平床身線軌車床為了實現一定的運動功能,零部件之間是由聯接面組合起來的。聯接面分為固定聯接面(如螺栓聯接)、半固定聯接面(如摩擦離合器)和運動聯接面(如滑動導軌、滾動導軌)。由于聯接面存在著接觸剛度和接觸阻尼,聯接面與平床身線軌車床的靜動態特性存在著十分密切的關系,對于高精度機床設計更不能忽略聯接面的影響。因此,機床聯接面性能分析,研究聯接面性能與機床整機性能的影響關系顯得尤為必要。
滑軌聯接是機床中常見的運動聯接面形式之一。本文對兩種滑截面構型的滑軌聯接面進行靜態性能計算,對滑軌聯接面的位移特性進行了分析,從聯接面的位移特性找出聯接面剛度與機床剛度的關系,為滑軌聯接面設計提供了依據。
1.滑軌聯接截面構型
機床滑軌的作用是導向和承載,引導運動部件沿一定軌跡準確地運動,并承受運動部件及其上安裝件的重量和切削力。
2.有限元靜力計算
為分析不同滑軌截面構型的靜態性能以及對機床性能的影響,本文采用有限元方法,以平床身數控車床為例,分別分析矩形和燕尾形滑軌的靜態性能。基于靜力計算結果,分別提取機床敏感位置的位移數據進行性能分析,得到機床靜態剛度。
2.1平床身線軌車床
平床身數控車床主要由床身、床鞍、橫滑板、刀架、刀架底座、主軸箱和尾座七大支承部件組成,其結構模型如圖1所示。在數控車床加工過程,主軸箱固定,工件由三爪卡盤夾緊并旋轉,橫滑板沿著床鞍X向運動,床鞍沿床身Z向運動。
2.2平床身數控車床共有三處滑軌聯接面,分別為床身一尾座聯接面、床身一床鞍聯接面和床鞍一橫滑板聯接面。