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[资料] 数控机床的刚度及提高数控机床刚度的措施(一)

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发表于 2011-7-13 23:52:54 | 显示全部楼层 |阅读模式

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  机床的刚度是指在切削力和其他力作用下,抵抗变形能力。数控机床比普通机床要求具有更高的静刚度和动刚度,有标准规定数控机床的刚度系数应比类似的普通机床高50%。: x; e! h: A8 B+ d
  机床在切削加工过程中,要承受各种外力的作用,承受的静态力有运动部件和被加工零件的自重,承受的动态力有:切削力、驱动力、加减速时引起的惯性力、摩擦阻力等。机床的结构部件在这些力作用下,将产生变形,如固定连接表面或运动啮合表面的接触变形;各支承零件部的弯曲和扭转变形,以及某些支承件的局部变形等,这些变形都会直接或间接地引起刀具和工件之间的相对位移,从而导致工件的加工误差,或者影响机床切削过程的特性。5 j" Z" m' g" Q! V" ~( S
  由于加工状态的瞬时多变情况复杂,通常很难对结构刚度进行精确的理论计算。设计者只能对部分构件(如轴、丝杠等)用计算方法计算其刚度,而对床身、立柱、工作台和箱体等零件的弯曲和扭转变形,接合面的接触变形等,只能将其简化后进行近似计算,其计算结果往往与实际相差很大,故只能作为定性分析的参考。近年来,虽然在机床结构设计中采用有限元法进行分析计算,但是一般来讲,在设计时仍需要对模型、实物或类似的样机进行试验、分析和对比以确定合理的结构方案,尽管如此,遵循下列原则和措施,仍可以合理地提高机床的结构刚度。
; O3 H, A! q9 D0 c" v5 I) x4 o! c4 _  1.合理选择构件的结构形式! v- r- f' O3 X% S/ \
  (1)正确选择截面的形状和尺寸
9 V: X; h* z3 z  构件在承受弯曲和扭转载荷后,其变形大小取决于断面的抗弯和扭转惯性矩,抗弯和扭转惯性矩大的其刚度就高。表7-1列出了在断面积相同(即重力相同)时各断面形状的惯性矩。从表中的数据可知:形状相同的断面,当保持相同的截面积时,应减小壁厚、加大截面的轮廓尺寸,圆形截面的抗扭刚度比方形截面的大,抗弯刚度则比方形截面的小;封闭式截面的刚度比不封闭式截面的刚度大很多;壁上开孔将使刚度下降,在孔周加上凸缘可使抗弯刚度得到恢复。# {' Z$ G' s, j3 n
  (2)合理选择及布置隔板和筋条; H* {8 v/ H- {7 K) ^% r
  合理布置支承件的隔板和筋条,可提高构件的静、动刚度。图7—1所示的几种立柱的结构,在内部布置有纵、横和对角筋板,对它们进行静、动刚度试验的结果列于表7—2中。其中以交叉筋板(序号5)的作用最好。% C: M6 n  s) s# ?1 l$ n% N
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