機(jī)床固定結(jié)合面配刮新工藝
>摘要:研究了傳統(tǒng)刮研方法,提出這種刮研方法帶來(lái)的質(zhì)量問(wèn)題,并提出新的刮研工藝——振動(dòng)研點(diǎn)刮研法。論述了這種新工藝優(yōu)點(diǎn):增大實(shí)際接觸面積;減小接觸變形,消除宏觀不平的影響。
關(guān)鍵詞:刮研 振動(dòng)研點(diǎn) 接觸面積 接觸變形車床主軸箱與床身固定結(jié)合面是重要結(jié)合面。因?yàn)檫@個(gè)面決定了車床主軸的一項(xiàng)精度,而這樣重要的接觸面采用傳統(tǒng)的刮研方法配刮,床身接觸面為刮研面,主軸箱底面是精刨面,緊固后由于機(jī)加工表面宏觀不平的影響,只有少數(shù)硬點(diǎn)與機(jī)加工表面接觸,使該固定接觸面接觸剛度低,機(jī)床動(dòng)剛度低,抗振性能差。同時(shí)接觸點(diǎn)磨損快,機(jī)床精度不穩(wěn)定。筆者提出振動(dòng)研點(diǎn)刮研法,也稱就位研點(diǎn)刮研法。采用這種新工藝,接觸硬點(diǎn)數(shù)量可知,接觸點(diǎn)數(shù)量可以控制,結(jié)合面接觸剛度可以控制。因?yàn)檎駝?dòng)研點(diǎn)必須將機(jī)床各部件安裝就位,因此也稱為就位研點(diǎn)法。
例如:普通車床主軸箱與床身結(jié)合面可先使用傳統(tǒng)刮研法加工,然后將主軸箱與床身緊固,啟動(dòng)拖動(dòng)發(fā)電機(jī)。如裝配過(guò)程復(fù)雜的可用激振器對(duì)機(jī)床激振。這時(shí)緊固后的結(jié)合面出現(xiàn)振動(dòng)摩擦,接觸的少數(shù)硬點(diǎn)會(huì)顯示出來(lái),然后對(duì)硬點(diǎn)刮削,讓更多的高點(diǎn)參與接觸。這時(shí)的刮研表面不再是平面,刮研表面與精刨表面的接觸,就象人的上下牙齒咬在一起,可消除宏觀不平的影響。此時(shí)的接觸硬點(diǎn)分布均勻,隨著刮研次數(shù)增多,每平方英寸接觸點(diǎn)數(shù)量也會(huì)增加。對(duì)于普通車床主軸箱和床身接觸面,接觸硬點(diǎn)達(dá)到每平方英寸7點(diǎn),接觸變形即可為零,滿足接觸剛度要求。這個(gè)接觸面變形為零,使普通車床整機(jī)變形減小15%。這時(shí)結(jié)合面實(shí)際接觸面積等于名義接觸面積。由于接觸面積大,外力作用時(shí),壓強(qiáng)小,磨損少,機(jī)床精度壽命直接進(jìn)入穩(wěn)定期。
機(jī)床振動(dòng)研點(diǎn)發(fā)生機(jī)理可用數(shù)學(xué)模型表示。機(jī)床出現(xiàn)受迫振動(dòng)時(shí),固定結(jié)合面位移響應(yīng)為式中 P——激振力,MPaωn——系統(tǒng)固有角頻率,rad/sω——外力角頻率,rad/sδ——衰減系數(shù),t——時(shí)間,s在金屬切削過(guò)程中,由機(jī)床—工件—刀具組成的慣性系統(tǒng)是一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)。主軸箱與床身結(jié)合面是這個(gè)系統(tǒng)的一個(gè)環(huán)節(jié),也會(huì)出現(xiàn)振動(dòng),系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為式中 KC——切削剛度,表示單位切削截面積所產(chǎn)生的切削力,N/(mm.μm)b——切削寬度,mmμ——兩次切削重疊系數(shù)W(S)——系統(tǒng)開(kāi)環(huán)狀態(tài)下傳遞函數(shù)(S=iω)u——位移響應(yīng),μm以上兩種振型的位移響應(yīng)表明,固定結(jié)合面緊固后在激振力作用下出現(xiàn)振動(dòng)摩擦,接觸硬點(diǎn)摩擦后發(fā)亮顯現(xiàn)出來(lái)。振動(dòng)研點(diǎn)刮研法,排除結(jié)合面宏觀不平的影響,使實(shí)際接觸面積增大等于名義接觸面積,接觸變形為零。
由接觸剛度公式k=P/δ(式中P為作用力;δ為變形)分析,當(dāng)δ→0時(shí),接觸剛度趨于無(wú)窮大。實(shí)際意義是:兩個(gè)分開(kāi)的部件,相當(dāng)于一個(gè)整體零件。這樣的裝配結(jié)果機(jī)床抗振性能明顯增加。用新工藝裝配的車床切槽寬度試驗(yàn)比以前增加2mm。加工表面粗糙度值減小一個(gè)等級(jí)。其相關(guān)精度比以前穩(wěn)定。
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