數控電火花線切割之機械結構優良特性簡析(一)
數控線切割機床是一種高精度、率的自動化加工設備。盡管數控線切割機床價格偏貴,一次性投資大,但仍然為機械制造廠家所普遍采用并取得很好的經濟效益,其原因在于數控線切割機床能自動化地,高精度、高質量、率地解決中、小批量的加工問題。數控技術、伺服驅動技術的發展及在機床上的應用,為數控機床的自動化、高精度、率提供了可能性,但要將可能性變成現實,則必須要求數控機床的機械結構具有優良的特性才能保證。這些特性包括結構的靜剛度、抗振性、熱穩定性、低速運動的平穩性及運動時的摩擦特性、幾何精度、傳動精度等。
一、提高機床結構的靜剛度
機床結構的靜剛度是指在切削力和其他力的作用下,機床抵抗變形的能力。
機床在加工過程中,受多種外力的作用,包括運動部件和工件的自重、切削力、驅動力、加減速時的慣性力、摩擦阻力等。機床的各部件在這些力的作用下將產生變形,如 各基礎 件的彎曲和扭轉變形,支承構件的局部變形,固定 連接面和運動嚙合面的接觸變形等。這些變形都會直接或間接地引起刀具與工件之間產生相對位移,破壞刀具和工件原來所占有的正確位置,從而影響機床的加工精度和切削過程的特性,所以,提高機床的靜剛度是機床結構設計的普遍要求。數控機床為獲得率而具有的大功率和高速度,使它所承受的各種外力負載更加惡劣,而且加工過程的自動化也使得加工誤差無法由人工干預來修正和補償,所以,數控機床的變形對加工精度的影響會更為嚴重。為了保證數控機床在自動化、率的切削條件下獲得穩定的高精度,其機械結構應具有更高的靜剛度,有標準規定數控機床的剛度系數應比類似的普通機床高 50 %。
1 .合理設計基礎件的截面形狀和尺寸,采用合理的筋板結構
機床在外力的作用下, 各基礎件將 承受彎曲和扭轉載荷,其彎曲和扭轉變形的大小則取決于基礎件的截面抗彎 和抗扭慣性矩 ,抗彎、 抗扭慣性矩大,變形則小,剛度就高。
2 .采用合理的結構布局,改善機床的受力狀態,提高機床的靜剛度
在切削力、自重等外力相同的情況下,如果能改善機床的受力狀態,減小變形,則能達到提高剛度的目的。以機床主軸為例,在其他條件不變的情況下,縮短主軸前端的懸伸長度,可以減小主軸承受的彎矩,從而減小主軸前端的撓度,提高主軸的剛度。
采用合理的機床結構布局,可以顯著地改善機床的受力狀況,提高機床的剛度。
3 .補償有關零、部件的靜力變形