高速切削加工是汽車、航天航空、精密模具等領(lǐng)域急需的設(shè)備，在高速及快移速度 的情況下定位精度不超過3μm，對機床剛性提出了極高的要求。

        作為刀塔、切削力的支撐體， 床身是實現(xiàn)高精度、高動態(tài)性能的根本保證，是決定整機精度的關(guān)鍵。目前國內(nèi)車削中心的 機床斜床身內(nèi)部筋板布置均采用井字筋。

        隨著車削中心向著高切削速度、高進給速度和高 加工精度的方向發(fā)展，作為機床重要部件的床身，其動態(tài)性能關(guān)系到整個機床的工作性能， 數(shù)控機床床身結(jié)構(gòu)的設(shè)計尺寸和布局形式，決定了其本身的各個動態(tài)特性。

       往往由于床身 結(jié)構(gòu)及內(nèi)部筋板設(shè)計不合理，盲目增加筋板的數(shù)量，導(dǎo)致床身的剛度不足，產(chǎn)生各種變形、 振動；由于固有頻率的存在，機床總會有振動。一味地加強剛度使機床過度剛化，使機床成 為一個剛性整體影響了振動能量的釋放。

       斜導(dǎo)軌車床床身，屬于機械技術(shù)領(lǐng)域。該車床床身本體采用整體澆注，為臥式結(jié)構(gòu)，床身內(nèi) 部開設(shè)若干幾何圖形鏤空結(jié)構(gòu)，床身底部設(shè)計呈拱形。

       該床身內(nèi)部采用幾何形狀 設(shè)計，使得床身的有效載荷得以分流在各個幾何體中鏤空位置，然后傳至拱形底座上，有效 地消除了共振產(chǎn)生，使機身重量也有較大減輕，同時在左側(cè)面底部設(shè)計了一個水箱，使得整 個床身重心分布更為合理。但該公開的技術(shù)方案采用筋板為鏤空的結(jié)構(gòu)，其幾何 形狀為圓形，目得一是為了減輕床身的重量；二是鑄件在鑄造、生產(chǎn)、熱處理過程中在應(yīng)力 的作用下，不會產(chǎn)生應(yīng)力集中，而使筋板產(chǎn)生裂紋造成機床損環(huán)。

       床身包括整體澆注的水平主體、設(shè)置于主體上端的傾斜中空走廊以及設(shè)置 于中空走廊上的傾斜導(dǎo)軌，中空走廊中心設(shè)置有圓筒筋，圓筒筋上間隔設(shè)置有若 干條平板筋，所述平板筋將中空走廊上開設(shè)的若干個連接隔腔體相互連接。該公開的技術(shù)方案床身采用整體澆鑄，其圓筒筋為床身上端外輪廓的一部分，因此其實際形狀 為C形筋，因此該技術(shù)方案仍然存在在重切削工作情況下，導(dǎo)致床身的剛度不足，產(chǎn)生變形、 振動的問題。

技術(shù)優(yōu)點：

(1)機床床身應(yīng)用了模塊化組合設(shè)計，解決了高速、重切削情況下床身容易 震動影響加工精度的問題，具有很好的抗彎和抗扭剛度；橫截面為三角形的外框具有很好 的穩(wěn)定性和抗彎剛度，三角形截面的抗扭慣性矩大于矩形截面，圓筒作為貫穿筋抗彎慣性 矩、抗扭慣性矩大于同面積其他筋板，通過二者相結(jié)合得到一種抗彎、抗扭都較大的復(fù)合截 面；外框和圓筒之間通過沿圓筒長度方向間隔設(shè)置的若干橫向隔板固定連接能夠抵抗機床 在受縱向力時產(chǎn)生局部變形；

(2)裝置設(shè)置圓筒中心軸線穿過外框橫截面三角形的重心，使外框受到外 力產(chǎn)生扭矩時能夠繞圓筒旋轉(zhuǎn)，抵消外框的變形，保持床身整體精度不發(fā)生變化；

(3)裝置床身下部的投影面積大于并覆蓋床身上部主軸的投影面積，一方 面考慮工作人員在裝卸工件時更加方便，另一方面，作為受力點的機床主軸落在作為支撐 面的床身下部之內(nèi)的情況下，在受外力作用時不會產(chǎn)生傾覆力，整體結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定；

(4)裝置外框的橫截面為直角三角形，結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定、剛度更強；

(5)裝置設(shè)置橫向隔板的間隔距離小于移動鞍座的寬度，優(yōu)選地設(shè)置橫向 隔板的間隔距離為移動鞍座寬度的三分之二或者二分之一，這樣設(shè)置可以確保始終有至少 一塊橫向隔板落在移動鞍座底部，給承載切削力的移動鞍座提供支撐力，分解切削力，且橫 向隔板的筋板結(jié)構(gòu)能使床身外壁的局部載荷傳遞給其他壁板，使它們均衡的承受載荷，并 將外壁的彎曲變形轉(zhuǎn)化為筋板的拉伸和壓縮變形，從而大大減少甚至消除了因大件扭轉(zhuǎn)變 形產(chǎn)生的機床輪廓畸變；

(6)裝置設(shè)置圓筒外徑滿足該關(guān)系情況下能夠支持外框提供足夠的抗彎曲 強度，確保了機床高速載荷下的穩(wěn)定性和剛性，提高了機床的加工精度；

