數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)要求-全文預(yù)覽
【正文】 的重量，即提高單位重量的剛度，則能提高固有頻率。數(shù)控機(jī)床在追求高速度、高切削效率的同時，也埋下了容易產(chǎn)生受迫振動和自激振動的根源。V0 w0j \8G8u b1c/a0自激振動是在投有外加動態(tài)力的情況下，由切削過程自身所激發(fā)的振動。x4a+Q q Y)p t8g k8t f2QF(r {0強(qiáng)迫振動是在各種動態(tài)力 ( 如高速回轉(zhuǎn)零件的不平衡力、往復(fù)運(yùn)動件的換向沖擊力、周期變化的切削力等 ) 作用下被迫產(chǎn)生的振動。G D | 二、提高機(jī)床結(jié)構(gòu)的抗振性中國機(jī)械資訊網(wǎng).^ P B V w _ I中國機(jī)械資訊網(wǎng) l C E F d 機(jī)床的振動會在被加工工件表面留下振紋，影響工件的表面質(zhì)量，嚴(yán)重時則使加工過程難以進(jìn)行下去。因此，在結(jié)構(gòu)相同時， E 值大的材料剛度則高。中國機(jī)械資訊網(wǎng) O z V:a*^5Z2z _ v v,h P9\$E ` L%r1\4Y0表 53 列出了 StarTurn1200 型數(shù)控車床焊接床身和鑄造床身的剛度的對比結(jié)果。采用螺紋緊固的固定連接面，合理布置一定數(shù)量的螺栓，并對螺栓的擰緊力矩提出嚴(yán)格要求以保證適當(dāng)?shù)念A(yù)緊力，也是為提高接觸剛度而常采用的措施。M G$WG 影響接觸剛度的根本因素是實際接觸面積的大小，任何增大實際接觸面積的方法都能有效地提高接觸剛度。A:?1E ` Q h y中國機(jī)械資訊網(wǎng) ^+K7O4I,G 由于機(jī)床總有為數(shù)較多的靜、動連接面，如果不注意提高接觸剛度，各連接面的接觸變形就會大大降低機(jī)床的整體剛度，對加工精度產(chǎn)生非常不利的影響。中國機(jī)械資訊網(wǎng) B q a e1z中國機(jī)械資訊網(wǎng) J Q c y!O8r s2A t!O 4 ．提高機(jī)床各部件的接觸剛度中國機(jī)械資訊網(wǎng) S1? _9|%~ y z%V z j Iamp。依照這一思路，產(chǎn)生了許多補(bǔ)償有關(guān)零、部件的靜力變形的方法，這種方法普遍用于補(bǔ)償因自重而引起的靜力變形。H)r ` _ },c o A0 }$} M K0Zk)K E b39。t M z \ F+f0 C6p B0y G0比較式 (51) 和式 (52) 可看出，采用傾斜布局的數(shù)控車床床身所承受的扭矩要比采用水平布局的傳統(tǒng)車床床身的要小，因而機(jī)床的剛度得到了提高。E q9j*M I0圖55 車床床身布局1Y R y k M39。y v F r R F v0圖55 所示為傳統(tǒng)的車床床身布局 ( 見圖55(a)) 與數(shù)控車床床身布局 ( 見圖55(b)) 的受力狀況的分析比較。以機(jī)床主軸為例，在其他條件不變的情況下，縮短主軸前端的懸伸長度，可以減小主軸承受的彎矩，從而減小主軸前端的撓度，提高主軸的剛度。該床身為整體式結(jié)構(gòu)，截面為封閉箱形結(jié)構(gòu)，整體結(jié)構(gòu)剛度很高。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。E P*| F8e J2? 圖53 所示為兩種立式加工中心立柱的橫截面圖。S H E A ^(b)e5L a g0 中國機(jī)械資訊網(wǎng) { G4{U2N7v I1G _ ~ S/\ r U E v |2w0 中國機(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的相對靜剛度。^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)。d k,Z0圖51 所示為 日本森精機(jī) SL 系列數(shù)控車床的床身截面，床身導(dǎo)軌傾斜布置，改善了排屑條件，同時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。由表中數(shù)據(jù)可知：在形狀和截面積相同時，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。? T Ku M。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，而且加工過程的自動化也使得加工誤差無法由人工干預(yù)來修正和補(bǔ)償，所以，數(shù)控機(jī)床的變形對加工精度的影響會更為嚴(yán)重。