的结构布局比较3．补偿有关零、部件的静力变形在外力的作用下，机床的变形是不可避免的，如果能采取措施使变形对加工精度的影响减小，其结果相当于提高了机床的刚度。依照这一思路，产生了许多补偿有关零、部件的静力变形的方法，这种方法普遍用于补偿因自重而引起的静力变形。如图5-7所示的大型龙门铣床，当主轴部件移到横梁中部时，横梁的弯曲变形(下凹)最大。为此可将横梁导轨加工成中部凸起的抛物线形，或者通过在横梁内部安装辅助梁和预校正螺钉将主导轨预调校正为中凸抛物线形，这样可以补偿主轴箱移动到横梁中部时引起的弯曲变形(图5-7(a))。为补偿主轴箱自重的影响，也可以用加平衡重块或其他平衡力的方法，抵消部分直接作用于横梁上的自重，从而减小横梁因主轴箱自重引起的弯曲变形(图5-7(b))。4．提高机床各部件的接触刚度在机床各部件的固定连接面和运动副的结合面之间，总会存在宏观和微观不平，两个面之间真正接触的只是一些高点，实际接触面积小于两接触表面的面积(名义接触面积)，因此，在承载时，作用于这些接触点的压强要比平均压强大得多，从而产生接触变形。平均压强p与变形δ之比称为接触刚度，即(5-3)由于机床总有为数较多的静、动连接面，如果不注意提高接触刚度，各连接面的接触变形就会大大降低机床的整体刚度，对加工精度产生非常不利的影响。图5-7横梁弯曲变形补偿影响接触刚度的根本因素是实际接触面积的大小，任何增大实际接触面积的方法都能有效地提高接触刚度。如机床的导轨常采用人工铲刮工艺作为最终的精加工工序，通过刮研，可以增加单位面积上的接触点，并使接触点分布均匀，从而增加导轨副结合面的实际接触面积，提高接触刚度。又如采用滚动轴承作为支承的主轴部件，都要设计预紧结构调整轴承间隙，使轴承在有预加载荷的条件下运转，以提高主轴的支承刚度。预加载荷增大了实际接触点的面积，从而达到提高接触刚度的目的。采用螺纹紧固的固定连接面，合理布置一定数量的螺栓，并对螺栓的拧紧力矩提出严格要求以保证适当的预紧力，也是为提高接触刚度而常采用的措施。5．采用钢板焊接结构长期以来，机床基础件主要采用铸铁件。近年来，以钢板焊接结构代替铸铁件的趋势不断扩大，从开始在单件和小批量的重型和超重型机床上的应用，逐步发展到有一定批量的中型机床。表5-3列出了Star-Turn1200型数控车床焊接床身和铸造床身的刚度的对比结果。从结果看，焊接床身的刚度高于铸造床身。这是因为两种床身的筋板布置不同，钢板焊接结构容易采第五章数控机床的结构与传动用最有利于提高刚度的筋板布置形式，能充分发挥壁板和筋板的承载及抵抗变形的作用；焊接结构还无需铸造结构所需的出砂口，有可能将基础件做成完全封闭的箱形结构。另外，钢板的弹性摸量E为MPa，而铸铁的弹性模量E仅MPa，两者几乎相差一倍，E=σ/ε，在应力σ相同时，E大则产生的应变ε小，E的大小反映了材料抵抗弹性变形的能力。因此，在结构相同时，E值大的材料刚度则高。表5-3焊接床身与铸造床身的刚度对比二、提高机床结构的抗振性机床的振动会在被加工工件表面留下振纹，影响工件的表面质量，严重时则使加工过程难以进行下去。机床加工时可能产生两种形式的振动：强迫振动和自激振动。机床的抗振性指的是抵抗这两种振动的能力。强迫振动是在各种动态力(如高速回转零件的不平衡力、往复运动件的换向冲击力、周期变化的切削力等)作用下被迫产生的振动。如果动态力的频率与机床某部件的固有频率重合，则将发生共振。机床结构抵抗强迫振动的能力可以用动刚度大小来表示。自激振动是在投有外加动态力的情况下，由切削过程自身所激发的振动。自激振动的频率接近或略高于机床主振型的低阶固有频率，振幅较大，对加工过程产生极为不利的影响。当机床的刚度、刀具切削角度、工件与刀具材料、切削速度和进给量都一定时，影响自激振动的主要因素就是切削宽度b，因此，可以把不产生自激振动的最大切削宽度，称为临界切削宽度，作为判断机床切削稳定性(抵抗自激振动的能力)的指标。高速切削是产生动态力的直接因素，强力切削也意味着切削宽度大。数控机床在追求高速度、高切削效率的同时，也埋下了容易产生受迫振动和自激振动的根源。