数控机床结构的动静态特性直接关系到其加工精度。 影响CNC加工中心性能的因素是机床的动静态刚度, 为提高CNC加工中心的性能,需要对机床框架结构进行优化。
某龙门式CNC加工中心由于结构设计缺陷, 影响其加工精度,需要进行结构改进来提高其动静态性能。根据机床结构动静态刚度理论,整机结构优化达到的目标有:(1)增加整机结构的刚度,二者同时优化,需要研究结构静刚度和动刚度之间关系。
1.1 影响结构静刚度的因素
结构静变形一般是由于受到拉、 压载荷和弯、 扭力矩的作用。 各向同性的材料受某方向载荷时,会向 3 个方向变形,受力方向变形最大。根据胡克定律,轴(或梁)轴向拉伸和压缩时纵向 变形为:静刚度,即整机在施加同样载荷的情况下,整机结构的静变形减小;(2)尽量提高整机结构的固有频率,使得机床在同样质量情况下,整机的固有频率尽量高。
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5 结论
通过优化,机床结构的各阶固有频率都有不同程度提高,各 向静变形量有不同程度的降低,综合变形降低了 41.6%,即静刚度提高了 41.6%, 而总质量变化不大。 说明采用该结构优化方法,可以机床在同样质量的情况下,降低机床的静变形,提高机 床的加工精度; 提高机床的抗振能力, 降低机床加工时的振动量。 提高机床的加工效率和表面质量。
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