機(jī)床的剛度是指在切削力和其他力作用下，抵抗變形能力。數(shù)控機(jī)床比普通機(jī)床要求具有更高的靜剛度和動(dòng)剛度，有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定數(shù)控機(jī)床的剛度系數(shù)應(yīng)比類似的普通機(jī)床高50%磕谅。

　　機(jī)床在切削加工過程中，要承受各種外力的作用雾棺，承受的靜態(tài)力有運(yùn)動(dòng)部件和被加工零件的自重膊夹，承受的動(dòng)態(tài)力有：切削力、驅(qū)動(dòng)力然那、加減速時(shí)引起的慣性力邀敲、摩擦阻力等。機(jī)床的結(jié)構(gòu)部件在這些力作用下涝沈，將產(chǎn)生變形珍媚，如固定連接表面或運(yùn)動(dòng)嚙合表面的接觸變形；各支承零件部的彎曲和扭轉(zhuǎn)變形侍醇，以及某些支承件的局部變形等尼布，這些變形都會(huì)直接或間接地引起刀具和工件之間的相對位移，從而導(dǎo)致工件的加工誤差子历，或者影響機(jī)床切削過程的特性苔眼。

　　由于加工狀態(tài)的瞬時(shí)多變情況復(fù)雜，通常很難對結(jié)構(gòu)剛度進(jìn)行精確的理論計(jì)算润邑。設(shè)計(jì)者只能對部分構(gòu)件(如軸、絲杠等)用計(jì)算方法計(jì)算其剛度保铐，而對床身哄谆、立柱、工作臺和箱體等零件的彎曲和扭轉(zhuǎn)變形季春，接合面的接觸變形等洗搂，只能將其簡化后進(jìn)行近似計(jì)算，其計(jì)算結(jié)果往往與實(shí)際相差很大载弄，故只能作為定性分析的參考耘拇。近年來，雖然在機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用有限元法進(jìn)行分析計(jì)算宇攻，但是一般來講惫叛，在設(shè)計(jì)時(shí)仍需要對模型、實(shí)物或類似的樣機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)逞刷、分析和對比以確定合理的結(jié)構(gòu)方案嘉涌，盡管如此，遵循下列原則和措施夸浅，仍可以合理地提高機(jī)床的結(jié)構(gòu)剛度仑最。

1.合理選擇構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式

　　(1)正確選擇截面的形狀和尺寸

　　構(gòu)件在承受彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷后扔役，其變形大小取決于斷面的抗彎和扭轉(zhuǎn)慣性矩，抗彎和扭轉(zhuǎn)慣性矩大的其剛度就高警医。在斷面積相同(即重力相同)時(shí)各斷面形狀的慣性矩亿胸。從表中的數(shù)據(jù)可知：形狀相同的斷面，當(dāng)保持相同的截面積時(shí)酱晾，應(yīng)減小壁厚国产、加大截面的輪廓尺寸，圓形截面的抗扭剛度比方形截面的大品扯，抗彎剛度則比方形截面的型段帧；封閉式截面的剛度比不封閉式截面的剛度大很多捻钢；壁上開孔將使剛度下降绞艘，在孔周加上凸緣可使抗彎剛度得到恢復(fù)。

　　(2)合理選擇及布置隔板和筋條

　　合理布置支承件的隔板和筋條稻续，可提高構(gòu)件的靜妈削、動(dòng)剛度。幾種立柱的結(jié)構(gòu)滔菠，在內(nèi)部布置有縱逮碾、橫和對角筋板，對它們進(jìn)行靜批斯、動(dòng)剛度試驗(yàn)的結(jié)果辞槐。其中以交叉筋板的作用最好。

    對一些薄壁構(gòu)件粘室，為減小壁面的翹曲和構(gòu)件截面的畸變榄檬，可以在壁板上設(shè)置筋條，其中以蜂窩狀加強(qiáng)筋較好衔统。它除了能提高構(gòu)件剛度外鹿榜，還能減小鑄造時(shí)的收縮應(yīng)力。