切削过程的自动化又使得振动难以由人工来控制和消除，数控机床只有靠自身机床结构的高抗振性来减小和克服振动对加工精度、加工过程的影响。提高机床的抗振性，可以从提高静刚度、固有频率和增加阻尼几个方面着手。提高静刚度的措施已在前面有详细的介绍。因为固有频率(其中，K为静刚度，m为结构质量)，所以在提高静刚度时，能相对减小结构件的重量，即提高单位重量的刚度，则能提高固有频率。前面介绍的合理布置筋板，采用钢板焊接结构等提高静刚度的措施，同样能达到提高固有频率的目的。下面将主要介绍数控机床在增加阻尼方面采取的措施。1．基础件内腔充填泥芯、混凝土等阻尼材料图5-8两种车床床身的动态特性比较在基础件内腔充填泥芯、混凝土，振动时可利用相对摩擦来耗散振动能量，从而提高结构的阻尼特性。图5-8所示为两种车床床身结构及动态特性的对比，充填泥芯的床身阻尼显著增加。图5-9所示为DNE480L型数控车床的底座和床身结构，底座内所充填的混凝土的内摩擦阻尼较高，再配以封砂的床身，使机床有较高的抗振性。2．表面采用阻尼涂层对于弯曲振动结构件，在其表面喷涂一层具有较高内阻尼和较高弹性的粘滞材料(如沥青基制成的胶泥减振剂、高分子聚合物和油漆腻子等)，涂层厚度愈大，阻尼愈大。采用阻尼涂层，既可不改变原设计的结构和刚度，又能获得较高的阻尼比，其阻尼比ξ值可达0.05~0.1。这种措施常用于钢板焊接的结构。3．采用新材料制造基础件最近10年来，德国和瑞士在应用聚合物混凝土制造基础件的研究中取得了进展。德国布格哈特—韦贝尔(BURKHARUT&WEBER)公司为HYOP80NCW型加工中心制成了丙烯酸树脂混凝土床身，其动刚度比铸铁件的高6倍。瑞士的精密磨床生产厂家斯图德(STUDER)公司制成了S40和S50系列数控外圆磨床的树脂混凝土床身，具有刚度高、抗振性好、耐化学腐蚀和耐热的特点。4．充分利用接合面间的阻尼在焊接结构上，壁板和筋板之间采用间断焊接(即焊一段，空一段，再焊一段)，空的那一段振动时互相摩擦，可消耗振动能量，从而获得良好的阻尼特性。三、减小机床的热变形热膨胀是各种金属和非金属材料的固有特性。机床在工作时，有许多部件和部位会产生大量热量，如电机、滚动轴承、切屑及刀具与工件的切削部位、液压系统等。这些产生热量的部件和部位称为热源。热源产生的热量通过传导、对流、辐射传递给机床的各个部件，引起温升，产生热膨胀。由于热源分布不均匀，各热源产生的热量不等，零部件各处质量不均匀，形成机床各部位温升不一致，从而产生不均匀的温度场和不均匀的热膨胀变形，以致破坏刀具与工件的正确相对位置，影响加工精度。数控机床的主轴转速、进给速度远高于传统机床，并且大切削用量产生的炽热切屑也多，故发热远较传统机床严重，而热变形对加工精度的影响往往难以由操作者修正，因此对如何减小机床的热变形应予以特别重视。1．改进机床布局和结构设计(1)采用热对称结构这种结构相对热源是对称的。这样在产生热变形时，可保证工件或刀具回转中心对称线的位置不变，从而减小热变形对加工精度的影响。最典型的实例是许多卧式加工中心所采用的框式双立柱结构，主轴箱嵌入框式立柱内(见图5-9)，且以立柱左、右导轨两内侧定位，在热变形时，主轴中心在水平方向的位置保持不变，从而减小了热变形的影响。(2)采用预拉伸的滚珠丝杠结构数控机床中的滚珠丝杠是在预加载荷大、转速高、散热差的条件下工作的，容易发热，滚珠丝杠的热伸长直接影响进给系统的定位精度。采用预拉伸的方法可以减小丝杠的热变形。这种方法是在加工滚珠丝杠时，使螺距略小于名义值，装配时对丝杠进行预拉伸，即使其螺距值达到名义值，当丝杠工作受热，丝杠中的拉应力补偿了热应力，从而减小热伸长。(3)在机床布局时，尽量减少内部热源内部热源的发热是造成热变形的主要原因，因此，在机床布局设计中应尽量考虑将热源从主机中分离出去，如将电动机、变速箱、液压泵站等置于机床主机以外。加工过程所产生的炽热切屑是一个不可忽视的热源。在机床布局时，应考虑使排屑通畅，应设置自动排屑装置以随时将切屑排到机床外，同时应在工作台或导轨上设置隔热防护罩，使数控技术切屑的热量隔离在机床外。图5-10所示的数控车床采用的斜床身、平床身和斜滑板结构，配置倾斜的防护罩和自动排屑装置，就是这一措施的典型例子。