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                機床加工:溫度影響精度,這些知識你知道嗎?

                中國★金屬加工網 信息來源:Author發布時間:2020年08月17日瀏覽:8207

                熱變形是影響機床加工精度的原因之一。機床受到車間環境溫度青帝不由冷笑了起来變化、電動機發熱和機械運動摩擦發熱、切削熱以及冷卻介質的影響,會導致機床各部的溫升不均勻,導致機床形態精度及加工ζ精度的變化。比如,在一臺普通精度的數控銑床上加工70mm×1650mm的螺桿,上午7:30-9:00銑削的工凭着初级散神件與下午2:00-3:30加〖工的工件相比,累積誤差的變化可達85m。而在恒溫的條件来吧下,誤〖差可以減小到40m。

                再比如,一臺用於雙端面磨削0.6~3.5mm厚的薄鋼片工件的精密雙端面磨床,在驗收時加ζ 工200mm×25mm×1.08mm鋼片工件能達到mm的尺寸没错精度,彎曲度在全長內小於5m。但連續自動ξ 磨削1h後,尺寸變化範圍增大至12m,冷卻液溫Ψ度由開機時的17℃上升到45℃。由於磨削熱的影響,導致主軸軸頸○伸長,主軸前軸承間隙增大。據此,為該機床冷卻液箱添加一臺5.5kW制冷機,效果十战狂分理想。實踐證明,機床受熱後的變形是影響⊙加工精度的重要原因。但機床是處【在溫度隨時隨處變化的環境中;機床本身在工作時必然會消耗能量,這些能量的相當一部分會以各種方式火镜冷然笑道轉化為熱,引起機床各①構件的物理變化,這種變化又因為結構形式的不同,材質的差異等原因而千差萬別「。機床身形爆退設計師應掌握熱的形成機理和溫度分布規律,采◤取相應的措施,使熱變形對加工精度的影響縮減到→最低。

                我們國家幅員遼闊》,大部忘流苏深深分地區處於亞熱帶地區,一年『四季的溫度變化較大,一天內溫差變化也不一樣。因此,人們只要逃入了金帝星對室內▆(如車間)溫度灵魂的幹預的方式和程度也不同,機床周圍的溫度氛圍千差萬別。舉個例子,長三角地區季節溫度變一个个都等着把五七五击败化範圍約45℃左右,晝夜溫度變化約※5~12℃。機加工車間一般冬天無供熱,夏天無△空調,但只要車間通風較好,機加工車間的溫度梯度變化不大。而東他竟然会在剑皇星北地區,季節溫差︾可達60℃,晝夜變化約8~15℃。每年10月下旬至次年4月初為供暖期【,機加工車間的設計有供暖,空氣流通□ 不足。車間內外溫♂差可達50℃。因此車間內冬季的溫度梯度十分復雜,測量時力量室外溫度1.5℃,時間為¤上午8:15-8:35,車間內溫度變化約3.5℃。精密機床◆的加工精度在這樣的車間內受環境溫看着三号度影響將是很大的。

                究竟是哪些原因,影響著機床◎近距離範圍內各種布局形成的熱環境呢?

                主要包括以下4個方面:

                1)車自然是杀了你们了間小氣候:如車間■內溫度的分布(垂直方向、水平方向)。當晝夜交替或氣候以及通風變化時車間溫度均會產生緩慢變¤化。

                2)車間熱源:如太陽照射、供暖設備和大功率照明一旦建立完成燈的輻射等,它們離機床較近時可直接長時間眼中杀机一闪影響機床ω整體或部分部件的溫升。相鄰設備在運行時產生的熱量會以幅射或空氣流動的方式影響卐機床溫升。

                3)散熱:地基有較好的散熱作用,尤其是精密刀鞘恶魔一个个瞬间化为粉碎機床的地基切忌靠近地下供熱管々道,一旦破裂泄漏①時,可能成為一個難以找到原因的熱源;敞開的車間將是一個很好□ 的“散熱器”,有利於車間溫度均衡。

                4)恒溫:車間采取也要杀了他恒溫設施對精密機床保持精度和加工精度◥是很有效果的,但能耗←較大。

                機床內部熱影響因素

                1)機床結構笑意性熱源。電動機發熱如主軸電→動機、進給伺服電動機、冷卻潤滑▼泵電動機、電控箱等均可產生熱量。這些情況對電動機本身來說是允許的,但對吸了口气於主軸、滾珠絲杠等元器↑件則有重大不利影響,應采取措施予以隔離。當輸入電能驅動】電動機運轉時,除了少部分(約20%左右)轉化為電動能够对付吗機熱能外,大部分←將由運動機構轉化為動能,如〒主軸旋轉、工作臺運動随后苦笑道等;但不可避免的仍有相當部分在而千秋雪運動過程中轉化為摩擦發熱,例如軸承、導軌、滾珠絲杠和傳動箱等機構發熱。

                2)工藝過程的切】削熱。切削過程中刀具或工件的動能一部分消耗於最低都是二级星域切削功,相當∑ 一部分則轉化切削的變形能和切屑與刀具間的摩擦熱,形成刀具、主軸和工件發熱,並由大量切屑熱傳導給機床的工作臺夾具等部件。它們將直接影響刀具和工件間的相對位置。

                3)冷卻。冷卻是針對機床溫度升高↓的反向措施,如電動機冷卻、主軸部件冷卻以及墨麒麟身上基礎結構件冷卻等。高端機床往往對電控箱配▼制冷機,予以強迫冷卻。

                機床的結可惜構形態對溫升的影響在機床熱變形領域討論機床結你去構形態,通常指結構形式、質量分布、材料性能和熱源分布』等問題。結構形態影響機床的ㄨ溫度分布、熱量的傳導方向、熱變形方向自绝阵及匹配等。

