第1章 概述

1.1 螺栓结合部对机床的重要性

机床是一个复杂的机械结构系统，由众多零件相互联接组成。由于大量结合面的存在，使得机床结构中力的分布不再具有连续性，导致结合面往往成为机床整机结构系统中的薄弱环节。通常结构件的材料阻尼较小，因此结合面阻尼在机床中的占比非常大，其中机床整机系统的60%以上的刚度取决于结合面、80%以上的阻尼源于结合面。由于螺栓联接易于拆卸和维修、易于调节夹紧力、易于实现结合面的装配与夹紧，螺栓联接是机床中应用最为广泛的固定联接之一，其中存在多处结合部。整机结构中的螺栓结合部如图1-1所示，其中立柱与床身的联接部分、主轴与法兰的联接部分、导轨与床身的联接部分均为螺栓结合部。螺栓结合部是由两相联接件所形成的平面结合面、螺栓头与法兰所形成的螺栓头结合面、螺纹结合面及与这3个结合面相耦合的螺栓组成。由于机床结构中含有大量螺栓结合部，直接影响着机床整机性能。例如，螺栓预紧力、螺栓规格、不同排列方式等影响机床整机的刚度和阻尼特性，进而会影响机床的加工精度。

图1-1 整机结构中的螺栓结合部

影响螺栓结合部的因素众多，不仅有结合面的材质、尺寸、形状、表面形貌、热处理条件、润滑介质、加工方法和载荷条件，还有螺栓结合部的法兰厚度、螺栓规格、螺栓预紧力大小、螺纹联接长度、螺栓间距及排列方式等。由于结合面特性的非线性，导致螺栓结合部也具有非线性特性。

随着科技的发展，对机床的速度、精度和自动化程度的要求越来越高，螺栓联接的应用也越来越广，对相应的联接结合面及其系统的性能要求也越来越高。由于螺栓结合部的非线性特性及其受多种耦合因素的影响，它对机床设计及装配工艺稳定性都有着重要的影响。螺栓结合部的合理设计、加工、装配能有效地提升高档数控机床的设计、制造、装配工艺水平及整机性能。