(a)斜床身；(b)平床身和斜滑板图5-10数控车床的床身及滑板结构2．控制温升对机床发热部位采取散热、风冷、液冷等控制温升的办法来吸收热源发出的热量，是在各类数控机床上使用较多的一种减少热变形影响的对策。其中，强制冷却是比较有效的方法。所谓强制冷却，就是利用冷却装置对润滑油或冷却液进行冷却，然后将润滑油送至摩擦副润滑或将冷却液送至切削部位冷却。3．热变形补偿预测热变形规律，建立数学模型并存人计算机中进行实时补偿。热变形附加修正装置已在国外产品上作为商品供货，图5-11所示为日本大阪机的热变形自动补偿修正装置。四、改善运动导轨副的摩擦特性机床导轨是机床基本结构的要素之一。机床的加工精度和使用寿命很大程度上取决于机床导轨的质量，而对数控机床的导轨则有更高的要求，如：高速进给时不振动，低速进给时不爬行；有高的灵敏度，能在重载下长期连续工作；耐磨性要高，精度保持性要好等。这些都与导轨副的摩擦特性有关，要求摩擦系数小，静、动摩擦系数之差小。现代数控机床采用的导轨主要有塑料滑动导轨、滚动导轨和静压导轨。(一)塑料滑动导轨数控机床采用的塑料滑动导轨有铸铁-塑料滑动导轨和镶钢-塑料滑动导轨。塑料滑动导轨常用在导轨副的运动导轨上，与之相配的金属导轨为铸铁或钢质。铸铁牌号为HT300，表面淬硬至HRC45~50，表面粗糙度磨削至0.20~0.10；镶钢导轨常用50号钢或其他合金钢，淬硬至HRC58~62。导轨上的塑料常用聚四氟乙烯导轨软带和环氧型耐磨导轨涂层两类。(a)轴向补偿；(b)立柱热平衡补偿图5-11热变形自动补偿装置1．聚四氟乙烯导轨软带聚四氟乙烯导轨软带是以聚四氟乙烯为基体，加入青铜粉、二硫化钼和石墨等填充剂混合烧结，并做成软带状。这种软带有以下特点：(1)摩擦特性好图5-12为广州机床研究所对三种不同摩擦副试验测得的摩擦速度曲线，图中Turcite-B和TSF分别是美国霞板(SHAMBAN)公司和广州机床研究所生产的聚四氟乙烯导轨软带。从图可以看出，采用聚四氟乙烯导轨软带的摩擦副的摩擦系数小，静、动摩擦系数差别小，且曲线斜率为正值。这种良好的摩擦特性能防止导轨低速爬行，使运行平稳和获得高的定位精度。图5-12摩擦-速度曲线1一铸铁-铸铁(机油)；2—Turcite-B-铸铁(干摩擦)；3—Turcite-B-铸铁(机油)；4—TSF-铸铁(干摩擦)；5—TSF-铸铁(机油)(2)耐磨性好聚四氟乙烯导轨软带中含有青铜、二硫化钼和石墨，本身具有自润滑作用，对润滑油的供油量要求不高。此外，塑料质地较软，即便嵌入金属碎屑、灰尘等，也不致损伤金属导轨面和软带本身，可延长导轨副的使用寿命。(3)减振性好塑料的阻尼特性好，其减振消声的性能对提高导轨副的相对运动速度有很大意义。(4)工艺性好可降低对待粘贴塑料的金属基体的硬度和表面质量要求，而且塑料易于加工(铣、刨、磨、刮)，使导轨副接触面获得优良的表面质量。导轨软带的使用工艺简单。首先，将导轨粘贴面加工至表面粗糙度为3.2~1.6的表面，为了对软带起定位作用，导轨粘贴面应加工成0.5~1.0mm深的凹槽，如图5-13所示。然后，用汽油或金属清洁剂或丙酮清洗粘接面后，用胶粘剂粘合，加压初固化1~2小时后再合拢到配对的固定导轨或专用夹具上，施以一定压力，并在室温下固化24小时，取下清除余胶，即可开油槽和进行精加工。由于这类导轨软带采用粘贴方法，故习惯上称为“贴塑导轨”。图5-13软带导轨的粘接2．环氧型耐磨导轨涂层环氧型耐磨导轨涂层是以环氧树脂和二硫化钼为基体，加入增塑剂，混合成液状或膏状为一组份，以固化剂为另一组份的双组份塑料涂层。它有良好的可加工性，可经车、铣、刨、钻、磨削和刮削加工；也有良好的摩擦特性和耐磨性，而且抗压强度比聚四氟乙烯导轨软带要高，固化时体积不收缩，尺寸稳定。特别是可在调整好固定导轨和运动导轨间的相关位置精度后注入涂料，这样可节省许多加工工时，故它特别适用于重型机床和不能用导轨软带的复杂配合型面。耐磨导轨涂层的使用工艺也很简单。首先，将导轨涂层表面粗刨或粗铣成如图5-14所示图5-14注塑导轨1—滑座；2—胶条；3—注塑层的粗糙表面，以保证有良好的粘附力。