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機床絲桿的殘余應(yīng)力對加工精度和穩(wěn)定性影響很大,有如下幾個關(guān)鍵點:
一、對加工精度的影響
變形與尺寸偏差
殘余應(yīng)力會打破絲桿內(nèi)部平衡,導(dǎo)致加工后發(fā)生變形,使尺寸和形狀偏離預(yù)期精度。比如切削加工中,移除材料會破壞原有應(yīng)力平衡,引發(fā)變形。
降低尺寸穩(wěn)定性
長期使用或環(huán)境變化(如溫度波動)可能導(dǎo)致殘余應(yīng)力松弛,進一步影響尺寸穩(wěn)定性。
二、對加工穩(wěn)定性的影響
降低疲勞壽命
殘余拉應(yīng)力會加速疲勞裂紋擴展,而殘余壓應(yīng)力則能抑制裂紋萌生。絲桿在周期性載荷下,殘余應(yīng)力集中區(qū)域易出現(xiàn)微觀裂紋,最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損傷。
影響部件配合精度
殘余應(yīng)力釋放會導(dǎo)致絲桿緩慢變形,進而影響導(dǎo)軌、螺母等部件的安裝精度和配合間隙,加劇磨損。
降低抗失穩(wěn)能力
殘余壓應(yīng)力區(qū)受載后易屈服,減少有效承載截面,增大長細(xì)比,使絲桿臨界應(yīng)力下降,抗失穩(wěn)能力降低。
圖片來源于網(wǎng)絡(luò)
三、對加工過程的影響
熱變形加劇
磨削熱會導(dǎo)致絲杠溫度升高,引發(fā)熱變形。例如,溫度每升高2℃,絲杠可能伸長0.14mm,影響行程精度。
外部變形力干擾
加工中的外部變形力(如安裝方式不當(dāng))會導(dǎo)致絲杠中心線垂度變化,進一步影響加工精度。
四、典型案例
某陶瓷零件加工廠的雕銑機,使用4年后導(dǎo)軌附近出現(xiàn)裂紋,檢測發(fā)現(xiàn)制造過程中存在應(yīng)力集中,長期受力后裂紋擴大,影響設(shè)備正常運行。
五、應(yīng)對建議
消除殘余應(yīng)力:采用自然時效、熱時效或振動時效等方法。
優(yōu)化加工工藝:控制磨削熱,改進安裝方式,減少外部變形力。
監(jiān)測與維護:定期檢測殘余應(yīng)力狀態(tài),及時調(diào)整工藝參數(shù)。
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