分析加工中心的定位精度保持性
海天精工 加工中心 鉆攻中心前言：機床的基礎件隨時間緩慢變形是影響國產精工機床精度保持性的重要因素，而導致基礎件變形的主要因素是殘余內應力的釋放。國外機床廠家在20世紀80年代生產的高端機床可以在10年內保持其定位精度[11，而當前國內精密機床的精度保持時間仍遠低于國外上世紀80年代水平[2]。國內外學者己經對殘余應力的理論預測與測試方法進行了較多的研宄[3_5]。在機床領域，Palumbo等[fi]建立了能夠準確模擬鑄造過程并預測鑄造殘余應力的有限元模型；胡敏等[7]對某臥式加工中心床身的精度保持性進行了研究，認為鑄造殘余應力及其不充分消除是導致床身精度保持性差的主要因素；黃微等[8]對機械加工后的導軌變形狀況進行了監測，獲得了導軌隨殘余應力釋放的精度衰退總體情況。但目前鮮有學者對機床因殘余應力釋放而導致的定位精度下降進行定量研究。為從根本上提ft機床精度保持性并探究殘余應力對定位精度的影響，必須對殘余應力釋放后基礎件的變形進行定量計算。本文提出一種基于殘余應力分析的定位誤差分析方法，通過有限元法定量分析了殘余應力對定位精度的影響，并通過實驗驗證了該有限元模型的可信性。1殘余應力的產生及其對定位精度的影響殘余應力引起的導軌直線度誤差是使精工機床精度變差的主要原因之一。機床基礎件經鑄造、機械加工等工序后，其存有的殘余內應力會在未經完全消除的情況下隨著時間的延長而不斷釋放，使導軌安裝基面發生弧面彎曲，繼而使導軌與床身的結合部發生變形，產生直線度誤差。如圖1所示，基礎件在鑄造、機械加工、焊接等環節均會產生殘余應力，且大部分殘余應力產生自鑄造與機械加工環節。其中在機械加工環節，隨著被切削材料的去除，一方面由于原殘余應力場的重新分布使加工面產生變形，另一方面因刀具擠壓及摩擦，在己加工表面引入了新的切削殘余應力。但由于后者只分布于工件表層[9]，故其對機床精度的影響可忽略不計。據此，本文以國內某機匣加工中心床身為分析對象，提出依據殘余應力分析結果預測機床定位誤差的方法，具體如下：首先針對鑄造、機械加工兩個對殘余應力的產生起主導作用的工藝環節，對床身進行鑄造殘余應力仿真分析；然后基于該分析，對應力釋放后的床身變形進行預測；最后計算出在螺栓預緊力下導軌的定位誤差。2導軌安裝基面殘余應力分布及釋放分析床身結構如圖2所不，因工作臺位于其x軸之上，故只考慮在殘余應力釋放后x方向床身-導軌安裝基面沿其長度方向的直線度誤差，利用ABAQUS 6. 13有限元分析軟件，分別對床身進行鑄造殘余應力與殘余應力釋放分析。2. 1 鑄造殘余應力分析為盡可能減小計算量并突出問題實質，對鑄造過程按下述假設進行簡化處理：①采用接觸單元法對鑄件砂型邊界進行簡化處理；②鑄件無初始內應力；③不考慮鑄件的澆注過程。床身鑄造的工藝條件為：砂型鑄造，澆鑄溫度為1400 °C，72h后落砂，自然冷卻。采用順序熱耦合的方法進行傳熱和應力場分析，主要分析過程如圖3所示，在進行傳熱分析后，再將該分析結果作為熱載荷進行鑄造殘余應力分析。海天精工 備注：為保證文章的完整度，本文核心內容都PDF格式顯示，如未有顯示請刷新或轉換瀏覽器嘗試，手機瀏覽可能無法正常使用！結束語：(1) 采用有限元分析法模擬了國內某加工中心床身在鑄造及機械加工環節產生的殘余應力分布情況，認為床身的殘余應力主要由鑄造環節產生，并在機械加工環節隨著應力的釋放而發生變形，且變形撓度隨著材料去除率的增大而增大。仿真結果與實測數據基本吻合，驗證了有限元模型的可信性。(2) x軸導軌由內應力釋放所引起的定位誤差為雖尚處于誤差范圍要求的6 之內，但考慮到仍存在重復定位誤差與反向間隙以及機床運行后精度退化等因素，宜進一步研宄時效規范和導軌加工工藝以提高機床的精度保持性。(3) 對于小型機床或精度要求較低的機床，殘余應力對加工精度產生的影響較小；對于大型機床與高精度的加工中心，若要進一步提高加工精度及其精度保持性，則必須考慮基礎件殘余應力釋放對定位誤差產生的影響。海天精工是一家集銷售、應用及服務于一體的公司。產品包括：CNC加工中心、鉆攻中心、龍門加工中心、雕銑機、石墨機、五軸加工中心、立式加工中心、臥式加工中心等。我們機床的生產工廠設在廣東省寧波市，目前其生產的加工中心70%出口，其中出口到歐洲占到50%。我們盡心、盡力、盡意的服務！聲明：本站文章均來自網絡，所有內容不代表本站觀點，本站不承擔任何法律責任！