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 在外力的作用下，機床的變形是不可避免的，如果能采取措施使變形對加工精度的影響減小，其結果相當于提高了機床的剛度。依照這一思路，產生了許多補償有關零、部件的靜力變形的方法，這種方法普遍用于補償因自重而引起的靜力變形。 4 ．提高機床各部件的接觸剛度 在機床各部件的固定連接面和運動副的結合面之間，總會存在宏觀和微觀不平，兩個面之間真正接觸的只是一些高點，實際接觸面積小于兩接觸表面的面積 （ 名義接觸面積 ） ，因此，在承載時，作用于這些接觸點的壓強要比平均壓強大得多，從而產生接觸變形。 由于機床總有為數較多的靜、動連接面，如果不注意提高接觸剛度，各連接面的接觸變形就會大大降低機床的整體剛度，對加工精度產生非常不利的影響。 5 ．采用鋼板焊接結構 長期以來，機床基礎件主要采用鑄鐵件。近年來，以鋼板焊接結構代替鑄鐵件的趨勢不斷擴大，從開始在單件和小批量的重型和超重型機床上的應用，逐步發展到有一定批量的中型機床。
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