合理选择数控机床钢度构件的结构形式

2009-05-09 来源：中国贸易网责任编辑：未填浏览数：未显示中贸商网-贸易商务资源网

由于加工状态的瞬时多变情况复杂，通常很难对结构刚度进行**的理论计算。设计者只能对部分构件(如轴、丝杠等)用计算方法计算其刚度，而对床身、立柱、工作台和箱体等零件的弯曲和扭转变形，接合面的接触变形等，只能将其简化后进行近似计算，其计算结果往往与实际相差很大，故只能作为定性分析的参考。近年来，虽然在机床结构设计中采用有限元法进行分析计算，但是一般来讲，在设计时仍需要对模型、实物或类似的样机进行试验、分析和对比以确定合理的结构方案，尽管如此，遵循下列原则和措施，仍可以合理地提高机床的结构刚度。

(1)正确选择截面的形状和尺寸

　　构件在承受弯曲和扭转载荷后，其变形大小取决于断面的抗弯和扭转惯性矩，抗弯和扭转惯性矩大的其刚度就高。表7-1列出了在断面积相同(即重力相同)时各断面形状的惯性矩。从表中的数据可知：形状相同的断面，当保持相同的截面积时，应减小壁厚、加大截面的轮廓尺寸，圆形截面的抗扭刚度比方形截面的大，抗弯刚度则比方形截面的小；封闭式截面的刚度比不封闭式截面的刚度大很多；壁上开孔将使刚度下降，在孔周加上凸缘可使抗弯刚度得到恢复。

　　(2)合理选择及布置隔板和筋条

　　合理布置支承件的隔板和筋条，可提高构件的静、动刚度。图7—1所示的几种立柱的结构，在内部布置有纵、横和对角筋板，对它们进行静、动刚度试验的结果列于表7—2中。其中以交叉筋板(序号5)的作用**。
　　对一些薄壁构件，为减小壁面的翘曲和构件截面的畸变，可以在壁板上设置图7—2所示的筋条，其中以蜂窝状加强筋较好。它除了能提高构件刚度外，还能减小铸造时的收缩应力。

　　(3) 提高构件的局部刚度

　　机床的导轨和支承件的联接部件，往往是局部刚度**弱的部分，但是联接方式对局部刚度的影响很大。图7—3给出了导轨和床身联接的几种形式，如果导轨的尺寸较宽时，应用双壁联接型式，如图中(d)、(e)、(f)。导轨较窄时，可用单壁或加厚的单壁联接，或者在单壁上增加垂直筋条以提高局部刚度。

　　(4)选用焊接结构的构件

　　机床的床身、立柱等支承件，采用钢板和型钢焊接而成，具有减小质量提高刚度的显著优点。钢的弹性模量约为铸铁的两倍，在形状和轮廓尺寸相同的前提下，如要求焊接件与铸件的刚度相同，则焊接件的壁厚只需铸件的一半；如果要求局部刚度相同，则因局部刚度与壁厚的三次方成正比，所以焊接件的壁厚只需铸件壁厚的80%左右。此外，无论是刚度相同以减轻质量，或者质量相同以提高刚度，都可以提高构件的谐振频率，使共振不易发生。用钢板焊接有可能将构件做成全封闭的箱形结构，从而有利于提高构件的刚度。

——信息来源：中国机床商务网

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