機床床身是整個機床的基礎。床身的精度主要在導軌上, 因此床身導軌的加工質量尤為重要。床身導軌波紋是表面質量缺陷之一, 隨著表面粗糙度值的降低, 波紋就愈加突顯出來。導軌出現波紋嚴重時, 從床身導軌的外表看去, 可見一條條明暗交錯的橫向波紋, 導致油膜不容易形成, 導軌磨損加快, 從而影響導軌精度。
1 .導致磨削重型床身產生波紋的因素
(l) 砂輪的影響①砂輪本身密度不均勻或粘結劑的不均勻, 會使砂輪內部結構的疏松度不均勻, 這不但會造成切削力的不均勻, 還會引起砂輪內部含冷卻液不均勻而造成砂輪原有的動平衡的破壞, 引起床身周期振動, 產生波紋。②砂輪表面磨粒分布高低不平, 磨削加工時, 砂輪與工件接觸宏觀上是線接觸, 但微觀上是無數個切刀在同時對工件進行切削加工。這些切刀的切削刃是多種多樣的, 有的是正前角刃切削, 有的是負前角刃切削,有的則是無切削刃的擠壓或撕裂加工, 因此在切削中消耗的切削力相當大, 為一般切削加工的10 一20倍。在實際磨削中經常會見到連續進刀磨削時, 火花不是均勻連續的, 而是斷續或時大時小的現象,就是由于磨削的切削力大, 引起振動, 產生波紋。
(2) 磨頭主軸軸承的影響采用高速球軸承的磨頭, 由于高速球軸承的每個滾珠之間都有尺寸誤差。在裝配過程中, 要消除軸承的游隙量, 必然會引起軸承微觀的中心線位移, 導致磨頭在高速旋轉工作時, 引起振動, 產生波紋。導軌磨床的磨頭主軸系統應采用內封閉式的靜壓軸承結構, 主軸運轉時靠靜壓油將主軸浮起, 主軸支撐圓周表面靠油膜浮起運轉, 消除了因高速球軸承引起的周期頻率變化而產生的波紋。
(3) 液壓驅動系統的影響①采用液壓缸驅動工作臺運動也必須采取相應的措施, 因為壓力供給時微觀都有一個微量的供油變化, 在葉片泵的兩個葉片之間、齒輪泵的齒形之間以及柱塞泵的柱塞交替之間都有流量的微觀變化, 影響系統供油微量周期變化, 反映在工作臺往復運動時會出現微觀抖動。為了保證供油壓力的穩定, 可增加保壓系統; 以及把從液壓泵到液壓缸的供給管路中的一條油管, 改為由數條長短不一的油管, 每條管路的長短都相差很大, 以保證輸油管路的幾次保壓, 提高驅動系統穩定性。②液壓油是傳遞動力的介質, 而液壓油本身存在的彈性, 液壓缸和活塞的配合間隙液壓缸的尺寸精度及形狀精度, 活塞與液壓缸的長期運動中, 液壓缸內壁的拉毛和彎曲變形, 液壓油內混人水和空氣及油質變化而產生氣泡等, 所引起液壓缸內壓力的變化而導致工作臺往復運動時的抖動現象。因此, 對液壓油進行冷卻恒溫處理及清潔處理, 保證油質純潔。
(4) 工作臺的影響①工作臺是齒條傳動的或是由龍門刨改造的導軌磨床, 肯定存在與齒條距離相同的磨削波紋, 因此用于精密磨削的導軌磨床不能采用工作臺的往復運動是由齒條傳動的方式,必須采用液壓驅動作往復運動。②工作臺本身與床身的接觸狀況也將影響工作臺運動的平穩性, 如工作臺與床身接觸不好或接觸面有研傷時, 工作臺進行往復運動應是勻速運動, 但當兩個研傷部位接觸時, 阻尼增大, 使工作臺運動瞬間受阻, 速度減緩。當研傷部位脫離接觸時, 阻尼減小, 勻速運動恢復, 而在恢復的瞬間會有能量釋放, 床身沖擊, 反映到磨削工件上就會產生波紋。當工作臺不停地往復運動, 就會周期地產生波紋。為了保證導軌磨床工作臺運動平穩性, 應采用靜壓導軌, 使工作臺往復運動時, 工作臺由液壓油浮起來。這樣不僅使機床運動輕松, 而且不易研傷。另外, 導軌接觸面應采用刮研方法, 這樣不但使機床能達到很高的精度, 而且刮研易含油, 有利于導軌面的潤滑。
