機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)摘要數(shù)控機(jī)床是數(shù)字控制機(jī)床（Computer numerical control machine tools）的簡(jiǎn)稱，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)床。關(guān)于其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要從機(jī)械結(jié)構(gòu)的要求、機(jī)構(gòu)剛度、機(jī)床運(yùn)動(dòng)的抗震性、機(jī)床低速運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性與精度幾個(gè)方面來(lái)展開(kāi)研究。關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)、剛度、平穩(wěn)性、精度AbstractNc machine tool is digital control machine tools (Computer numerical control machine tools) for short, is a kind of a program control

2、system of automatic machine tools. On its structural design, mainly from the requirements of the mechanical structure, institutional rigidity, machine tool movement, machine tool at low speed vibration resistance movement stability and precision of the several aspects to study.Keywords: structure, s

3、tiffness, stability and accuracy一、數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的要求數(shù)控機(jī)床在自動(dòng)變速、刀架和工作臺(tái)自動(dòng)轉(zhuǎn)位和手柄操作等方面與通用機(jī)床不同，隨著生產(chǎn)力的增長(zhǎng)，對(duì)數(shù)控機(jī)床的要求也逐步提高。對(duì)機(jī)床的生產(chǎn)率、加工精度和壽命提出了更高的要求：1)由于采用了高性能的無(wú)級(jí)變速主軸及伺服傳動(dòng)系統(tǒng)，數(shù)控機(jī)床的極限傳動(dòng)結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，傳動(dòng)鏈也大大縮短；2)為適應(yīng)連續(xù)的自動(dòng)化加工和提高加工生產(chǎn)率，數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)具有較高的靜、動(dòng)態(tài)剛度和阻尼精度，以及較高的耐磨性，而且熱變形?。?)為減小摩擦、消除傳動(dòng)間隙和獲得更高的加工精度，更多地采用了高效傳動(dòng)部件，如滾珠絲杠副和滾動(dòng)導(dǎo)軌、消隙齒輪傳動(dòng)副等；

4、4)為了改善勞動(dòng)條件、減少輔助時(shí)間、改善操作性、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，采用了刀具自動(dòng)夾緊裝置、刀庫(kù)與自動(dòng)換刀裝置及自動(dòng)排屑裝置等輔助裝置。根據(jù)數(shù)控機(jī)床的適用場(chǎng)合和機(jī)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)因提出以下要求： 1.較高的機(jī)床靜、動(dòng)剛度數(shù)控機(jī)床是按照數(shù)控編程或手動(dòng)輸入數(shù)據(jù)方式提供的指令自動(dòng)進(jìn)行加工的。由于機(jī)械結(jié)構(gòu)(如機(jī)床床身、導(dǎo)軌、工作臺(tái)、刀架和主軸箱等)的幾何精度與變形產(chǎn)生的定位誤差在加工過(guò)程中不能為地調(diào)整與補(bǔ)償，因此，必須把各處機(jī)械結(jié)構(gòu)部件產(chǎn)生的彈性變形控制在最小限度內(nèi)，以保證所要求的加工精度與表面質(zhì)量。為了提高數(shù)控機(jī)床主軸的剛度，不但經(jīng)常采用三支撐結(jié)構(gòu)，而且選用鋼性很好的雙列短圓柱滾子軸承和角接觸向心

5、推力軸承鉸接出相信忒力軸承 ，以減小主軸的徑向和軸向變形。為了提高機(jī)床大件的剛度，采用封閉界面的床身，并采用液力平衡減少移動(dòng)部件因位置變動(dòng)造成的機(jī)床變形。為了提高機(jī)床各部件的接觸剛度，增加機(jī)床的承載能力，采用刮研的方法增加單位面積上的接觸點(diǎn)，并在結(jié)合面之間施加足夠大的預(yù)加載荷，以增加接觸面積。這些措施都能有效地提高接觸剛度。為了充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的高效加工能力，并能進(jìn)行穩(wěn)定切削，在保證靜態(tài)剛度的前提下，還必須提高動(dòng)態(tài)剛度。常用的措施主要有提高系統(tǒng)的剛度、增加阻尼以及調(diào)整構(gòu)件的自振頻率等。試驗(yàn)表明，提高阻尼系數(shù)是改善抗振性的有效方法。鋼板的焊接結(jié)構(gòu)既可以增加靜剛度、減輕結(jié)構(gòu)重量，又可以增加構(gòu)件本身

