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数控机床机械结构的特点和要求:高的静、动刚度
 
数控机床是按照数控编程或手动输入数据方式提供的指令自动进行加工的。由于机械结构(如机床床身、导轨、工作台、刀架和主轴箱等)的几何精度与变形产生的定位误差在加工过程中不能人为地调整与补偿;此外,切削过程中的振动会降低刀具寿命,影响工件的加工质量。因此,必须把各处机械结构部件产生的弹性变形控制在最小限度内,提高机体的抗振性,以保证所要求的加工精度与表面质量,要从提高数控机床静刚度和动刚度两方面采取措施。
(1)合理地设计结构,改善受力情况,提高数控机床静刚度。常用的措施主要有:
①提高数控机床主轴的刚度。采用三支撑结构,选用刚性很好的双列短圆柱滚子轴承和角接触向心推力轴承,以减小主轴的径向和轴向变形;
②提高机床大件的刚度。采用封闭截面的床身,合理布置加强筋板以及加强构件之间的接触刚度(如图4-1)并采用液力平衡和重块平衡,减少移动部件因位置变动造成的机床变形。

图4-1数控机床基础大件截面结构
(2)改善机床结构的阻尼特性,提高数控机床动刚度。在保证静态刚度的前提下进行稳定切削,高效加工,还必须提高动态刚度。常用的措施主要有:
①提高系统的接触刚度。采用刮研的方法增加单位面积上的接触点,并在结合面之
间施加足够大的预加载荷,以增加接触面积,有效地提高接触刚度;
②调整构件的自振频率,增加阻尼。在机床大件内腔填充阻尼材料,表面喷涂阻尼
涂层以及采用新材料等(如图4-2所示),改善机床结构的阻尼特性和固有频率。钢板的焊接结构既可以增加静刚度、减轻结构重量,又可以增加构件本身的阻尼,因此,近年来在数控机床上采用了钢板焊接结构的床身、立柱、横梁和工作台。铸件有利于震动衰减,对提高抗震性也有较好的效果。

图4-2底座和床身填充阻尼材料的结构


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