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联系我们车床主轴箱与床身固定结合面是重要结合面。因为这个面决定了车床主轴的一项精度,而这样重要的接触面采用传统的刮研方法配刮,床身接触面为刮研面,主轴箱底面是精刨面,紧固后由于机加工表面宏观不平的影响,只有少数硬点与机加工表面接触,使该固定接触面接触刚度低,机床动刚度低,抗振性能差。同时接触点磨损快,机床精度不稳定。
笔者提出振动研点刮研法,也称就位研点刮研法。采用这种新工艺,接触硬点数量可知,接触点数量可以控制,结合面接触刚度可以控制。
因为振动研点必须将机床各部件安装就位,因此也称为就位研点法。例如:普通车床主轴箱与床身结合面可先使用传统刮研法加工,然后将主轴箱与床身紧固,启动拖动发电机。如装配过程复杂的可用激振器对机床激振。这时紧固后的结合面出现振动摩擦,接触的少数硬点会显示出来,然后对硬点刮削,让更多的高点参与接触。这时的刮研表面不再是平面,刮研表面与精刨表面的接触,就象人的上下牙齿咬在一起,可消除宏观不平的影响。此时的接触硬点分布均匀,随着刮研次数增多,每平方英寸接触点数量也会增加。对于普通车床主轴箱和床身接触面,接触硬点达到每平方英寸7点,接触变形即可为零,满足接触刚度要求。这个接触面变形为零,使普通车床整机变形减小15%。这时结合面实际接触面积等于名义接触面积。由于接触面积大,外力作用时,压强小,磨损少,机床精度寿命直接进入稳定期。
机床振动研点发生机理可用数学模型表示。机床出现受迫振动时,固定结合面位移响应为
式中 P——激振力,MPa
ωn——系统固有角频率,rad/s
ω——外力角频率,rad/s
δ——衰减系数,
t——时间,s
在金属切削过程中,由机床—工件—刀具组成的惯性系统是一个振动系统。主轴箱与床身结合面是这个系统的一个环节,也会出现振动,系统的传递函数为
式中 KC——切削刚度,表示单位切削截面积所产生的切削力,N/(mm.μm)
b——切削宽度,mm
μ——两次切削重叠系数
W(S)——系统开环状态下传递函数(S=iω)
u——位移响应,μm
以上两种振型的位移响应表明,固定结合面紧固后在激振力作用下出现振动摩擦,接触硬点摩擦后发亮显现出来。
振动研点刮研法,排除结合面宏观不平的影响,使实际接触面积增大等于名义接触面积,接触变形为零。由接触刚度公式k=P/δ(式中P为作用力;δ为变形)分析,当δ→0时,接触刚度趋于无穷大。实际意义是:两个分开的部件,相当于一个整体零件。这样的装配结果机床抗振性能明显增加。用新工艺装配的车床切槽宽度试验比以前增加2mm。加工表面粗糙度值减小一个等级。其相关精度比以前稳定。