6、的阻尼。因此，近年來(lái)在數(shù)控機(jī)床上采用了鋼板焊接結(jié)構(gòu)的床身、立柱、橫梁和工作臺(tái)。封砂鑄件也有利于振動(dòng)衰減，對(duì)提高抗振性也有較好的效果。2.減少機(jī)床的熱變形在內(nèi)外熱源的影響下，機(jī)床各部件將發(fā)生不同程度的熱變形，使工件與刀具之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系遭到破環(huán)，也是機(jī)床季度下降。對(duì)于數(shù)控機(jī)床來(lái)說(shuō)，因?yàn)槿考庸み^(guò)程是計(jì)算的指令控制的，熱變形的影響就更為嚴(yán)重。為了減少熱變形，在數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)中通常采用以下措施。1) 減少發(fā)熱機(jī)床內(nèi)部發(fā)熱時(shí)產(chǎn)生熱變形的主要熱源，應(yīng)當(dāng)盡可能地將熱源從主機(jī)中分離出去。2) 控制溫升在采取了一系列減少熱源的措施后，熱變形的情況將有所改善。但要完全消除機(jī)床的內(nèi)外熱源通常是十分困難的，甚至是不

7、可能的。所以必須通過(guò)良好的散熱和冷卻來(lái)控制溫升，以減少熱源的影響。其中部較有效的方法是在機(jī)床的發(fā)熱部位強(qiáng)制冷卻，也可以在機(jī)床低溫部分通過(guò)加熱的方法，使機(jī)床各點(diǎn)的溫度趨于一致，這樣可以減少由于溫差造成的翹曲變形。3) 改善機(jī)床機(jī)構(gòu)在同樣發(fā)熱條件下，機(jī)床機(jī)構(gòu)對(duì)熱變形也有很大影響。如數(shù)控機(jī)床過(guò)去采用的單立柱機(jī)構(gòu)有可能被雙柱機(jī)構(gòu)所代替。由于左右對(duì)稱，雙立柱機(jī)構(gòu)受熱后的主軸線除產(chǎn)生垂直方向的平移外，其它方向的變形很小，而垂直方向的軸線移動(dòng)可以方便地用一個(gè)坐標(biāo)的修正量進(jìn)行補(bǔ)償。軸的熱變形發(fā)生在刀具切入的垂直方向上。這就可以使主軸熱變形對(duì)加工直徑的影響降低到最小限度。在結(jié)構(gòu)上還應(yīng)盡可能減小主軸中心與主軸向地

8、面的距離，以減少熱變形的總量，同時(shí)應(yīng)使主軸箱的前后溫升一致，避免主軸變形后出現(xiàn)傾斜。數(shù)控機(jī)床中的滾珠絲杠常在預(yù)計(jì)載荷大、轉(zhuǎn)速高以及散熱差的條件下工作，因此絲杠容易發(fā)熱。滾珠絲杠熱生產(chǎn)造成的后果是嚴(yán)重的，尤其是在開(kāi)環(huán)系統(tǒng)中，它會(huì)使進(jìn)給系統(tǒng)喪失定位精度。目前某些機(jī)床用預(yù)拉的方法減少絲杠的熱變形。對(duì)于采取了上述措施仍不能消除的熱變形，可以根據(jù)測(cè)量結(jié)果由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出補(bǔ)償脈沖加以修正。3.減少運(yùn)動(dòng)間的摩擦和消除傳動(dòng)間隙數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)(或拖板)的位移量十一脈中當(dāng)量為最小單位的，通常又要求能以基地的速度運(yùn)動(dòng)。為了使工作臺(tái)能對(duì)數(shù)控裝置的指令作出準(zhǔn)確響應(yīng)，就必須采取相應(yīng)的措施。目前常用的滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌和靜壓

