机床铸件的性能要求及尺寸精度

时间:2019-04-08 16:23 编辑:澳门新葡萄京官网首页 点击:
机床是装备制造业中的主要产品,也是各行业广泛采用的加上设备。随着汽车、航空航天、军事,以及制造业的整体发展,对机床产品的要求也越来越高,高精数控机床产品成为机床行业的主流,国外的数控机床产品技术水平高、发展速度快。近几年,国内的高档数控机床自主研发能力也不断提高,技术水平获得阶段性突破,与国外同行业的差距逐渐缩小。由于机床的结构件和许多主要部件都是以铸件为坯料的,因此机床铸件的好坏,对机床的质量、寿命、精度保持性都有重要的影响。
对机床铸件的性能要求主要有以下几个方面:
(1)较高的抗压强度与抗拉强度。
(2)良好的精度稳定性。
(3)高的弹性模量。
(钧良好的耐磨性。
(5)较好的减震性。
(6)良好的切削性能。
(7)良好的铸造性能。
(8)较高的尺寸精度,较低的表面粗糙度。
国内外生产机床铸件主要从化学成分、力学性能、金相组织、尺寸精度和时效处理等几方面进行控制。
1.化学成分
采用数控机床加上零件时,要保证其较高的精度和加上初期、中期、后期尺寸精度的一致性,就要求铸件的硬度、加上性能的稳定。虽然数控机床有自动测量,刀具磨损自动补偿等功能,但铸件硬度与加上性能的波动大小仍会对加上精度的稳定性产生影响。实践证明,保持铸件化学成分的稳定是保证铸件硬度、加上性能稳定的重要措施。因此,熔炼铁液的c、si、MO含量(质量分数)波动均不应超过士0.1%,C的波动范围为士0.05%。
(2)强度与碳当量目前,国外数控机床铸件大多数采用HT35O、HT300高强度灰铸铁,比澳门新葡萄京官网首页国高1~2个牌号。但是在提高铸件强度的同时往往伴随着碳当量的降低,收缩的增大,流动性的降低,以及铸造性能的恶化,而且国外机床铸件在向高强度发展的同时,还向轻量化方向发展,铸件的主要蹄厚从过去的20~25mm减至11~20mm,切削力小的机床,其床身主要蹄厚仅8~10mm,所以在保证同一强度下有较高的碳当量或在同一碳当量下有较高的强度,国外在配料中增加废钢的同时,采用高温熔炼渗碳及强有力的孕育措施等,获得高温优质铁液,可在较高的碳当量下获得高的机械强度。又如在一定的碳当量下,将si/c比从0.1~0.5提高到0.7~0.8,不仅可以提高机械强度,还可增加弹性模量,因此控制化学成分尤其是碳当量,是保持强度的同时具有优良铸造性能的重要指标,这对于机床铸件的轻量化,避免铸造性能的恶化而导致废品率的上升及能源的浪费是十分重要的。
2.力学性能
目前澳门新葡萄京官网首页国机床主要铸件(如床身、上作台、立柱、横梁等)一般采用HT200、HT250、HT300三个牌号。国外机床大部分采用抗拉强度300MPa或350MPa的高强度灰铸铁,比澳门新葡萄京官网首页国机床铸件高1一2个牌号。从使用角度上看,机床铸件的刚性比其强度更重要,计算表明,即使达到机床较大切削力,高牌号铸铁件的抗压强度、抗拉强度仍有较大的安全系数,却会出现因其刚度差、抗变形能力不够而使强力高速切削的数控机床失去加上精度。因此,对现代数控机床铸件材质的刚性指标很重要,即灰铸铁的弹性模量越大,材质抗变形能力也越大。
铸铁弹性模量在强力切削下对数控机床保持精度的稳定性的作用越来越重要。弹性模量与强度有着密切的关系,强度越高,弹模量也越高。
但不能以强度的测试来代替弹性模量的测试。因为即使是同样的强度,弹性模数也有高低之分。熔炼配料中的废钢量,渗碳的机制,高温熔炼,孕育强化及化学成分中的si/C比,以及金相组织中的石墨数量、大小等都是影响弹性模量的重要因素。国内外灰铸铁的弹性模量对比。
铸件在受力时抗拉强度越高,弹性模量下降的幅值越小,这是高刚度机床要求铸铁更高强度的原因,也是国外数控机床提高铸件牌号的原因所在。
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