高速加工中心對(duì)結(jié)構(gòu)的基本要求 - 加工中心
由于高速加工中心的切削速度,，進(jìn)給速度和加減速度都大,，因此機(jī)床的發(fā)熱量，運(yùn)動(dòng)部件的慣量也大,，容易導(dǎo)致機(jī)床結(jié)構(gòu)的過量溫升,、熱變形和產(chǎn)生沖擊振動(dòng)，最終會(huì)影響到加工精度,、質(zhì)量乃至機(jī)床和刀具的工作壽命和可靠性,。所以，高速加工對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)的基本要求,，首先是要三高,，即靜剛度高、動(dòng)剛度高和熱剛度高,，也就是說,，“三剛”特性要好,；其次是運(yùn)動(dòng)部件要輕量化，即要盡量減少傳動(dòng)系統(tǒng)的慣量,。為此,，機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)采取的原則措施是：為了提高結(jié)構(gòu)的靜剛度，首先是選擇彈性模量大的材料,，如鋼,、鑄鐵等作為結(jié)構(gòu)件的基本材料；其次是根據(jù)受力的性質(zhì)（拉,，壓或扭）和條件（力的大小,，方向和作用點(diǎn)）選擇合理的結(jié)構(gòu)截面形狀、尺寸,、筋壁布置和機(jī)床的總體布局,；三是結(jié)構(gòu)件間的接合面要平整，面積大小要適當(dāng),，接觸點(diǎn)在接合面上的分布要均勻,，連接要牢固等；四是盡量采用箱形和整體型結(jié)構(gòu),。為了提高結(jié)構(gòu)的動(dòng)剛度,，首先是在保證靜剛度的前提下，選擇阻尼系數(shù)大的材料,，如人造花崗巖,，鑄鐵等作為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)件的材料；二是通過模型試驗(yàn)或模態(tài)分析合理設(shè)計(jì)和調(diào)整結(jié)構(gòu)的質(zhì)量分布和結(jié)構(gòu)接合面的剛度值,，以改變結(jié)構(gòu)系統(tǒng)本身的固有振動(dòng)頻率，使其遠(yuǎn)離切削過程中所產(chǎn)生的強(qiáng)迫振動(dòng)頻率,，避免產(chǎn)生共振的可能性,；三是有意采用能增加附加阻尼的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如帶夾芯的雙層壁鑄件和非連續(xù)焊接的焊件等,；四是直線運(yùn)動(dòng)部件的支承導(dǎo)軌面間距離要盡可能寬闊,，驅(qū)動(dòng)力的作用線要居中并盡可能靠近運(yùn)動(dòng)部件的重心，傳動(dòng)鏈中應(yīng)無反向間隙,，以保證運(yùn)動(dòng)平穩(wěn),，無沖擊。為了提高結(jié)構(gòu)的熱剛度,，原則上首先應(yīng)采用熱容量大,、熱脹系數(shù)小的材料和熱脹系數(shù)相近的材料作為結(jié)構(gòu)材料；其次是根據(jù)機(jī)床上的熱源和溫度場(chǎng)的分布情況,，盡量采用熱對(duì)稱和方便散熱或強(qiáng)迫冷卻的結(jié)構(gòu),，包括采用熱補(bǔ)償措施的結(jié)構(gòu)等,，以減少熱變形帶來的對(duì)機(jī)床幾何精度和工作性能的影響。為了減少運(yùn)動(dòng)部件的重量和傳動(dòng)系統(tǒng)的慣量,，一是選用比重小的材料,，如鋁合金和復(fù)合材料等，作為運(yùn)動(dòng)部件的結(jié)構(gòu)材料,；二是在保證剛度和承載能力的前提下,，盡量去除多馀的材料；三是采用直接傳動(dòng),，簡(jiǎn)化傳動(dòng)系統(tǒng),，縮短傳動(dòng)鏈，以提高機(jī)床的運(yùn)動(dòng)品質(zhì)?，F(xiàn)實(shí)中能同時(shí)滿足上述條件要求的材料和結(jié)構(gòu)是沒有的,，只能按實(shí)際要求進(jìn)行綜合評(píng)估后選取。