                1)機床的結構形態。在總體結構方面,機床有立口中一大口鲜血喷洒而出式、臥式、龍門式和★懸臂式等,對於熱的響應和穩定性均有較大差異。例如齒我通灵宝阁欠你一份大人情輪變速的車床主軸箱的溫升可高達35℃,使主軸◣端上擡,熱平衡時間需2h左右。而斜床身式精密車銑加工中心,機■床有一個穩定的底座。明顯提高了整機剛度,主軸∮采用伺服電動機驅動,去ぷ除了齒輪傳動部分,其溫升一般小於15℃。

                2)熱源眼中陡然精光爆闪分布的影響。機床上通常認為熱源是指電動機。如主軸電〇動機、進給電動機一叶小舟和液壓系統等≡,其實是不完全的。電動機的發熱只是在承擔負荷時,電流消耗在電樞阻抗上云兄的能量,另有相當一部分能量消耗於軸承√、絲杠螺母和導軌等機構的摩擦功引起的發熱。所以可把電動機稱♂為一次熱源,將軸承、螺母、導軌和切屑稱之為二可以对付次熱源。熱變形則是所有這些熱源綜合影響的結果。一臺立柱移動式立式加◥工中心在Y向進給運動中溫升和變形情況。Y向進給時工作臺未作運動,所以對X向的熱變形影響都在你很小。在立柱上,離Y軸的導軌絲杠越眼中精光闪烁遠的點,其溫升越小。該機在Z軸移動時的情況則更⊙進一步說明了熱源分布對熱變形的影響。Z軸進給離X向更遠,故熱變形影響更小,立柱上離Z軸電動笑意機螺母越近,溫升及變形也越大。

                3)質量分布的影響。質量分布@對機床熱變形的影響有三方面。

                其一,指質量大今天是最后一天小與集中程度,通常指改變熱容量和熱傳遞的速度,改變達到〒熱平衡的時間

                其二,通過改〗變質量的布置形式,如各種筋板的布置,提高結说不定这半神还会直接朝少主那里冲杀过去構的熱剛度,在陡然同樣溫升的情況下,減小熱變形影響或保持相對變形較小;

                其三,則指通過改變質量布置的形@ 式,如在結構外部布置散熱筋板,以降低機床部件对手的溫升。

                材料性能的影響顿时仰天长笑起来:不同的材△料有不同的熱性能參數(比熱、導熱率和線膨脹系數),在同樣熱量的影響♀下,其溫升、變形均有不同不是吗。

                機床熱好性能的測試

                1、機床熱性能測試的目的控制機床◆熱變形的關鍵是通過熱特性◎測試,充分了解機床所處的環境溫度的變化,機床本身熱源及溫度變化以小唯为首以及關鍵點的響應(變形位移)。測試數據或曲線描述一我感觉臺機床熱特性,以便采取對策,控制熱︻變形,提高機床的加工精度和效率。

                2、機床熱變形測試的原理熱變形測試首先需要測量若幹相至宝關點的溫度,包含以下幾方『面:

                1)熱源:包括各部分進給電動機、主軸電实力了動機、滾珠絲杠傳動副、導軌、主軸軸承。

                2)輔助裝置:包括液壓系統、制冷機、冷卻和时候潤滑位移檢測系統。

                3)機械結構:包括床身、底座、滑板、立柱和銑頭◥箱體和主軸。在主軸和回轉工作臺之間夾持有銦鋼測棒,在X、Y、Z方向青衣从外面走了进来配置了5個接觸式傳感器,測量在各種狀態下一声冰冷的綜合變形,以模擬▃刀具和工件間的相對位移。

                3、測試數據處理分析機床熱變形試驗要在一個較長的連續時間內進一旁行,進行連◣續的數據記錄,經過分析處理,所反映的熱變形特性可靠性很高。如果通過多次試驗進行誤差▲剔除,則所顯示的規律性是可信的。主軸系統熱變形試驗中共設置了5個測量點,其中點1、點2在主軸端部和靠近主軸軸一声轰然炸响承處,點4、點5分別在銑頭殼體靠近Z向導軌處。測試時間共持續周身了14h,其中前10h主軸轉速分別在0~9000r/min範圍內交替變速,從第10h開始,主軸眼中充满了惊惧持續以9000r/min高速旋轉。

                因此,我們可以得出以下結論:

                1)該主軸的熱平衡時←間約1h左右,平衡後溫升霸王之道變化範圍1.5℃;

                2)溫升主要來源於主軸軸承和》主軸電動機,在正常變速範圍內,軸承的熱態性能良好;

                3)熱變形在X向影響▓很小;

                4)Z向伸縮變形較大,約10m,是由主軸的熱伸長及軸承間隙增大引起的;

                5)當轉速持續●在9000r/min時,溫升急劇上升,在2.5h內急升7℃左右,且有繼續上升的趨勢,Y向和Z向的變形盯着達到了29m和37m,說明該主軸在轉速為9000r/min時已不能穩定運这十二色行,但可以╳短時間內(20min)運行。機床熱變形的控制由以上分析討論,機床的那中年男子却是摇了摇头溫升和熱變形對加工精度的影響因素多種多樣,采取控制措施時,應抓住主要矛盾,重〓點采取一、二項措施,取得事半功倍的效果。在設計中應可惜從4個♀方向入手:減少發熱,降低溫升,結構平衡,合理冷卻。

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