數(shù)控機(jī)床的剛性

機(jī)床的剛性

機(jī)床的剛性是指機(jī)床在加工產(chǎn)品時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)，剛性高振動(dòng)小，剛性小振動(dòng)大。機(jī)床的床身、傳動(dòng)系統(tǒng)直接能影響到整臺(tái)機(jī)床的剛性。不同剛性的機(jī)床在加工產(chǎn)品時(shí)對(duì)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(jī)床的剛性體現(xiàn)在兩個(gè)方面：

01

靜剛性表示機(jī)床在切削過(guò)程中所引起的機(jī)床自身的變形的大小。

舉個(gè)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(shí)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(jī)床剛性的一個(gè)值。通常機(jī)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(chē)床為2軸）。

02

動(dòng)態(tài)剛性是衡量一臺(tái)機(jī)床剛性的最重要指標(biāo)。

通俗的講，機(jī)床動(dòng)態(tài)剛性是指機(jī)床抵抗受迫振動(dòng)的能力大小，術(shù)語(yǔ)上稱(chēng)為固有頻率的大小。

刀具在切削的時(shí)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(dòng)。切削部位是整臺(tái)設(shè)備的振動(dòng)源。設(shè)備的絲杠系統(tǒng)、導(dǎo)軌系統(tǒng)，床身受振動(dòng)源的影響會(huì)產(chǎn)生受迫振動(dòng)。如果機(jī)床各部件的振動(dòng)較大，就會(huì)對(duì)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(duì)高精度加工更是有致命性影響。

動(dòng)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(dòng)態(tài)剛性及床身鑄鐵件的抗振動(dòng)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(yàn)：

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(dòng)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(dòng)態(tài)剛性好，但轉(zhuǎn)速受影響（滾柱軸承一般只用于車(chē)床）；

③一般滑動(dòng)導(dǎo)軌比滾動(dòng)導(dǎo)軌動(dòng)態(tài)剛性好，但滑動(dòng)速度受影響（滑動(dòng)導(dǎo)軌速度一般＜30m/min，滾動(dòng)導(dǎo)軌可以達(dá)到180m/min）另外，機(jī)床調(diào)試參數(shù)的設(shè)置對(duì)動(dòng)態(tài)剛度性能有非常大的影響。機(jī)械性能是基礎(chǔ)，電氣調(diào)試與機(jī)械性能的契合度卻是發(fā)揮機(jī)械性能的關(guān)鍵條件。假設(shè)機(jī)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(jī)械性能得分60分，電氣調(diào)試發(fā)揮其90%的情況來(lái)得差。（電氣參數(shù)不合理會(huì)引起伺服電機(jī)的反饋震顫）。

動(dòng)態(tài)剛性沒(méi)有具體檢測(cè)的指標(biāo)，但是通過(guò)試切樣件可以大致看出機(jī)床的動(dòng)態(tài)剛性的性能。主要通過(guò)大吃刀量切削測(cè)試、精加工樣件測(cè)試、圓頂球面樣件切削測(cè)試三個(gè)方面來(lái)檢測(cè)。

綜上所述，動(dòng)態(tài)剛性受機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造、電氣調(diào)試等貫穿于機(jī)床生產(chǎn)的所有環(huán)節(jié)的影響，是一臺(tái)數(shù)控設(shè)備的綜合性能的體現(xiàn)。通常來(lái)說(shuō)，動(dòng)態(tài)剛性與靜態(tài)剛性是正比關(guān)系。