【正文】 數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)要求發(fā)布: 2008827 12:13|作者: 管理員| 查看: 66次中國(guó)機(jī)械資訊網(wǎng)B D E*g| g D 機(jī)床本體是數(shù)控機(jī)床的主體部分。來(lái)自于數(shù)控裝置的各種運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作指令，都必須由機(jī)床本體轉(zhuǎn)換成真實(shí)的、準(zhǔn)確的機(jī)械運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作，才能實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的功能，并保證數(shù)控機(jī)床的性能要求。$^ h ? F o0E0 \ j8v4E z K(s @,}0數(shù)控機(jī)床的機(jī)床本體由下列各部分組成：b y c U s q j0 中國(guó)機(jī)械資訊網(wǎng) } W%E x u2x l5? (1) 主傳動(dòng)系統(tǒng)，其功用是實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng)。4X5v1M z K1g J0 中國(guó)機(jī)械資訊網(wǎng)amp。C _G I _ | j9f (2) 進(jìn)給系統(tǒng)，其功用是實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。Z r }%l sh0 7~ H,H+J!| T2g0(3) 機(jī)床基礎(chǔ)件，通常指床身、底座、立柱、滑座、工作臺(tái)等。其功用是支承機(jī)床本體的零、部件，并保證這些零、部件在切削加工過(guò)程中占有的準(zhǔn)確位置。0zamp。H J T j n0 v3NT$[ `7J v!Y j0U0(4) 實(shí)現(xiàn)某些部件動(dòng)作和某些輔助功能的裝置，如液壓、氣動(dòng)、潤(rùn)滑、冷卻以及防護(hù)、排屑等裝置。p8d F+n @0 X X h I G B W0(5) 實(shí)現(xiàn)工件回轉(zhuǎn)、分度定位的裝置和附件，如回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。.p0C ~ M:g5R7g}0 中國(guó)機(jī)械資訊網(wǎng) a{,G {5e4a H1d (6) 刀庫(kù)、刀架和自動(dòng)換刀裝置 (ATC) 。中國(guó)機(jī)械資訊網(wǎng) g F Bc J1T~(c8I*g:T%E9t8X/| H0(7) 自動(dòng)托盤(pán)交換裝置 (APC) 。中國(guó)機(jī)械資訊網(wǎng):~ @ B Z$n Kv Z*{ m5f(q/P0(8) 特殊功能裝置，如刀具破損檢測(cè)、精度檢測(cè)和監(jiān)控裝置等。中國(guó)機(jī)械資訊網(wǎng)$G39。b d。a:f c| N o M Z8b9[.d0其中，機(jī)床基礎(chǔ)件、主傳動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)給系統(tǒng)以及液壓、潤(rùn)滑、冷卻等輔助裝置是構(gòu)成數(shù)控機(jī)床的機(jī)床本體的基本部件，其他部件則按數(shù)控機(jī)床的功能和需要選用。盡管數(shù)控機(jī)床的機(jī)床本體的基本構(gòu)成與傳統(tǒng)的機(jī)床十分相似，但由于數(shù)控機(jī)床在功能和性能上的要求與傳統(tǒng)機(jī)床存在著巨大的差距，所以數(shù)控機(jī)床的機(jī)床本體在總體布局、結(jié)構(gòu)、性能上與傳統(tǒng)機(jī)床有許多明顯的差異，出現(xiàn)了許多適應(yīng)數(shù)控機(jī)床功能特點(diǎn)的完全新穎的機(jī)械結(jié)構(gòu)和部件。