9、導(dǎo)軌在摩擦阻尼特性方面存在著明顯的差別。在進(jìn)給系統(tǒng)中用滾珠絲杠代替滑動(dòng)絲杠也可以收到同樣的效果。目前，數(shù)控機(jī)床幾乎無(wú)一例外地采用滾珠絲杠傳動(dòng)。數(shù)控機(jī)床(尤其是開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床)的加工精度在很大程度上取決于進(jìn)給傳動(dòng)鏈的精度。除了減少傳動(dòng)齒輪和滾珠絲杠的加工誤差之外，另一個(gè)重要措施是采用無(wú)間隙傳動(dòng)副。對(duì)于滾珠絲杠螺距的累積誤差，通常采用脈沖補(bǔ)償裝置進(jìn)行螺距補(bǔ)償。4.提高機(jī)床的壽命和精度保持性為了提高機(jī)床的壽命和精度保持性，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮數(shù)控機(jī)場(chǎng)零部件的耐磨性，尤其是機(jī)床導(dǎo)軌、進(jìn)給伺港機(jī)主軸部件等影響進(jìn)度的主要零件的耐磨性。在使用過(guò)程中，應(yīng)保證數(shù)控機(jī)床各部件潤(rùn)滑良好。5.減少輔助時(shí)間和改善操作

10、性能數(shù)控機(jī)床的單件加工中，輔助時(shí)間(非切屑時(shí)間)占有較大的比重。要進(jìn)一步提高機(jī)床的生產(chǎn)率，就必須采取促使最大限度地壓縮輔助時(shí)間。目前已經(jīng)有很多數(shù)控機(jī)床采用了多主軸、多刀架、以及帶刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置等，以減少換刀時(shí)間。對(duì)于切屑用量加大的數(shù)控機(jī)床，床身機(jī)構(gòu)必須有利于排屑。二、提高數(shù)控機(jī)床的機(jī)構(gòu)剛度1.問(wèn)題的產(chǎn)生剛度是指材料或結(jié)構(gòu)在受力時(shí)抵抗彈性變形的能力。是材料或結(jié)構(gòu)彈性變形難易程度的表征。機(jī)床構(gòu)件的變形常影響構(gòu)件的工作，例如齒輪軸的過(guò)度變形會(huì)影響齒輪嚙合狀況，機(jī)床變形過(guò)大會(huì)降低加工精度等。影響剛度的因素是材料的彈性模量和結(jié)構(gòu)形式，改變結(jié)構(gòu)形式對(duì)剛度有顯著影響。因此在對(duì)數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要提高

11、數(shù)控機(jī)床的機(jī)構(gòu)剛度。2.對(duì)于數(shù)控機(jī)床機(jī)構(gòu)剛度設(shè)計(jì)的相關(guān)問(wèn)題數(shù)控機(jī)床比普通機(jī)床要求具有更高的靜剛度和動(dòng)剛度，有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定數(shù)控機(jī)床的剛度系數(shù)應(yīng)比類(lèi)似的普通機(jī)床高50%。機(jī)床在切削加工過(guò)程中，要承受各種外力的作用，承受的靜態(tài)力有運(yùn)動(dòng)部件和被加工零件的自重，承受的動(dòng)態(tài)力有：切削力、驅(qū)動(dòng)力、加減速時(shí)引起的慣性力、摩擦阻力等。機(jī)床的結(jié)構(gòu)部件在這些力作用下，將產(chǎn)生變形，如固定連接表面或運(yùn)動(dòng)嚙合表面的接觸變形；各支承零件部的彎曲和扭轉(zhuǎn)變形，以及某些支承件的局部變形等，這些變形都會(huì)直接或間接地引起刀具和工件之間的相對(duì)位移，從而導(dǎo)致工件的加工誤差，或者影響機(jī)床切削過(guò)程的特性。由于加工狀態(tài)的瞬時(shí)多變情況復(fù)雜，通常很難

