数控机床的刚性

发布时间：2024-11-18

机床的刚性

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，也直接影响到了最终的生产效率和生产成本。

机床的刚性体现在两个方面：

01

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=100,100,80.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，但最主要的环节是三轴丝杠系统的静刚性（车床为2轴）。

02

动态刚性是衡量一台机床刚性的最重要指标。

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。

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。

动态刚性受很多方面的影响，其中最主要的是丝杠导轨系统的动态刚性及床身铸铁件的抗振动频率，当然主轴刚性是最基础的也是最重要的环节。图片图片

依照经验：

①丝杠直径越大、床身自重越大，主轴前端轴承内直径越大，则动态刚性越好；

②一般滚子轴承或滚柱直线导轨比滚珠式的动态刚性好，但转速受影响（滚柱轴承一般只用于车床）；

③一般滑动导轨比滚动导轨动态刚性好，但滑动速度受影响（滑动导轨速度一般＜30m/min，滚动导轨可以达到180m/min）另外，机床调试参数的设置对动态刚度性能有非常大的影响。机械性能是基础，电气调试与机械性能的契合度却是发挥机械性能的关键条件。假设机械性能的得分是80分，但是电气调试数只能发挥其50%，这就比机械性能得分60分，电气调试发挥其90%的情况来得差。（电气参数不合理会引起伺服电机的反馈震颤）。

动态刚性没有具体检测的指标，但是通过试切样件可以大致看出机床的动态刚性的性能。主要通过大吃刀量切削测试、精加工样件测试、圆顶球面样件切削测试三个方面来检测。

综上所述，动态刚性受机械设计、机械制造、电气调试等贯穿于机床生产的所有环节的影响，是一台数控设备的综合性能的体现。通常来说，动态刚性与静态刚性是正比关系。