加工中心的床身和工作臺(tái)的特點(diǎn)要點(diǎn)

撰稿：蘭生數(shù)控機(jī)床銷(xiāo)售有限公司 田守春

1 ．高速機(jī)床支承件的特點(diǎn)和要求

由于切削速度大幅度提高，產(chǎn)生振動(dòng)的可能性增加，而且還要使機(jī)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(tái)結(jié)構(gòu)不適合高速加工。為了適應(yīng)高速加工的要求，床身和工作臺(tái)要求：

1 ）高的動(dòng)、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(jìn)床身和工作臺(tái)的方法

1 ）改進(jìn)基礎(chǔ)件結(jié)構(gòu) 為適應(yīng)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(tái)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(jìn)材料 在材料上，高性能的加工中心大多應(yīng)用高強(qiáng)度密烘（ Mehanna ）鑄鐵。同時(shí)，過(guò)去僅用于精密機(jī)床（精密車(chē)床、磨床）的聚合物混凝土、大理石已經(jīng)開(kāi)始用于高性能高速加工中心，如德國(guó) 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(guó) Hermle 公司制造的能夠高速移動(dòng)進(jìn)給的立式加工中心的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。三軸進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和前面提到的日本遠(yuǎn)洲公司S400立式加工中心的情況相似，可以實(shí)現(xiàn)高速進(jìn)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(guó)阿亨大學(xué)機(jī)床研究所的研究表明，聚合物混凝土的動(dòng)剛度是鑄鐵的 3 . 5 倍、熱導(dǎo)率為鑄鐵的 1 / 30 。同時(shí)，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(jiàn)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(dòng)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(jiàn)圖3-15。

3 ）有限元方法分析機(jī)床的剛性和優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)   用有限元分析機(jī)床的動(dòng)、靜剛性和振動(dòng)特性，并且根據(jù)分析結(jié)果優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高機(jī)床性能是高速機(jī)。床實(shí)現(xiàn)高剛度和高精度的先進(jìn)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(jī)的高速加工中心，在產(chǎn)品介紹中重點(diǎn)標(biāo)明有限元方法的結(jié)果；大連機(jī)床廠的高速臥式加工中心和德國(guó)阿亨大學(xué)合作，對(duì)整體機(jī)床進(jìn)行了有限元分析，從而保證了機(jī)床的性能。

有限元分析方法對(duì)研究機(jī)床的熱變形也非常有用，采用有限元分析的結(jié)果改進(jìn)機(jī)床設(shè)計(jì)可以減少機(jī)床熱變形誤差。