机床床身的精度及保持性的要求

时间:2019-08-16 15:17 编辑:澳门新葡萄京官网首页 点击:
随着机械零部件加工精度的要求不断提高,对机床床身的精度及其保持性的要求也随之提高。但床身铸件一般较长,壁厚相差较大,在凝固、冷却过程中容易产生铸造应力和铸件变形,严重影响其尺寸精度及其保持性。
铸造应力和铸件的变形对铸件质量有很大影响。铸造应力是铸件在生产、存放、加工以及使用过程中产生变形和裂纹的主要原因,还会降低铸件的使用性能。有残余应力的铸件放置时间过长或经机械加工后会变形,使铸件失去精度,尤其对尺寸精度要求高的铸件影响更大。因此,在铸件生产过程中应该尽量降低铸造应力,减少变形。
热时效前后残余应力对比情况可见,热时效可大幅度降低铸件的残余应力,但如果升温、保温和降温过程中工艺参数选择不当,不但应力得不到消除,反而会增大铸件的应力。对于壁厚差别很大、开裂倾向严重的铸件,升温速度减缓至30~50℃为宜。因为铸件应力的产生是从350℃以上的弹塑性温度内开始的,时效后的降温要防止在这个温度区造成不均匀的塑性变形,在350℃以上,退火铸件的降温速度一般在30℃/h;在350℃以下,降温速度虽对残余应力无明显影响,但缓慢的降温速度(10 ℃/h)可以起到强化基体的作用,200℃以下方可加快冷却速度。
床身铸造过程中较大等效残余应力与床身温度场变化关系显著,较大等效残余应力分布在筋板与无排屑孔的导轨面相交处以及在床头箱、床尾与导轨面相交有筋板处,在床头一排屑孔横隔板与竖向筋板交接位置达到较大。在床身较高温度处于400℃以上时,等效残余应力随床身较高温度降低而急剧增加.在临界温度以下随床身较高温度降低而缓慢降低。这一方面是由于铸铁弹塑性变形的临界温度为400℃,在400℃以上铸件因局部降温不均匀会产生塑性变形而形成残余应力累积,在400℃以下时床身整体降温减缓,引起塑性变形可能性较小,等效残余应力基本不会增加。另一方面,由于床身较高温度为400℃时正好是在浇注72h左右时间段,此时工艺要求落砂,落砂后床身受到约束减小,可以认为之后降温引起床身变形是在无约束条件下进行的,因此随着降温可以释放部分残余应力,所以床身较大等效残余应力逐渐缓慢减小,直至降温到室温时较大等效残余应力几乎不再变化。这种趋势。较大等效残余应力约为150MPa,位置处在床头一排屑孔横隔板与竖向筋板交接处,即此处易造成裂纹现象,这与实际生产相符。
同时给出铸件处于30℃以下时的沿床身长度方向的变形和高度方向的变形,沿高度方向较大变形为约9mm,两端上翘。沿长度方向收缩约30mm。这与实际生产基本相符,高度方向翘起约15mm,收缩量约45mm,但模拟结果偏小,这主要是由于模拟中很难实现床身完全处于自由伸缩状态,从而变形较小。
机床铸件浇注要求浇注系统能平稳快浇,能挡渣,不产生涡流、飞溅和冲刷砂型等,有利于形成顺序凝固;但薄壁铸件,则要求内浇道开在薄壁处,以利于形成同时凝固。
浇注系统多为底注或垂直缝隙式;对于复杂的大型床身铸件,多采用底注和顶注联合;不高于100mm的一半皮带轮铸件等,可采用顶式。为了挡渣,常采用带过滤网(过滤网放在缓冲槽与横浇道的搭接处)缓流式浇注系统。
直浇道可分为三种;圆锥形、片状和蛇状。
1圆锥形; 浇道太粗时,容易产生涡流,从而易使铸件形成氧化夹杂和气孔。适用于中小型机床铸件。浇道直径好不要超过50mm,若必须采用较大的直浇道截面积时,应改为数个较小的直浇道或采用其它形式(如片状排列式)直浇道。
2片状; 金属液流动平稳,不易产生涡流,有利于防止铸件形成氧化夹杂和气孔。常用于大,中型铸件。片状浇道冷却快,故选取断面时,应比园断面大。
3蛇形; 浇道阻力由浇道曲折控制。金属液平稳无冲击力和涡流产生,需要做专用的浇道芯盒。多采用大、中型铸件。
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