数控机床的刚性.pdfVIP

机床的刚性是指机床在加工产品时产生的振动，刚性高振动小，刚性 小振动大。机床的床身、传动系统直接能影响到整台机床的刚性。不 同刚性的机床在加工产品时对刀具的选用和损耗影响非常大，也直接 影响到了最终的生产效率和生产成本。 通常机床的刚性体现在两方面： 1）静刚性。表示机床在切削过程中所引起的机床自身的变形的大小。 举个具体体现的例子： 切削受力X 方向1000N，Y 方向500N，Z 方向200N。XYZ 方向 丝杠系统刚度K=100,100,80.则切削时三轴各自的变形： δx=1000/100=10 μm=0.01mm, δy=0.005mm, δ z=0.0025mm。 例子中所述的K 值即为衡量机床刚性的一个值。通常机床丝杠系统的 K 值在50~200 之间。 除此之外，还有导轨的变形，床身的变形等等。静刚性是由多种因素 构成的，但最主要的环节是三轴丝杠系统的静刚性（车床为2 轴）。 2 ）动态刚性。动态刚性是衡量一台机床刚性的最重要指标。 通俗的讲，机床动态刚性是指机床抵抗受迫振动的能力大小，术语 上称为固有频率的大小。 刀具在切削的时候是高速旋转的，旋转切削及材料内部不均匀或 者杂质引起振动。切削部位是整台设备的振动源。设备的丝杠系统、 导轨系统，床身受振动源的影响会产生受迫振动。如果机床各部件的 振动较大，就会对加工产生非常不利的影响，主要影响切削的粗糙度 及刀具寿命，对高精度加工更是有致命性影响。 动态刚性受很多方面的影响，其中最主要的是丝杠导轨系统的动态 刚性及床身铸铁件的抗振动频率，当然主轴刚性是最基础的也是最重 要的环节。 依照经验： ①丝杠直径越大、床身自重越大，主轴前端轴承内直径越大，则动态 刚性越好； ②一般滚子轴承或滚柱直线导轨比滚珠式的动态刚性好，但转速受影 响（滚柱轴承一般只用于车床）； ③一般滑动导轨比滚动导轨动态刚性好，但滑动速度受影响（滑动导 轨速度一般＜30m/min，滚动导轨可以达到180m/min） 另外，机床调试参数的设置对动态刚度性能有非常大的影响。机械性 能是基础，电气调试与机械性能的契合度却是发挥机械性能的关键条 件。假设机械性能的得分是 80 分，但是电气调试数只能发挥其50%， 这就比机械性能得分60 分，电气调试发挥其90% 的情况来得差。（电 气参数不合理会引起伺服电机的反馈震颤）。 动态刚性没有具体检测的指标，但是通过试切样件可以大致看出机床 的动态刚性的性能。主要通过大吃刀量切削测试、精加工样件测试、 圆顶球面样件切削测试三个方面来检测。 综上所述，动态刚性受机械设计、机械制造、电气调试等贯穿于机床 生产的所有环节的影响，是一台数控设备的综合性能的体现。通常来 说，动态刚性与静态刚性是正比关系。