淺析數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)要求-在線瀏覽
2024-08-05 11:58本頁面
【正文】 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；對角線斜置筋板和對角線交叉筋板對提高立柱的剛度更為有效。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)。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) 和對角線交叉筋板。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。Q。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)。為了加強(qiáng)導(dǎo)軌連接的局部剛度，采用兩條成 Y 形的斜筋支撐導(dǎo)軌。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$E zR P f 2 ．采用合理的結(jié)構(gòu)布局，改善機(jī)床的受力狀態(tài)，提高機(jī)床的靜剛度G D y C,Q N0q0 {+x6P U9{0在切削力、自重等外力相同的情況下，如果能改善機(jī)床的受力狀態(tài)，減小變形，則能達(dá)到提高剛度的目的。x4?N Q j0 中國機(jī)械資訊網(wǎng)/X,w39。中國機(jī)械資訊網(wǎng) t U,YE m7f)p w Oyamp。c bamp。F W I9F,i0 | u。G0 中國機(jī)械資訊網(wǎng) H N8e*j$\ K \ 設(shè)床身截面積和慣性矩及其所受切削力 P 相等，對傳統(tǒng)車床，床身水平布局，床身所受扭矩為 ：中國機(jī)械資訊網(wǎng))B9r v(b:M d中國機(jī)械資訊網(wǎng)*Z,E N!l(zamp。T LIamp。中國機(jī)械資訊網(wǎng)8q9z t)D n O,Jamp。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產(chǎn)生的扭矩，從而改善了立柱的受力狀況，減小了立柱的彎曲、扭轉(zhuǎn)變形，提高了剛度 。u0中國機(jī)械資訊網(wǎng)!v r a/~39。]x$T9[.F0 中國機(jī)械資訊網(wǎng) i A R Yk4} 3 ．補(bǔ)償有關(guān)零、部件的靜力變形8[ [%k*X ] ] L7F ] M0 5w r \ y(_c s3d W f0在外力的作用下，機(jī)床的變形是不可避免的，如果能采取措施使變形對加工精度的影響減小，其結(jié)果相當(dāng)于提高了機(jī)床的剛度。中國機(jī)械資訊網(wǎng)([ B$V E q中國機(jī)械資訊網(wǎng) _ ] I/x Q W6p P 如圖57 所示的大型龍門銑床，當(dāng)主軸部件移到橫梁中部時，橫梁的彎曲變形 ( 下凹 ) 最大。中國機(jī)械資訊網(wǎng) \]2_*z8Y {中國機(jī)械資訊網(wǎng) H$c `1~$o g f 為補(bǔ)償主軸箱自重的影響，也可以用加平衡重塊或其他平衡力的方法，抵消部分直接作用于橫梁上的自重，從而減小橫梁因主軸箱自重引起的彎曲變形 ( 圖57(b)) 。]中國機(jī)械資訊網(wǎng)e*Jp n a `8w1T 在機(jī)床各部件的固定連接面和運(yùn)動副的結(jié)合面之間，總會存在宏觀和微觀不平，兩個面之間真正接觸的只是一些高點(diǎn)，實(shí)際接觸面積小于兩接觸表面的面積 ( 名義接觸面積 ) ，因此，在承載時，作用于這些接觸點(diǎn)的壓強(qiáng)要比平均壓強(qiáng)大得多，從而產(chǎn)生接觸變形。d C:X39。中國機(jī)械資訊網(wǎng) \中國機(jī)械資訊網(wǎng)3X L,_%g+_] x8y k(z 1J q8c)s l M*{ L ^8[ [0 ~o v9oi1]!_0圖57 \2K39。KK uamp。如機(jī)床的導(dǎo)軌常采用人工鏟刮工藝作為最終的精加工工序，通過刮 研 ，可以增加單位面積上的接觸點(diǎn)，并使接觸點(diǎn)分布均勻，從而增加 導(dǎo)軌副結(jié)合面的實(shí)際接觸面積，提高接觸剛度。預(yù)加載荷增大了實(shí)際接觸點(diǎn)的面積，從而達(dá)到提高接觸剛度的目的。R P K P!h0 8c。