對一些薄壁構件,為減小壁面的翹曲和構件截面的畸變,可以在壁板上設置圖7—2所示的筋條,其中以蜂窩狀加強筋較好,如圖中(f)所示。它除了能提高構件剛度外,還能減小鑄造時的收縮應力。
(3)提高構件的局部剛度
機床的導軌和支承件的聯接部件,往往是局部剛度最弱的部分,但是聯接方式對局部剛度的影響很大。圖7—3給出了導軌和床身聯接的幾種形式,如果導軌的尺寸較寬時,應用雙壁聯接型式,如圖中(d)、(e)、(f)。導軌較窄時,可用單壁或加厚的單壁聯接,或者在單壁上增加垂直筋條以提高局部剛度。
(4)選用焊接結構的構件
機床的床身、立柱等支承件,采用鋼板和型鋼焊接而成,具有減小質量提高剛度的顯著優點。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,如要求焊接件與鑄件的剛度相同,則焊接件的壁厚只需鑄件的一半;如果要求局部剛度相同,則因局部剛度與壁厚的三次方成正比,所以焊接件的壁厚只需鑄件壁厚的80%左右。此外,無論是剛度相同以減輕質量,或者質量相同以提高剛度,都可以提高構件的諧振頻率,使共振不易發生。用鋼板焊接有可能將構件做成全封閉的箱形結構,從而有利于提高構件的剛度。
2.合理的結構布局可以提高剛度
以臥式鏜床或臥式加工中心為例進行分析,在圖7-4所承的幾種布局形式中,(a)、(b)、
(c)三種方案的主軸箱是單面懸掛在立柱側面,主軸箱的自重將使立柱產生彎曲變形;切削力將使立柱產生彎曲和扭轉變形。這些變形將影響到加工精度。方案(d)的主軸箱中心位于立柱的對稱面內,主軸箱的自重不再引起立柱的變形,相同的切削力所引起的立柱的彎曲和扭轉變形均大為減小,這就相當子提高了機床的剛度。
數控機床的拖板和工作臺,由于結構尺寸的限制,厚度尺寸不能設計得太大,但是寬度或跨度又不能減小,因而剛度不足,為彌補這個缺陷,除主導軌外,在懸伸部位增設輔助導軌,可大大提高拖板和工作臺的剛度。
3.采取補償構件變形的結構措施
當能夠測出著力點的相對變形的大小和方向,或者預知構件的變形規律時,便可以采,取相應的措施來補償變形以消除其影響,補償的結果相當于提高了機床的剛度。如圖7—5(a)所示的大型龍門銑床,當主軸部件移到橫梁的中部時,橫梁的彎曲變形最大。為此可將橫梁導軌作成“拱形”,即中部為凸起的拋物線形,可使其變形得到補償。或者通過在橫梁內部安裝的輔助橫梁和預校正螺釘對主導軌進行預校正。也可以用加平衡重的辦法,減少橫梁同主軸箱自重而產生的變形,如圖中(b)所示。落地鏜床主軸套筒伸出時的自重下垂,臥式銑床主軸滑枕伸出時的自重下垂,均可用加平衡重的辦法來減少或消除其下垂。
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