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最后更新: 2019-11-10 15:03
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详细说明
数控机床使用寿命的长短和效率的高低,不仅取决于机床的刚度和精度,很大程度上也取决于它的正确使用、维护和保养。正确的使用能防止设备非正常磨损,避免突发故障,精心的维护保养可使设备保持良好的技术状态,延缓劣化进程,及时发现和消灭隐患,从而保障安全运行。
(1)较高的机床静、动刚度
数控机床是按照数控编程或手动输入数据方式提供的指令自动进行加工的。由于机械结构(如机床床身、导轨、铸铁平台工作台、刀架和主轴箱等)的几何精度与变形产生的定位误差在加工过程中不能人为调整与补偿,因此,必须把各处机械结构部件产生的弹性变形控制在最小限度内,以保证所要求的加工精度与表面质量。
为了提高数控机床主轴的刚度,不但经常采用三支撑结构,而且选用刚性很好的双列短圆柱滚子轴承和角接触向心推力轴承铰接出向心推力轴承,以减少主轴的轴向和径向变形。为了提高机床大件的刚度,采用封闭界面的床身,并采用液压平衡减少移动部件因位置变动造成的机场变形。这些措施都能有效地提高接触刚度。
常用的措施主要有提高系统的刚度、增加阻尼以及调整构件的自振频率等。试验表明,提高阻尼系数是改善抗振性的有效方法。钢板的焊接结构既可以增加静刚度、减轻结构重量,又可以增加构件本身的阻尼。因此,近年来在数控机床采用了钢板焊接结构的床身、横梁、立柱和铸铁平台工作台。
(2)减少机床的热变形
在内外热源的影响下,机床个部件将发生不同程度的热变形,使工件与刀具之间的相对运动关系遭到破坏,也是机床精度下降。对于数控机床来说,因为全部加工过程是计算的指令控制的,热变形的影响就更为严重。为了减少热变形,在数控机床结构中通常采用以下措施。
①减少发热,控制温升
机床内发热时产生热变形的主要热源,应尽可能将热源从主机中分离出去。
在采取了一系列减少热源的措施后,热变形的情况将有所改善。但要完全消除机床的内外热源通常十分困难,甚至不可能。所以必须通过良好的散热和和冷却来控制温升,以减少热源的影响。其中比较有效的方法是在机床发热的部位强制冷却,也可以在机床低温部分通过加热的方法,使机床各点温度趋于一致,这样可以减少由于温差造成的翘曲变形。
②改善机床结构
在同样发热条件下,机床机构对热变形也有很大影响。如数控机床过去采用的单立柱机构有可能被双立柱机构所代替。由于左右对称,双立柱机构受热后的主轴线除产生垂直方向的平移外,其他方向的变形很小,而且垂直方向的轴线移动可以方便地用一个坐标的修正量进行补偿。
对于数控机床的主轴箱,应尽量使主轴的热变形发生在刀具切入的垂直方向上。这就可以使主轴热变形对加工直径的影响降低到最小限度。在结构上还应尽可能减少主轴中心与主轴离地面的距离,以减少热变形的总量,同时应使主轴箱的前后温升一致,避免主轴变形后出现倾斜。
数控机床中的滚珠丝杆常在预计载荷大、转速高以及散热差的条件下工作,因此丝杆容易发热。滚珠丝杠热生产造成的后果是严重的,尤其在开环系统中,它会使进给系统散失定位精度。目前某些机床用预拉的方法减少丝杆的热变形。对于采取了上述措施仍不能消除的热变形,可以根据测量结果由数控系统发出补偿脉冲加以修正。
③减少运动间的摩擦,消除传动间隙
数控机床铸铁平台工作台的位移量十一脉中当量为最小单位的,通常又要求能以基地的速度运动。为了使铸铁平板能对数控装置的指令作出准确响应,就必须采取相应的措施。目前常用的滑动导轨、滚动导轨和静压导轨在摩擦阻尼特性方面存在着明显的差别。在进给系统中用滚珠丝杠代替滑动丝杆也可以收到同样的的效果。
数控机床的加工精度在很大程度上取决于进给传动链的精度。除了减少传动齿轮和滚珠丝杠的加工误差之外,另一个重要措施是采用无间隙传动副。对于滚珠丝杆螺距的累积误差,通常采用脉冲补偿装置进行螺距补偿。
④提高机床精度保持性及使用寿命
为了提高机床精度保持性及使用寿命,在设计时应充分考虑机床关键零件的耐磨性,尤其是机床导轨、进给丝杠主轴部件等影响精度关键零件的耐磨性。在使用过程中,应保证数控机床各零部件润滑良好。
虽然数控机床的系统种类繁多,但是各类数控机床的保养方法基本相同。只要操作者与维修人员做到认真操作,精心维护,就可以及时发现和消除隐患,减少维修费用,从而保证了数控机床更长时间安全可靠的运行,切实贯彻了设备管理以防为主的主导思想,从而有效的保证和提高了企业的经济效益。
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