近年來，以鋼板焊接結(jié)構(gòu)代替鑄鐵件的趨勢不斷擴(kuò)大，從開始在單件和小批量的重型和超重型機(jī)床上的應(yīng)用，逐步發(fā)展到有一定批量的中型機(jī)床。從結(jié)果看，焊接床身的剛度高于鑄造床身。另外，鋼板的彈性摸量 E 為 MPa ，而鑄鐵的彈性模量 E 僅 MPa ，兩者幾乎相差一倍， E= σ / ε ，在應(yīng)力 σ 相同時， E 大則產(chǎn)生的應(yīng)變 ε 小， E 的大小反映了材料抵抗彈性變形的能力。中國機(jī)械資訊網(wǎng) o C$Y s8e i |.pK ? [,z$Y/t F h O0表53 焊接床身與鑄造床身的剛度對比中國機(jī)械資訊網(wǎng)amp。z U V C1h z0hYP0FB c0 中國機(jī)械資訊網(wǎng)*.~amp。機(jī)床加工時可能產(chǎn)生兩種形式的振動：強(qiáng)迫振動和自激振動。中國機(jī)械資訊網(wǎng):w%D3u f39。如果動態(tài)力的頻率與機(jī)床某部件的固有頻率重合，則將發(fā)生共振。(K Tk:q \ {amp。自激振動的頻率接近或略高于機(jī)床主振型的低階固有頻率，振幅較大，對加工過程產(chǎn)生極為不利的影響。z J7H$m6G M ?0 R ~ G M L T0高速切削是產(chǎn)生動態(tài)力的直接因素，強(qiáng)力切削也意味著切削寬度大。切削過程的自動化又使得振動難以由人工來控制和消除，數(shù)控機(jī)床只有靠自身機(jī)床結(jié)構(gòu)的高抗振性來減小和克服振動對加工精度、加工過程的影響。提高靜剛度的措施已在前面有詳細(xì)的介紹。前面介紹的合理布置筋板，采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)等提高靜剛度的措施，同樣能達(dá)到提高固有頻率的目的。中國機(jī)械資訊網(wǎng) H$x l d/f Y R6K$d中國機(jī)械資訊網(wǎng)6g/[(S_*A l2~ N/M 1 ．基礎(chǔ)件內(nèi)腔充填泥芯、混凝土等阻尼材料中國機(jī)械資訊網(wǎng) C V,Y *{ K Q | oN I }b d0中國機(jī)械資訊網(wǎng) r。圖58 所示為兩種車床床身結(jié)構(gòu)及動態(tài)特性的對比，充填泥芯的 床身阻尼顯著增加。s ` j s:L D.} c q(mn0 (d%Q ]m U t N0)X5_M7v _ } Y+x0 %m9a o [o i%u1g7n n02 ．表面采用阻尼涂層yO)A:Y*C H a0 中國機(jī)械資訊網(wǎng))b n M:D!x p | m q 對于彎曲振動結(jié)構(gòu)件，在其表面噴涂一層具有較高內(nèi)阻尼和較高彈性的粘滯材料 ( 如瀝青基制成的膠泥減振劑、高分子聚合物和油漆膩?zhàn)拥?) ，涂層厚度愈大，阻尼愈大。這種措施常用于鋼板焊接的結(jié)構(gòu)。v$uN8s4D!G n T f 3 ．采用新材料制造基礎(chǔ)件L7E t4` X0^(Y0 ?%q ^ [ y p0最近 10 年來，德國和瑞士在應(yīng)用聚合物混凝土制造基礎(chǔ)件的研究中取得了進(jìn)展。WEBER) 公司為 HYOP80 NC W 型加工中心制成了丙烯酸樹脂混凝土床身，其動剛度比鑄鐵件的高 6 倍。中國機(jī)械資訊網(wǎng)0 r kw H)}8w0h u4c WQ6?N$x*q l04 ．充分利用接合面間的阻尼/X J*J0 N Q k w7\0 中國機(jī)械資訊網(wǎng) m+R R h [ NY+H!_ L W 在焊接結(jié)構(gòu)上，壁板和 筋板 之間采用間斷焊接 ( 即焊一段，空一段，再焊一段 ) ，空的那一段振動時互相摩擦，可消耗振動能量，從而獲得良好的阻尼特性。r+V!c*h 三、減小機(jī)床的熱變形n9w( D P P0 中國機(jī)械資訊網(wǎng)39。V2C,} i9B 熱膨脹是各種金屬和非金屬材料的固有特性。這些產(chǎn)生熱量的部件和部位稱為熱源。由于熱源分布不均勻，各熱源產(chǎn)生的熱量不等，零部件各處質(zhì)量不均勻，形成機(jī)床各部位溫升不一致，從而產(chǎn)生不均勻的溫度場和不均勻的熱膨脹變形，以致破壞刀具與工件的正確相對位置，影響加工精度。S V S中國機(jī)械資訊網(wǎng) ?E O O。中國機(jī)械資訊網(wǎng) w { y{ F a$| vk%c3|
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