數控機床的剛性是指機床在加工產品時產生的振(zhèn)動,剛性(xìng)高振動小,剛性小振動大。機床的床身、傳(chuán)動係統直接(jiē)能影響到整台機床的剛性。不同剛性的機床在加工產品時對刀具(jù)的選用和損耗影(yǐng)響非常大,也直接影響(xiǎng)到了最終的生產效率和生產成本。
機床的剛性體現在兩個方麵(miàn):靜(jìng)剛性和動態(tài)剛性
一、靜剛性(xìng)表示機床在切削過程中所引(yǐn)起的機床自身(shēn)的變形的大小。
舉個具體體現的例子:
切削受力X方向1000N,Y方向500N,Z方向200N。XYZ方(fāng)向絲杠係統剛度K=100,100,80.則切削時三軸各自的變(biàn)形: δx=1000/100=10μm=0.01mm, δy=0.005mm, δz=0.0025mm。
例子(zǐ)中所述的K值即為衡量機床剛性的一個值。通常機(jī)床絲杠係統的K值在50~200之間。
除此之外,還有導軌的(de)變形,床身的變形等等。靜剛(gāng)性是由多種因素構成(chéng)的,但(dàn)最主要的環節是三軸絲杠係統的靜剛性(車床為2軸)。
二、動態剛性是衡量一台(tái)機床剛性的最重要指標。
通俗的講,機床動(dòng)態剛(gāng)性(xìng)是指機床抵抗受迫(pò)振(zhèn)動的能力大小(xiǎo),術語上稱為固有頻率的大小。
刀具在(zài)切削的時候是高速旋轉(zhuǎn)的,旋轉切削及材料內部不均勻或者雜質引起振動。切削部位是整台設備的振動源。設備的絲杠(gàng)係統(tǒng)、導軌係統,床(chuáng)身受振動源的影(yǐng)響會產生受迫振動。如果(guǒ)機床各部件的振動較大(dà),就會對加工產生非常不利的影響,主要影響切削的粗(cū)糙度及刀具壽命,對高精度加工更是有致命(mìng)性影響(xiǎng)。
動態剛性(xìng)受很(hěn)多方麵的(de)影響,其中最主要的是絲杠(gàng)導軌(guǐ)係(xì)統的動態 剛性及床身鑄鐵件的抗振動頻率(lǜ),當然主軸剛性是最基礎的也是最重要的環節。
依照經驗:
1、絲杠直徑越大(dà)、床(chuáng)身自重越大,主軸前端(duān)軸(zhóu)承內直(zhí)徑越大,則動態剛性越好;
2、一般滾子軸承或滾柱直線導(dǎo)軌比滾(gǔn)珠式的動態剛性好,但轉速受影響(滾柱軸承一(yī)般隻用於車床);
3、一般滑動導軌比(bǐ)滾動導軌動態剛性(xìng)好,但滑動速度受影響(滑動導軌速度一般<30m/min,滾動導軌可以達到180m/min) 另外,機床調試(shì)參數(shù)的設置對動態剛度性能有(yǒu)非常(cháng)大的影響。機械性能是基礎,電氣調試與(yǔ)機械(xiè)性能的契合度卻(què)是發揮機械性能的關鍵條件。假設機械性(xìng)能的得分是 80分,但是電氣(qì)調試數隻能發揮其50%,這就比機械性能得分60分,電氣調試發揮(huī)其90%的情況來得差(chà)。(電氣參數不合理會(huì)引起伺服電機的反(fǎn)饋震顫(chàn))。
動態(tài)剛性沒有具體檢測的指標,但是通(tōng)過試切樣件(jiàn)可以大(dà)致看出(chū)機床(chuáng)的動態剛性的性能。主要通過大吃刀量切削測試、精加工樣件測試、圓頂球麵樣件切削(xuē)測(cè)試三個方麵來檢測。
綜上所述,動態剛性受機械設計、機械製造(zào)、電氣調試等貫穿於機床生產的所有環節的影響,是一台數控設(shè)備的綜合性能的體現。通常來說,動態剛性與靜態剛性是正比關係。