12、對(duì)結(jié)構(gòu)剛度進(jìn)行精確的理論計(jì)算。只能對(duì)部分構(gòu)件(如軸、絲杠等)用計(jì)算方法計(jì)算其剛度，而對(duì)床身、立柱、工作臺(tái)和箱體等零件的彎曲和扭轉(zhuǎn)變形，接合面的接觸變形等，只能將其簡(jiǎn)化后進(jìn)行近似計(jì)算，其計(jì)算結(jié)果往往與實(shí)際相差很大。所以在機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用有限元法進(jìn)行分析計(jì)算，但是在設(shè)計(jì)時(shí)仍需要對(duì)模型、實(shí)物或類(lèi)似的樣機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)、分析和對(duì)比以確定合理的結(jié)構(gòu)方案。3.提高數(shù)控機(jī)床機(jī)構(gòu)剛度的措施a.合理選擇構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式 (1) 正確選擇截面的形狀和尺寸 構(gòu)件在承受彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷后，其變形大小取決于斷面的抗彎和扭轉(zhuǎn)慣性矩，抗彎和扭轉(zhuǎn)慣性矩大的其剛度就高。形狀相同的斷面，當(dāng)保持相同的截面積時(shí)，應(yīng)減小壁厚、加大截面的輪廓尺

13、寸，圓形截面的抗扭剛度比方形截面的大，抗彎剛度則比方形截面的?。环忾]式截面的剛度比不封閉式截面的剛度大很多；壁上開(kāi)孔將使剛度下降，在孔周加上凸緣可使抗彎剛度得到恢復(fù)。 (2) 合理選擇及布置隔板和筋條 合理布置支承件的隔板和筋條，可提高構(gòu)件的靜、動(dòng)剛度。對(duì)于薄壁截面，避免產(chǎn)生形變，可以采用加強(qiáng)筋，不僅可以提高剛度，還可以減少鑄造時(shí)的收縮應(yīng)力。(3)提高構(gòu)件的局部剛度 機(jī)床的導(dǎo)軌和支承件的聯(lián)接部件，往往是局部剛度最弱的部分，但是聯(lián)接方式對(duì)局部剛度的影響很大。當(dāng)導(dǎo)軌較窄時(shí)，可用單壁或加厚的單壁聯(lián)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(jié)構(gòu)的部件 機(jī)床的床身、立柱等支承件，采用鋼板

14、和型鋼焊接而成，具有減小質(zhì)量提高剛度的顯著優(yōu)點(diǎn)。用鋼板焊接有可能將構(gòu)件做成全封閉的箱形結(jié)構(gòu)，從而有利于提高構(gòu)件的剛度。b.合理的結(jié)構(gòu)布局可以提高剛度以臥式鏜床的主軸結(jié)構(gòu)為例，圖1和圖2分別為臥式鏜床常用的兩種結(jié)構(gòu)形式。圖1為三層主軸結(jié)構(gòu)，圖2為二層主軸結(jié)構(gòu)。 圖1中，對(duì)于主軸部件剛度十分重要的空心主軸前軸承安裝在平旋盤(pán)主軸內(nèi)，而不是直接裝在主軸箱上，減小了空心主軸支撐的剛性，彈性形變?cè)黾?，因此主軸部件的剛度較低。圖2中，空心主軸前軸承安裝在主軸箱上，主軸部件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，剛度較好。 此外，數(shù)控機(jī)床的拖板和工作臺(tái)，由于結(jié)構(gòu)尺寸的限制，厚度尺寸不能設(shè)計(jì)得太大，但是寬度或跨度又不能減小，因而剛度不足，為