　　(3)提高構(gòu)件的局部剛度

　　機(jī)床的導(dǎo)軌和支承件的聯(lián)接部件锦爵，往往是局部剛度最弱的部分舱殿，但是聯(lián)接方式對局部剛度的影響很大。導(dǎo)軌和床身聯(lián)接的幾種形式险掀，如果導(dǎo)軌的尺寸較寬時(shí)沪袭，應(yīng)用雙壁聯(lián)接型式導(dǎo)軌較窄時(shí)，可用單壁或加厚的單壁聯(lián)接樟氢，或者在單壁上增加垂直筋條以提高局部剛度枝恋。

　　(4)選用焊接結(jié)構(gòu)的構(gòu)件

　　機(jī)床的床身、立柱等支承件嗡害，采用鋼板和型鋼焊接而成焚碌，具有減小質(zhì)量提高剛度的顯著優(yōu)點(diǎn)却值。鋼的彈性模量約為鑄鐵的兩倍，在形狀和輪廓尺寸相同的前提下散氧，如要求焊接件與鑄件的剛度相同私闭，則焊接件的壁厚只需鑄件的一半；如果要求局部剛度相同睬嘿，則因局部剛度與壁厚的三次方成正比宽用，所以焊接件的壁厚只需鑄件壁厚的80%左右。此外盒器，無論是剛度相同以減輕質(zhì)量跌缩，或者質(zhì)量相同以提高剛度，都可以提高構(gòu)件的諧振頻率攻睬，使共振不易發(fā)生雀肠。用鋼板焊接有可能將構(gòu)件做成全封閉的箱形結(jié)構(gòu)，從而有利于提高構(gòu)件的剛度浅慎。

2.合理的結(jié)構(gòu)布局可以提高剛度

　　以臥式鏜床或臥式加工中心為例進(jìn)行分析

　　三種方案的主軸箱是單面懸掛在立柱側(cè)面胁会，主軸箱的自重將使立柱產(chǎn)生彎曲變形；切削力將使立柱產(chǎn)生彎曲和扭轉(zhuǎn)變形抵蚊。這些變形將影響到加工精度施绎。主軸箱中心位于立柱的對稱面內(nèi)，主軸箱的自重不再引起立柱的變形贞绳，相同的切削力所引起的立柱的彎曲和扭轉(zhuǎn)變形均大為減小谷醉，這就相當(dāng)子提高了機(jī)床的剛度。

　　數(shù)控機(jī)床的拖板和工作臺冈闭，由于結(jié)構(gòu)尺寸的限制俱尼，厚度尺寸不能設(shè)計(jì)得太大，但是寬度或跨度又不能減小拒秘，因而剛度不足，為彌補(bǔ)這個(gè)缺陷臭猜，除主導(dǎo)軌外躺酒，在懸伸部位增設(shè)輔助導(dǎo)軌，可大大提高拖板和工作臺的剛度蔑歌。

3.采取補(bǔ)償構(gòu)件變形的結(jié)構(gòu)措施

　　當(dāng)能夠測出著力點(diǎn)的相對變形的大小和方向羹应，或者預(yù)知構(gòu)件的變形規(guī)律時(shí)，便可以采次屠，取相應(yīng)的措施來補(bǔ)償變形以消除其影響脆逊，補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)果相當(dāng)于提高了機(jī)床的剛度。大型龍門銑床拇蟋，當(dāng)主軸部件移到橫梁的中部時(shí)棒鞍，橫梁的彎曲變形最大幽滤。為此可將橫梁導(dǎo)軌作成“拱形”，即中部為凸起的拋物線形崖蟀，可使其變形得到補(bǔ)償哼沃。或者通過在橫梁內(nèi)部安裝的輔助橫梁和預(yù)校正螺釘對主導(dǎo)軌進(jìn)行預(yù)校正吹迎。也可以用加平衡重的辦法床候，減少橫梁同主軸箱自重而產(chǎn)生的變形。落地鏜床主軸套筒伸出時(shí)的自重下垂湃足，臥式銑床主軸滑枕伸出時(shí)的自重下垂猩缺，均可用加平衡重的辦法來減少或消除其下垂。

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