然后，与塑料导轨相配的金属导轨面(或模具)用溶剂清洗后涂上一薄层硅油或专用脱模剂，以防与耐磨涂层粘接。将按配方加入固化剂调好的耐磨涂层材料抹于导轨面上，然后叠合在金属导轨面(或模具)上进行固化。叠合前可放置形成油槽、油腔用的模板，固化24小时后，即可将两导轨分离。涂层硬化三天后可进行下一步加工。涂层面的厚度及导轨面与其他表面的相对位置精度可借助等高块或专用夹具保证。由于这类塑料导轨采用涂刮或注入膏状塑料的方法，故习惯上称为“涂塑导轨”或“注塑导轨”。(二)滚动导轨滚动导轨具有摩擦系数小(一般在0.003左右)，动、静摩擦系数相差小，且几乎不受运动变化的影响，定位精度和灵敏度高，精度保持性好等优点。现代数控机床常采用的滚动导轨有滚动导轨块和直线滚动导轨两种。1．滚动导轨块滚动导轨块是一种滚动体作循环运动的滚动导轨，其结构如图5-15所示。1为防护板，端盖2与导向片4引导滚动体(滚柱3)返回，5为保持器，6为本体。使用时，滚动导轨块安装在运动部件的导轨面上，每一导轨至少用两块，导轨块的数目取决于导轨的长度和负载的大小，与之相配的导轨多用镶钢淬火导轨。当运动部件移动时，滚柱3在支承部件的导轨面与本体6之间滚动，同时又绕本体6循环滚动，滚柱3与运动部件的导轨面不接触：因而该导轨面不需淬硬磨光。滚动导轨块的特点是刚度高，承载能力大，便于拆装。图5-15滚动导轨块的结构1—防护板；2—端盖；3—滚柱；4—导向片；5—保持器；6—本体2．直线滚动导轨直线滚动导轨是近年来新出现的一种滚动导轨，其结构如图5-16所示，主要由导轨体1、滑块7、滚珠4、保持器3、端盖6等组成。由于它将支承导轨和运动导轨组合在一起，作为独立的标准导轨副部件(单元)由专门生产厂家制造，故又称单元式直线滚动导轨。使用时，导轨体固定在不运动部件上，滑块固定在运动部件上。当滑块沿导轨体运动时，滚珠在导轨体和滑块之间的圆弧直槽内滚动，并通过端盖内的滚道从工作负载区到非工作负载区，然后再滚动回工数控机床的结构与传动作负载区，不断循环，从而把导轨体和滑块之间的移动，变成了滚珠的滚动。图5-16直线滚动导轨的结构1—导轨体；2—侧面密封垫；3—保持器；4—滚珠；5—端部密封垫；6—端盖；7—滑块；8—润滑油杯单元式直线滚动导轨除有一般滚动导轨的共性优点外，还有以下特点：(1)具有自调整能力，安装基面许用误差大。(2)制造精度高。(3)可高速运行，运行速度可大于60m/min。(4)能长时间保持高精度。(5)可预加负载，提高刚度。(三)静压导轨静压导轨是在两个相对运动的导轨面间通以压力油，将运动件浮起，使导轨面间处于纯液体摩擦状态。由于承载的要求不同，静压导轨分为开式和闭式两种。开式静压导轨的工作原理如图5-17(a)所示。油泵2启动后，油经滤油器1吸人，用溢流阀3调节供油压力，再经滤油器4，通过节流器5降压至(油腔压力)进入导轨的油腔，并通过导轨间隙向外流出，回到油箱8。油腔压力形成浮力将运动部件6浮起，形成一定的导轨间隙。当载荷增大时，运动部件下沉，导轨间隙减小，液阻增加，流量减小，从而使油经过节流器时的压力损失减小，油腔压力增大，直至与载荷W平衡。图5-17静压导轨的工作原理图1、4—滤油器；2—油泵；3—溢流阀；5—节流器；6—运动部件；7—固定部件；8—油箱开式静压导轨只能承受垂直方向的负载，承受颠覆力矩的能力差。而闭式静压导轨能承受较大的颠覆力矩，导轨刚度也较高，其工作原理如图5-17(b)所示。当运动部件6受到颠覆力矩M后，油腔3、4的间隙增大，油腔1、6的间隙减小。由于各相应节流器的作用，使油腔3、数控技术4的压力减小，油腔1、6的压力增高，从而产生一个与颠覆力矩相反的力矩，使运动部件保持平衡。在承受载荷W时，油腔1、4间隙减小，压力增大；油腔3、6间隙增大，压力减小，从而产生一个向上的力，以平衡载荷W。由于导轨面间处于纯液体摩擦状态，故导轨不会磨损，精度保持性好，寿命长，而且导轨摩擦系数极小(约为0.0005)，功率消耗少。压力油膜厚度几乎不受速度影响，油膜承载能力大，刚度高，吸振性好，导轨运行平稳，既无爬行，也不会产生振动。但静压导轨结构复杂，并需要有一个具有良好过滤效果的液压装置，制造成本较高。

