加工中心的床身和工作臺的特點要點

撰稿：蘭生數(shù)控機床銷售有限公司 田守春

1 ．高速機床支承件的特點和要求

由于切削速度大幅度提高，產(chǎn)生振動的可能性增加，而且還要使機床的固有頻率不在切削速度范圍內(nèi)，普通加工中心的床身和工作臺結(jié)構(gòu)不適合高速加工。為了適應高速加工的要求，床身和工作臺要求：

1 ）高的動、靜剛度和抗振性；

2 ）好的精度保持性；

3 ）更好的抗熱變形能力。

2 ．改進床身和工作臺的方法

1 ）改進基礎(chǔ)件結(jié)構(gòu) 為適應高剛性、高精度、高壽命、高穩(wěn)定性要求，高速加工中心的床身、立柱、橫梁、工作臺的基礎(chǔ)件，結(jié)構(gòu)上盡量采取整體鑄造。如圖 3 一 14 、圖 3 一 16 都為整體鑄造結(jié)構(gòu)。

2 ）改進材料 在材料上，高性能的加工中心大多應用高強度密烘（ Mehanna ）鑄鐵。同時，過去僅用于精密機床（精密車床、磨床）的聚合物混凝土、大理石已經(jīng)開始用于高性能高速加工中心，如德國 Hermle 公司（圖1）、瑞士 Mikron 公司的高速加工中心，其立柱與底座等均采用聚合物混凝土整體鑄造。與鑄鐵比，其材料物理性能更好。

圖3-14 示出了德國 Hermle 公司制造的能夠高速移動進給的立式加工中心的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。三軸進給運動和前面提到的日本遠洲公司S400立式加工中心的情況相似，可以實現(xiàn)高速進給。其立柱與底座均采用聚合物混凝土整體鑄造，剛度更高，吸振性更好。德國阿亨大學機床研究所的研究表明，聚合物混凝土的動剛度是鑄鐵的 3 . 5 倍、熱導率為鑄鐵的 1 / 30 。同時，在同等體積條件下，聚合物混凝土的質(zhì)量只是鑄鐵的約 1 / 2 ，這更適合于采用高速度和高加速度的要求。研究結(jié)果見表3-2、表3-3。

大理石聚合物混凝土整體鑄造的床身的振動性能和鑄鐵材料比較，其諧振峰值小得多，且共振頻率略向前移。見圖3-15。

3 ）有限元方法分析機床的剛性和優(yōu)化結(jié)構(gòu)設計   用有限元分析機床的動、靜剛性和振動特性，并且根據(jù)分析結(jié)果優(yōu)化結(jié)構(gòu)設計，提高機床性能是高速機。床實現(xiàn)高剛度和高精度的先進有效的技益術(shù)手段。一些高檔次的高速加工中心都泵采用，如日本新工機的高速加工中心，在產(chǎn)品介紹中重點標明有限元方法的結(jié)果；大連機床廠的高速臥式加工中心和德國阿亨大學合作，對整體機床進行了有限元分析，從而保證了機床的性能。

有限元分析方法對研究機床的熱變形也非常有用，采用有限元分析的結(jié)果改進機床設計可以減少機床熱變形誤差。