普通車床剛性力壓數(shù)控車床的奧秘

老金愛機床

前兩天論壇里有人問為何普通車床的力道比數(shù)控車床大，老金就好為人師寫了篇普及文章，希望對那位朋友有幫助。
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老金按：越來越覺得知識的重要性，善于學(xué)習(xí)，善于分析，是機床銷售人員的本份，沒技術(shù)、沒人品、沒毅力的三沒人才以后在機床銷售行業(yè)將無法生存。
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在數(shù)控車床已經(jīng)很普及的今天，加工企業(yè)中使用普通車床的仍然很多。存在的就是合理的，普通車床的存在自有道理。

從事機械行業(yè)，凡事需要多個心眼，多看多想多問，每個現(xiàn)象均有道理可講，每個結(jié)果均由原因而產(chǎn)生。普通車床在被發(fā)明一百多年后，一直能在工廠中發(fā)揮老黃牛本色，不是偶然的，而是有其獨到之處，在某些場合普通車床可以力壓數(shù)控車床而被工廠所選用。
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為了提高加工精度，增快進給速度，數(shù)控車床棄梯形絲桿副不用，選用了反向間隙小、滑動效率高的滾珠絲桿副；為了降低主軸跳動，提高主軸轉(zhuǎn)速以改善加工工件的表面粗糙度，數(shù)控車床普遍采用獨立主軸結(jié)構(gòu)，并選用了高精度角接觸軸承來支撐主軸；為了實現(xiàn)不停車轉(zhuǎn)換速度，采用變頻器實現(xiàn)無級調(diào)速；為了減少機床導(dǎo)軌的運動磨損，數(shù)控車床大拖板V字槽上普遍貼上了聚四氟乙烯導(dǎo)軌軟帶，俗稱貼塑。
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上帝給你打開了一扇門，卻會給你關(guān)上一扇窗。這些措施提高了數(shù)控車床的綜合性能，卻帶來了一個最大的副作用---剛性的降低，也就是切削力的下降。舉個例子，6140普通車床切削45號鋼單邊切深7毫米是常事，但6140數(shù)控車床單邊切深5毫米已經(jīng)算是剛性上佳的機床了。
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很多資料上寫著“滾珠絲桿副無側(cè)隙、剛性高”，有些剛?cè)腴T的銷售人員就抱著這一點不放：“書上不是寫著滾珠絲桿副剛性高嗎，老金你怎么說剛性降低了呢？”朋友，比較都是有一個參照物的，滾珠絲桿副的剛性和豆腐相比，那剛性是杠杠的，但是和梯形絲桿副相比，剛性就可以歸納到較差的行列中去了。滾珠絲杠副的原理是通過將鋼珠的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成絲杠的直線運動，絲桿螺母和絲杠之間是通過鋼珠接觸的，典型的點接觸，而梯形絲桿副的螺母和絲杠之間的接觸是面接觸，接觸面積遠大于滾珠絲杠副，剛性自然也要強許多。

& l1 G7 W6 U3 x7 j$ \( C4 h- Y普通車床普遍使用雙列圓柱滾子軸承，能夠承受很大的軸向和徑向負荷。數(shù)控車床中常用一對高精度角接觸軸承來替代一對雙列圓柱滾子軸承，目的是提高機床主軸轉(zhuǎn)速，可以承受一定的軸向和徑向負荷，但載荷能力要弱于普通車床的純雙列圓柱滾子軸承結(jié)構(gòu)。
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" _) O3 r# a4 o) I2 r' X傳統(tǒng)的普通車床通過不同直徑齒輪的嚙合來實現(xiàn)主軸速度的改變，每次改變速度都需要停車然后手動變檔，叫硬調(diào)速。數(shù)控車床則利用變頻器的調(diào)速功能來實現(xiàn)不停車變速，即軟調(diào)速。硬調(diào)速和軟調(diào)速相比，電氣滯后特性造成軟調(diào)速剛性要差于硬調(diào)速的剛性，即使是采用齒輪箱檔內(nèi)無級變速的結(jié)構(gòu)，在同一個齒輪檔內(nèi)的速度調(diào)整仍然是通過變頻器的軟調(diào)速，剛性好于完全無級調(diào)速結(jié)構(gòu)，但差于普通車床的完全硬調(diào)速。
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) ~) |8 J$ E  {) o, ]- d6 l大家都知道，每個物品都有一定的抗彎能力，壓力超過抗彎的臨界極限值，物品就會變形。鑄鐵和塑料相比，誰的抗彎能力強，大部分小學(xué)生也能得出正確答案。機床大托板上貼的聚四氟乙烯導(dǎo)軌軟帶，實際上就是塑料的一種，雖然提高了導(dǎo)軌的耐磨度，但是卻降低了導(dǎo)軌的抗變形能力，即剛性下降。

此外，數(shù)控車床的設(shè)計定位是精密加工，而不是大切削量的強力粗加工，所以和同類型的普通車床相比，機床導(dǎo)軌的寬度、主軸箱的尺寸、絲桿的直徑都做了相應(yīng)的妥協(xié)，說偷工減料是不科學(xué)，講輕量化會比較貼切。這些也是數(shù)控車床剛性降低的原因之一。

