數控切割機機床設計技術淺析

    數控切割機機床設計，是為了滿足熱切割加工應用需（xū）求，在結構設計、配件選擇等方麵（miàn）應（yīng）盡量滿足設備使用的穩定（dìng）性和（hé）精度，尤其需要注意在惡劣使用環境條件下，對於低溫、粉塵、高頻（pín）幹擾等情況（kuàng）下的使（shǐ）用（yòng）需求以及（jí）使用壽命問題。在數控切割機床發展的最初階段，其機械結構與通用機床相比沒有多大（dà）的變化，隻是在傳動係統、切割係統和電氣係（xì）統設（shè）計和控製係統等方（fāng）麵作些改變。隨著數控技術的（de）發展，考慮到它的控製（zhì）方式和使用特點，才對數控切割機床的生產率、加工精度和壽命提出了更高的要求。
    數控切割機（jī）床的（de）主體機（jī）構有以下特點：
    1. 由於采用了高性能的無級變速主（zhǔ）軸及伺服傳動係統，數（shù）控切割機床的極限傳動結構大為簡化，傳（chuán）動鏈也大（dà）大縮短（duǎn）；
    2. 為適應連續的自（zì）動化加（jiā）工和提高加工生產率，數控切割機（jī）床機械結構具（jù）有（yǒu）較高的靜、動態剛度（dù）和阻尼精度，以及（jí）較（jiào）高的耐磨性，而且熱變（biàn）形小；
    3. 為減小摩擦、消除傳動間隙和獲得更高的加工精度，更多（duō）地采用了高效傳動部件，如滾珠絲杠副和滾動導軌、消隙齒輪傳動副等；
    4. 為（wéi）了改善勞動條件、減少輔助時間、改善操作性、提高勞動生產率，采用了（le）割炬自動夾（jiá）緊裝置、電極割嘴與自動（dòng）換（huàn）割炬裝置及自動排料裝置等（děng）輔助裝置。
    根據數控切割機（jī）床的適用場合（hé）和機構特點，對數控切割機床結構因提出以下要求：
　　一、較高的機床靜（jìng）、動剛度（dù）
　　數控切割機床是按照數控編程或手動輸入數據方式提供的指令自動進行加（jiā）工的。由於（yú）機械（xiè）結構（gòu）(如機床床身、導軌、工作台、割炬（jù）和主軸箱等)的幾何精度與變形產生的定（dìng）位誤差（chà）在加工過程中（zhōng）不（bú）能為地調整與補償，因此（cǐ），必須把（bǎ）各處機械結構部件產生的彈性變形控製在（zài）最小限度內，以保證所（suǒ）要求的加工精度與表麵質量。
　　二、減少機床的熱變形
　　在內外熱源的影響下（xià），機床各部件將發（fā）生不同程度（dù）的熱變（biàn）形，使工件與割炬之間（jiān）的相對運動關係遭到破環，也是機床季度下降。對於（yú）數控切割機床（chuáng）來說，因為全部加工過程是計（jì）算的指令控製的，熱變形的影響就更為嚴重。為了減少熱變形，在數控切割機床結（jié）構中（zhōng）通常（cháng）采用以下措施。
   1.減（jiǎn）少發熱
　　數控切（qiē）割機機床內部發熱時產生熱變形的（de）主要熱源，應當盡（jìn）可能地將熱源從主機中分離（lí）出去。
　　2.控製溫（wēn）升（shēng）
　　在（zài）采取了一係列減少熱源的措施後，熱（rè）變形的情況將有所改善。但要完全消除機床的內（nèi）外（wài）熱源通（tōng）常是十分困難的，甚至是（shì）不可能的（de）。所以必須通過良好的散熱和（hé）冷卻來控製溫升，以減少熱源的影響。其中部較（jiào）有效的方法是在（zài）機床的發熱部（bù）位強製冷卻，也可以（yǐ）在機床低溫部分通（tōng）過加熱的方法，使機床各點（diǎn）的（de）溫度趨於一致，這樣可以減少由於（yú）溫差造成的翹曲變形。
　　3.改善機床（chuáng）機構
　　在同樣發熱條件下，機床機（jī）構對熱變（biàn）形也有很大影響（xiǎng）。如數（shù）控切割機床過（guò）去采用的單立柱機構有可能被雙柱機構所代替。由於左右對稱，雙立柱機構受熱（rè）後的主軸線除產（chǎn）生垂直方向的平移外，其它方（fāng）向的（de）變形很小，而垂直方向的軸線移動（dòng）可以方便地用一個坐標的（de）修正量進行補償。
　　三、減少運動間的摩（mó）擦和消除傳動間隙
　　數控切割機（jī）機床工作台(或拖板)的位移量（liàng）十（shí）一脈中當量為最小單位的，通常又（yòu）要求能以基地（dì）的速（sù）度（dù）運動。為了使（shǐ）工（gōng）作台能對數控裝（zhuāng）置的指令作出準確響應，就必須（xū）采取相應的措施。目前常用的滑動導軌、滾動導軌和靜壓導軌在摩擦阻尼特性方麵存在著明（míng）顯的（de）差別。在進給（gěi）係（xì）統中用滾珠絲（sī）杠代替滑動絲杠也可（kě）以收到同樣的效果。目前（qián），數控切割機床幾乎無一例（lì）外地采用滾珠絲傳動。
　　數控切割機床(尤其是開環係統的數控（kòng）切割機床)的加工精度在很大程度上取決於進給（gěi）傳動鏈的精度。除了減少（shǎo）傳動齒輪和滾珠絲杠的加工誤差之外，另一個重（chóng）要措施是采用無間隙傳動副。對（duì）於滾珠絲杠螺距的累積誤差，通常采用脈衝補償裝置進行螺距補償。
　　四、提高機床（chuáng）的壽命和精度保持（chí）性
　　為了提高數控切割機機床（chuáng）的壽命和精度保持性，在設計時應充分考慮數控機場零（líng）部件的耐（nài）磨性，尤其是機（jī）床導軌、進給伺港機主軸部件等影響進度的主要零件（jiàn）的耐磨性。在使用過程中，應保證數控切（qiē）割（gē）機床各部件潤滑良（liáng）好。
　　五、減少輔（fǔ）助時間和（hé）改善操作性能
　　數控切（qiē）割（gē）機床的單件加工中，輔助時間(非切屑時（shí）間)占有較大的比重。要進一步提高機床的生產率，就必須采取促使最（zuì）大限度地壓縮輔助（zhù）時間。目前已經有很多數控切割機床采用了多主（zhǔ）軸、多割（gē）炬、以及帶割（gē）炬的自動切割裝置等，以（yǐ）減少割炬切割時（shí）間。對於加工用量加大（dà）的數控切割機（jī）床，床身機（jī）構（gòu）必須有利於排屑。

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