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发表时间:2020-10-01 18:14

  很多人对机床,对铸造不以为然,这是一个传统行业,也是蕴含无穷希望的朝阳行业。

  .没有高精度机床,缺了高精度机械零部件,此时此刻高铁没有这么快的速度,缺了高端高铁专用铸件,高铁不敢开这么快,高速度高强度高震动,一般铸件根本经受不起,

  没有高端机机床,移动互联的手机和平板就不会这么又轻又薄又大尺寸,没有好机床铸件,高精度机床是扯淡。

  整个国家的经济发展离不开实体经济,离不开高端制造业,虚拟和实体是互相提高互为互补,感谢国家能给实体经济降税,

  想不到有这么多同行和爱好者能看这一篇超长的专业内容,真心希望我们自主的机床品牌,在稳定性和精度上能早点超过台湾、韩国、日本,虽然过程很艰难,不过我亲眼看见,也亲身体验了的很多自主机床品牌在努力向上。

  相信在不久的将来,会有我们自主的高端机床品牌,实业真的很艰难,没有房地产、金融挣钱多,可是实业是国之根本,再次感谢!

  第二部分,是我们为日本和欧洲高端机床厂商提供高端铸件的一些品质总结,包括机床同行最关心的机床铸件的应力控制与释放。

  *******关于机床铸件品质的各方面细节,相信您阅读了一定会有收获,也相信您在知乎找不到比这个回答更专业的机床铸件知识,我的底气和自信,源于我们与机床铸件相伴近二十年,见证和参与了整个中国机床铸件的技术发展,以及品质管控能力的提高***********

  初次在知乎回答,意想不到,点赞居然500+,评论100+,而且很多事专业人士的评论,并且还联系到了很多行业大牛,包括本人向来敬仰的北京精雕专业设计大牛,虽然本人只熟悉机床铸件,对机床了解属于半吊子,却没有遇到抬杠和鄙视的,小小骄傲一下!

  如果您是机床行业的精英和大牛,当然欢迎您的指导,也接受您的鄙视,让我可以学习更多,

  在中国造不出超高精度机床,原因之一,我们的机床从业人员待遇很一般,机床研发也是需要受高等教育的,待遇相比互联网行业和金融行业,待遇相差太大,机床装配人员和现场管理人员的待遇更一般,想来真是心酸不已,

  很多机床装配工的受教育程度大部分不超过高中,希望我们国内哪天真正重视我们的产业工人和研发人员,让他们以自己的辛勤劳动,过上体面的生活。

  相同的机床零部件,按规程认真仔细装配,与马马虎虎装配,出来的精度完全不同,钱没给到位,怎么去严格管理,装配人员工作繁重工资少,装配线上的人员流动性大,岗位培训跟不上,出来的机器会坑死用户,

  别抱怨员工对企业不忠诚,都是上有老下有小,上班挣钱养家不容易,有好的工资福利待遇,就能服从好的管理,你嗓门大一点、规定严格一点,员工也能接受,也能按认真执行各项装配规定,就能装配出好机床,

  给钱少,经常借口各种奇葩规定扣奖金,还员工要对企业忠诚,对产品负责,对用户负责,“老板,您逗我们玩呐!”

  我们专注于高精度机床铸件17年,客户包括MAKINO,OKK,DMG,新泻,兄弟工业等国际知名机床品牌,所以关于机床知识略知一二。

  机床精度是一个系统组成,而不是某个因素决定,缺一不可,大致有以下几个方面

  1、机床的设计,这是机床精度的灵魂,日本机床看起来没有什么特别,可就是精度高,还耐用,国产机床一直在模仿,一直没有超越,看起来最简单的立式加工中心,国内生产厂家遍地,简单到你买几台光机,叫上几个师傅自己就可以在家组装开机,可是日本的OKK立加的精度让国产机望而心痛,卖的还超贵,就算你想买,还一副爱理不理的鸟样,这是高精度机床对设计细节的把握到极致!

