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机床铸件的结构组成及研伤原因分析

06-23
2019

机床铸件多为床身使用,它的结构简单,工艺性能好,便于导轨面的加工。水平床身配上水平放置的刀架可提高刀架的运动精度,一般可用于大型数控车床或小型精密数控车床的布局。但是水平床身由于下部空间小,故排屑困难。从结构尺寸上看,刀架水平放置使得滑板横向尺寸较长,从而加大了机床宽度方向的结构尺寸。水平床身配上倾斜放置的滑板,并配置倾斜式导轨防护罩,这种机床铸件布局形式一方面有水平床身工艺性好的特点,另一方面机床宽度方向的尺寸较水平配置滑板的要小,且排屑方便。

机床铸件的耐磨性和尺寸稳定性,铸件质量对机械产品的性能有很大影响。例如,直接影响机床的精度连结寿命;各类泵的叶轮、壳体以及液压件内腔的尺寸、型线的准确性和概况粗拙度,直接影响泵和液压系统的工作效率,能量消耗和气蚀的发展等;内燃机缸体、缸盖、缸套、活塞环、排气管等铸件的强度和耐激冷激热性,直接影响发动机的工作寿命。

铸件铸造方法选择的原则:铸件优先采用砂型铸造,主要原因是砂型铸造较之其它铸造方法老本低、生产工艺简单、生产周期短。当湿型不能满足要求时再考虑使用粘土砂表干砂型、干砂型或其它砂型。铸件铸造方法应和生产批量相适应,低压铸造、压铸、离心铸造等铸造方法。可以有各种不同的强度、硬度、韧性配合的综合性能,铸件有优良的机械、物理性能。还可兼具一种或多种特殊性能,如耐磨、耐高温和低温、耐腐蚀等。

机床铸件采用的材料:

1、树脂砂型刚度好,浇注初期砂型强度高这就有条件利用铸铁凝固过程的石墨化膨胀,有效地消除缩孔、缩松缺陷,实现灰铸铁、球墨铸铁件的少冒口、无冒口铸造。

2、实型铸造生产中采用聚苯乙烯泡塑模样应用呋哺树脂自硬砂造型。当金属液浇入铸型时,泡沫塑料模样在高温金属液作用下迅速气化,燃烧而消失,金属液取代了原来泡沫塑料所占据的位置,冷却凝固成与模样形状相同的实型铸件。

3、相对来说,消失模铸造对于生产单件或小批量的汽车覆盖件,机床床身等大型模具较之传统砂型有很大优点,它不但省去了昂贵的木型费用,而且便于操作,缩短了生产周期,提高了生产效率,具有尺寸精度高,加工余量小,表面质量好等优点。

机床铸件的组成:

1、机床的机身一般是灰铸铁材料。易于铸造、加工,耐压力,吸收震动好,比铸钢成本低,耐磨性好(灰铁含有石墨),机身本身就可以“自带”导轨。

2、机身的结构组成:底座、立柱、机身、横梁等,视机床具体加工内容决定。

3、较主要的原因是铸铁有良好的吸震性、铸造性能、耐磨性能和切屑性能。机床床身结构复杂,机床工作产生的震动、机床要求耐磨损这些都决定了灰口铸铁在机床上面的应用。

机床铸件研伤原因:

粘着磨损型研伤:

这种研伤是指磨擦副在相对运动时,由于互相磨擦,接触表面的材料从一个表面转移到另一个表面,致使磨擦表面产生了划痕与沟槽。

1、粘着磨损型研伤的产生机理

研究表明:固体表面状况,从微观的角度看是存在着凸凹不平的缺陷的,即使是经过抛光加工也不能完全消除凸峰和凹谷。当两个磨擦表面接触时,实际上是两个磨擦表面的凸峰相互接触。由于接触应力很大,以致产生弹、塑性变形,使接触面积增大,直到能够承受全部载荷时为止。在这种情况下,金属接触表面上将出现牢固的粘着点,这种现象就是通常讲的冷焊粘着。这些粘着点是在没有表面膜的情况下产生的,当磨擦副表面上有表面膜时,只受法向力作用,其冷焊粘着也是不会产生的。若同时有切向力的作用,且法向力和切向力都很大,并在做相对滑动时,磨擦表面的温度就会升高,在高温高压下,致使油膜破坏,接触的金属表面就会软化或熔化,接触点就产生粘着—撕脱—粘着—撕脱的循环过程,使接触表面的材料从一个表面转移到另一表面上,从而使其中一个表面(或两个表面)上形成划痕和沟槽,也就是形成粘着磨损型的研伤。

2、粘着磨损型的研伤的分类

根据磨擦副表面研伤的破坏程度,我们可将机床上常见的粘着磨损型研伤划分为四类:

1)涂抹研伤仅发生在软金属浅层表面,被研伤的软金属薄层以涂抹的方式,转移到硬金属表面上,例如:蜗杆副运行一段时间后,蜗杆表面上的铜涂抹在蜗杆表面上。

2)擦伤研伤发生在软金属表面表层以下较浅的部分,破坏方式是沿运动方向产生细小划痕,有时硬金属表面上也有可能划伤。最常见的是在机床运行初期、轴和滑动轴承处于摩合期的磨损。

3)胶合(或称撕脱)研伤发生在相互磨擦的两个零件的一方或两方的基体较深处,由于表面局部温度高,压力大,使粘着结合强度任一基体金属剪切强度,当磨擦副做相对滑动时其表面做一日和尚撞一天钟产生撕脱性破坏,出现胶合性研伤。如凸轮副、蜗杆副、齿轮副,较为常见;机床的滑板与导轨在缺乏润滑油而导致干磨擦时,也常会产生此类研伤。

4)咬死当磨擦副表面瞬时闪发的温度相当高、粘着区较大、粘着点的强度也相当高,粘结不能从基体上剪切掉,以致造成相对运动中止的现象。咬死是研伤中最严重的一种。例如轴与滑动轴承当润滑不良而出现的“抱轴”,大都会产生这种研伤;大型机床的导轨缺油引起的大面积研伤也会产生咬死。


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