15、彌補(bǔ)這個(gè)缺陷，除主導(dǎo)軌外，在懸伸部位增設(shè)輔助導(dǎo)軌，可大大提高拖板和工作臺(tái)的剛度。 c.采取補(bǔ)償構(gòu)件變形的結(jié)構(gòu)措施 當(dāng)能夠測(cè)出著力點(diǎn)的相對(duì)變形的大小和方向，或者預(yù)知構(gòu)件的變形規(guī)律時(shí)，便可以采，取相應(yīng)的措施來(lái)補(bǔ)償變形以消除其影響，補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)果相當(dāng)于提高了機(jī)床的剛度。三、機(jī)床的抗震性1、數(shù)控機(jī)床振動(dòng)產(chǎn)生的原因產(chǎn)品切削加工過(guò)程中數(shù)控機(jī)床所發(fā)生的振動(dòng)是非常復(fù)雜的，引起振動(dòng)的原因是多方面的，經(jīng)分析，主要有以下幾個(gè)方面：（1）工件的外形復(fù)雜而裝夾部位選擇不合適：工件外形結(jié)構(gòu)不規(guī)則，沒(méi)有好的基準(zhǔn)面，不方便裝夾，工件夾不緊，容易在加工時(shí)產(chǎn)生松動(dòng)，隨著切削力的變化而發(fā)生相應(yīng)振動(dòng)。（2）工件內(nèi)部組織不均勻：鑄造毛坯件

16、局部有氣孔、砂眼、疏松等缺陷，晶粒粗大或者夾有雜質(zhì)等情況。切削時(shí)鑄件軟硬不均勻，刀具受力不均勻，使得切削力不穩(wěn)定，易使數(shù)控機(jī)床產(chǎn)生震動(dòng)，有時(shí)還會(huì)造成打刀，工件的加工質(zhì)量也很難控制。（3）刀具選擇不合理：刀體材料不合適，剛性差，是引起振動(dòng)的主要原因之一。若選錯(cuò)了刀具，有時(shí)會(huì)使刀具磨損加劇或引起切屑瘤、拉毛工件表面或出現(xiàn)打刀引起振動(dòng)而影響產(chǎn)品質(zhì)量。（4）切削用量和數(shù)控機(jī)床轉(zhuǎn)速的選擇不合適： 切削速度1000。切削速度與工件待加工表面直徑、工件轉(zhuǎn)速成正比，當(dāng)wd一定時(shí)，轉(zhuǎn)速越快，切削速度越快，引起振動(dòng)的可能性越大；進(jìn)給量f越大，刀尖受力越大，越容易引起振動(dòng)：切削深度pa切削深度越大，受到的剪應(yīng)力越大

17、越引起對(duì)刀尖的阻力增大而引起振動(dòng)。（5）數(shù)控機(jī)床自身狀況的影響數(shù)控機(jī)床本身的精度不夠也是振動(dòng)產(chǎn)生的一個(gè)方面。數(shù)控機(jī)床主軸箱內(nèi)各嚙合齒輪、軸承等配合精度低，導(dǎo)軌的磨損，各夾緊裝置的不可靠等，在切削中都可能產(chǎn)生振動(dòng)。2、防止和減小振動(dòng)的措施由于振動(dòng)產(chǎn)生的原因是多方面的，應(yīng)依據(jù)具體情況具體分析，判斷振動(dòng)產(chǎn)生的原因和性質(zhì)，采取有效措施，避免和減少振動(dòng)的產(chǎn)生。（1）提高數(shù)控機(jī)床自身的抗振性：可以從改善數(shù)控機(jī)床剛性，提高數(shù)控機(jī)床零件加工和裝配質(zhì)量方面合理保養(yǎng)數(shù)控機(jī)床，減輕造成振動(dòng)的部份的工作重量，慣性越小越好。針對(duì)振動(dòng)最大的地方予以固定或夾持，如中心架、工作保持器等.（2）合理提高系統(tǒng)剛度：車(chē)削細(xì)長(zhǎng)軸(L

18、/D12)采用彈性頂尖及輔助支承(中心架或跟刀架)來(lái)提高工件抗振性能的同時(shí)，用冷卻液冷卻以減小工件的熱膨脹變形，減小刀具懸伸長(zhǎng)度；刀具高速自振時(shí)，宜提高轉(zhuǎn)速和切削速度，以提高切削溫度，消除刀具后刀面摩擦力下降特性和由此引起的自振，但切削速度不宜高于1.33m/s（80m/min）；對(duì)數(shù)控機(jī)床主軸系統(tǒng)，要適當(dāng)減小軸承間隙，滾動(dòng)軸承應(yīng)施加適當(dāng)?shù)念A(yù)應(yīng)力以增加接觸剛度，提高數(shù)控機(jī)床的抗振性能；合理安捧刀具和工件的相對(duì)位景。（3）合理選擇刀具的材料加工脆性材料可選用鎢鈷類(lèi)硬質(zhì)合金刀具，加工塑性材料可選用鎢鈷鈦類(lèi)硬質(zhì)合金刀具。如鎢鈷類(lèi)YG8和鎢鈷鈦類(lèi)YT5，抗振性強(qiáng)，分別適用于鑄鐵、有色金屬和鋼件的粗加工

