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工藝系統熱變形對卷板機加工精度的影響 |
| 發布時間：2010/10/27 |
機械加工過程中，工藝系統因受切削熱、運動副摩擦熱、陽光及供暖設備的輻射熱等影響而產生變形，破壞了工件與刀具間的相互位置關系和相對運動的準確性，引起加工誤差。工藝系統熱變形對加工精度的影響很大，尤其在精密加工中，熱變形引起的加工誤差占總加工誤差的40％以上。
1．卷板機床熱變形對加工精度的影響
由于各類卷板機床的結構和工作條件相差很大，所以引起卷板機床熱變形的熱源和變形形式也不盡相同。在卷板機床的熱變形中，以主軸部件、床身導軌及兩者相對位置的熱變形對加工誤差的影響最為突出。這種熱變形必然影響刀具和工件問的預定相對位置和運動，引起加工誤差。如銑床的熱變形主要是主軸在垂直面內的傾斜，它使得銑削后的平面與基面之間出現平行度誤差。
2．刀具熱變形對加工精度的影響
刀具熱變形主要是由傳到刀具上的切削熱引起的。在加工過程中，刀具切削部分溫度很高，刀具受熱伸長，從而影響工件的加工精度。
刀具的熱變形在加工不同的零件時產生的加工誤差不同。斷續切削時，如加工一批短軸的外圓，刀具熱伸長對每一個工件的影響不明顯，對一批工件而言，則尺寸逐漸減小，并影響一批工件的尺寸分散范圍；連續切削時，如加工長軸外圓時，刀具熱伸長會使工件產生錐度。但由于刀具體積小，能較快地達到熱平衡，而且刀具的伸長又能與刀具的磨損互相補償，所以對加工精度的影響不甚顯著。
3．工件熱變形對加工精度的影響
工件的熱變形主要受切削熱的影響。在熱膨脹下達到的加工尺寸，冷卻收縮后會變小，甚至超差。在精加工時，工件的熱變形對加工精度的影響很大，特別是對細長工件的加工影響尤為突出。如磨削絲杠時，工件的熱伸長會引起加工螺距的累積誤差，嚴重地影響螺距精度，必須采取適當的措施來減少熱變形。工件的熱變形一般對粗加工的影響不大，但在工序集中的場合，會給緊接著的精加工帶來影響。如在一道工序中進行鉆、擴、鉸孔，鉆孔后孔徑的熱膨脹量影響著隨后的鉸孔加工，使工件冷卻收縮后孔徑變小，甚至可能超差。工件受熱是否均勻對熱變形的影響也很大。在車、鏜、外圓磨等加工中，工件受熱均勻，主要影響尺寸精度。但當加工精度要求高的長軸時，也會影響形狀精度。在平面的刨、銑、磨等加工中，工件單面受熱，受熱不均勻，尤其是板類零件的單面加工，上下表面的溫 差造成工件彎曲變形，主要影響形狀精度。大型、復雜零件及銅、鋁等有色金屬的熱變形對加工精度的影響更為顯著。
4．減小工藝系統熱變形的途徑
(1)減少發熱和隔離熱源。通過合理地選擇切削用量、刀具的幾何參數等來減少切削熱；對卷板機床各運動副，如主軸軸承、絲杠副、齒輪副、摩擦離合器等零部件，從改進結構和改善潤滑等方面來減少摩擦熱。
凡是能從工藝系統中分離出去的熱源，如電動機、變速箱、液壓裝置和油箱等，盡可能放在卷板機床的外部，若不能放在外部，應用隔熱材料將發熱部件和卷板機床大件隔離開來。此外，還應及時清除切屑或在工作臺上安裝隔熱板以阻止切屑熱量的傳人等。
(2)強制冷卻和均衡溫度。對卷板機床發熱部位采取風冷、油冷等強制冷卻方法，控制溫升；對切削區域內供給充分的切屑液以降低切削溫度；對卷板機床采用熱補償以均衡溫度。采用熱空氣加熱溫度較低的立柱后壁，以均衡立柱前后壁的溫度場，可明顯降低立柱的傾斜。
(3)保持熱平衡和控制環境溫度。卷板機床運轉一段時間后，工藝系統吸收的熱量和散發的熱量大致相等，溫升達到某一穩定值，則認為工藝系統達到熱平衡。此時，工藝系統的熱變形趨于穩定。因此，加工前應先開動卷板機床空轉一段時間，在達到或接近熱平衡時再進行加工。當加工精密零件時，若中間有不切削的間斷時間，機床仍要空轉，以保持熱平衡。
環境溫度的變化也會使工藝系統產生變形，因此，在精密零件的加工中，需要控制室溫的變化。如均勻地安排車間內的供暖設備，使熱流的方向不朝向機床，避免陽光對卷板機床的直接照射等。精密機床應安放在恒溫室內。恒溫室的溫度可按季節調整，恒溫精度應嚴格控制。 |
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