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工艺系统热变形对卷板机加工精度的影响 |
| 发布时间：2010/10/27 |
机械加工过程中，工艺系统因受切削热、运动副摩擦热、阳光及供暖设备的辐射热等影响而产生变形，破坏了工件与刀具间的相互位置关系和相对运动的准确性，引起加工误差。工艺系统热变形对加工精度的影响很大，尤其在精密加工中，热变形引起的加工误差占总加工误差的40％以上。
1．卷板机床热变形对加工精度的影响
由于各类卷板机床的结构和工作条件相差很大，所以引起卷板机床热变形的热源和变形形式也不尽相同。在卷板机床的热变形中，以主轴部件、床身导轨及两者相对位置的热变形对加工误差的影响最为突出。这种热变形必然影响刀具和工件问的预定相对位置和运动，引起加工误差。如铣床的热变形主要是主轴在垂直面内的倾斜，它使得铣削后的平面与基面之间出现平行度误差。
2．刀具热变形对加工精度的影响
刀具热变形主要是由传到刀具上的切削热引起的。在加工过程中，刀具切削部分温度很高，刀具受热伸长，从而影响工件的加工精度。
刀具的热变形在加工不同的零件时产生的加工误差不同。断续切削时，如加工一批短轴的外圆，刀具热伸长对每一个工件的影响不明显，对一批工件而言，则尺寸逐渐减小，并影响一批工件的尺寸分散范围；连续切削时，如加工长轴外圆时，刀具热伸长会使工件产生锥度。但由于刀具体积小，能较快地达到热平衡，而且刀具的伸长又能与刀具的磨损互相补偿，所以对加工精度的影响不甚显著。
3．工件热变形对加工精度的影响
工件的热变形主要受切削热的影响。在热膨胀下达到的加工尺寸，冷却收缩后会变小，甚至超差。在精加工时，工件的热变形对加工精度的影响很大，特别是对细长工件的加工影响尤为突出。如磨削丝杠时，工件的热伸长会引起加工螺距的累积误差，严重地影响螺距精度，必须采取适当的措施来减少热变形。工件的热变形一般对粗加工的影响不大，但在工序集中的场合，会给紧接着的精加工带来影响。如在一道工序中进行钻、扩、铰孔，钻孔后孔径的热膨胀量影响着随后的铰孔加工，使工件冷却收缩后孔径变小，甚至可能超差。工件受热是否均匀对热变形的影响也很大。在车、镗、外圆磨等加工中，工件受热均匀，主要影响尺寸精度。但当加工精度要求高的长轴时，也会影响形状精度。在平面的刨、铣、磨等加工中，工件单面受热，受热不均匀，尤其是板类零件的单面加工，上下表面的温 差造成工件弯曲变形，主要影响形状精度。大型、复杂零件及铜、铝等有色金属的热变形对加工精度的影响更为显著。
4．减小工艺系统热变形的途径
(1)减少发热和隔离热源。通过合理地选择切削用量、刀具的几何参数等来减少切削热；对卷板机床各运动副，如主轴轴承、丝杠副、齿轮副、摩擦离合器等零部件，从改进结构和改善润滑等方面来减少摩擦热。
凡是能从工艺系统中分离出去的热源，如电动机、变速箱、液压装置和油箱等，尽可能放在卷板机床的外部，若不能放在外部，应用隔热材料将发热部件和卷板机床大件隔离开来。此外，还应及时清除切屑或在工作台上安装隔热板以阻止切屑热量的传人等。
(2)强制冷却和均衡温度。对卷板机床发热部位采取风冷、油冷等强制冷却方法，控制温升；对切削区域内供给充分的切屑液以降低切削温度；对卷板机床采用热补偿以均衡温度。采用热空气加热温度较低的立柱后壁，以均衡立柱前后壁的温度场，可明显降低立柱的倾斜。
(3)保持热平衡和控制环境温度。卷板机床运转一段时间后，工艺系统吸收的热量和散发的热量大致相等，温升达到某一稳定值，则认为工艺系统达到热平衡。此时，工艺系统的热变形趋于稳定。因此，加工前应先开动卷板机床空转一段时间，在达到或接近热平衡时再进行加工。当加工精密零件时，若中间有不切削的间断时间，机床仍要空转，以保持热平衡。
环境温度的变化也会使工艺系统产生变形，因此，在精密零件的加工中，需要控制室温的变化。如均匀地安排车间内的供暖设备，使热流的方向不朝向机床，避免阳光对卷板机床的直接照射等。精密机床应安放在恒温室内。恒温室的温度可按季节调整，恒温精度应严格控制。 |
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