机床的精确度和机床铸件的刚性

时间:2018-04-14 11:46 作者:威尼斯游戏网站 点击:

  进入21世纪以来,随着科技进步、产品升级以及   重点工程、地方投资项目的不断推进,国民经济各行业对机床产品的需求水平都进一步提高,机床产品也正在迅速发展,国内外均研制了很多大型高精端数控机床,它是解决叶轮、叶片、船用螺旋桨、重型发电机转子、汽轮机转子、大型柴油机曲轴等加工的   手段,它对一个   的航空、航天、军事、科研、精密器械、高精医疗设备等等行业有着举足轻重的影响力。该类机床大型铸件主要有床身、立柱、工作台、横梁、主轴箱体、尾座体等,立柱是其的关键部分,对主轴箱起支撑作用,满足主轴箱的Z向运动,要求立柱铸件要有较好的刚性和热稳定性。立柱设计为A形结构,   排除机床在加工过程产生的偏移摆动,保证了机床的加工精度。同时对其质量有着严格要求,立柱表面导轨具有导向精度高、耐磨性能好、足够的刚度等技术特点,同时要求铸件尺寸精度高,导轨表面不允许有缩孔、缩松、裂纹、气孔、夹渣等铸造缺陷,这些缺陷将严重影响立柱的耐磨性能和刚度,进而影响其使用寿命,严重时导致机床加工中心失去控制,产生   事故。
   提高机床铸件质量的核心是高碳当量、高强度、高刚度与低应力近50年来,机床的精度已提高了100倍,已进入亚微米级及纳米级超精加工时代。高精度与精度的保持性是数控机床质量的重要指标。
   (1)机床精度与机床铸件的刚性
   精度是指被加工零件能达到的加工精度。重型、超重型数控机床已进入大型电站设备、石化冶金设备、汽车制造等行业。这些高精度、高速切削、强力切削的数控机床对机床铸件的刚度与减震性提出了   高的要求:航天航空、核工业、兵器、发电设备所需各种特殊性能的合金材料加工时又“粘”又“硬”,故要求机床与机床铸件具有足够的抗变形能力,即使在高速、强力切削下仍能保持高精度。从使用角度上看,机床铸件的刚性比强度   为重要。实践与计算表明,即使   大的切削力,机床铸件的强度仍有较大的   系数,但却会出现由于刚性差、抗变形能力及减震性差而失去加工精度。因此   数控精密机床在高速切削、强力切削下,机床铸件   具有较高的刚性与优良的减震性。现代数控机床中主要受力的机床件,往往不是按强度设计的,大部分是按刚性设计的。提高机床铸件刚性的措施来自两个方面:一个是提高铸件的结构刚性,这就是机床件向双层壁、多层壁结构发展,形成机床件薄壁化,结构日益复杂的重要原因。另一项措施是提高机床铸件的材质刚性,即弹性模量,而弹性模量的高低主要取决于抗拉强度。因此现代的   数控机床铸件皆采用了高强度灰铸铁HT300、HT350及高强度、高刚度球墨铸铁材质。保持加工时高精度的另一因素是机床铸件   具备优良的减震性。值得提出的是,在减震性能中,灰铸铁的减震性优于球墨铸铁,而灰铸铁中,碳当量高的减震性又优于碳当量低的。实践表明,高碳当量、低强度灰铸铁吸震率高,其次是低碳当量、高强度灰铸铁,球墨铸铁次于灰铸铁,碳钢   低,这也是机床件大部分是灰铸铁的原因。长期以来,机床件的高刚度、高强度与优良的减震性难以统一。前者要求低碳当量,后者要求高碳当量,因此   精密机床的精度要求其铸件既要有强有力的抗变形能力的材质刚性,又要有优良的减震性,这就要求碳当量与高强度、高刚度在一个新的高度上达到平衡。即在高碳当量下达到高强度、高刚度。
   (2)机床精度保持性与机床铸件的残余应力
   机床精度保持性是   数控机床   重要的质量指标,目前威尼斯游戏网站国与国外还有相当大的差距。国内数控机床的精度保持性约为一年,而国外可达五年。这是威尼斯游戏网站国数控机床进口量为世界   的原因之一。铸件中的残余应力对铸件尺寸精度稳定性的影响是很大的。高精度的机床在加工中,引起塑性的,不可逆的变形有三个因素:工作负荷、材料刚度、残余应力,这三者中残余应力   为危险,因为其应力往往大于工作负荷,且它是持续的,不间断的。未经热时效的机床铸件,残余应力较大,铸件变形大。经过热时效后的机床铸件,残余应力较小,铸件变形较小。
   在灰铸件中,残余应力与强度及碳当量有着密切的关系,它随碳当量的降低而增大,随抗拉强度的增大而增大。因此,在相当长的一段时间,威尼斯游戏网站国机床件的低碳当量、高强度所带来较高的残余应力一直未能得到很好的解决。一些国外用户购买威尼斯游戏网站国机床铸件后往往堆放半年或一年后再用,进行自然时效,降低与释放残余应力。因此,实现高碳当量、高强度的主要途径是高刚度,低应力的精度保持性。

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