机床固定结合面配刮新工艺 - 文章

机床固定结合面配刮新工艺

作者：湛江师范学院彭德恩

摘要：研究了传统刮研方法，提出这种刮研方法带来的质量问题，并提出新的刮研工艺——振动研点刮研法。论述了这种新工艺优点：增大实际接触面积；减小接触变形，消除宏观不平的影响。

关键词：刮研　振动研点　接触面积　接触变形

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。

(投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (2004-5-19，阅读4112次)

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