數控機床的剛性是指機床在加工(gōng)產品時(shí)產生的振動,剛性高振動小,剛性小振動大。機床的床(chuáng)身、傳動係統直接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)的選用和損耗影響非常大,也直接影(yǐng)響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:靜剛性和動態剛性
一、靜(jìng)剛性表(biǎo)示機床在切削過程中所引起的機床自身的變形的大小。
舉(jǔ)個具(jù)體體現的(de)例子:
切削受力X方向1000N,Y方向500N,Z方向200N。XYZ方向絲杠係統剛度K=100,100,80.則切削時三軸各(gè)自的變形: δx=1000/100=10μm=0.01mm, δy=0.005mm, δz=0.0025mm。
例子中所述的(de)K值即為衡量機床剛性的一個值。通常機床絲杠係統的K值在50~200之間(jiān)。
除此(cǐ)之外,還有導軌(guǐ)的(de)變形,床身的變形等等。靜剛性是由多種因素構成的,但最主要的環節是三軸絲(sī)杠係統的靜剛性(車床為2軸)。
二、動態剛性(xìng)是衡量一台機床剛性的(de)最重(chóng)要指標。
通俗的講,機床動態剛性是(shì)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(wèi)是整台設備的振動源。設備的絲(sī)杠係統、導軌(guǐ)係統,床身受振動(dòng)源的影響會(huì)產生受迫振動。如果機床各部件的(de)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(xuē)的(de)粗糙度及刀具壽命,對高精度加工更是(shì)有(yǒu)致命性影響。
動態剛性受很多方麵的影響,其中最主要的是絲杠導軌係統的動態 剛性及床(chuáng)身鑄鐵件的抗振動頻率,當然(rán)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、床身自重越大,主軸前端軸承內直(zhí)徑越大,則動態剛性越好;
2、一般滾子軸承或滾柱(zhù)直線導軌比滾珠式的動態剛性好,但轉速受影響(滾柱軸(zhóu)承一般(bān)隻用於車(chē)床);
3、一般滑動導軌比滾動(dòng)導軌動態剛性好,但滑動速度受(shòu)影響(滑動導軌速度一般<30m/min,滾動導軌可以達到180m/min) 另外,機床調試參數的(de)設置對動態剛度性(xìng)能有非常大的(de)影響。機械性能是基礎,電氣調試(shì)與機械性能的契合度卻是發揮機械性能的關鍵條(tiáo)件。假設機械(xiè)性能的得分是 80分,但是電氣(qì)調試數隻能發(fā)揮其50%,這就比機械性能得分60分(fèn),電氣(qì)調試發揮其(qí)90%的情況來得差。(電氣參數不合理會引起伺(sì)服電機的(de)反饋震顫)。
動態剛性沒有(yǒu)具體檢測的指標,但是通過試(shì)切樣件可以大致看出機床(chuáng)的動態剛性的性能。主要(yào)通過大吃刀量切削測試、精加工樣件測試、圓頂球麵樣(yàng)件切削測試(shì)三個方麵來檢(jiǎn)測。
綜上所述(shù),動態剛性(xìng)受機械(xiè)設計、機械(xiè)製造、電氣調試等貫穿於機床生產的所有環(huán)節的影響,是一台數控設備的綜合性能的體(tǐ)現。通常來說,動態剛性與靜態剛性是正比關係。