  当然国产机床也有自己的创新和开拓,例如现在的北京精雕,是国产机床的骄傲!

  2、机床铸件,国产机对机床铸件没有像日本欧洲国家那么重视,价格便宜,好用就行,好像丝杆导轨贵一点能接受,铸件就该便宜,不就是铁的玩意吗,

  还真不是这么说,一台机床铸件是骨骼,是承受切削扭矩力和分散震动力的关键,是整机稳定性的基础,就像是一幢大楼的基础,你造三四层高的房子,地基基础当然不需要那么好,可是你是高精度机床,离开了好铸件,就算是最好的主轴丝杆导轨,整机的精度一年之后荡然无存,

  日本德国的机床用了十年依然精度良好,铸件功不可没,对采购铸件更是非常用心,铸件采购人员很多是铸造行业的资深人士或者受过铸造专用高等教育,铸件厂也是对国外机床铸件的品质控制了然于心!

  3、机械加工,机械加工非常之重要,高精度的铸件加工,才能保证高精度的机床装配,但是精度高的机加工工序,需要更高的加工费用,

  高精度机床铸件的加工,都是需要大型机加工设备,进口的龙门五面体,包括大偎、东芝、三菱、新日本工机,以及高精度坐标镗床。高精密坐标镗床加工中心有三井精机、安田精机、东芝机械、牧野精机、山琦马扎克、森精机等,这些坐标镗床的加工费用非常贵,当然也可以用国产的龙门和镗床做加工,再用导轨磨磨出精度,

  以我的了解,国内很多的机床铸件加工,都是先用国产的龙门和镗床加工出一定精度,再上导轨磨床上磨出精度,这是一般机床机加工费用最便宜的,也是整个机加工设备投入比较省钱的,而高精度机床,是在高精度龙门上粗加工精加工和精修三个步骤,然后用人工铲刮达到超高精度,

  两种加工方式,对机床长期的稳定性和精度保持率,我不做评判,相信业内人士会给出答案,反正我相信都是专业生产机床的 ,愿意多花钱在机加工上面,肯定有自己的道理!

  4、系统,系统决定了机床的关键精度,也是我们国家最欠缺的,常规进口系统有发那科、三菱、西门子、海德汉、力士乐,国产有广数和华中数控,大部分机器有发那科,

  我们的沈机和大连机床搞了几十年,花了很多很多亿,依然没有被市场广泛认可的数控系统,国家年年花大量外汇去买发那科系统,发那科系统被广泛应用与龙门、卧加、立加、车床,钣金机床,甚至机器人,不过国产的光洋和精雕很争气,开发了属于中国人自己的系统,小小鄙视不争气的大国企的机床企业

  6,、装配和调机,也不了解,只熟悉上海德马吉的现场装配车间,装配流程是流水线,一个机型一条线,每个工位对应的装配工序好完成,用滑轨平台推到下一个工序,中间有非常多的装配记录,现场从不用赛片调精度,调试精度是最后的关键,一般都有几位高水平的大师在调试精度,

  论机床铸件的品质管控,我们有近二十年生产经验,是行业专家,属于多品种小批量手工生产,当然在机床整机制造行业是外行,

  我们的铸件客户都是都是国外高端机床品牌制造商,所以听的多,看的多,在这里班门弄斧,希望有专业人士能不吝赐教。

  内容全部是本人实际工作总结,内容非常长,很专业很烧脑,如果您时间有限,请直接跳过,如果您是同行,请多多指教!