附录资料：不需要的可以自行删除HYPERLINK电脑故障检测与维修方法电脑故障检测及维修方法软件调试的方法和建议1、操作系统方面。主要的调整内容是操作系统的启动文件、系统配置参数、组件文件、病毒等。修复操作系统启动文件。1)对于Windows9x系统，可用SYS命令来修复（要保证MSDOS.SYS的大小在1KB以上），但要求，在修复之前应保证分区参数是正确的。这可使用诸如DiskMap之类的软件实现；2)对于Windows2000/XP系统，有两种方法――修复启动文件，使用fixboot命令；修复主引导记录，使用fixmbr命令。调整操作系统配置文件。A.对于Windows9x系统，可用的工具很多，如：Msconfig命令、系统文件检查器、注册表备份和恢复命令（scanreg.exe，它要求在DOS环境下运行。另外如果要用scanreg.exe恢复注册表，最好使用所列出的恢复菜单中的第二个备份文件）等；B.对于Windows2000系统，可用的工具与Windows9x相比比较少，但某些调试命令可用Win98中的一些命令（如win98下的Msconfig命令，就可用在windows2000下）；C.对于WindowsXP系统，可用的工具主要是Msconfig命令；D.调整电源管理和有关的服务，可以使用的命令是，在“运行”文本框中输入gpedit.msc来进行；E.所有操作系统的调试，都可通过控制面板、设备管理器、计算机管理器（Windows9x系统无）来进行系统的调试。软件调试的方法和建议组件文件（包括.DLL、.VXD等）的修复A.通过添加删除程序来重新安装；B.通过从.CAB文件中提取安装；C.可用系统文件检查器（sfc.exe命令）来修复有错误的文件；D.从好的机器上拷贝覆盖。检查系统中的病毒。建议使用命令行方式下的病毒查杀软件，并能直接访问诸如NTFS分区软件调试的方法和建议2、设备驱动安装与配置方面。主要调整设备驱动程序是否与设备匹配、版本是否合适、相应的设备在驱动程序的作用下能否正常响应。A.最好先由操作系统自动识别（特别要求的除外，如一些有特别要求的显示卡驱动、声卡驱动、非即插即用设备的驱动等），而后考虑强行安装。这样有利于判断设备的好坏；B.如果有操作系统自带的驱动，则先使用，仍不能正常或不能满足应用需要，则使用设备自带的驱动；C.更换设备，应先卸载驱动再更换。卸载驱动，可从设备管理器中卸载；再从安全模式下卸载；进而在INF目录中删除；最后通过注册表卸载；D.更新驱动时，如直接升级有问题，须先卸载再更新。软件调试的方法和建议3、磁盘状况方面。检查磁盘上的分区是否能访问、介质是否有损坏、保存在其上的文件是否完整等。可用的调整工具：A.DiskMap，方便地找回正确的分区；B.Fdisk及Fdisk/MDR，检查分区是否正确及使主引导记录恢复到原始状态；C.当硬盘容量大于64GB时，如果要重新分区或查看分区，要求使用随机附带的磁盘分区软盘中的Fdisk命令。这个命令可用windowsMe下的Fdisk命令来代替；D.Format、Scandisk、厂商提供的磁盘检测程序，检查磁盘介质是否有坏道；E.文件不完整时，要求对不完整的文件先进行改名，再用在“操作系统方面”中所述的方法重建。软件调试的方法和建议4、应用软件方面。如应用软件是否与操作系统或其它应用有兼容性的问题、使用与配置是否与说明手册中所述的相符、应用软件的相关程序、数据等是否完整等；5、BIOS设置方面。1)在必要时应先恢复到最优状态。建议：在维修时先把BIOS恢复到最优状态（一般是出厂时的状态），然后根据应用的需要，逐步设置到合适值。2)BIOS刷新不一定要刷新到最新版，有时应考虑降低版本。软件调试的方法和建议6、重建系统。在硬件配置正确，并得到用户许可时，可通过重建系统的方法来判断操作系统之类软件故障，在用户不同意的情况下，建议使用自带的硬盘，来进行重建系统的操作。在这种情况下，最好重建系统后，逐步复原到用户原硬盘的状态，以便判断故障点。1)重建系统，须以一键恢复为主，其次是恢复安装，最后是完全重新安装。恢复安装的方法：对于Windows9x系统，直接从光盘安装，或执行tools\sysrec\pcrestor.bat，即可实现恢复安装。在进行恢复安装时，可能由于的存在而影响安装过程的正常进行，这时，可在Windows目录下，删除后，再重新安装。另一种恢复安装，是将根目录下的System.1st改名为System.dat后覆盖掉Windows目录下的同名文件，之后重启即可。但这种方法，不是真正意义上的重新安装，而类似于完全重新安装。