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合理選擇數(shù)控機(jī)床鋼度構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式
閱讀：2608 發(fā)布時(shí)間：2015-9-17
由于數(shù)控機(jī)床加工狀態(tài)的瞬時(shí)多變情況復(fù)雜，通常很難對(duì)結(jié)構(gòu)剛度進(jìn)行的理論計(jì)算。設(shè)計(jì)者只能對(duì)部分構(gòu)件(如軸、絲杠等)用計(jì)算方法計(jì)算其剛度，而對(duì)床身、立柱、工作臺(tái)和箱體等零件的彎曲和扭轉(zhuǎn)變形，接合面的接觸變形等，只能將其簡(jiǎn)化后進(jìn)行近似計(jì)算，其計(jì)算結(jié)果往往與實(shí)際相差很大，故只能作為定性分析的參考。近年來(lái)，雖然在機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用有限元法進(jìn)行分析計(jì)算，但是一般來(lái)講，在設(shè)計(jì)時(shí)仍需要對(duì)模型、實(shí)物或類(lèi)似的樣機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)、分析和對(duì)比以確定合理的結(jié)構(gòu)方案，盡管如此，遵循下列原則和措施，仍可以合理地提高機(jī)床的結(jié)構(gòu)剛度。
(1)正確選擇截面的形狀和尺寸
構(gòu)件在承受彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷后，其變形大小取決于斷面的抗彎和扭轉(zhuǎn)慣性矩，抗彎和扭轉(zhuǎn)慣性矩大的其剛度就高。形狀相同的斷面，當(dāng)保持相同的截面積時(shí)，應(yīng)減小壁厚、加大截面的輪廓尺寸，圓形截面的抗扭剛度比方形截面的大，抗彎剛度則比方形截面的小;封閉式截面的剛度比不封閉式截面的剛度大很多;壁上開(kāi)孔將使剛度下降，在孔周加上凸緣可使抗彎剛度得到恢復(fù)。
(2)合理選擇及布置隔板和筋條
合理布置支承件的隔板和筋條，可提高構(gòu)件的靜、動(dòng)剛度。幾種立柱的結(jié)構(gòu)，在內(nèi)部布置有縱、橫和對(duì)角筋板，對(duì)它們進(jìn)行靜、動(dòng)剛度試驗(yàn)的結(jié)果。對(duì)一些薄壁構(gòu)件，為減小壁面的翹曲和構(gòu)件截面的畸變，其中以蜂窩狀加強(qiáng)筋較好。它除了能提高構(gòu)件剛度外，還能減小鑄造時(shí)的收縮應(yīng)力。
(3)提高構(gòu)件的局部剛度
數(shù)控機(jī)床的導(dǎo)軌和支承件的聯(lián)接部件，往往是局部剛度zui弱的部分，但是聯(lián)接方式對(duì)局部剛度的影響很大。給出了導(dǎo)軌和床身聯(lián)接的幾種形式，如果導(dǎo)軌的尺寸較寬時(shí)，應(yīng)用雙壁聯(lián)接型式，導(dǎo)軌較窄時(shí)，可用單壁或加厚的單壁聯(lián)接，或者在單壁上增加垂直筋條以提高局部剛度。
(4)選用焊接結(jié)構(gòu)的構(gòu)件
數(shù)控機(jī)床的床身、立柱等支承件，采用鋼板和型鋼焊接而成，具有減小質(zhì)量提高剛度的顯著優(yōu)點(diǎn)。鋼的彈性模量約為鑄鐵的兩倍，在形狀和輪廓尺寸相同的前提下，如要求焊接件與鑄件的剛度相同，則焊接件的壁厚只需鑄件的一半;如果要求局部剛度相同，則因局部剛度與壁厚的三次方成正比，所以焊接件的壁厚只需鑄件壁厚的80%左右。此外，無(wú)論是剛度相同以減輕質(zhì)量，或者質(zhì)量相同以提高剛度，都可以提高構(gòu)件的諧振頻率，使共振不易發(fā)生。用鋼板焊接有可能將構(gòu)件做成全封閉的箱形結(jié)構(gòu)，從而有利于提高構(gòu)件的剛度。
構(gòu)件在承受彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷后，其變形大小取決于斷面的抗彎和扭轉(zhuǎn)慣性矩，抗彎和扭轉(zhuǎn)慣性矩大的其剛度就高。形狀相同的斷面，當(dāng)保持相同的截面積時(shí)，應(yīng)減小壁厚、加大截面的輪廓尺寸，圓形截面的抗扭剛度比方形截面的大，抗彎剛度則比方形截面的小;封閉式截面的剛度比不封閉式截面的剛度大很多;壁上開(kāi)孔將使剛度下降，在孔周加上凸緣可使抗彎剛度得到恢復(fù)。
(2)合理選擇及布置隔板和筋條
合理布置支承件的隔板和筋條，可提高構(gòu)件的靜、動(dòng)剛度。幾種立柱的結(jié)構(gòu)，在內(nèi)部布置有縱、橫和對(duì)角筋板，對(duì)它們進(jìn)行靜、動(dòng)剛度試驗(yàn)的結(jié)果。對(duì)一些薄壁構(gòu)件，為減小壁面的翹曲和構(gòu)件截面的畸變，其中以蜂窩狀加強(qiáng)筋較好。它除了能提高構(gòu)件剛度外，還能減小鑄造時(shí)的收縮應(yīng)力。
(3)提高構(gòu)件的局部剛度
數(shù)控機(jī)床的導(dǎo)軌和支承件的聯(lián)接部件，往往是局部剛度zui弱的部分，但是聯(lián)接方式對(duì)局部剛度的影響很大。給出了導(dǎo)軌和床身聯(lián)接的幾種形式，如果導(dǎo)軌的尺寸較寬時(shí)，應(yīng)用雙壁聯(lián)接型式，導(dǎo)軌較窄時(shí)，可用單壁或加厚的單壁聯(lián)接，或者在單壁上增加垂直筋條以提高局部剛度。
(4)選用焊接結(jié)構(gòu)的構(gòu)件
數(shù)控機(jī)床的床身、立柱等支承件，采用鋼板和型鋼焊接而成，具有減小質(zhì)量提高剛度的顯著優(yōu)點(diǎn)。鋼的彈性模量約為鑄鐵的兩倍，在形狀和輪廓尺寸相同的前提下，如要求焊接件與鑄件的剛度相同，則焊接件的壁厚只需鑄件的一半;如果要求局部剛度相同，則因局部剛度與壁厚的三次方成正比，所以焊接件的壁厚只需鑄件壁厚的80%左右。此外，無(wú)論是剛度相同以減輕質(zhì)量，或者質(zhì)量相同以提高剛度，都可以提高構(gòu)件的諧振頻率，使共振不易發(fā)生。用鋼板焊接有可能將構(gòu)件做成全封閉的箱形結(jié)構(gòu)，從而有利于提高構(gòu)件的剛度。