中國機(jī)械資訊網(wǎng) }m | Tp ^ ] j39。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)動的平穩(wěn)性及運(yùn)動時的摩擦特性、幾何精度、傳動精度等。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)床功能特點的完全新穎的機(jī)械結(jié)構(gòu)和部件。中國機(jī)械資訊網(wǎng):~ B Z$n Kv Z*{ m5f(q/P0(8) 特殊功能裝置，如刀具破損檢測、精度檢測和監(jiān)控裝置等。H J T j n0 v3NT$[ `7J v!Y j0U0(4) 實現(xiàn)某些部件動作和某些輔助功能的裝置，如液壓、氣動、潤滑、冷卻以及防護(hù)、排屑等裝置。C _G I _ | j9f (2) 進(jìn)給系統(tǒng)，其功用是實現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動。 查看: 66次中國機(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。|4X5v1M z K1g J0 中國機(jī)械資訊網(wǎng)amp。0zamp。中國機(jī)械資訊網(wǎng) g F Bc J1T~(c8I*g:T%E9t8X/| H0(7) 自動托盤交換裝置 (APC) 。a:f c| N o M Z8b9[.d0其中，機(jī)床基礎(chǔ)件、主傳動系統(tǒng)、進(jìn)給系統(tǒng)以及液壓、潤滑、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。數(shù)控技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展及在機(jī)床上的應(yīng)用，為數(shù)控機(jī)床的自動化、高精度、高效率提供了可能性，但要將可能性變成現(xiàn)實，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。L R y a0 中國機(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。這些變形都會直接或間接地引起刀具與工件之間產(chǎn)生相對位移，破壞刀具和工件原來所占有的正確位置，從而影響機(jī)床的加工精度和切削過程的特性，所以，提高機(jī)床的靜剛度是機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計的普遍要求。v!K p ^amp。表 51 列出了在截面 積相同 ( 即重量相同 ) 時，不同截面形狀和尺寸的慣性矩。 }3n A H.j*},i。u%z C1] h4F2d(C0Q Q4z9V W r0 中國機(jī)械資訊網(wǎng) l Kx mw39。因而這種結(jié)構(gòu)具有很高的剛度。k A+p3i |:Yo y k j0中國機(jī)械資訊網(wǎng))C l(E)P I中國機(jī)械資訊網(wǎng)。8m2o%B*q6l w I0 中國機(jī)械資訊網(wǎng) s)i o U J8K 4a n%B2M5T2U v0 P { B5| m I P。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)。Y ?%n t*o T中國機(jī)械資訊網(wǎng)1q |.i ]*y C8j 圖54 三井精機(jī)HS 6A 型加工中心的床身結(jié)構(gòu)] G L s X O8f,] P00 中國機(jī)械資訊網(wǎng) J k$E zR P f 2 ．采用合理的結(jié)構(gòu)布局，改善機(jī)床的受力狀態(tài)，提高機(jī)床的靜剛度G D y C,Q N0q0 {+x6P U9{0在切削力、自重等外力相同的情況下，如果能改善機(jī)床的受力狀態(tài)，減小變形，則能達(dá)到提高剛度的目的。中國機(jī)械資訊網(wǎng) t U,YE m7f)p w Oyamp。F W I9F,i0 | u。T LIamp。2{4b `,o+l c e0 中國機(jī)械資訊網(wǎng)*e g N4W _ m g 傳統(tǒng)的臥式鏜銑床由于主軸箱單面懸掛在立柱側(cè)面，主軸箱自重將使立柱承受彎矩 ，切削力將使立柱承受扭矩 ，而加工中心的布局使主軸箱的主軸中心位于立柱的對稱面內(nèi)，立柱則不再承受由主軸箱自重產(chǎn)生的彎矩和由切削力
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