刘海波,吴嘉锟,王永青



地脚螺栓蠕变松弛对大型数控机床几何精度衰退的影响

刘海波,吴嘉锟,王永青

数控机床床身是保障机床正常服役的关键基础件[1]。大型/重型数控机床的床身安装大都采用地脚螺栓分布预紧方式。预紧后的地脚螺栓蠕变松弛将直接影响螺栓预紧载荷大小、床身与地基间的连接刚度、床身应力分布等,导致床身几何尺寸发生变化,进而影响机床精度的保持状态。因此,研究数控机床服役过程中的地脚螺栓长期蠕变松弛行为,及其对床身预紧状态和几何精度的影响具有重要意义和工程价值。

国内外学者和研究机构针对金属材料结构的高温蠕变开展了大量的研究[2]。考虑到数控机床的实际工作环境,地脚螺栓的常温蠕变特征最为显著。Kassner等综述了常温/低温条件下的结晶材料的蠕变行为,讨论了蠕变塑性的基本机制[3]。Delhomme等基于黏弹性理论对内埋于混凝土的地脚螺栓进行了数值分析,预测了地脚螺栓预应力损失规律[4]。Fan等通过研究泥岩和螺栓瞬间粘合强度与螺栓蠕变速率、螺栓失效的关系,提出了螺栓在软质岩中的设计和应用准则[5]。Xu等根据螺栓拉拔蠕变实验,建立了螺栓拉拔刚度与蠕变损伤模型[6]。Kim研究了低压灌浆地脚螺栓蠕变松弛行为和载荷传递机制[7]。杨国庆等提出了一种螺栓被连接件轴向刚度高精度计算的半解析方法,实现了不同材料不同几何尺寸参数所对应被连接件刚度的精确计算[8]。……