对于WindowsXP或Windows2000系统，直接使用其安装光盘启动，在安装界面中选择修复安装，选择R时会出现两个选项：一是快速修复，对于简单问题用此选择；另一是故障修复台，只要选择正确的安装目录就可启用故障修复台。故障修复台界面类似于DOS界面。2)为保证系统干净，在安装前，执行Fdisk/MBR命令（也可用C）。必要时，在此之后执行Format<驱动器盘符>/u[/s]命令。3)一定要使用随机版的或正版的操作系统安装介质进行安装。引发硬件故障的原因1．硬件本身质量不佳。粗糙的生产工艺、劣质的制作材料、非标准的规格尺寸等都是引发故障的隐藏因素。由此常常引发板卡上元件焊点的虚焊脱焊、插接件之间接触不良、连接导线短路断路等故障。2．人为因素影响。操作人员的使用习惯和应用水平也不容小觑，例如带电插拔设备、设备之间错误的插接方式、不正确的BIOS参数设置等均可导致硬件故障。3．使用环境影响。这里的环境可以包括温度、湿度、灰尘、电磁干扰、供电质量等方面。每一方面的影响都是严重的，例如过高的环境温度无疑会严重影响设备的性能等等。4．其他影响。由于设备的正常磨损和硬件老化也常常引发硬件故障。检修硬件故障的原则1．先软件后硬件电脑发生故障后，一定要在排除软件方面的原因（例如系统注册表损坏、BIOS参数设置不当、硬盘主引导扇区损坏等）后再考虑硬件原因，否则很容易走弯路。2．先外设后主机由于外设原因引发的故障往往比较容易发现和排除，可以先根据系统报错信息检查键盘、鼠标、显示器、打印机等外部设备的各种连线和本身工作状况。在排除外设方面的原因后，再来考虑主机。3．先电源后部件作为电脑主机的动力源泉，电源的作用很关键。电源功率不足、输出电压电流不正常等都会导致各种故障的发生。因此，应该在首先排除电源的问题后再考虑其他部件。4．先简单后复杂目前的电脑硬件产品并不像我们想象的那么脆弱、那么容易损坏。因此在遇到硬件故障时，应该从最简单的原因开始检查。如各种线缆的连接情况是否正常、各种插卡是否存在接触不良的情况等。在进行检修硬件故障的步骤1．软件排障还原BIOS参数至缺省设置（开机后按[Del]键进入BIOS设置窗口→选中“LoadOptimizedDefaults”项→回车后按[Y]键确认→保存设置退出）；恢复注册表（开机后按[F8]键→在启动菜单中选择“Commandpromptonly”方式启动至纯DOS模式下→键入“scanreg/restore”命令→选择一个机器正常使用时的注册表备份文件进行恢复）；排除硬件资源冲突（右击[我的电脑]→[属性]→在[设备管理器]标签下找到并双击标有黄色感叹号的设备名称→在[资源]标签下取消“使用自动的设置”选项并单击[更改设置]按钮→找到并分配一段不存在冲突的资源）。检修硬件故障的步骤2．用诊断软件测试使用专门检查、诊断硬件故障的工具软件来帮助查找故障的原因，如NortonTools（诺顿工具箱）等。诊断软件不但能够检查整机系统内部各个部件（如CPU、内存、主板,硬盘等）的运行状况，还能检查整个系统的稳定性和系统工作能力。如果发现问题会给出详尽的报告信息，便于我们寻找故障原因和排除故障。3．直接观察即通过看、听、摸、嗅等方式检查比较明显的故障。例如根据BIOS报警声或Debug卡判断故障发生的部位；观察电源内是否有火花、异常声音；检查各种插头是否松动、线缆是否破损、断线或碰线；电路板上的元件是否发烫、烧焦、断裂、脱焊虚焊；各种风扇是否运转正常等。有的故障现象时隐时现，可用橡皮榔头轻敲有关元件，观察故障现象的变化情况，以确定故障位置。检修硬件故障的步骤4．插拔替换初步确定发生故障的位置后，可将被怀疑的部件或线缆重新插拔，以排除松动或接触不良的原因。例如将板卡拆下后用橡皮擦擦拭金手指，然后重新插好；将各种线缆重新插拔等。如果经过插拔后不能排除故障，可使用相同功能型号的板卡替换有故障的板卡，以确定板卡本身已经损坏或是主板的插槽存在问题。然后根据情况更换板卡。5．系统最小化最严重的故障是机器开机后无任何显示和报警信息，应用上述方法已无法判断故障产生的原因。这时我们可以采取最小系统法进行诊断，即只安装CPU、内存、显卡、主板。如果不能正常工作，则在这四个关键部件中采用替换法查找存在故障的部件。如果能正常工作，再接硬盘……以此类推，直到找出引发故障的罪魁祸首。硬件检修方法1、观察法观察，是维修判断过程中第一要法，它贯穿于整个维修过程中。观察不仅要认真，而且要全面。要观察的内容包括：a、周围的环境；b、硬件环境。包括接插头、座和槽等；c、软件环境；d、用户操作的习惯、过程硬件检修方法2、最小系统法最小系统是指，从维修判断的角度能使电脑开机或运行的最基本的硬件和软件环境。最小系统有两种形式：硬件最小系统：由电源、主板和CPU组成。在这个系统中，没有任何信号线的连接，只有电源到主板的电源连接。