电火花数控机床刚度概念及提高刚度措施

    电火花数控机床的刚度是指在切削力和其他力作用下，抵抗变形能力。数控电火花机床比普通机床要求具有更高的静刚度和动刚度，有标准规定数控机床的刚度系数应比类似的普通机床高50%。

    电火花数控机床在切削加工过程中，要承受各种外力的作用，承受的静态力有运动部件和被加工零件的自重，承受的动态力有：切削力、驱动力、加减速时引起的惯性力、摩擦阻力等。机床的结构部件在这些力作用下，将产生变形，如固定连接表面或运动啮合表面的接触变形；各支承零件部的弯曲和扭转变形，以及某些支承件的局部变形等，这些变形都会直接或间接地引起刀具和工件之间的相对位移，从而导致工件的加工误差，或者影响机床切削过程的特性。

    由于加工状态的瞬时多变情况复杂，通常很难对结构刚度进行的理论计算。设计者只能对部分构件（如轴、丝杠等）用计算方法计算其刚度，而对床身、立柱、工作台和箱体等零件的弯曲和扭转变形，接合面的接触变形等，只能将其简化后进行近似计算，其计算结果往往与实际相差很大，故只能作为定性分析的参考。近年来，虽然在机床结构设计中采用有限元法进行分析计算，但是一般来讲，在设计时仍需要对模型、实物或类似的样机进行试验、分析和对比以确定合理的结构方案，尽管如此，遵循下列原则和措施，仍可以合理地提高机床的结构刚度。

1．合理选择构件的结构形式

（1）正确选择截面的形状和尺寸

构件在承受弯曲和扭转载荷后，其变形大小取决于断面的抗弯和扭转惯性矩，抗弯和扭转惯性矩大的其刚度就高。

     （2）合理选择及布置隔板和筋条

合理布置支承件的隔板和筋条，可提高构件的静、动刚度。

对一些薄壁构件，为减小壁面的翘曲和构件截面的畸变，可以在壁板上设置图7—2所示的筋条，其中以蜂窝状加强筋较好，如图中（f）所示。它除了能提高构件刚度外，还能减小铸造时的收缩应力。

           （3）  提高构件的局部刚度

机床的导轨和支承件的联接部件，往往是局部刚度zui弱的部分，但是联接方式对局部刚度的影响很大。

          （4）选用焊接结构的构件

机床的床身、立柱等支承件，采用钢板和型钢焊接而成，具有减小质量提高刚度的显著优点。钢的弹性模量约为铸铁的两倍，在形状和轮廓尺寸相同的前提下，如要求焊接件与铸件的刚度相同，则焊接件的壁厚只需铸件的一半；如果要求局部刚度相同，则因局部刚度与壁厚的三次方成正比，所以焊接件的壁厚只需铸件壁厚的80%左右。此外，无论是刚度相同以减轻质量，或者质量相同以提高刚度，都可以提高构件的谐振频率，使共振不易发生。用钢板焊接有可能将构件做成全封闭的箱形结构，从而有利于提高构件的刚度。

2．合理的结构布局可以提高刚度　

数控机床的拖板和工作台，由于结构尺寸的限制，厚度尺寸不能设计得太大，但是宽度或跨度又不能减小，因而刚度不足，为弥补这个缺陷，除主导轨外，在悬伸部位增设辅助导轨，可大大提高拖板和工作台的刚度。

3．采取补偿构件变形的结构措施

当能够测出着力点的相对变形的大小和方向，或者预知构件的变形规律时，便可以采，取相应的措施来补偿变形以消除其影响，补偿的结果相当于提高了机床的刚度。

本文经由苏州中航长风数控科技有限公司：中走丝线切割 电火花线切割，电火花穿孔机，电火花成型机，取断丝锥机，电解去毛刺-编辑整理发布。