  ——————以下内容是我个人的总结,可以在《机床工具世界》杂志查到——————

  一个门框支撑结构的应力分散于四个角,一个十字交叉筋的铸件的应力集中于交叉中心点,表面上看起来十字交叉更稳固,但是应力也大、更容易造成中心开裂和变形。这方面可以参考所有桥梁的内腔箱式设计,这些大多不是十字或米字交叉筋。

  所以仔细观察日本机床和德国机床的内部支撑设计是箱式的,支撑筋不高,沿着铸件内壁支撑,而不是简单的十字交叉,床身、立柱、主轴箱都是如此。

  薄壁部位先凝固冷却,厚壁部位后凝固冷却,凝固冷却温度曲线的时间差,造成了厚壁薄壁相交位置的应力,也决定了铸件成型冷却后的应力。同时越是箱式闭环结构,应力越小。一个圆环铸件应力肯定小于U型件铸件设计。

  铁水整体冷却凝固向内收缩时,受阻力大小制约,阻力大应力就大,相反应力就小。

  所以砂型强度也与应力关系极大,脂砂自身遇高温一定时间后会溃散,砂型强度高,在铁水共晶过程中,可以保证铸造整体形状的稳定性,但是砂型强度过高,在高温铸件冷却收缩时遇到阻碍,会难以及时溃散也会造成大的收缩应力,所以控制合理的砂型强度,保证在浇注铁水后,合适的时间开始溃散,也是控制应力的重要方面。

  铸件在砂箱内,从液体冷却到固态时,是一个非常复杂的共晶、共析过程,高温铁水从液态到固态冷却,有个临界凝固温度,大约1153℃。临界点温度高低与铁水中的化学成分有关,内部的化学成分和熔炼过程决定了冷却曲线,冷却曲线决定了应力大小。

  高于临界点提前凝固,俗称过冷度高,相对冷却速度快,相对材质偏硬、强度高,但是应力也大,灰铁的高牌号过冷度高于低牌号过冷度。低于临界点提前凝固,俗称过冷度低,相对冷却速度慢,相对材质硬度低、强度低,但是应力也小。

  所以尽可能让液态缓慢转变为固态,同时也让降温过程越缓慢越好,就是使在砂箱内保温时间尽量长,通常工厂开箱温度,是铸件温度在200-300℃,能等到200℃以内开箱时最佳,不过保温时间长,对工厂来说场地周转效率低,砂箱数量增加,成本加大,所以好多铸造厂就会选择高温开箱,节约隐形成本。

  如果在500-600℃的高温开箱,高温铸件暴露在空气中,等同于在流动空气中进行整体淬火,中间产生的应力超过想象,对机床铸件来说,非常非常不利,充足的保温时间,远比事后退火去除应力重要。

  总结一下,牌号越高,相对应力越大,牌号越低,相对应力越小,所以低牌号大重量机床铸件,一样可以低应力,但是非常笨重。怎么提高强度,又能降低应力,有硬度而切削性能良好,就是铸造厂的技术和品质管理功底,换个思路,我以低应力低牌号的化学成分,实现高牌号的强度,这样应力就小了。

  传统铸造老师傅的熔炼思路是要提高强度,就降低碳硅成分,强度提高了,但是冷却速度加快了,白口倾向大了,应力也成倍提高了。

  去除应力最好的方法,就是通过合理的铸件形状设计,减少冷却收缩时的砂型阻力,降低铁水从液态到固态凝固的临界温度,和延长冷却的温度曲线,换句话说,就是铸件生产时的低应力,远比存在高应力再通过去应力措施重要。

  去应力退火,就是把铸件放进退火炉,缓慢升温到600-700℃,然后缓慢冷却到一定温度出炉。通常是用电退火炉,因为燃煤退火炉难以控制温度曲线。

  退火去应力的原理是,把需要去应力的铸件放进退火炉,进行先升温降温处理,人为地让整件铸件冷却曲线趋向一致以减少应力,但升温和降温曲线必须严格控制,如果升温没有控制好,超过去应力退火的最高温度,将影响石墨形态和晶枝体变化,整件铸件会失去强度;而冷却温度不控制好,过快冷却,会产生更大的应力。

  好多铸造厂仅仅是把去应力退火作为噱头,根本不在乎冷却速度,由于退火炉是耗电大户,为节省电费,加快退火操作周期,刚升到规定顶点温度,马上关电源,过几个小时就开炉门,对正在退火的铸件来说是灾难,还不如不退火,去应力退火的费用非常高,生产周期也更长,需要凑满一退火炉厂铸件,根据产品不同,去应力退火的费用在500-1000元/吨。