數(shù)控車床由于易學(xué)易用，使用越來越廣泛，有些企業(yè)也采購經(jīng)濟型數(shù)控車床用于粗加工，這沒有問題，但請不要超過機床的切削能力去使用機床。超負荷使用機床會造成機床壽命下降，也有可能會造成事故的發(fā)生。
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王樹大

      關(guān)于梯形絲杠的傳動精度高，因為導(dǎo)程比滾珠絲杠可以小，所以可以指示更精細的刻度。而滾珠絲杠由于滾珠的加入無法做到小導(dǎo)程，所以指示的精度明顯不能高過梯形或者普通三角螺紋。梯形絲杠的剛性也高于滾珠絲桿這種說法我曾經(jīng)不止一次的告訴過很多人，但是很多人不愿相信，甚至取笑我是胡說八道。國人通常真的不具備科學(xué)探究性，他們盲從迷信。滾珠絲杠的精度就是被滾珠絲杠沒有側(cè)隙這句話鎖蒙蔽了的。絲杠的作用畢竟是軸向移動的。所以徑向就是如上所說的側(cè)隙對軸向移動精度的影響還是不多的，當(dāng)然滾珠絲杠已經(jīng)可以做到軸向與徑向都背隙很小了，但是梯形絲杠只要精細制造也可以做得到的。絲杠傳動精度最主要的是軸向串動框量，它的產(chǎn)生關(guān)鍵不是螺紋頂與螺紋底，梯形的兩個斜面如果緊貼住了螺紋頂與螺紋底即使不接觸還是可以保持很高精度的，螺紋的兩個側(cè)面是決定絲杠剛性的關(guān)鍵所在，所以很多高精度梯形絲杠為了最大限度的追求兩個側(cè)斜面的背隙的消除，只有摒棄牙頂或者牙地的接合面了，所以是一個舍棄的次要而追求主要的做法。本人拆卸過瑞士肖柏林車床的十字滑臺，發(fā)現(xiàn)他們使用的10毫米梯形絲杠的實際大徑遠不到10毫米，好像是9.1毫米，所以顯然這根絲杠不能算作9毫米絲杠了，明顯是10毫米梯形絲杠。瑞士人顯然在上百年前就選擇了這種追求主要性能的做法，這一點機械常識全世界應(yīng)該向瑞士人學(xué)習(xí)，人家國家教育質(zhì)量一流，但是大學(xué)生卻非常稀少，大量的都是職業(yè)學(xué)校，培養(yǎng)出大量優(yōu)質(zhì)的職業(yè)人才。至于絲杠移動的位置精度滾珠絲杠與其它絲杠都一樣，都要取決于纏距的均勻性。這一點滾珠絲杠相對于其它絲杠沒有優(yōu)勢可言。滾珠絲杠最大優(yōu)點就是摩擦小，轉(zhuǎn)矩小，移動速度快，并且滾動摩擦也不容易造成磨損。
" D/ d5 l" B, i# Z' v) j        梯形絲杠目前看來是背隙與傳動速率都很好的，非常適合普車使用，如果提高扛磨損能力的話可以進一步提高傳動速度，運用到數(shù)控機床領(lǐng)域絕對可以大幅提高數(shù)控機床的剛性。暫且先不考慮走位精度，梯形絲杠與滾珠絲杠最大的優(yōu)點應(yīng)該是帶有自鎖停能力，滾珠絲杠由于摩擦系數(shù)低，所以很難有自主鎖定能力，這樣就會有一個反作用力矩施加到驅(qū)動電機上的。論定位精度最好的應(yīng)該是三角螺紋，但是它在傳動速率與抗磨損以及承受載荷能力上都比較弱，所以三角螺紋還是不適合機床的傳動使用，目前很多家用小心機床的中小拖板使用的是三角形螺絲來代替?zhèn)鲃犹菪谓z杠，雖然出廠背隙可以做的很小，但是喪失精度的用時非常快。所以三角形螺紋在車床上用處不大，一般要用在機床上的話可以使用在磨床等需要更精密走位的滑動組件上。
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行中

樓主寫得不錯，理論和實際都很牛

stone_1045

好！贊一個！

菡龍2009

拜讀。頂。
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路丁123

牛啊  學(xué)習(xí)了哈

鄒誠

拜讀！{:soso_e179:}

RAJRLZD

學(xué)習(xí)下

風(fēng)隨意

如果能把
普通車床普遍使用雙列圓柱滾子軸承，能夠承受很大的軸向和徑向負荷。數(shù)控車床中常用一對高精度角接觸軸承來替代一對雙列圓柱滾子軸承，目的是提高機床主軸轉(zhuǎn)速，可以承受一定的軸向和徑向負荷，但載荷能力要弱于普通車床的純雙列圓柱滾子軸承結(jié)構(gòu)
/ e& k3 y9 L0 u' d0 |, S5 h這兩種結(jié)構(gòu)用形象的圖片展現(xiàn)出來讓我們這些不懂機床的人看下該多好啊、。。。。。哈哈！！！！謝謝老金了

長江漂流

只是現(xiàn)在踏踏實實生產(chǎn)普通車床的廠家不多了，愿意研究如何提高普通車床的精度和使用壽命的廠家更少。