机械手车床加工方案的选择

    1.加工阶段的划分

    机械手车床床身结构上的显著特点是刚性差，易于变形，导轨的精度要求又高。在粗加工中切除大量金属后会引起内应力的重新分布使床身变形，从而影响导轨面的加工精度。因此在安排工艺时，应将粗精加工分开进行。先完成各表面的粗加工，再完成各表面的半精加工和精加工，而主要表面导轨面的精加工要放在最后进行。这样，导轨面的加工精度就不会受到其它表面的加工或内应力重新分布的影响。

    2.工序划分和安排

    根据工艺路线拟定的原则，机械手车床床身加工过程如机械手机床加工流程表所示。

    粗加工后安排时效处理的目的是为了消除内应力对床身加工精度的影响。对于导轨面要求淬火的床身，当采用火焰淬火、高频感应加热淬火、中频感应加热淬火及超音频感应加热淬火时，因淬火后零件热变形较大，应安排在磨削导轨面之前进行。如果采用工频电接触淬火时，因热变形很小，一般可安排在磨削导轨面之后进行。

    按照定位基准的选择原则，在粗加工阶段中，一般以导轨面定位装夹，按划线找正加工底平面。然后再翻转以底平面为定位基准，加工导轨面及其它一些重要表面。当批量不大时，在粗加工阶段，也可采用先加工导轨表面(这时应以导轨面本身为粗基准)，然后再加工底平面的工艺顺序。这样，当导轨面粗加工后如发现不可补救的缺陷(如砂眼、气孔和缩松等)时，即不再继续加工，从而避免了加工底面及其它一些次要表面所需作业时间的浪费。

    3.时效处理

    床身结构比较复杂，铸造时因各部分冷却速度不一致，会引起收缩不均匀而产生内应力，床身全部冷却之后内应力暂时处于平衡状态。当切削加工从毛坯表面切去一层金属后，引起内应力的重新分布，造成床身变形，从而影响零件的加工精度。因此工艺上必须设法把它消除到最小程度。

    时效处理是消除内应力的主要手段，最常用的方法有两种：

    (1)自然时效

    将铸件自然地放置在室外几个月甚至几年，经受风雨和气温变化的影响，使内应力逐渐消失。自然时效生产周期长，占地面积比较大。

    (2)人工时效

    将铸件平整地放在烘板上，四周均匀受热，以100℃~500℃/h的速度加热到550±15℃，保温6~8小时，再以300℃/h的速度降低到350℃后随炉冷却。

    一般精度的机床床身在粗加工之后，经过一次人工时效处理即可，而精度较高的及有特殊要求的机床床身，需安排两次人工时效处理。即铸件—粗加工—人工时效—半精加工—人工时效—精加工。

    目前国内外正在不断地采用振动时效消除内应力。这种方法消除内应力的原理是：将激振器牢固地固定在机体类零件上，使其产生共振。零件在共振频率下便受到了循环载荷的作用，持续一段时间后，金属便产生了局部的微观塑性变形，因此，就降低了金属内部的应力。

    振动时效具有成本低、节约能源、设备简单、易于操作和生产率高等特点。对于形状复杂的大型机体，只要几十分钟的处理就可消除内应力。这种方法可用来处理铸造、焊接和锻造等方法所获得的黑色金属零件，也能用于有色金属零件。

    4.导轨面淬火

    为了提高导轨面的硬度和耐磨性，铸铁导轨需进行表面淬火。常见的表面淬火方法有：火焰淬火、高频感应加热淬火、中频感应加热淬火、超音频感应加热淬火和工频电接触淬火。

    火焰淬火是采用氧—乙炔火焰来加热导轨表面，有效淬硬深度可达2~4mm。这种方法加热面积大，温度不易控制，导轨变形较大，淬火后需进行磨削加工。

    高频感应加热淬火频率在70~500kHz之间。有效淬硬深度为1~2mm，淬火质量稳定。生产率也较高，但设备较复杂。中频感应加热淬火频率在500~1OOOHz之间。有效淬硬深度为1~3mm，它的优点是：发电机组运行可靠，维修操作容易。近年来不少机床导轨表面采用了中频感应加热淬火。超音频感应加热淬火频率为20~4okHz。有效淬硬深度比高频感应加热淬火略深，且沿轮廓分布均匀，弥补了高频感应加热淬火、中频感应加热淬火对零件淬火时有效淬硬深度分布不均的缺陷。

    工频电接触淬火是用表面刻有波形凸纹的铜轮以一定的速度(1.5~3m/min)在导轨面上移动。经过变压器的低电压大电流(U≤3V·I=600A)通过铜轮与导轨面的接触处，产生相当大的热量，使导轨面局部加热到相变温度，随着铜轮的移开，加热表面迅速冷却形成有效淬硬深度约0.2~0.4mm的硬化条纹。可以通过改变电流的大小和铜轮的移动速度来调节加热温度和有效淬硬深度。

    这种方法的优点是：导轨变形小，设备简单，操作方便。其缺点是生产率低。