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機(jī)械加工中工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差

文章出處: 人氣：1273 發(fā)表時間：2020-02-11 16:06:26

1．工藝系統(tǒng)的熱變形及其影響

在機(jī)械加工過程中，工藝系統(tǒng)因受熱引起的變形稱為熱變形。工藝系統(tǒng)的熱變形破壞了工件與刀具相對位置的準(zhǔn)確性，造成加工誤差。據(jù)統(tǒng)計，在精密加工中，由于熱變形引起的加工誤差約占總加工誤差的40%～70%。引起工藝系統(tǒng)熱變形的熱源主要有切削熱、機(jī)床運(yùn)動部件的摩擦熱和外界熱源的輻射等。

工藝系統(tǒng)受各種熱源的影響，溫度會逐漸升高，與此同時，它們也通過各種方式向周圍散發(fā)熱量。當(dāng)單位時間內(nèi)傳人和散發(fā)的熱量相等時，工藝系統(tǒng)達(dá)到熱平衡。此時的溫度場處于穩(wěn)定狀態(tài)，受熱變形也相應(yīng)地處于穩(wěn)定狀態(tài)，由此引起的加工誤差是有規(guī)律的，所以，精密加工應(yīng)在熱平衡之后進(jìn)行。

在加工中，機(jī)床的種類、加工方式、所使用的刀具及加工條件不同，引起的工藝系統(tǒng)熱變形及其對加工精度的影響也不盡相同，在此不一一列舉。需要說明的是，工藝系統(tǒng)的熱變形對加工精度的影響，在一般加工中可不予考慮，但在精密加工或大型工件的加工中必須引起重視。

2．減小工藝系統(tǒng)熱變形的主要途徑

(1)分離熱源。凡是可能分離出去的熱源，如電動機(jī)、變速箱、液壓系統(tǒng)、切削液系統(tǒng)等盡可能移出。對于不能分離的熱源，如主軸軸承、絲杠螺母副、高速運(yùn)動的導(dǎo)軌副等，可從結(jié)構(gòu)、潤滑等方面改善其摩擦特性，減少發(fā)熱。

(2)減少切削熱。通過控制切削用量、合理選擇和使用刀具來減少切削熱。當(dāng)零件精度要求高時，應(yīng)注意將粗加工和精加工分開進(jìn)行。

(3)改善散熱條件。使用大流量切削液，或噴霧等方法冷卻，可帶走大量切削熱或磨削熱。大型數(shù)控機(jī)床、加工中心普遍采用冷凍機(jī)，對潤滑油、切削液進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，以提高冷卻效果。

(4)保持工藝系統(tǒng)的熱平衡。由熱變形規(guī)律可知，在機(jī)床剛開始運(yùn)轉(zhuǎn)的一段時間內(nèi)，溫升較快，熱變形大。當(dāng)達(dá)到熱平衡狀態(tài)后，熱變形趨于穩(wěn)定，加工精度才易保證。因此，對于精密機(jī)床，特別是大型機(jī)床，可預(yù)先高速空運(yùn)轉(zhuǎn)或設(shè)置控制熱源，人為地給機(jī)床加熱，使之較快達(dá)到熱平衡狀態(tài)，然后進(jìn)行加工。

(5)用熱補(bǔ)償?shù)姆椒ň鉁囟葓觥．?dāng)機(jī)床零部件溫升均勻時，機(jī)床本身就呈現(xiàn)一種熱穩(wěn)定狀態(tài)，從而使機(jī)床產(chǎn)生不影響加工精度的均勻熱變形。對于床身較長的導(dǎo)軌磨床，為了均衡導(dǎo)軌面的熱伸長，通常利用機(jī)床潤滑系統(tǒng)回油的余熱來提高床身下部的溫度，使床身上下表面的溫差減小，變形均勻。

(6)控制環(huán)境溫度。對于精密機(jī)床，一般應(yīng)安裝在恒溫車間。對溫度的控制要求為：一般精密級為±1，精密級為±0.5，超精密級為±0.01。恒溫車間平均溫度一般為20，但可根據(jù)季節(jié)和地區(qū)調(diào)整，如冬季可取17，夏季可取23，以節(jié)省能源。

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