2 .消除磨削重型床身產生波紋的方法
(l) 砂輪①適當地增加磨頭系統, 包括滑板、主軸系統的剛度及尺寸, 使整個磨頭系統加重, 達到磨頭的重量大于磨削時床身的振動力, 壓住砂輪進行磨削。②砂輪裝入砂輪夾盤后須做靜平衡, 保證砂輪在圓周任意位置停止。砂輪夾盤與磨頭主軸錐孔貼合度大于60 % (應能達到自鎖) 。③砂輪的修整選用鑲嵌3 克拉整體天然金剛石的金剛筆。砂輪修整時金剛筆與砂輪的拖曳角為10 。一15 。。為避免金剛筆的鈍化, 不時將金剛筆旋轉90 。。金剛石對熱很敏感, 修整的時候需要用足夠的磨削液冷卻, 要保持切削液的連續提供。推薦砂輪的修整用量: 修整速度為巧一25 m m /m in ; 修整量0 .02m 而次; 修整次數(單程) 為2 一3次。
(2) 磨頭主軸軸承導軌磨床的磨頭主軸系統應采用內封閉式的靜壓軸承結構, 主軸運轉時靠靜壓油將主軸浮起, 主軸支撐圓周表面靠油膜浮起運轉, 消除了由高速球軸承引起的周期頻率變化而產生的波紋。
(3) 液壓驅動系統為了保證供油壓力的穩定, 可增加保壓系統, 以及把從液壓泵到液壓缸的供給管路中的一條油管, 改為由數條長短不一的油管。每條管路的長短都相差很大, 以保證輸油管路的幾次保壓, 提高驅動系統穩定性。對液壓油進行冷卻恒溫處理及清潔處理, 保證油質純潔。
(4) 工作臺的影響用于精密磨削的導軌磨床不能采用工作臺的往復運動是由齒條傳動的方式, 必須采用液壓驅動作往復運動。為了保證導軌磨床工作臺運動平穩性, 應采用靜壓導軌, 使工作臺往復運動時, 工作臺由液壓油浮起來。這樣不僅使機床運動輕松, 而且不易研傷。另外, 導軌接觸面應采用刮研方法, 這樣不但使機床能達到很高的精度, 而且刮研易含油, 有利于導軌面的潤滑。
(5) 床身裝夾方式的影響床身以底面為基準墊墊鐵找正、裝夾。保證各墊鐵平整、等高, 墊鐵間隔為500 一60 Om m 。用手試推每塊墊鐵, 看其是否移動, 若移動調整至不動為止。每塊墊鐵的預緊力要均勻。四周的側頂墊紙檢查, 頂至紙抽不掉為原則, 也就是說給床身一定的伸展度, 但不能有間隙。
(6) 磨削用量的選擇合理地選擇磨削用量是提高導軌表面質量、消除波紋的重要因素。推薦磨削用量: 切削速度為35 一40 m /m in , 進給量為20 一25m m /行程, 每次切削深度為0 .OO 5m m , 砂輪線速度為405/m 。
3.結語
從分析磨削重型床身產生波紋的因素中可以看出, 影響床身磨削波紋的因素較多, 機理探討也很復雜。依據我公司解決重型床身磨削波紋的實踐經驗可以得出結論, 從砂輪、磨頭、驅動系統、裝夾及磨削用量等諸多方面采取有效措施, 能夠使導軌表面精度得到一定提高。
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