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大家玩的机子，有买新的也有买旧的，也有自制的。有些人认为，不经常做东西，精度可以用时间来换。有的人则精度至上，谈多少丝或多少道都不好意思。
但是床子的精度真正能达到多少呢？当然有国家标准，比如《GB/T3933.3-2002升降台铣床检验条件 精度检验》以及《GB/T 17421.1-1998 机床检验通则 第1部分 在无负荷或精加工条件下机床的几何精度》，前者规定了铣床的静态精度，后者提到了精加工条件下。这个精加工量有多少呢，不同的机床不同的零件以及工艺不一样，比如车铣，可能小于0.05mm。这时候的切削力很小，此时机床的精度基本上和静态精度一样。
但是对应的就应该有动态精度。一般大家说机床身板强，刚性好，会有比较好的动态精度。关于动态精度我目前还没有查到相关国家标准。
一般来说数控机床的基础精度较高，但是多数数控机床都是半闭环的，坛子里大家自己改造的多数是步进电机开环的。即使全闭环，也是对于工作台导轨移动的闭环，而对于刀具的实际来说，实际上还是半闭环。
这样，对于机床精度的指标，国家标准中只涉及到静态相对运动精度，不涉及到切削力的作用。因为机床刚度会直接影响该数据，更不要说由于切削力激振下的动态精度了。下面来看一下国家标准中关于机床静刚度的指标：
《GB/T 13574-1992 金属切削机床 静刚度检验规则》描述了检验的基本方法，《JB/T 2800.3-2011 升降台铣床 第3部分：静刚度》则具体描述了升降台铣床应该达到的要求。前者提到检验静刚度时静态加载力为机床设计最大切削力的2/3，而后者则详述了铣床的静刚度标准
从标准中可以看到，普通的250宽度台面的铣床最大切削力8000N，主轴头变形量在0.4mm左右，可以说，重切削下根本没有精度。假设用直径16mm的4刃立铣刀铣钢，切深约1mm，刀具全宽切削，转速600r/min，进给速度为120mm/min。如果此时切削力800N，如果按照线性关系，此时变形量为0.04mm，机床在断续切削力作用下产生激振，表面粗糙度当然就比较差。要想获得更好的精度，切削量就要很小。因此为了获得比较好的精度和表面质量，需要半精加工和精加工。
实际上这还没有考虑刀具的弹性变形，如果刀具变形很大，要想获得更好的加工精度就需要花更多的时间成本。为了减少加工时间，提高效率，粗加工大量去除材料需要大的切深，也就需要更大的主轴功率和更好的机床刚度。但是机床刚度有限，同时零件以及装夹的工艺系统的刚度也有限。这也就是高速铣之所以应运而生的原因，靠高速小切削力实现高速铣削，但是对刀具的要求就非常高。无论是精度还是耐磨性，都缺一不可。但是也带来一个问题，高速下机床和刀具更容易振颤，这是因为高频共振所需要输入的能量小的多，从而更容易造成机床位移共振，降低加工质量。
说了这么多，刚度问题怎么解决呢？单从静刚度来看，实际上主要还需要解决接触刚度问题，比如减小滑动间隙，增加接触面的接触率，采用预压的轴承、丝杆、导轨等。当然，合理的结构设计改善应力分布是必须的。机床部件的抗弯能力对刚度的影响最大，所以尽量降低弯矩，提高抗弯截面模量能大大提高刚度。同时适当的阻尼能够降低共振频率，从而消除高阶共振问题。但是机床的阻尼比不可能接近一，质量也不是无限大的，需要仔细的总体设计和装调才能避开常见的激振频率。 |
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发表于 2013-1-30 22:21
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