数控机床的刚性释义

责任编辑：金星机床 发布时间： 2017-11-22

数控机床的刚性是指机床在加工产品时产生的振动，刚性高振动小，刚性小振动大。机床的床身、传动系统直接能影响到整台机床的刚性。不同刚性的机床在加工产品时对刀具的选用和损耗影响非常大，也直接影响到了最终的生产效率和生产成本。

一、静刚性表示机床在切削过程中所引起的机床自身的变形的大小。

举个具体体现的例子：

切削受力X方向1000N，Y方向500N，Z方向200N。XYZ方向丝杠系统刚度K=100,100,80.则切削时三轴各自的变形： δx=1000/100=10μm=0.01mm, δy=0.005mm, δz=0.0025mm。

例子中所述的K值即为衡量机床刚性的一个值。通常机床丝杠系统的K值在50~200之间。

除此之外，还有导轨的变形，床身的变形等等。静刚性是由多种因素构成的，但最主要的环节是三轴丝杠系统的静刚性（车床为2轴）。

二、动态刚性是衡量一台机床刚性的最重要指标。

通俗的讲，机床动态刚性是指机床抵抗受迫振动的能力大小，术语上称为固有频率的大小。

刀具在切削的时候是高速旋转的，旋转切削及材料内部不均匀或者杂质引起振动。切削部位是整台设备的振动源。设备的丝杠系统、导轨系统，床身受振动源的影响会产生受迫振动。如果机床各部件的振动较大，就会对加工产生非常不利的影响，主要影响切削的粗糙度及刀具寿命，对高精度加工更是有致命性影响。

动态刚性受很多方面的影响，其中最主要的是丝杠导轨系统的动态 刚性及床身铸铁件的抗振动频率，当然主轴刚性是最基础的也是最重要的环节。

依照经验：

1、丝杠直径越大、床身自重越大，主轴前端轴承内直径越大，则动态刚性越好；

2、一般滚子轴承或滚柱直线导轨比滚珠式的动态刚性好，但转速受影响（滚柱轴承一般只用于车床）；

3、一般滑动导轨比滚动导轨动态刚性好，但滑动速度受影响（滑动导轨速度一般＜30m/min，滚动导轨可以达到180m/min） 另外，机床调试参数的设置对动态刚度性能有非常大的影响。机械性能是基础，电气调试与机械性能的契合度却是发挥机械性能的关键条件。假设机械性能的得分是 80分，但是电气调试数只能发挥其50%，这就比机械性能得分60分，电气调试发挥其90%的情况来得差。（电气参数不合理会引起伺服电机的反馈震颤）。

动态刚性没有具体检测的指标，但是通过试切样件可以大致看出机床的动态刚性的性能。主要通过大吃刀量切削测试、精加工样件测试、圆顶球面样件切削测试三个方面来检测。