(7)裝置的制造方法中材料采用HT300，其耐磨性與消震好，由于鑄鐵中石 墨有利于潤滑及貯油，所以耐磨性好；同樣，由于石墨的存在，灰口鑄鐵的消震性優(yōu)于鋼；工 藝性能好，由于灰口鑄鐵含碳量高，接近于共晶成分，故熔點比較低，流動性良好，收縮率 小，因此適宜于鑄造結(jié)構(gòu)復(fù)雜或薄壁鑄件；采用木模進行樹脂砂造型鑄造機床床身鑄件的 優(yōu)點是：樹脂砂型剛度好，澆注初期砂型強度高，這能夠與本方法選材相匹配，有條件利用 鑄鐵凝固過程的石墨化膨脹，有效地消除縮孔和縮松缺陷；本發(fā)明方法利用第一次燜火消 除鑄造時產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，提高了后續(xù)粗加工的精度；利用第二次燜火消除粗加工時的切削 應(yīng)力，提高了后續(xù)半精加工以及精加工的加工精度；

(8)方法中鑄造時床身導(dǎo)軌面必須朝下，可以使在鐵水流動過程中產(chǎn)生的 熱氣向床身導(dǎo)軌面相背的方向冒出，從而使床身導(dǎo)軌面不易產(chǎn)生氣孔；在鑄件較厚的、散熱 慢的地方設(shè)置冷卻機構(gòu)，能夠確保鑄件各部的冷卻速度相同，從而獲得強度和結(jié)構(gòu)剛性一 致的整體床身；要求鑄件出模的溫度小于200℃能夠確保鑄件局部不產(chǎn)生裂紋。

       由于裝置床身上部外框的橫截面為三角形，故可以看成是橫截面為三角形 的梁，由于在受外力作用下產(chǎn)生彎曲時，梁的底部各縱向伸長，上部各縱向縮短，從伸長區(qū) 到縮短區(qū)過梁的中心有一層既不伸長也不縮短的過渡層，這一過渡層稱為中性層，當(dāng)三角 梁受外力矩時，三角梁的外形不變，三角梁受外力繞自身中心軸線作相對轉(zhuǎn)動，本發(fā)明裝置 設(shè)置圓筒中心軸線穿過外框橫截面三角形的重心，使外框受到外力產(chǎn)生扭矩時能夠繞圓筒 旋轉(zhuǎn)，抵消外框的變形，保持床身整體精度不發(fā)生變化。

       選取一般工況情況下進行說明，切削參數(shù)：切削速度：V＝220m/min；進給 量：f＝0 .2mm；工件直徑：D＝250mm；切深：7mm；刀具主偏角：75°，由此工況計算得：主切削 力：P＝4100N；再根據(jù)主切削力P對床身所產(chǎn)生的扭矩：工件直徑：D＝250mm；主切削力：P＝ 4100N；β＝45°；α＝30°；h＝0 .75D，根據(jù)公式(2)計算得：T＝303 .147N·m；結(jié)合參數(shù)：〔τ〕＝ (0 .8～1 .0)〔σ〕(鑄鐵的〔σ〕＝35MPa)取〔τ〕＝0 .8〔σ〕＝28MPa設(shè)計ρ為圓筒截面內(nèi)、外徑的比 值＝0 .9；

由此可知：可知本例中Dt＞54 .33mm。

車削中心雙層結(jié)構(gòu)斜床身的制造方法，包括以下步驟：

1)整體鑄造：選用HT300，采用木模進行樹脂砂造型對床身整體一次造形鑄造完 成，鑄造毛坯預(yù)留5～8mm的加工余量，床身壁厚相對較厚的位置設(shè)置冷卻機構(gòu)進行冷卻，確 保鑄件各部的冷卻速度相同，從而獲得強度和結(jié)構(gòu)剛性一直的整體床身；鑄造時床身導(dǎo)軌 面朝下，防止導(dǎo)軌面產(chǎn)生氣孔；

2)保持步驟1)中鑄造毛坯在200℃以上出模，出模后進行第一次燜火；

3)將步驟2)中第一次燜火后的鑄造毛坯冷卻至常溫再進行粗加工；

4)將步驟3)中粗加工后的半成品進行第二次燜火；

5)步驟4)中第二次燜火后冷卻至常溫再進行半精加工和精加工。本例中燜火即隨爐冷卻退火。

實例2與實施例1相同，所不同的是：為了進一步提高床身整體的剛性，降低移動鞍座傳 遞給斜床身產(chǎn)生的切削力，本實例中設(shè)置橫向隔板3的間隔距離為移動鞍座4寬度的二分 之一，從而確保了在移動鞍座底部始終保持有至少兩塊橫向隔板的板筋結(jié)構(gòu)，給承載切削 力的移動鞍座提供支撐力，分解切削力，從而進一步地減少因大件扭轉(zhuǎn)變形產(chǎn)生的機床輪 廓畸變。

實例3與實例2相同，所不同的是：床身下部的投影面積大于并覆蓋床身上部主軸的投 影面積。

這樣設(shè)置一方面考慮工作人員在裝卸工件時更加方便，另一方面，作為受力點的 機床主軸落在作為支撐面的床身下部之內(nèi)的情況下，在受外力作用時不會產(chǎn)生傾覆力，整 體結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。