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数控机床的刚性问题解读与加工工艺基本特点

更新时间: 2018-06-27 09:41      点击:
  数控机床的刚性是指机床在加工产品时产生的振动,刚性高振动小,刚性小振动大。机床的床身、传动系统直接能影响到整台机床的刚性。不同刚性的机床在加工产品时对刀具的选用和损耗影响非常大,也直接影响到了相对较终的生产效率和生产成本。数控机床的刚性体现在两个方面:动态刚性和静刚性,下面就来为大家具体介绍一下:
  一、数控机床的静刚性表示机床在切削过程中所引起的机床自身的变形的大小。
  举个具体体现的例子:
  切削受力X方向1000N,Y方向500N,Z方向200N。XYZ方向丝杠系统刚度K=10010080,则切削时三轴各自的变形:δx=1000/100=10μm=0.01mm,δy=0.005mm,δz=0.0025mm。
  例子中所述的K值即为衡量机床刚性的一个值。通常机床丝杠系统的K值在50~200之间。
  除此之外,还有导轨的变形,床身的变形等等。静刚性是由多种因素构成的,但相对较主要的环节是三轴丝杠系统的静刚性(机床为2轴)。
  二、数控机床的动态刚性是衡量一台机床刚性的相对较重要指标。
  通俗的讲,机床动态刚性是指机床抵抗受迫振动的能力大小,术语上称为固有频率的大小。
  数控机床的刀具在切削的时候是高速旋转的,旋转切削及材料内部不均匀或者杂质引起振动。切削部位是整台设备的振动源。设备的丝杠系统、导轨系统,床身受振动源的影响会产生受迫振动。如果机床各部件的振动较大,就会对加工产生非常不利的影响,主要影响切削的粗糙度及刀具寿命,对高精度加工更是有致命性影响。
  数控机床加工工艺的基本特点
  1.磨削效率高。砂轮相对工件作高速旋转,一般砂轮线速度达35m/s,约为普通刀具的20倍以上,机床可获得较高的金属切除率。随着磨削新工艺的开发,磨削加工的效率进一步提高,在某些工序已取代车、铣、刨削,直接从毛坯上加工成形。同时,磨粒和工件产生强烈的摩擦、急剧的塑性数控机床变形,因而产生大量的磨削热。
  2.能获得机床很高的加工精度和很低的表面粗糙度。每颗磨粒切去切屑层很薄,一般只有几微米,因此表面可获得高的精度和低的表面粗糙度。一般精度可达IT6~IT7,表面粗糙度足0.08—0.051xm;高精密磨削可达到更高,故磨削常用在精加212/]2序。
  3.切削功率大消耗能量多。砂轮是由许许多多的磨粒数控机床组成的,磨粒在砂轮中的分布是杂乱无章、参差不齐的,切削时多呈负前角且尖端有一定的圆弧半径,因此切削功率大、消耗能机床量多。
  4.加工范围广。砂轮磨粒硬度高,热稳定性好,不但可以加工未淬火钢、铸铁和有色金属等材料,而且可加工淬火钢、各种切削刀具以及硬质机床合金等硬度很高的材料。
  5.柔性高。主要表现在加工数控机床对象的灵活可变性,即通过更换应用软件可以很容易地在一定范围内从一种零件的加工更换为另一种零件加工的功能,这显著地缩短了多品种生产中的设备调整和生产准备时间。
  6.实现机床操纵和加工过程的自动化。数控磨床加工解决数控机床了普通机床加工自动化程度及加工效率低和自动机床、专用机床或自动线加工柔性差的基本矛盾,成为功能完善机床的现代加工方法。