淺析數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)要求-wenkub
2023-07-10 11:58:42 本頁面
【正文】 發(fā)布: 2008827 12:13|$^ h ? F o0E0 \ j8v4E z K(s ,}0數(shù)控機(jī)床的機(jī)床本體由下列各部分組成：b y c U s q j0 中國機(jī)械資訊網(wǎng) } W%E x u2x l5? (1) 主傳動系統(tǒng)，其功用是實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動。其功用是支承機(jī)床本體的零、部件，并保證這些零、部件在切削加工過程中占有的準(zhǔn)確位置。.p0C ~ M:g5R7g}0 中國機(jī)械資訊網(wǎng) a{,G {5e4a H1d (6) 刀庫、刀架和自動換刀裝置 (ATC) 。b d。盡管數(shù)控機(jī)床價(jià)格昂貴，一次性投資巨大，但仍然為機(jī)械制造廠家所普遍采用并取得很好的經(jīng)濟(jì)效益，其原因在于數(shù)控機(jī)床能自動化地，高精度、高質(zhì)量、高效率地解決中、小批量的加工問題。m f)q 一、提高機(jī)床結(jié)構(gòu)的靜剛度O I5\。機(jī)床的各部件在這些力的作用下將產(chǎn)生變形，如 各基礎(chǔ) 件的彎曲和扭轉(zhuǎn)變形，支承構(gòu)件的局部變形，固定 連接面和運(yùn)動嚙合面的接觸變形等。中國機(jī)械資訊網(wǎng)amp。L q0機(jī)床在外力的作用下， 各基礎(chǔ)件將 承受彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷，其彎曲和扭轉(zhuǎn)變形的大小則取決于基礎(chǔ)件的截面抗彎 和抗扭慣性矩 ，抗彎、 抗扭慣性矩大，變形則小，剛度就高。3l a fl y8X0 中國機(jī)械資訊網(wǎng)%`3g g ? \96\ j4z 中國機(jī)械資訊網(wǎng) h K Jamp。中國機(jī)械資訊網(wǎng) b l1x l F。從俯視截面看，兩個(gè)立柱截面形狀為矩形，矩形尺寸大的方向正是因切削力作用產(chǎn)生大的彎曲載荷的方向。^*r }0U,p1x S r0 中國機(jī)械資訊網(wǎng) ` Yz W V R E 表52 不同筋板布置時(shí)立柱的靜剛度對比中國機(jī)械資訊網(wǎng) K3F Y0H k _ K:E39。所以，這兩種立柱都有很高的抗彎、抗扭剛度。R0 6^39。:?.s$N%T+L L 9F0 T l9} z` n0中國機(jī)械資訊網(wǎng) I39。^,C e i i K 采用合理的機(jī)床結(jié)構(gòu)布局，可以顯著地改善機(jī)床的受力狀況，提高機(jī)床的剛度。N4m$E s Q0 g(i6H _ ` O M Pl K0%b G/V0A。H (51)]c/K y ` H X0 中國機(jī)械資訊網(wǎng),l | G { I$qQ 對數(shù)控車床，床身傾斜布局，設(shè)傾角為 β ，床身所受扭矩為 ： (52)。VD(? L中國機(jī)械資訊網(wǎng)4|j/M4l9E {m 圖56 所示為傳統(tǒng)的臥式鏜銑床的結(jié)構(gòu)布局和臥式加工中心 ( 臥式自動換刀數(shù)控鏜銑床 ) 的結(jié)構(gòu)布局的比較。I MC*^ I _5j c [0圖56 臥式鏜銑床與臥式加工中心的結(jié)構(gòu)布局比較9o cvamp。為此可將橫梁導(dǎo)軌加工成中部凸起的拋物線形，或者通過在橫梁內(nèi)部安裝輔助梁和預(yù)校正螺釘將主導(dǎo)軌預(yù)調(diào)校正為中凸拋物線形，這樣可以補(bǔ)償主軸箱移動到橫梁中部時(shí)引起的彎曲變形 ( 圖57(a)) 。平均壓強(qiáng) p 與變形 δ 之比稱為接觸剛度 ，即^ ~ G ` ^%O x0 中國機(jī)械資訊網(wǎng)1OY s W m J U \ (53)中國機(jī)械資訊網(wǎng) J。j(B x$E I中國機(jī)械資訊網(wǎng)39。又如采用滾動軸承作為支承的主軸部件，都要設(shè)計(jì)預(yù) 緊結(jié)構(gòu)調(diào)整軸承間隙，使軸承在有預(yù)加載荷的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，以提高主軸的支承剛度。L Z1X b05 ．采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)b~8S M n n Y+AR0 中國機(jī)械資訊網(wǎng) f z|*2} a 長期以來，機(jī)床基礎(chǔ)件主要采用鑄鐵件。這是因?yàn)閮煞N床身的筋板布置不同，鋼板焊接結(jié)構(gòu)容易采第五章數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)與傳動用最有利于提高剛度的筋板布置形式，能充分發(fā)揮壁板和筋板的承載及抵抗變形的作用；焊接結(jié)構(gòu)還無需鑄造結(jié)構(gòu)所需的出砂口，有可能將基礎(chǔ)件做成完全封閉的箱形結(jié)構(gòu)。I G+~ bK b g Bm xamp。機(jī)床的抗振性指的是抵抗這兩種振動的能力。機(jī)床結(jié)構(gòu)抵抗強(qiáng)迫振動的能力可以用動剛度大小來表示。