數(shù)控機床的剛性

機床的剛性

機床的剛性是指機床在加工產(chǎn)品時產(chǎn)生的振動，剛性高振動小，剛性小振動大。機床的床身、傳動系統(tǒng)直接能影響到整臺機床的剛性。不同剛性的機床在加工產(chǎn)品時對刀具的選用和損耗影響非常大，也直接影響到了最終的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本。

機床的剛性體現(xiàn)在兩個方面：

01

靜剛性表示機床在切削過程中所引起的機床自身的變形的大小。

舉個具體體現(xiàn)的例子：

切削受力X方向1000N，Y方向500N，Z方向200N。XYZ方向絲杠系統(tǒng)剛度K=100,100,80.則切削時三軸各自的變形：δx=1000/100=10μm=0.01mm,δy=0.005mm,δz=0.0025mm。

例子中所述的K值即為衡量機床剛性的一個值。通常機床絲杠系統(tǒng)的K值在50~200之間。

除此之外，還有導(dǎo)軌的變形，床身的變形等等。靜剛性是由多種因素構(gòu)成的，但最主要的環(huán)節(jié)是三軸絲杠系統(tǒng)的靜剛性（車床為2軸）。

02

動態(tài)剛性是衡量一臺機床剛性的最重要指標(biāo)。

通俗的講，機床動態(tài)剛性是指機床抵抗受迫振動的能力大小，術(shù)語上稱為固有頻率的大小。

刀具在切削的時候是高速旋轉(zhuǎn)的，旋轉(zhuǎn)切削及材料內(nèi)部不均勻或者雜質(zhì)引起振動。切削部位是整臺設(shè)備的振動源。設(shè)備的絲杠系統(tǒng)、導(dǎo)軌系統(tǒng)，床身受振動源的影響會產(chǎn)生受迫振動。如果機床各部件的振動較大，就會對加工產(chǎn)生非常不利的影響，主要影響切削的粗糙度及刀具壽命，對高精度加工更是有致命性影響。

動態(tài)剛性受很多方面的影響，其中最主要的是絲杠導(dǎo)軌系統(tǒng)的動態(tài)剛性及床身鑄鐵件的抗振動頻率，當(dāng)然主軸剛性是最基礎(chǔ)的也是最重要的環(huán)節(jié)。圖片圖片

依照經(jīng)驗：

①絲杠直徑越大、床身自重越大，主軸前端軸承內(nèi)直徑越大，則動態(tài)剛性越好；

②一般滾子軸承或滾柱直線導(dǎo)軌比滾珠式的動態(tài)剛性好，但轉(zhuǎn)速受影響（滾柱軸承一般只用于車床）；

③一般滑動導(dǎo)軌比滾動導(dǎo)軌動態(tài)剛性好，但滑動速度受影響（滑動導(dǎo)軌速度一般＜30m/min，滾動導(dǎo)軌可以達到180m/min）另外，機床調(diào)試參數(shù)的設(shè)置對動態(tài)剛度性能有非常大的影響。機械性能是基礎(chǔ)，電氣調(diào)試與機械性能的契合度卻是發(fā)揮機械性能的關(guān)鍵條件。假設(shè)機械性能的得分是80分，但是電氣調(diào)試數(shù)只能發(fā)揮其50%，這就比機械性能得分60分，電氣調(diào)試發(fā)揮其90%的情況來得差。（電氣參數(shù)不合理會引起伺服電機的反饋震顫）。

動態(tài)剛性沒有具體檢測的指標(biāo)，但是通過試切樣件可以大致看出機床的動態(tài)剛性的性能。主要通過大吃刀量切削測試、精加工樣件測試、圓頂球面樣件切削測試三個方面來檢測。

綜上所述，動態(tài)剛性受機械設(shè)計、機械制造、電氣調(diào)試等貫穿于機床生產(chǎn)的所有環(huán)節(jié)的影響，是一臺數(shù)控設(shè)備的綜合性能的體現(xiàn)。通常來說，動態(tài)剛性與靜態(tài)剛性是正比關(guān)系。