生產大型機床鑄件要從化學成分、力學性能、金相組織、尺寸精度和時效處理等幾方面進行控制。由于重型機床長床身比較長,在精加工裝卡過程中,很容易受重力的影響而變形,也極容易產生強壓變形,導致加工后松開卡壓時產生扭曲,無法確定加工精度的穩定性。從床身毛坯劃線開始,就嚴格控制床身的自由調平,粗加工、半精加工要求采用可調墊鐵自由調平,使床身在自由狀態下裝夾、加工,這樣在加工過程中產生的內應力也可以釋放,從而減輕應力的積累,為精加工打下良好的基礎。在長床身的精加工中,采用高度很低的調整墊鐵多點位支撐,將調整墊鐵以間隔1000-1200mm沿床身均布。待多段床身臨床整體拼裝好后,在裝卡過程中嚴格控制工件的調平工序,先將工件在自然狀態下按已加工導軌面找平、找直后,抽紙檢查各處墊鐵受力的情況。
由中間向兩端對稱的調實墊鐵與床身底面的接觸,再將壓板壓在調整墊鐵的正上方,在壓板周邊床身上用百分表定表監測,將壓板壓緊,確定壓板緊固前后百分表讀數無變化。采用這種裝卡方法不但可以確定床身在全長范圍內找正緊固后仍處于自由受力狀態,不存在由于卡壓而造成變形,確定了工件的自由調平,而且墊實,切削過程中不會發生振動,加工質量尤其穩定。
一、控制大型機床鑄件輪廓尺寸的措施
1、保溫冒口針對鑄件上箱的厚大部分,放置不同規格的保溫冒口,可以起到好的補縮效果,且減少金屬液用量。
2、對于高大型鑄件,我們設計兩套澆注系統,上面為一套(距上箱約1/3總高),中下區域為一套,鐵液先充入中下區域的澆注系統,上面澆注系統后進,同時,上面的鐵液溫度比先澆的要高一些,這樣的澆注系統對鑄件有很好的補縮效果。
3、鑄造工藝模擬對大型鑄件的各種預設工藝方案進行模擬,可以避免大型鑄件不能先試驗在生產中帶來的風險,可以提升大型鑄件的成功率。
4、冷鐵分為內冷鐵和外冷鐵,對于尾座體、主軸箱體、工作臺的厚大部位,在其內部我們設計了焊接內冷鐵架(材質為鋼筋),外部放置石墨冷鐵。
二、大型機床鑄件的生產需經過淬火及時效處理
(1)淬火處理
由于重型機床床身一方面承受大的載荷,同時其導軌面處于開放區域,無法進行保護,容易造成磨損,因此部分重型機床床身為了提升導軌的性,有床身導軌淬火的技術要求。淬火是提升零件硬度抵抗磨損工藝方法。
淬火中較常用的冷卻介質是鹽水、水和油。鹽水淬火的工件,容易有高的硬度和光潔的表面,不容易產生淬不硬的軟點,但卻易使工件變形嚴重,甚至發生開裂。而用油作淬火介質只適用于過冷奧氏體的穩定性比較大的一些合金鋼或小尺寸的碳鋼工件的淬火。
(2)時效處理
機床床身作為大型機床鑄件需要經過時效處理才能改進內在的質量,提升使用性能。在進行床身鑄造時,由于床身鑄件設計壁厚、形狀、冷卻速度的不同,會在床身鑄件的內部產生鑄造應力,若這種應力不及時予以去除,會使床身鑄件在后面的切削加工或使用過程中產生變形或裂紋,因此為了去除鑄件的殘余鑄造應力,應當采用低溫退火工藝進行鑄造。而且床身鑄件在加工過程中應嚴格遵守回火工藝,為了防止鑄件產生變形或斷裂,在床身易變形部位應當加入支撐筋,派專人值守回火爐溫度計合理控制溫度,防止回火溫度過高或過低對床身鑄件產生影響。