機(jī)床精度保持性與機(jī)床鑄件的殘余應(yīng)力

時間:2019-08-05 15:10 作者:東建鑄造 點擊:
機(jī)床精度保持性是高端數(shù)控機(jī)床較重要的質(zhì)量指標(biāo),目前我國與國外還有相當(dāng)大的差距。國內(nèi)數(shù)控機(jī)床的精度保持性約為一年,而國外可達(dá)五年。這是我國數(shù)控機(jī)床進(jìn)口量為世界一的原因之一。機(jī)床鑄件中的殘余應(yīng)力對鑄件尺寸精度穩(wěn)定性的影響是很大的。高精度的機(jī)床在加工中,引起塑性的,不可逆的變形有三個因素:工作負(fù)荷、材料剛度、殘余應(yīng)力,這三者中殘余應(yīng)力較為危險,因為其應(yīng)力往往大于工作負(fù)荷,且它是持續(xù)的,不間斷的。為經(jīng)過熱時效后的機(jī)床鑄件,殘余應(yīng)力較小,鑄件變形較小。在灰鑄件中,殘余應(yīng)力與強(qiáng)度及碳當(dāng)量有著密切的關(guān)系,它隨碳當(dāng)量的降低而增大,隨抗拉強(qiáng)度的增大而增大。
因此,在相當(dāng)長的一段時間,我國機(jī)床件的低碳當(dāng)量、高強(qiáng)度所帶來較高的殘余應(yīng)力一直未能得到很好的解決。一些國外用戶購買我國機(jī)床鑄件后往往堆放半年或一年后再用,進(jìn)行自然時效,降低與釋放殘余應(yīng)力。因此,實現(xiàn)高碳當(dāng)量、高強(qiáng)度的主要途徑是高剛度,低應(yīng)力的精度保持性。
高精度的機(jī)床鑄件,大部分都是用數(shù)控加工中心機(jī)床進(jìn)行加工的。目前主軸轉(zhuǎn)速從每分鐘幾千轉(zhuǎn)到幾萬轉(zhuǎn),甚至達(dá)十幾萬轉(zhuǎn)。切削速度大幅度提高,每臺數(shù)控中心皆有幾百把刀具,換刀速度從十幾秒到10s,3s,甚至達(dá)1s。因此要求機(jī)床鑄件具有優(yōu)良的切削性能。而現(xiàn)在的問題是低碳當(dāng)量,在提高鑄鐵的強(qiáng)度的同時,也導(dǎo)致了高硬度。
在達(dá)到HT300力學(xué)性能條件下,其所含的碳當(dāng)量不同,鑄造性能中的鐵液流動性與鑄鐵的收縮相差甚大。為不同碳當(dāng)量下的鐵液流動性;不同碳當(dāng)量下的收縮性,因機(jī)床鑄件一般皆為亞共晶鑄鐵,因此碳當(dāng)量越低,流動性越差,收縮越大。
要使機(jī)床鑄件薄壁化,減少縮松、縮孔缺陷,必須在高強(qiáng)度下提高碳當(dāng)量。目前國外的機(jī)床比我國機(jī)床重量輕8%~10%。中型機(jī)床壁厚已達(dá)14~20mm。小型機(jī)床件壁厚已達(dá)8~12mm。低碳當(dāng)量、高強(qiáng)度灰鑄鐵件已是實現(xiàn)薄壁化的嚴(yán)重障礙及造成縮松的重要原因。因此綜合因素充分說明高碳當(dāng)量、高強(qiáng)度、高剛度、低應(yīng)力是我國高端數(shù)控機(jī)床鑄件的發(fā)展方向。
機(jī)床鑄件在相同的強(qiáng)度下,碳當(dāng)量高低是衡量材質(zhì)優(yōu)劣的重要標(biāo)志。我國機(jī)床鑄件尚處在中、低碳當(dāng)量、高強(qiáng)度階段。僅有少數(shù)機(jī)床鑄件廠已接近高碳當(dāng)量、高強(qiáng)度材質(zhì)的水平,但仍有相當(dāng)距離。
各企業(yè)對機(jī)床鑄件薄壁化、高強(qiáng)度、低應(yīng)力、尺寸穩(wěn)定性、切削性能等問題在高端機(jī)床鑄件要求中占前幾位。而這幾個問題皆與碳當(dāng)量有關(guān),說明碳當(dāng)量越低,這類問題越嚴(yán)重。在生產(chǎn)精密機(jī)床鑄件中,選擇結(jié)構(gòu)復(fù)雜的企業(yè)占71%。說明數(shù)控機(jī)床的剛性要求提高,不僅要高的材質(zhì)剛性,還要對鑄件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn),設(shè)計了雙層壁、多層壁,結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鑄件,這給生產(chǎn)機(jī)床鑄件的企業(yè)帶來了困難。
重型機(jī)床超長床身的加工分為粗、半精、精加工工序。床身的粗、半精加工為單段加工,精加工是將床身整體臨床拼接裝卡后一次加工。粗加工的主要目是去除余量,對加工精度沒有嚴(yán)格要求,追求的是加工效率。由于重型機(jī)床床身外形尺寸較大,且需要切削加工的面較多,各面的切削余量也較大,因此需要切除的金屬量較多,必須選用高剛性、大功率的機(jī)床采用大進(jìn)給、大切削量來加工,以盡量減少切削時間。粗加工設(shè)備的選型只要滿足上述要求并具有單段床身加工能力即可。為了提高粗加工的效率,加工時應(yīng)遵循以下原則:
1)選用高切削效率、高復(fù)合型、高剛性的機(jī)床,這是提高切削效率較主要也是較重要的措施,盡可能在一次裝卡中就將所有需要粗加工的部位加工至工藝要求;
2)根據(jù)加工條件盡可能采用合理的切削刀具及切削用量。切削刀具可以大大提高機(jī)床的金屬切除率,而合理的選用刀具及切削用量則可以大大減少刀具的磨損,從而減少更換刀片的時間、輔助工時及空行程,這樣就大大降低了切削刀具的成本;
3)選用簡單可靠的裝卡方法。裝卡方式的好壞直接影響加工過程的穩(wěn)定性。裝卡穩(wěn)定時,不但可以大大減少切削過程中的振動,同時也可適當(dāng)提高刀具的切削用量,避免切削過程中工件發(fā)生移位等。
 
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滄公備:13090002006124