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机床热变形分析与防治
作者：张仓来源：《科教导刊电子版》2016年第11期
摘要机床产生热变形的主要原因是热源及机床各部分的温差。热源通常包括加工中的切削热、运动副的摩擦热和动力源的发热以及辐射与周围环境等其它外界热源等。此外，机床零件的材料、结构、形状和尺寸的不一致也是产生热变形的重要因素。因此，要想控制热变形，必须从减少发热、控制温升、改善结构等方面着手。关键词热变形分析成因防治中图分类号：TG502文献标识码：A工艺过程的自动化和精密加工的发展对机床的加工精度和精度稳定性提出了越来越高的要求。机床在内外热源的影响下，各部件将发生不同程度的热变形，使工件与刀具之间的相对运动关系遭到破坏，也使机床的精度下降。在通常情况下，为了使机床的热变形达到稳定的数值，需要花费很多时间来预热机床，这就直接影响了机床的生产率。对于数控机床来说，因为全部加工尺寸是预先编制的指令控制的，热变形的影响就更为严重。因此，认真分析机床热变形的成因，并研究防范措施具有十分重要的意义。1热变形影响加工精度机床受到车间环境温度的变化、电动机发热和机械运动摩擦发热、切削热以及冷却介质的影响，造成机床各部的温升不均匀，导致机床形态精度及加工精度的变化。实践证明，机床受热后的变形是影响加工精度的重要原因。但机床是处在温度随时随处变化的环境中，机床本身在工作时必然会消耗能量，这些能量的相当一部分会以各种方式转化为热，引起机床各构件的物理变化，这种变化又因为结构形式的不同、材质的差异等原因而千差万别。机床设计师应掌握热的形成机理和温度分布规律，采取相应的措施，使热变形对加工精度的影响减少到最小。2机床热变形的成因分析在金属切削过程中，由机械能变为被切削材料的变形能，从而产生大量的热量，产生热量的大小主要取决于被切削材料的性质及切削用量的大小。切削产生的热量主要通过传热分配到刀具、工件和切屑，它们之间按照一定的比例关系分配热量。对于不同的加工种类，其切削热的计算与分配也各不相同。运动副的摩擦热和动力源的发热机床有各种运动副，如主轴部件的滚动轴承、工作台与导轨、丝杠与螺母等，运动件之间的相互运动产生摩擦力，从而引起摩擦热而形成热源。电机本身的发热和液压系统的发热，也成为机床某一部件的发热源。现代机床的传动结构，尤其是数控机床已经被大大简化，主轴部件已成为影响机床热变形的主要部r