機床固定結合面配刮新工藝

>摘要：研究了傳統刮研方法，提出這種刮研方法帶來的質量問題，并提出新的刮研工藝——振動研點刮研法。論述了這種新工藝優點：增大實際接觸面積；減小接觸變形，消除宏觀不平的影響。

　　關鍵詞：刮研　振動研點　接觸面積　接觸變形車床主軸箱與床身固定結合面是重要結合面。因為這個面決定了車床主軸的一項精度，而這樣重要的接觸面采用傳統的刮研方法配刮，床身接觸面為刮研面，主軸箱底面是精刨面，緊固后由于機加工表面宏觀不平的影響，只有少數硬點與機加工表面接觸，使該固定接觸面接觸剛度低，機床動剛度低，抗振性能差。同時接觸點磨損快，機床精度不穩定。筆者提出振動研點刮研法，也稱就位研點刮研法。采用這種新工藝，接觸硬點數量可知，接觸點數量可以控制，結合面接觸剛度可以控制。因為振動研點必須將機床各部件安裝就位，因此也稱為就位研點法。

　　例如：普通車床主軸箱與床身結合面可先使用傳統刮研法加工，然后將主軸箱與床身緊固，啟動拖動發電機。如裝配過程復雜的可用激振器對機床激振。這時緊固后的結合面出現振動摩擦，接觸的少數硬點會顯示出來，然后對硬點刮削，讓更多的高點參與接觸。這時的刮研表面不再是平面，刮研表面與精刨表面的接觸，就象人的上下牙齒咬在一起，可消除宏觀不平的影響。此時的接觸硬點分布均勻，隨著刮研次數增多，每平方英寸接觸點數量也會增加。對于普通車床主軸箱和床身接觸面，接觸硬點達到每平方英寸7點，接觸變形即可為零，滿足接觸剛度要求。這個接觸面變形為零，使普通車床整機變形減小15％。這時結合面實際接觸面積等于名義接觸面積。由于接觸面積大，外力作用時，壓強小，磨損少，機床精度壽命直接進入穩定期。

　　機床振動研點發生機理可用數學模型表示。機床出現受迫振動時，固定結合面位移響應為式中　P——激振力，MPaωn——系統固有角頻率，rad/sω——外力角頻率，rad/sδ——衰減系數，t——時間，s在金屬切削過程中，由機床—工件—刀具組成的慣性系統是一個振動系統。主軸箱與床身結合面是這個系統的一個環節，也會出現振動，系統的傳遞函數為式中　KC——切削剛度，表示單位切削截面積所產生的切削力，N/(mm.μm)b——切削寬度，mmμ——兩次切削重疊系數W（S）——系統開環狀態下傳遞函數（S=iω）u——位移響應，μm以上兩種振型的位移響應表明，固定結合面緊固后在激振力作用下出現振動摩擦，接觸硬點摩擦后發亮顯現出來。振動研點刮研法，排除結合面宏觀不平的影響，使實際接觸面積增大等于名義接觸面積，接觸變形為零。

　　由接觸剛度公式k=P/δ（式中P為作用力；δ為變形）分析，當δ→0時，接觸剛度趨于無窮大。實際意義是：兩個分開的部件，相當于一個整體零件。這樣的裝配結果機床抗振性能明顯增加。用新工藝裝配的車床切槽寬度試驗比以前增加2mm。加工表面粗糙度值減小一個等級。其相關精度比以前穩定。