加工中心的床身和工作台的特点要点

撰稿：兰生数控机床销售有限公司 田守春

1 ．高速机床支承件的特点和要求

由于切削速度大幅度提高，产生振动的可能性增加，而且还要使机床的固有频率不在切削速度范围内，普通加工中心的床身和工作台结构不适合高速加工。为了适应高速加工的要求，床身和工作台要求：

1 ）高的动、静刚度和抗振性；

2 ）好的精度保持性；

3 ）更好的抗热变形能力。

2 ．改进床身和工作台的方法

1 ）改进基础件结构 为适应高刚性、高精度、高寿命、高稳定性要求，高速加工中心的床身、立柱、横梁、工作台的基础件，结构上尽量采取整体铸造。如图 3 一 14 、图 3 一 16 都为整体铸造结构。

2 ）改进材料 在材料上，高性能的加工中心大多应用高强度密烘（ Mehanna ）铸铁。同时，过去仅用于精密机床（精密车床、磨床）的聚合物混凝土、大理石已经开始用于高性能高速加工中心，如德国 Hermle 公司（图1）、瑞士 Mikron 公司的高速加工中心，其立柱与底座等均采用聚合物混凝土整体铸造。与铸铁比，其材料物理性能更好。

图3-14 示出了德国 Hermle 公司制造的能够高速移动进给的立式加工中心的基础结构。三轴进给运动和前面提到的日本远洲公司S400立式加工中心的情况相似，可以实现高速进给。其立柱与底座均采用聚合物混凝土整体铸造，刚度更高，吸振性更好。德国阿亨大学机床研究所的研究表明，聚合物混凝土的动刚度是铸铁的 3 . 5 倍、热导率为铸铁的 1 / 30 。同时，在同等体积条件下，聚合物混凝土的质量只是铸铁的约 1 / 2 ，这更适合于采用高速度和高加速度的要求。研究结果见表3-2、表3-3。

大理石聚合物混凝土整体铸造的床身的振动性能和铸铁材料比较，其谐振峰值小得多，且共振频率略向前移。见图3-15。

3 ）有限元方法分析机床的刚性和优化结构设计   用有限元分析机床的动、静刚性和振动特性，并且根据分析结果优化结构设计，提高机床性能是高速机。床实现高刚度和高精度的先进有效的技益术手段。一些高档次的高速加工中心都泵采用，如日本新工机的高速加工中心，在产品介绍中重点标明有限元方法的结果；大连机床厂的高速卧式加工中心和德国阿亨大学合作，对整体机床进行了有限元分析，从而保证了机床的性能。

有限元分析方法对研究机床的热变形也非常有用，采用有限元分析的结果改进机床设计可以减少机床热变形误差。