19、；而YG3和YT15則適用于精加工。（4）合理選擇刀具的幾何角度刀具在切削過(guò)程中，對(duì)產(chǎn)生振動(dòng)影響最大的幾何角度是主偏角和前角。選擇刀具的幾何角度時(shí)，一般注意以下幾個(gè)方面：工件系統(tǒng)剛性較弱時(shí)，應(yīng)采用較大的主偏角，在o75o90時(shí)，可有效減小徑向切削分力。 適當(dāng)增大前角，使切削刃光滑銳利，降低表面粗糙度值，減小切削和刀具前面的摩擦力，可同時(shí)抑制和排除切削瘤產(chǎn)生，降低徑向切削分力。盡量不采用負(fù)前角，盡量選用較小的刀尖圓弧半徑。 （5）合理選用切削用量在車(chē)削速度v=506Om/min時(shí)穩(wěn)定性最低。最容易產(chǎn)生自振。因此，要盡量選擇合適的切削速度，在精密加工時(shí)宜采用高速切削，一般加工宜采用低速切削。同時(shí)，

20、進(jìn)給量越大，振幅越??；背吃刀量越小振幅越小。在工件表面粗糙度值允許的前提下，應(yīng)選擇較大的進(jìn)給最和較小的背吃刀量。四、提高低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性1名詞理解機(jī)床上有些運(yùn)動(dòng)部件，需要做低速或微小位移。當(dāng)部件低速運(yùn)動(dòng)時(shí)，主動(dòng)件均勻運(yùn)動(dòng)，被動(dòng)件往往出現(xiàn)明顯的速度不均勻的跳躍式運(yùn)動(dòng)，即時(shí)走時(shí)停或者時(shí)快時(shí)慢的現(xiàn)象，這種低速運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)性稱為爬行，為提高低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，應(yīng)該避免爬行現(xiàn)象。2爬行原理爬行現(xiàn)象的力學(xué)模型描述爬行運(yùn)動(dòng)是一種非常復(fù)雜的自激振現(xiàn)象，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的主要原因在于摩擦系數(shù)的變化 和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的剛度不足，可用直線運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的力學(xué)模型1來(lái)描述。圖1為爬行機(jī)理力學(xué)模型。在這個(gè)彈性機(jī)械系統(tǒng)中，傳動(dòng)機(jī)

21、構(gòu)簡(jiǎn)化為一個(gè)彈性件 (剛度為志)和一個(gè)等效阻尼(阻尼系數(shù)為 )。主動(dòng)件1作等速運(yùn)動(dòng)，速度為,從動(dòng)件2與彈性件和阻尼器相連。開(kāi)始時(shí)動(dòng)件2相對(duì)于固定面4靜止不動(dòng) ，主動(dòng)件1向右移動(dòng)使彈性件壓縮，其彈性力逐漸增大。當(dāng)彈性力超過(guò)從動(dòng)件2與靜導(dǎo)軌面4之間的最大靜摩擦力時(shí)，從動(dòng)件2向右快速滑動(dòng)，此時(shí)從動(dòng)件2所受的摩擦力由靜摩擦力F轉(zhuǎn)化為動(dòng)摩擦力。由于導(dǎo)軌副間存在動(dòng)、靜摩擦系數(shù)之間的差異，而且靜摩擦系數(shù)和動(dòng)摩擦系數(shù)本身也是變化的，所以會(huì)產(chǎn)生速度的振動(dòng)。3爬行現(xiàn)象的危害爬行現(xiàn)象是機(jī)床低速運(yùn)行時(shí)較易出現(xiàn)的機(jī)械故障，其危害主要包括：影響機(jī)床的加工精度：機(jī)械加工時(shí)，可使加工表面出現(xiàn)明顯刀痕，并影響表面粗糙度；影響機(jī)

