機床零部件制造精度和尺寸穩(wěn)定性直接決定機床的精度和質(zhì)量。為了確保工件尺寸精度和尺寸穩(wěn)定性,機床零部件必須采用時效工藝消除工件內(nèi)部的殘余應力,按工藝標準要求還需在粗加工后進行“二次時效”,目前時效工藝以熱時效為主,自然時效和亞共振時效為輔。
一、機床行業(yè)時效存在的問題
(1) 傳統(tǒng)熱時效工藝能耗高、成本高、污染環(huán)境。且易產(chǎn)生新的熱應力,導致時效處理效果不好。同時熱時效會產(chǎn)生氧化皮,增加清理工作量。大噸位工件缺少合適的時效爐,無法進行時效,即使找到合適的時效爐,時效成本也非常高。
(2) 因為熱時效高昂的費用,很多企業(yè)為了提高效益,在時效這一工藝環(huán)節(jié)“偷工減料”,沒有按照標準的熱時效工藝進行。如有的企業(yè)為了提高生產(chǎn)效益,縮短熱時效工藝時間,有的企業(yè)竟然不時效而采用放置15-30天的方式來進行處理。在某知名鑄造之鄉(xiāng),這里的鑄造企業(yè),對待機床鑄件的時效方式,竟然采用了“燒稻草”熏黑工件的方式來進行,這已經(jīng)演變成純粹的時效工藝欺騙。這樣的工藝如何能保證產(chǎn)品的質(zhì)量,如何能保證機床的精度要求,如何能保證機床加工出來的零件有較高的精度。但這些做法實實在在的存在著,這一切的起因也是因為高昂的熱時效費用,導致一些企業(yè)只顧眼前利益,而不管產(chǎn)品的質(zhì)量,不管企業(yè)的長期發(fā)展。
(3) “二次時效”的缺失:機床工件毛坯在加工后,會導致應力重新分布,并產(chǎn)生新的機加應力,如果不進行應力消除工藝。同樣會影響到最后的機床產(chǎn)品的精度與尺寸穩(wěn)定行。但二次時效會導致產(chǎn)生新的時效費用,會降低企業(yè)的生產(chǎn)效率,而且有的工件不能夠采用熱時效的方式來進行二次時效。所以,很多的機床制造企業(yè)在二次時效方面是缺失的,這也是導致我國很多的機床制造企業(yè),尤其是一些中小機床制造企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量不高的原因之一。
隨著中國制造業(yè)的蓬勃發(fā)展,傳統(tǒng)的熱時效工藝,因其高昂的時效費用,嚴重的環(huán)境污染已經(jīng)成為制約企業(yè)再發(fā)展的重要原因,而自然時效周期長、資金占用大、生產(chǎn)效率低,無法滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求。70年代引入中國的振動時效技術,因其高達90%以上的節(jié)能效果,零排放、無污染的特征,引起了很多機床制造企業(yè)的重視,也曾經(jīng)在機床行業(yè)得到過廣泛的試用,但傳統(tǒng)的振動時效(亞共振時效)設備因其無法逾越的技術瓶頸最終仍被企業(yè)遺棄。
二、傳統(tǒng)的振動時效(亞共振時效)技術在機床行業(yè)的應用
(1) 振動時效(VSR)七十年代引入中國以后首先被應用在機床鑄件的研究上,七四年北京機床研究所正式將VSR工藝列為研究課題,開始進行機床鑄鐵件應用VSR工藝及設備的研究工作,經(jīng)過幾年的研究,確定了VSR的基本工藝方法,肯定了VSR效果。 在“六、五”期間VSR又被列為中國38項重點攻關任務分子項“提高機床鑄件質(zhì)量的研究”內(nèi)容之中,由北京機床研究所負責進行VSR工藝實用性研究。按期完成研究任務,“六、五”總鑒定,VSR工藝研究已達到了世界先進水平。 “七、五” 北京機床研究所又承擔國家重點課題“消化吸收重大項目一條龍數(shù)控機床焊接構件振動時效工藝研究”。 “七、五”后我國VSR工藝成熟、完備。VSR設備也達到世界先進水平,基本滿足VSR工藝要求,“八、五”VSR被國家科委、機電部、國務院生產(chǎn)辦列為108項節(jié)能技術之一而被廣發(fā)的推廣。2001年8月中國機械工業(yè)聯(lián)合會發(fā)布文件,正式將振動消除應力技術納入機床制造標準,接又將振動消除應力技術制修訂到鑄、鍛、焊基礎件以及各制造業(yè)制造標準。 隨著振動時效技術的研究深入,在上世紀末,很多的機床制造企業(yè)將振動時效技術引入到生產(chǎn)中,并嘗試應用到正式生產(chǎn)的應力消除工藝中。
(2) 傳統(tǒng)振動時效存在的問題:
振動時效技術雖然在高效、節(jié)能、環(huán)保等方面有著非常明顯的優(yōu)勢,但傳統(tǒng)的振動時效設備經(jīng)雖然歷了幾十年的發(fā)展,仍然存在著無法逾越的技術瓶頸,始終無法納入正式生產(chǎn)工藝,沒有得到企業(yè)的廣泛認可,沒有得到大規(guī)模的應用。傳統(tǒng)的振動時效(亞共振時效)技術存在以下的問題:
1)對支撐點、激振點、拾振點及方向有嚴格要求,需要不斷的掃頻、調(diào)整位置,所以設備操作必須是受過專業(yè)培訓的技術人員操作,一般的工人即使受過培訓也很難掌握
這項技術;其次工件在單件生產(chǎn)時調(diào)整相當繁瑣,拾振器、支撐點很難調(diào)到最佳狀態(tài),一種工件就需要制訂一種工藝; 這對操作者的經(jīng)驗要求也比較高;
2)因為是通過掃頻的方式尋找共振峰,而電機的轉(zhuǎn)速是有限的,當工件共振頻率超出激振器的頻率范圍時,通過掃描就無法找到工件共振頻率,因而無法對工件進行有效的振動處理。國家數(shù)據(jù)統(tǒng)計亞共振技術可處理的工件在機械制造業(yè)覆蓋面僅為23%。
3)有效振型較少,振動時效的應力消除不穩(wěn)定,應力的消除不能得到最佳的結(jié)果;
4)噪聲過大也是難以推廣的主要原因。
三、頻譜諧波時效技術在機床行業(yè)的應用前景
1. 什么是頻譜諧波<