W:u j d3F k0 S p U9d ^%U f0數(shù)控機(jī)床是一種高精度、高效率的自動(dòng)化加工設(shè)備。盡管數(shù)控機(jī)床價(jià)格昂貴，一次性投資巨大，但仍然為機(jī)械制造廠家所普遍采用并取得很好的經(jīng)濟(jì)效益，其原因在于數(shù)控機(jī)床能自動(dòng)化地，高精度、高質(zhì)量、高效率地解決中、小批量的加工問(wèn)題。數(shù)控技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展及在機(jī)床上的應(yīng)用，為數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)化、高精度、高效率提供了可能性，但要將可能性變成現(xiàn)實(shí)，則必須要求數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)具有優(yōu)良的特性才能保證。這些特性包括結(jié)構(gòu)的靜剛度、抗振性、熱穩(wěn)定性、低速運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性及運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦特性、幾何精度、傳動(dòng)精度等。$v k0Oe2`.L0 中國(guó)機(jī)械資訊網(wǎng)0W4w%L39。m f)q 一、提高機(jī)床結(jié)構(gòu)的靜剛度O I5\。L R y a0 中國(guó)機(jī)械資訊網(wǎng)6} c:f \ ? 機(jī)床結(jié)構(gòu)的靜剛度是指在切削力和其他力的作用下，機(jī)床抵抗變形的能力。中國(guó)機(jī)械資訊網(wǎng) }m | Tp ^ ] j39。Z | e J中國(guó)機(jī)械資訊網(wǎng)3U%e7T!~7h _ y(w |5J 機(jī)床在加工過(guò)程中，受多種外力的作用，包括運(yùn)動(dòng)部件和工件的自重、切削力、驅(qū)動(dòng)力、加減速時(shí)的慣性力、摩擦阻力等。機(jī)床的各部件在這些力的作用下將產(chǎn)生變形，如 各基礎(chǔ) 件的彎曲和扭轉(zhuǎn)變形，支承構(gòu)件的局部變形，固定 連接面和運(yùn)動(dòng)嚙合面的接觸變形等。這些變形都會(huì)直接或間接地引起刀具與工件之間產(chǎn)生相對(duì)位移，破壞刀具和工件原來(lái)所占有的正確位置，從而影響機(jī)床的加工精度和切削過(guò)程的特性，所以，提高機(jī)床的靜剛度是機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的普遍要求。數(shù)控機(jī)床為獲得高效率而具有的大功率和高速度，使它所承受的各種外力負(fù)載更加惡劣，而且加工過(guò)程的自動(dòng)化也使得加工誤差無(wú)法由人工干預(yù)來(lái)修正和補(bǔ)償，所以，數(shù)控機(jī)床的變形對(duì)加工精度的影響會(huì)更為嚴(yán)重。為了保證數(shù)控機(jī)床在自動(dòng)化、高效率的切削條件下獲得穩(wěn)定的高精度，其機(jī)械結(jié)構(gòu)應(yīng)具有更高的靜剛度，有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定數(shù)控機(jī)床的剛度系數(shù)應(yīng)比類(lèi)似的普通機(jī)床高 50 ％。中國(guó)機(jī)械資訊網(wǎng)amp。v!K p ^amp。? T Ku M。T1` z x ]01 ．合理設(shè)計(jì)基礎(chǔ)件的截面形狀和尺寸，采用合理的筋板結(jié)構(gòu)? T I i2A0 8R8v5o!DD z。L q0機(jī)床在外力的作用下， 各基礎(chǔ)件將 承受彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷，其彎曲和扭轉(zhuǎn)變形的大小則取決于基礎(chǔ)件的截面抗彎 和抗扭慣性矩 ，抗彎、 抗扭慣性矩大，變形則小，剛度就高。