22、床的定位精度：在定位精度要求較高的數(shù)控系統(tǒng)中很難實(shí)現(xiàn)精確定位，不能保證位置度；損壞工具：運(yùn)動(dòng)的不穩(wěn)定會(huì)造成加工負(fù)載的突變，并損壞刀具，降低機(jī)床的使用壽命 4設(shè)計(jì)預(yù)防爬行的措施根據(jù)前面的分析可知，要提高運(yùn)動(dòng)精度，應(yīng)設(shè)法提高進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，可以采取的措施有： 、 減少靜動(dòng)摩擦系數(shù)之差。（）滾動(dòng)摩擦，滾動(dòng)摩擦代替滑動(dòng)摩擦。摩擦系數(shù)小，從根本上改變了導(dǎo)軌面間的摩擦特性，以消除爬行；（）采用導(dǎo)軌油，油中加入極性添加劑，可大大減少靜動(dòng)摩擦系數(shù)之差；（）采用減磨材料，減少摩擦系數(shù)。 、 提高傳動(dòng)系統(tǒng)剛度。（）縮短傳動(dòng)鏈，減少傳動(dòng)件數(shù)目；（）合理分配傳動(dòng)比，應(yīng)盡量采用降速傳動(dòng)，以利提高傳動(dòng)系統(tǒng)剛度；

23、（）提高各個(gè)傳動(dòng)件或組件剛度，縮少各傳動(dòng)軸的跨距，合理布置軸上傳動(dòng)件的位置；、 減小作用在導(dǎo)軌上的正應(yīng)力。 例如采用卸荷導(dǎo)軌，移動(dòng)件的部分重量由卸荷裝置承擔(dān)，從而減小作用在導(dǎo)軌上的正應(yīng)力，以降低機(jī)床的臨界爬行速度，達(dá)到防爬的目的。隨著測(cè)試技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，近幾年國(guó)外已著手研究閉環(huán)伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)爬行量的在線測(cè)試及在下補(bǔ)償?shù)姆琅来胧?。這種方法主要適宜于數(shù)控機(jī)床的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。這是防止爬行研究的一個(gè)新方向，值得為此努力。五、提高機(jī)床精度機(jī)床的精度主要包括機(jī)床的幾何精度、機(jī)床的定位精度和機(jī)床的切削精度。筆者分析大量中外文獻(xiàn)，結(jié)合當(dāng)前國(guó)際熱點(diǎn)，從以下幾方面提出提高機(jī)床精度的幾點(diǎn)措施 1.反向偏差補(bǔ)償在數(shù)控

24、機(jī)床上，由于各坐標(biāo)軸進(jìn)給傳動(dòng)鏈上驅(qū)動(dòng)部件（如伺服電動(dòng)機(jī)、伺服液壓馬達(dá)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等）的反向死區(qū)、各機(jī)械運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)副的反向間隙等誤差的存在，造成各坐標(biāo)軸在由正向運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)為反向運(yùn)動(dòng)時(shí)形成反向偏差，通常也稱反向間隙或失動(dòng)量。對(duì)于采用半閉環(huán)伺服系統(tǒng)的數(shù) 逐漸增大而增加，因此需要定期對(duì)機(jī)床各坐標(biāo)軸的反向偏差進(jìn)行測(cè)定和補(bǔ)償。需要注意的是，在工作臺(tái)不同的運(yùn)行速度下所測(cè)出的結(jié)果會(huì)有所不同。一般情況下，低速的測(cè)出值要比高速的大，特別是在機(jī)床軸負(fù)荷和運(yùn)動(dòng)阻力較大時(shí)。低速運(yùn)動(dòng)時(shí)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度較低，不易發(fā)生過(guò)沖超程（相對(duì)“反向間隙”），因此測(cè)出值較大；在高速時(shí)，由于工作臺(tái)速度較高，容易發(fā)生過(guò)沖超程，測(cè)得值偏小?；剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)軸