  长时间放置去应力,就是把铸铁长时间放在室内或露天,经过一年四季不同温差变化,几年后应力会慢慢从集中位置释放,铸件也会发生感觉不到的细微变形,德国高端机床放三年,彩票查询,日本原产地牧野机床甚至海边放五年以上,室外超长时间放置的去应力方式效果最佳,网上传说瑞士机床厂把铸件放进日内瓦湖底去应力,从理论上说不可信,有长时间的不同季节温差变化,才能应力充分释放。

  长时间放置方式去应力,占用铸件周转资金、占用场地、效率低,而且机型不容易推陈出新,跟不上客户快节奏的新需求,现在只有超高精度的机床厂家才会用露天长时间放置去应力方式。

  高频振动去应力,就是用高频振动设备对铸件应力,现在铸件去应力很少用到,效果不做评价。

  居然有这么多的点赞,干脆继续更新一些关于机床铸件的常识,好像脱离主题了,不好意思哈,

  1、铸件硬度不能换算铸件强度,强度高的铸件相对硬度也会更高一些,只是相对!

  但是硬度高绝对不代表强度高,想要铸件硬,有很多下三滥的办法,这是一个巨大的坑,切记!

  2、铸件硬度高,一样可能切削性能良好,以硬度高为理由,来搪塞切削性能差、刀头磨损大的状况,这是对方在忽悠你!

  3、铸件的化学成分不能代表强度和铸件状况,只是参考,相同的化学成分,可能出现两种完全不同的结果,

  5、不要盲目相信去应力退火的作用,一次不成功的去应力退火,还不如不退火。

  铁和钢的基本差别是含碳量,含碳大于2%是铸铁,含碳小于2%是钢,所以有铸铁和铸钢之别;

  铸铁与钢物理性能比较,强度、硬度低于钢,可塑性(形状复杂件制作)、切削性、韧性优于钢;

  球墨铸铁为球状石墨铸铁,断裂面呈现银白色,是镁合金球化剂在灰铸铁铁水中进行球化反应后,片状石墨转化为球状石墨,球状石墨的形状、大小、数量、分布决定了球墨铸铁的物理抗拉性能和延伸率;

  球铁由于从液态到固态冷却方式不同,对应的出现缺陷概率更高,收缩应力也相应更大,所以在加工后,变形量会大于灰铸铁

  球铁常用于高承压或者高强度结构部件,灰铁常用于机床铸件,和一些需要减震的,对强度要求相对较低的部件

  1、具有超高强度,一般机床零部件图纸标注的牌号为HT250和HT300,个别部件由于涉及需要会标注HT350,

  2、是低应力和低变形量,在加工后,从工作台上卸下,在间隔数天后,变形量要微乎其微,对整机装配后试机精度在范围内

  3、有合适的硬度(HB170-HB200),材质致密,容易切削,不伤刀具,铸件壁厚不同的部位硬度相差在HB15-25以内,加工无硬点,无内缩松

  良好的切削性能高强度,低变形(如果您是机床业内专家,认识这个铸件,请您低调不出声)

  通过最先进的合成铸铁熔炼方式,以高碳高硅为化学成分基础,减少材质本身的收缩率,提高材质超高强度,保持170以上的硬度,以保证材质致密与内部石墨组织均匀,

  设计先进的浇注系统,设计尽量让铸件各部位温度冷却曲线趋向于一致,以达到同向同比例收缩,

  砂型与铁水高温,在10分钟后溃散,以保证无阻碍热收缩,超长的保温时间来实现铸件的低应力,设置铸件合理的保温时间,防止高温急速冷却,冷却缓慢可以减少应力70%应力

  中国的机床行业已经到了怎样危急的境地?可以给兄弟们开开眼,看看大型船用柴油发动机到底有多大,有图有图!

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