高速加(jiā)工對機床結構的基本(běn)要求和設計原則

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       由于高速加工中(zhōng)的切削速度，進(jìn)給速度和加減速度都大，因此機床的發(fā)熱量(liàng)，運動部件的慣量也(yě)大，容易導緻機床結(jié)構的過量溫升、熱變形和産生沖擊(jī)振動，zui終會影響到加工精度、質量乃至機床和刀具的工作壽(shòu)命和可靠性。所以，高速加工(gōng)對機床結構的基本要(yào)求，首先是(shì)要三高(gāo)，即靜剛度高、動剛度高和熱剛度高，也就是說，“三剛”特性(xìng)要好；其次是運動(dòng)部件要輕量化(huà)，即要盡量減少傳動系統的慣(guàn)量。為此，機床結構設(shè)計應采取的原則措施是：

       為了提高結構的靜剛度，首先是選擇彈性模量大的材料，如鋼、鑄鐵等作為結構件的(de)基本材料；其次是根(gēn)據受力的性質（拉，壓或扭）和條件（力的大小，方向和作(zuò)用點）選擇合理的結構截面形(xíng)狀、尺寸、筋壁布置(zhì)和機床的總體布局；三是(shì)結構件間的接合面要平整，面積大小要适當(dāng)，接觸點在接合面上的分(fèn)布要均勻，連接要牢固等；四是盡量采用箱形和整體型結構。

       為了提高結構(gòu)的動(dòng)剛度，首先是(shì)在(zài)保證靜剛度的前提(tí)下，選擇阻(zǔ)尼系數大的材料，如人造花崗岩，鑄鐵等作為基礎結構件的(de)材料；二是通過模型(xíng)試驗或模态分析合理(lǐ)設計和調整結構的質量分(fèn)布和結構接合面的(de)剛度值，以改(gǎi)變(biàn)結構系統本身的固有振動(dòng)頻率，使(shǐ)其遠離切削過程中所産生的強迫振(zhèn)動(dòng)頻率(lǜ)，避免産生共振(zhèn)的可能性；三(sān)是有意采用能增加附加阻尼的結構(gòu)設計，如帶夾芯的(de)雙層壁鑄件(jiàn)和非連續(xù)焊接的焊件等；四是直(zhí)線運動部件的支承導軌面(miàn)間距離要盡可能寬(kuān)闊，驅動(dòng)力的作用線要居(jū)中并盡可能靠近運動部(bù)件(jiàn)的重心，傳動鍊中應無反向(xiàng)間隙，以保證運動平(píng)穩，無沖擊。

為了提高結構的(de)熱剛度，原則上首先應采用(yòng)熱容量大(dà)、熱脹系數小(xiǎo)的材料和熱脹系數相(xiàng)近的材料作為結構材料；其次是根(gēn)據機(jī)床上的熱源和溫度(dù)場的分布(bù)情況，盡量(liàng)采用熱對(duì)稱和方便散熱或強迫冷卻的(de)結構，包括采用熱補(bǔ)償措施的結構等，以減少熱變形帶來的對機床幾何精度和工作性能(néng)的影響。
為了減少運動部件的(de)重量(liàng)和傳動系統的慣量，一是選用比重小的材料，如鋁合金和複合材料等(děng)，作為運動部件(jiàn)的結構材(cái)料；二是在(zài)保證剛度(dù)和承載(zǎi)能力(lì)的前提下，盡量去除多馀的材料(liào)；三是采用直接傳動，簡化傳動系統，縮短傳動鍊，以提高機床的運動品質。

        現(xiàn)實中能同時滿足上述條件要求的材料和結構是沒(méi)有(yǒu)的，隻能按實際要求進行綜合評估(gū)後選取。