合理(lǐ)選擇數控機床鋼度構件的結構形式

    由于數控機床加工狀态的瞬時多(duō)變情況複雜，通常很(hěn)難對結構剛度進行的理(lǐ)論計算。設計者隻能(néng)對部分(fēn)構件(如軸、絲杠等)用(yòng)計算方法計算其剛度，而對床身、立柱、工作(zuò)台和箱體(tǐ)等零件的彎曲和扭轉變形，接合面的接觸變形等，隻能(néng)将其簡化後進行近似計算，其計算結果往往與實際相差很(hěn)大，故隻能(néng)作(zuò)為(wèi)定性分(fēn)析的參考。近年來，雖然在機床結構設計中采用(yòng)有限元法進行分(fēn)析計算，但是一般來講，在設計時仍需要對模型、實物(wù)或類似的樣機進行試驗、分(fēn)析和對比以确定合理(lǐ)的結構方案，盡管如此，遵循下列原則和措施，仍可(kě)以合理(lǐ)地提高機床的結構剛度。
　　(1)正确選擇截面的形狀和尺寸
　　
　　構件在承受彎曲和扭轉載荷後，其變形大小(xiǎo)取決于斷面的抗彎和扭轉慣性矩，抗彎和扭轉慣性矩大的其剛度就高。形狀相同的斷面，當保持相同的截面積時，應減小(xiǎo)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(xiǎo);封閉式截面的剛度比不封閉式截面的剛度大很(hěn)多(duō);壁上開孔将使剛度下降，在孔周加上凸緣可(kě)使抗彎剛度得到恢複。
　　
　　(2)合理(lǐ)選擇及布置隔闆和筋條
　　
　　合理(lǐ)布置支承件的隔闆和筋條，可(kě)提高構件的靜、動剛度。幾種立柱的結構，在内部布置有縱、橫和對角筋闆，對它們進行靜、動剛度試驗的結果。對一些薄壁構件，為(wèi)減小(xiǎo)壁面的翹曲和構件截面的畸變，其中以蜂窩狀加強筋較好。它除了能(néng)提高構件剛度外，還能(néng)減小(xiǎo)鑄造時的收縮應力。
　　
　　(3)提高構件的局部剛度
　　
　　數控機床的導軌和支承件的聯接部件，往往是局部剛度zui弱的部分(fēn)，但是聯接方式對局部剛度的影響很(hěn)大。給出了導軌和床身聯接的幾種形式，如果導軌的尺寸較寬時，應用(yòng)雙壁聯接型式，導軌較窄時，可(kě)用(yòng)單壁或加厚的單壁聯接，或者在單壁上增加垂直筋條以提高局部剛度。
　　
　　(4)選用(yòng)焊接結構的構件
　　
　　數控機床的床身、立柱等支承件，采用(yòng)鋼闆和型鋼焊接而成，具有減小(xiǎo)質(zhì)量提高剛度的顯著優點。鋼的彈性模量約為(wèi)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，則焊接件的壁厚隻需鑄件的一半;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，所以焊接件的壁厚隻需鑄件壁厚的80%左右。此外，無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(kě)以提高構件的諧振頻率，使共振不易發生。用(yòng)鋼闆焊接有可(kě)能(néng)将構件做成全封閉的箱形結構，從而有利于提高構件的剛度。