當(dāng)機(jī)床的剛度、刀具切削角度、工件與刀具材料、切削速度和進(jìn)給量都一定時(shí)，影響自激振動的主要因素就是切削寬度 b ，因此，可以把不產(chǎn)生自激振動的最大切削寬度，稱為臨界切削寬度 ，作為判斷機(jī)床切削穩(wěn)定性 ( 抵抗自激振動的能力 ) 的指標(biāo)。2o h w,A { D0 !^ O p*b ? G0q l0提高機(jī)床的抗振性，可以從提高靜剛度、固有頻率和增加阻尼幾個(gè)方面著手。下面將主要介紹數(shù)控機(jī)床在增加阻尼方面采取的措施。圖59 所示為 DNE 480L 型數(shù)控車床的底座和床身結(jié)構(gòu)，底座內(nèi)所充填的混凝土的內(nèi)摩擦阻尼較高，再配以封砂的 床身，使機(jī)床有較高的抗振性。6` ~8E0{1Y8e z i r5M Y5h0 中國機(jī)械資訊網(wǎng) Camp。瑞士的精密磨床生產(chǎn) 廠家斯 圖德 (STUDER) 公司制成了 S40 和 S50 系列數(shù)控外圓磨床的樹脂混凝土床身，具有剛度高、 抗振性好 、耐化學(xué)腐蝕和耐熱的特點(diǎn)。[ \t39。熱源產(chǎn)生的熱量通過傳導(dǎo)、對流、輻射傳遞給機(jī)床的各個(gè)部件，引起溫升，產(chǎn)生熱膨脹。D k1R ] n 數(shù)控機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn) 給速度 遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)機(jī)床，并且大切削用量產(chǎn)生的熾熱切屑也多，故發(fā)熱遠(yuǎn)較傳統(tǒng)機(jī)床嚴(yán)重，而熱變形對加工精度的影響往往難以由操作者修正，因此對如何減小機(jī)床的熱變形應(yīng)予以特別重視。最典型的實(shí)例是許多臥式加工中心所采用的框式雙立柱結(jié)構(gòu)，主軸箱嵌入框式立柱內(nèi) ( 見圖 59) ，且以立柱左、右導(dǎo)軌兩內(nèi)側(cè)定位，在熱變形時(shí)，主軸中心在水平方向的位置保持不變，從而減小了熱變形的影響。H k0S l t0 中國機(jī)械資訊網(wǎng)p:? L% S L 9w*O 數(shù)控機(jī)床中的滾珠絲杠是在預(yù)加載荷大、轉(zhuǎn)速高、散熱差的條件下工作的，容易發(fā)熱，滾珠絲杠的熱伸長直接影響進(jìn)給系統(tǒng)的定位精度。I \ X K `中國機(jī)械資訊網(wǎng) g \ j!v7p1R+s H 內(nèi)部熱源的發(fā)熱是造成熱變形的主要原因，因此，在機(jī)床布局設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量考慮將熱源從主機(jī)中分離出去，如將電動機(jī)、變速箱、液壓泵站等置于機(jī)床主機(jī)以外。|X/`0 (D Z J8N2Q S:o%Y0切屑的熱量隔離在機(jī)床外。a I c o(a9V (a) 斜床身； (b) 平床身和斜滑板中國機(jī)械資訊網(wǎng)1H zX ]amp。w0 中國機(jī)械資訊網(wǎng) m G,N9m F } v*C c 2 ．:OyV R [ l中國機(jī)械資訊網(wǎng)2O w ^8E D M d ]7M L)w 對機(jī)床發(fā)熱部位采取散熱、風(fēng)冷、液冷等控制溫升的辦法來吸收熱源發(fā)出的熱量，是在各類數(shù)控機(jī)床上使用較多的一種減少熱變形影響的對策。q 預(yù)測熱變形規(guī)律，建立數(shù)學(xué)模型并存人計(jì)算機(jī)中進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償。N/l/o,u ^)e6z s O中國機(jī)械資訊網(wǎng) E j M5H d | v b w e ~2Am 四、改善運(yùn)動導(dǎo)軌副的摩擦特性K J3r V j h O C2eamp?，F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床采用的導(dǎo)軌主要有塑料滑動導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌。b0y y j | D c ~0數(shù)控機(jī)床采用的塑料滑動導(dǎo)軌有鑄鐵 塑料滑動導(dǎo)軌 和鑲鋼 塑料滑動導(dǎo)軌。c4Q v39。a G t R l v 圖511 熱變形自動補(bǔ)償裝置+F [!O | G s0 中國機(jī)械資訊網(wǎng) t c u(P ? p 1 ．聚四氟乙烯導(dǎo)軌軟帶)G+f N ?4O g Kamp。|8_ t (1) 摩擦特性好中國機(jī)械資訊網(wǎng) q)t2] h b*A mP。5T.} )` m _:g h P l+] ]1r0中國機(jī)械資訊網(wǎng)!M%m1?5B9s+Z中國機(jī)械資訊網(wǎng) d a z v w8] 圖512 摩擦 速度曲線] c1t3h k F$j UR0 中國機(jī)械資訊網(wǎng)39。~ j2 Q5J O ^ P2s05 — TSF 鑄鐵 ( 機(jī)油 )10bo*~ ] Q0 中國機(jī)械資訊網(wǎng) U U。s d Q(L)s [ x X v0 )n。首先，將導(dǎo)軌粘貼面加工至表面粗糙度為 ~ 的表面，為了對軟帶起定位作用，導(dǎo)軌粘貼面應(yīng)加工成 ~ 深的凹槽，如圖 513 所示。m I q A fk0 中國機(jī)械資訊網(wǎng)2^
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