技术专栏
2024.01.17

减少和控制工艺系统热变形的主要途径

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减少和控制工艺系统热变形的主要途径

  1.减少发热,隔离热源

  1)合理选择切削用量和刀具几何角度或粗、精加工分开进行,可以减少切削热。

  2)从结构设计和加强润滑两方面采取措施,可改善摩擦特性以减少摩擦热。

  3)尽可能将机床中能够分离的热源部件从主机中分离出去,如电动机、变速箱、液压系统、冷却系统等,这样也可以杜绝大部分的热源。

  4)采取措施(如用隔热材料)将发热部件与机床大件(如床身、立柱等)隔离开来。

  2.强制性冷却

  1)冷却。冷却是减少工件或刀具变形的最好办法。某些机床采用冷冻机对流经机床的润滑油和切削液进行强制冷却,以提高冷却效果。

  2)风扇通风。加强通风散热,在热源处加风扇、散热片、通风窗口等。

加工中心加工工艺图片

  3.使用热补偿方法减少热变形

  由于机床设计的问题,机床床身上各区的温度是高低不同的,对于高精度的机床,如磨床或数控机床类,就会对产品的加工产生不良的影响。为消除这种热变形的影响因素,将热量有意地从高温区导向低温区以补偿温度场的不均匀性。为防止滚珠丝杠的热变形常采用一种“预拉法”的措施,即在丝杠加工时故意将其螺距做得小一些,装配时对丝杠预先进行拉伸,使其螺距拉大到标准值。这样利用丝杠受拉力后产生的内应力来吸收热应力,从而补偿了丝杠的热变形。在装配上述机床时,用7848~9810N的预拉力使丝杠预伸长0.03~0.04mm,机床工作时效果很好。

  4.采取合理的机床部件结构减少热变形的影响

  设计机床时,如果从结构上加以改进使热变形得到减少,这也是很重要的一个措施。注意结构的对称性就可以减少热变形,如在主轴箱的设计中将转动元件(轴、轴承及传动齿轮等)安放于对称位置,可以均衡箱壁的温升从而减少其变形。有些机床采用双立柱结构,由于左右对称,其在左右方向的热变形就比单立柱的结构要小得多。

  在结构设计时,使关键部件的热变形只在无碍于加工精度的方向上产生,这也是从结构上解决热变形对加工精度影响的一个措施。此外,在结构设计时为减少热变形的影响,还可以从选择材料上加以考虑。例如,对一些十分关键的零件,可采用线膨胀系数小的材料。

  5.控制环境温度

  精密机床一般安装在恒温车间,其恒温误差一般控制在±1℃以内。


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