25、反向偏差量的測(cè)量方法與直線軸相同，只是用于檢測(cè)的儀器不同而已。 在數(shù)控機(jī)床上，由于各坐標(biāo)軸進(jìn)給傳動(dòng)鏈上驅(qū)動(dòng)部件（如伺服電動(dòng)機(jī)、伺服液壓馬達(dá)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等）的反向死區(qū)、各機(jī)械運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)副的反向間隙等誤差的存在，造成各坐標(biāo)軸在由正向運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)為反向運(yùn)動(dòng)時(shí)形成反向偏差，通常也稱反向間隙或失動(dòng)量。對(duì)于采用半閉環(huán)伺服系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床，反向偏差的存在就會(huì)影響到機(jī)床的定位精度和重復(fù)定位精度，從而影響產(chǎn)品的加工精度。2.提高定位精度數(shù)控機(jī)床的定位精度是指所測(cè)量的機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件在數(shù)控系統(tǒng)控制下運(yùn)動(dòng)所能達(dá)到的位置精度，是數(shù)控機(jī)床有別于普通機(jī)床的一項(xiàng)重要精度，它與機(jī)床的幾何精度共同對(duì)機(jī)床切削精度產(chǎn)生重要的影響，尤其對(duì)孔隙加工

26、中的孔距誤差具有決定性的影響。一臺(tái)數(shù)控機(jī)床可以從它所能達(dá)到的定位精度判出它的加工精度，所以對(duì)數(shù)控機(jī)床的定位精度進(jìn)行檢測(cè)和補(bǔ)償是保證加工質(zhì)量的必要途徑。根據(jù)數(shù)控機(jī)床各軸的精度狀況，利用螺距誤差自動(dòng)補(bǔ)償功能和反向間隙補(bǔ)償功能，合理地選擇分配各軸補(bǔ)償點(diǎn)，使數(shù)控機(jī)床達(dá)到最佳精度狀態(tài)，并大大提高了檢測(cè)機(jī)床定位精度的效率定位精度是數(shù)控機(jī)床的一個(gè)重要指標(biāo)。盡管在用戶購(gòu)選時(shí)可以盡量挑選精度高誤差小的機(jī)床，但是隨著設(shè)備投入使用時(shí)間越長(zhǎng)，設(shè)備磨損越厲害，造成數(shù)控機(jī)床的定位誤差越來(lái)越大，這對(duì)加工和生產(chǎn)的零件有著致命的影響。采用以上方法對(duì)機(jī)床各坐標(biāo)軸的反向偏差、定位精度進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量和補(bǔ)償，可以很好地減小或消除反向偏差

27、對(duì)機(jī)床精度的不利影響，提高機(jī)床的定位精度，使機(jī)床處于最佳精度狀態(tài)，從而保證零件的加工質(zhì)量。小結(jié)隨著科技的進(jìn)步與生產(chǎn)力的增長(zhǎng)，對(duì)機(jī)床的設(shè)計(jì)要求也越來(lái)越高，機(jī)床的工作能力如何與設(shè)計(jì)要求是否合理密不可分，無(wú)論是結(jié)構(gòu)要求還是安全性要求或者是精度要求，都需要大量研究和論證。機(jī)床也會(huì)隨著需求而發(fā)展并且產(chǎn)生變化。參考文獻(xiàn)1焦瑤,孫立劍,洪海波,殷躍紅,超精密光學(xué)磨床減小熱誤差的結(jié)構(gòu)優(yōu)化J.機(jī)械工程學(xué)報(bào),2015,(1).2馬軍旭,趙萬(wàn)華,張根保,國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床精度保持性分析及研究現(xiàn)狀J.中國(guó)機(jī)械工程,2015,(22).3徐長(zhǎng)鑫,機(jī)械加工中應(yīng)用空間誤差補(bǔ)償技術(shù)創(chuàng)新研究J.價(jià)值工程,2015,(32) 4NIJun.CNCmachineaccuracyenhancementthroughreal-timeerrorco