在判断过程中是通过声音来判断这一核心组成部分是否可正常工作；软件最小系统：由电源、主板、CPU、内存、显示卡/显示器、键盘和硬盘组成。这个最小系统主要用来判断系统是否可完成正常的启动与运行。硬件检修方法对于软件最小环境，就“软件”有以下几点要说明：a、硬盘中的软件环境，保留着原先的软件环境，只是在分析判断时，根据需要进行隔离如卸载、屏蔽等）。保留原有的软件环境，主要是用来分析判断应用软件方面的问题b、硬盘中的软件环境，只有一个基本的操作系统环境（可能是卸载掉所有应用，或是重新安装一个干净的操作系统），然后根据分析判断的需要，加载需要的应用。需要使用一个干净的操作系统环境，是要判断系统问题、软件冲突或软、硬件间的冲突问题。c、在软件最小系统下，可根据需要添加或更改适当的硬件。如：在判断启动故障时，由于硬盘不能启动，想检查一下能否从其它驱动器启动。这时，可在软件最小系统下加入一个软驱或干脆用软驱替换硬盘来检查。又如：在判断音视频方面的故障时，应需要在软件最小系统中加入声卡；在判断网络问题时，就应在软件最小系统中加入网卡等。最小系统法，主要是要先判断在最基本的软、硬件环境中，系统是否可正常工作。如果不能正常工作，即可判定最基本的软、硬件部件有故障，从而起到故障隔离的作用。硬件检修方法3、逐步添加/去除法逐步添加法，以最小系统为基础，每次只向系统添加一个部件/设备或软件，来检查故障现象是否消失或发生变化，以此来判断并定位故障部位。逐步去除法，正好与逐步添加法的操作相反。逐步添加/去除法一般要与替换法配合，才能较为准确地定位故障部位。4、隔离法是将可能防碍故障判断的硬件或软件屏蔽起来的一种判断方法。它也可用来将怀疑相互冲突的硬件、软件隔离开以判断故障是否发生变化的一种方法。软硬件屏蔽，对于软件来说，即是停止其运行，或者是卸载；对于硬件来说，是在设备管理器中，禁用、卸载其驱动，或干脆将硬件从系统中去除。硬件检修方法5、替换法替换法是用好的部件去代替可能有故障的部件，以判断故障现象是否消失的一种维修方法。好的部件可以是同型号的，也可能是不同型号的。替换的顺序一般为：a、根据故障的现象或故障类别，来考虑需要进行替换的部件或设备；b、按先简单后复杂的顺序进行替换。如：先内存、CPU，后主板，又如要判断打印故障时，可先考虑打印驱动是否有问题，再考虑打印电缆是否有故障，最后考虑打印机或并口是否有故障等；c、最先考查与怀疑有故障的部件相连接的连接线、信号线等，之后是替换怀疑有故障的部件，再后是替换供电部件，最后是与之相关的其它部件。d、从部件的故障率高低来考虑最先替换的部件。故障率高的部件先进行替换。硬件检修方法6、比较法比较法与替换法类似，即用好的部件与怀疑有故障的部件进行外观、配置、运行现象等方面的比较，也可在两台电脑间进行比较，以判断故障电脑在环境设置，硬件配置方面的不同，从而找出故障部位。7、升降温法可在用户同意的情况下，设法降低电脑的通风能力，靠电脑自身的发热来升温；降温的方法有：1）一般选择环境温度较低的时段，如一清早或较晚的时间；2）使电脑停机12~24小时以上等方法实现；3）用电风扇对着故障机吹，以加快降温速度。8、敲打法敲打法一般用在怀疑电脑中的某部件有接触不良的故障时，通过振动、适当的扭曲，甚或用橡胶锤敲打部件或设备的特定部件来使故障复现，从而判断故障部件的一种维修方法。硬件检修方法9、对电脑产品进行清洁有些电脑故障，往往是由于机器内灰尘较多引起的，这就要求我们在维修过程中，注意观察故障机内、外部是否有较多的灰尘，如果是，应该先进行除尘，再进行后续的判断维修。在进行除尘操作中，以下几个方面要特别注意：a、注意风道的清洁b、注意风扇的清洁风扇的清洁过程中，最好在清除其灰尘后，能在风扇轴处，点一点儿钟表油，加强润滑。c、注意接插头、座、槽、板卡金手指部分的清洁金手指的清洁，可以用橡皮擦拭金手指部分，或用酒精棉擦拭也可以。插头、座、槽的金属引脚上的氧化现象的去除：一是用酒精擦拭，一是用金属片（如小一字改锥）在金属引脚上轻轻刮擦。d、注意大规模集成电路、元器件等引脚处的清洁清洁时，应用小毛刷或吸尘器等除掉灰尘，同时要观察引脚有无虚焊和潮湿的现象，元器件是否有变形、变色或漏液现象。e、注意使用的清洁工具清洁用的工具，首先是防静电的。如清洁用的小毛刷，应使用天然材料制成的毛刷，禁用塑料毛刷。其次是如使用金属工具进行清洁时，必须切断电源，且对金属工具进行泄放静电的处理。用于清洁的工具包括：小毛刷、皮老虎、吸尘器、抹布、酒精（不可用来擦拭机箱、显示器等的塑料外壳）。f、对于比较潮湿的情况，应想办法使其干燥后再使用。可用的工具如电风扇、电吹风等，也可让其自然风干。系统报警提示含义1短系统启动正常

