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机床床身铸件的设计

2020-01-06 15:21:36

机床床身铸件采用优化设计方法,设计分布在机床内部的各类加强筋及床身、立柱、工作台等各大部件的尺寸,使机床床身尽可能低的重量承载大的载荷,机床床身铸件为三角形受力设计,立柱为A形结构,排除机床在加工过程中立柱产生的偏移摆动,使机床工作台的承载量是其他机床的2-3倍。

我们采用全新的设计理念,对机床床身铸件进行设计和加工,机床床身铸件使用HT250铸铁,铸铁的抗拉强度达25000PSI,在铸造时,铸铁中加了硅、铝、镁、铜等合金元素,增强机床床身铸件的强度,采用的树脂砂消失模铸造工艺技术成型机床床身铸件,使机床床身达到高及高刚性。

数控机床床身铸件是机床的基础件,要求机床床身要有足够高的静动刚度和精度保持性,在满足总体设计要求的前提下,应尽可能的做到既要结构合理,筋板布置恰当,又要保持机床床身铸件良好的冷热加工工艺性,在设计环节,通过机床动力学,对机床床身进行受理分析。

机床床身铸件的设计:合理的结构程度和加强筋的搭配,使机床床身抗扭、抗震、提高机床床身刚性,为使数控机床具有良好的静刚度,应注意合理选择机床床身的结构形式,如:机床床身铸件采用封闭的完整箱体结构,机床床身铸件采用封闭式截面,合理选择及布局机床床身的隔板和筋条,尽量减小结合面,提高部件间接触刚度等,纵向隔板主要提高机床床身铸件抗弯刚度,横向隔板主要提高机床床身铸件抗扭刚度,斜向隔板兼有提高机床床身抗弯刚度,抗扭刚度的效果。

对于大型机床床身铸件,除了轮廓尺寸大,壁厚也较大,因此所采取的工艺措施显得非常重要。

(1)冷铁分为内冷铁和外冷铁,对于尾座体、主轴箱体、工作台的厚大部位,在其内部我们设计了焊接内冷铁架(材质为钢筋),外部放置石墨冷铁。

(2)保温冒口针对铸件上箱的厚大部分,放置不同规格的保温冒口,可以起到较好的补缩效果,且减少金属液用量。

(3)对于高大型铸件,我们设计两套浇注系统,上面为一套(距上箱约1/3总高),中下区域为一套,铁液先充入中下区域的浇注系统,上面浇注系统后进,同时,上面的铁液温度比先浇的要高一些,这样的浇注系统对铸件有很好的补缩效果。

(4)铸造工艺模拟对大型铸件的各种预设工艺方案进行模拟,可以避免大型铸件不能先试验在生产带来的风险,可以提高大型铸件的成功率,我厂的105t工作台、78t立柱、87t尾座体、95t主轴箱体都曾进行工艺模拟,起到了为质量保驾护航的作用。

铸件生产工序多、影响因素多,质量控制难度大,特别是大型铸件,无论从工装、造型工艺和熔炼方面都有很高的要求,每一个细节都需处理好。尤其是铁液的质量对于铸件生产的成败很关键,除了满足材质的牌号要求外,铁液的温度、性能等都对铸件有影响。裂纹是大型铸件的一个敏感问题。铸件如方形工作台和立柱、刀板等均出现过裂纹,分析原因除了是零件结构本身壁厚差大之外,由铁液材质的性能所导致的裂纹产生占较大比例。另外,根据零件的结构特点选择合适的原材料和配比,对于大型铸件的浇注成功也至关重要。