各类机床的热变形趋势及其对加工精度的影响是一个复杂而重要的问题。以下是对不同类型机床热变形趋势及其对加工精度影响的详细分析:
一、车、铣、钻、镗类机床的热变形
热变形趋势:
这类机床的主要热源是主轴箱。主轴箱中的齿轮、轴承的摩擦发热,以及这些热量传递给润滑油,导致主轴箱及与之相连的床身或主轴的温度升高,进而产生较大的热变形。
对加工精度的影响:
热变形会破坏机床的原始几何精度,导致刀具和工件之间的相对位置发生变化,从而造成加工误差。
热变形还可能加快运动件的磨损,影响机床的正常运转。
二、磨床类机床的热变形
热变形趋势:
磨床的热源主要来自砂轮与工件之间的摩擦热,以及砂轮轴承和传动系统的摩擦热。
这些热量会导致磨床的主轴、床身等部件产生热变形。
对加工精度的影响:
热变形会影响磨削加工的精度和表面质量。
磨削过程中产生的热量还可能导致工件产生热裂纹或烧伤。
三、大型机床的热变形
热变形趋势:
大型机床由于体积庞大、结构复杂,其热变形问题更为突出。
热源分布不均匀、材料热膨胀系数不同等因素都会导致大型机床产生热变形。
对加工精度的影响:
热变形会导致加工后工件表面产生形状误差和位置误差。
这些误差会严重影响工件的加工质量和装配精度。
四、数控机床和加工中心机床的热变形
热变形趋势:
数控机床和加工中心机床由于转速高、内部热源大、散热时间短等特点,其热变形问题尤为严重。
这些机床在加工过程中需要保持高精度和高稳定性,因此热变形对其加工精度的影响更为显著。
对加工精度的影响:
热变形会破坏机床的几何精度和定位精度,导致加工误差加大。
热变形还可能影响机床的运转稳定性和可靠性,降低加工效率。
控制与防止机床热变形的措施
减少热源发热量:
改善传动部件和有相对运动表面的润滑条件,减少摩擦热源的发热量。
采用低黏度润滑油、油雾润滑和锂基润滑脂等。
改善机床结构:
采用合理布局,大面积释放不可避免的热量,同时使机床达到热平衡状态。
机床床身部件尽量使用耐热材料,如热膨胀系数低的铸铁、花岗岩等材料。
控制油温:
对油箱进行合理设计,靠油箱自然散热。
对机床,液压部件的油温及润滑油的油温应严格控制,有时需要恒温。
在油箱内安排蛇形管冷却器或管式冷却器,以冷却水将多余的热量带走。
冷却与散热:
加工过程可使用切削液冷却液,进行物理冷却。
改用氢、氦气冷却电动机,因其导热系数比一般气体高得多,冷却效果好。
改善表面光洁度:
对机床各部件进行涂漆、氧化及表面处理,改善表面的吸热条件,从而控制各种热源的影响。
采用误差补偿技术:
综合运用传感检测技术、尺寸预报和自动适用控制方法的软件补偿,实现控制机床热变形对加工误差的影响。
综上所述,控制与防止机床热变形对加工精度的影响需要综合考虑多种因素,包括减少热源发热量、改善机床结构、控制油温、冷却与散热、改善表面光洁度以及采用误差补偿技术等。这些措施的实施可以有效提高机床的加工精度和稳定性,满足高精度加工的需求。