表 51 列出了在截面 積相同 ( 即重量相同 ) 時(shí)，不同截面形狀和尺寸的慣性矩。由表中數(shù)據(jù)可知：在形狀和截面積相同時(shí)，減小壁厚，加大截面輪廓尺寸，可大大增加剛度；封閉截面的剛度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于不封閉截面的剛度；圓形截面的抗扭剛度高于方形截面，抗彎剛度則低于方形截面；矩形截面在尺寸大的方向具有很高的抗彎剛度。因此，通過(guò)合理設(shè)計(jì)截面形狀和尺寸，可大大提高基礎(chǔ)件的結(jié)構(gòu)靜剛度。3l a fl y8X0 中國(guó)機(jī)械資訊網(wǎng)%`3g g ? \9@6\ j4z 中國(guó)機(jī)械資訊網(wǎng) h K Jamp。@ }3n A H.j*},i。d k,Z0圖51 所示為 日本森精機(jī) SL 系列數(shù)控車(chē)床的床身截面，床身導(dǎo)軌傾斜布置，改善了排屑條件，同時(shí)截面形狀采用封閉式箱體結(jié)構(gòu)，從而加大了床身截面的外輪廓尺寸，使該床身具有很高的抗彎、抗扭剛度。這種傾斜布置的結(jié)構(gòu)為數(shù)控車(chē)床所普遍采用。中國(guó)機(jī)械資訊網(wǎng) b l1x l F。u%z C1] h4F2d(C0Q Q4z9V W r0 中國(guó)機(jī)械資訊網(wǎng) l Kx mw39。^5G 圖52 所示為臥式加工中心普遍采用的框式立柱結(jié)構(gòu)。從正面看，立柱截面成封閉框形，輪廓尺寸大，從而保證以高扭轉(zhuǎn)剛度承受切削扭矩產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)載荷。從俯視截面看，兩個(gè)立柱截面形狀為矩形，矩形尺寸大的方向正是因切削力作用產(chǎn)生大的彎曲載荷的方向。因而這種結(jié)構(gòu)具有很高的剛度。S H E A ^(b)e5L a g0 中國(guó)機(jī)械資訊網(wǎng) { G4{U2N7v I1G _ ~ S/\ r U E v |2w0 中國(guó)機(jī)械資訊網(wǎng)7] G \:X3x6C y @ ` 合理布置基礎(chǔ)件的筋板可以提高靜剛度，表52 給出了立柱的幾種不同筋板布置時(shí)的相對(duì)靜剛度。從表中可知：縱向筋板能提高立柱的抗彎和抗扭剛度，提高抗扭剛度效果更為顯著；對(duì)角線斜置筋板和對(duì)角線交叉筋板對(duì)提高立柱的剛度更為有效。^*r }0U,p1x S r0 中國(guó)機(jī)械資訊網(wǎng) ` Yz W V R E 表52 不同筋板布置時(shí)立柱的靜剛度對(duì)比中國(guó)機(jī)械資訊網(wǎng) K3F Y0H k _ K:E39。k A+p3i |:Yo y k j0中國(guó)機(jī)械資訊網(wǎng))C l(E)P I中國(guó)機(jī)械資訊網(wǎng)。E P*| F8e J2? 圖53 所示為兩種立式加工中心立柱的橫截面圖。由于該立柱承受彎扭組合載荷，故截面采用接近正方形的封閉外形，為了進(jìn)一步提高抗彎、抗扭剛度，內(nèi)部采用了斜方雙層壁( 相當(dāng)于斜縱向筋板) 和對(duì)角線交叉筋板。所以，這兩種立柱都有很高的抗彎、抗扭剛度。8m2o%B*q6l w I0 中國(guó)機(jī)械資訊網(wǎng) s)i o U J8K 4a n%B2M5T2U v0 P { B5| m I P。s0(a)XK716 型立式加工中心； (b)STAMA MCll8 型立式加工中心Z H Oz3O h d P39。Q。R0 6^39。H g _ ]+`0圖53 立柱橫截面U(O2e*|c X4{0 ~ E D!Q7s d I9b0合理布置筋板還可提高基礎(chǔ)件的局部剛度，圖54 所示為日本三井精機(jī) HS 6A 型超精密重切削臥式加工中心采用的床身結(jié)構(gòu)。該床身為整體式結(jié)構(gòu)，