彭志

（沈陽(yáng)機(jī)床股份有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110141）

數(shù)控機(jī)床在加工切削過(guò)程中，產(chǎn)生振動(dòng)是不可避免的。但是當(dāng)振動(dòng)超過(guò)一定限度時(shí)，不僅降低加工零件的加工精度，而且影響工件的表面品質(zhì)并降低刀具壽命。影響加工精度及表面品質(zhì)的因素很多，其中機(jī)床移動(dòng)部件移動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)，是導(dǎo)致工件加工精度得不到保證及工件表面品質(zhì)差的最主要原因。所以本文在實(shí)例設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)從滑枕本身的結(jié)構(gòu)、進(jìn)給系統(tǒng)與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)3個(gè)方面綜合考慮，并主要基于怎樣最大限度降低并控制機(jī)床振動(dòng)來(lái)探討分析滑枕的設(shè)計(jì)過(guò)程，探討設(shè)計(jì)方法，并在實(shí)例應(yīng)用中取得良好的實(shí)用效果。

1 滑枕部件自身結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

從滑枕部件自身結(jié)構(gòu)的優(yōu)化考慮，高的機(jī)床精度與穩(wěn)定性，需要有先進(jìn)的、優(yōu)化的機(jī)床結(jié)構(gòu)來(lái)支撐及保證。目前滑枕結(jié)構(gòu)主要有截面為正方形、矩形、圓形、正八角形等結(jié)構(gòu)形式。本實(shí)例采用具有獨(dú)特抗振性的截面，為矩形的滑枕結(jié)構(gòu)（如圖1）。

圖1 滑枕截面圖

從振動(dòng)學(xué)角度來(lái)說(shuō)，由于滑枕截面是矩形形狀，在滑枕兩不同方向產(chǎn)生的振動(dòng)波由于矩型邊的尺寸不同，因而振動(dòng)波的頻率就不同，兩方向振動(dòng)波的疊加效應(yīng)，相比其他滑枕方式就小得多（如圖2）。因此，本實(shí)例采用抗振性能最優(yōu)良的矩形滑枕。

圖2 滑枕波差示意圖

2 驅(qū)動(dòng)滑枕運(yùn)動(dòng)的進(jìn)給系統(tǒng)

從驅(qū)動(dòng)滑枕運(yùn)動(dòng)的進(jìn)給系統(tǒng)著手，由于滑枕的重心上是機(jī)床主軸等部件，因此驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠不可能安裝在重心的位置上。本文實(shí)例采用先進(jìn)的重心驅(qū)動(dòng)技術(shù)（如圖3），即采用兩個(gè)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)對(duì)稱(chēng)分布于滑枕中心的兩側(cè)，也就是兩驅(qū)動(dòng)點(diǎn)夾住重心，在滑枕重心兩端平均施力，滑枕即可沿直線運(yùn)動(dòng)，不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。

圖3 重心驅(qū)動(dòng)圖

重心驅(qū)動(dòng)的最大效果，是控制振動(dòng)。在機(jī)床刀具加工工件過(guò)程中，如果產(chǎn)生振動(dòng)，重心驅(qū)動(dòng)較其他驅(qū)動(dòng)方式相比，還能迅速消除振動(dòng)。

重心驅(qū)動(dòng)技術(shù)將振動(dòng)控制在最小程度，進(jìn)而提高機(jī)床的加工精度，提升機(jī)床的加速性能，優(yōu)化圓切削加工的圓度，有效延長(zhǎng)刀具壽命。

3 運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)—滑枕導(dǎo)軌的布局

導(dǎo)軌對(duì)于運(yùn)動(dòng)的滑枕，起到支撐與導(dǎo)向的作用。導(dǎo)軌的布局，直接影響滑枕部件運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的振動(dòng)大小。本實(shí)例采用導(dǎo)軌大跨距對(duì)角布置形式，對(duì)稱(chēng)于滑枕重心布局。這種布局形式，是導(dǎo)軌重心連線通過(guò)滑枕的重心，并分布對(duì)稱(chēng)于對(duì)角線上。這種形式不但可減少滑枕振動(dòng)，而且增大導(dǎo)軌跨距，大大增加了滑枕部件的抗扭能力，增加整個(gè)機(jī)床的扭矩。

圖4 導(dǎo)軌布局圖

4 結(jié)束語(yǔ)

把振動(dòng)作為主要考慮因素，通過(guò)對(duì)實(shí)例滑枕部件設(shè)計(jì)過(guò)程及方法的探討，結(jié)合滑枕本身結(jié)構(gòu)、進(jìn)給系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)3個(gè)方面考慮，實(shí)際中優(yōu)化滑枕這3個(gè)方面的結(jié)構(gòu)，使這3個(gè)方面得以最大的優(yōu)化，并有效地結(jié)合在一起，最大限度從設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)入手，來(lái)降低機(jī)床振動(dòng)的技術(shù)難題，做到控制減振，并在實(shí)際的實(shí)例應(yīng)用中，取得很好的效果。

[1]聞邦椿.機(jī)械振動(dòng)學(xué)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2011.

[2]S A托貝斯.機(jī)床振動(dòng)學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1977.

[3]袁冬梅，羅 輯，唐毅鋒.數(shù)控機(jī)床振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].機(jī)床與液壓，2007，35(4)：221-222.