1短1短1短系统加电自检初始化失败

1短1短2短主板错误

1短1短3短CMOS或电池失败

1短1短4短ROM

BIOS校验和错误

1短2短1短系统时钟错误

1短2短2短DMA初始化失败

1短2短3短DMA页寄存器错误

1短3短1短RAM刷新错误

1短3短2短基本内存错误

1短3短3短基本内存错误

1短4短1短基本内存地址线错误

1短4短2短基本内存校验错误

BIOS故障案例１、BIOS设置错误，引起内存自检时出错（校验错误）

平常我们买到的内存一般都不带校验，校验内存会比不带校验的内存贵30%到50%，有的原装ECC校验内存更贵得惊人。但是有的用户在BIOS里却把校验一项设为Enable，在内存自检时，会检测不过去，提示内存检测错误，有的人会以为内存校验错就是内存有缺陷，其实报告内存校验错只是因为您的内存没有这项功能而已，解决的方法是在BIOS里将该项设置改为Disable就可以了。

２、主板电池没电

如果电脑每次开机时都不能正确找到硬盘，或者开机后系统时间不正确，而重新设置后可以正常使用，那么说明是主板电池故障，最大可能是寿命已到或已经损坏，需要更换电池。

３、清除BIOS的口令

为了保护计算机的资源和安全，可以为其加上开机密码。但是一旦不小心将密码忘记，就会致使计算机不能进入BIOS设置，或者不能启动计算机。

(1)可先试一下通用口令,如AMI

BIOS

的通用口令是“AMI”，AWOR