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各类机床的热变形的趋势以及对加工精度的影响 。
(1)车 、铣 、钻 、镗类机床的热变形此类机床的主要热源是主轴箱 。主轴箱中的齿轮 、轴承的摩擦发热而传给润滑油的热 ,使主轴箱及与之相连的床身或主轴的温度升高而产生较大的热变形 。
(2)磨床类机床的热变形 。
(3)大型机床的热变形 。在这种情况下 ,加工后工件表面将产生形状误差和位置误差 。
(4)数控机床和加工中心机床的热变形 。加工中心机床 ,它不改变工件装夹条件下 ,对工件进行多面 、多工序的加工 ,转速高 ,内部热源大 、散热时间短 、又不允许较大的热变形 。故数控机床 ,加工中心机床 ,防止热变形 ,必须采取相应的措施 。
机床的热变形的主要原因是热源的发热 ,减少热源的发热量是减少机床热变形的主要措施之一 。提高滚动轴承的质量 。改变主轴承及传动轴承的润滑条件及装配质量 。因造成机械轴承的温升 ,主要是取决径向负荷及摩擦系数 ,上述除改变轴承的润滑条件外 ,还可以采用动压油膜轴承 ,静压轴承 ,均可能减少磨擦系数 ,同时减少轴承的发热量 。
一般说来 ,油箱设计合理 ,靠油箱自然散热 ,可以满足油箱油温控制要求 ,但是 ,对于精密机床来讲 ,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 ,以保持机床正常的工作精度 。在此情况下 ,需要对油温进行控制 ,除了风扇吹风或用冷冻机吹风外,也可以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 。原来用空气冷却的电动机 ,可改用氢 、氦气冷却 ,因它们的导热系数比一般气体高510倍,因此,改用氢 、氦气冷却 ,其冷却效果好得多 。对机床各部件 ,改善表面光洁度 。涂漆 、氧化及表面处理 ,可以改善表面的吸热条件 ,从而控制各种热源的影响 。
综上所述 ,控制与防止机床热变形对加工精度的影响 ,可以采用机床的合理结构设计及其工艺措施 。而另一途径是机床各零件 、部件在使用材料上创新 。可用花岗岩 、轻合金 、精细陶瓷等等的线膨胀系数小的特殊材料来制造机床床身 、立柱等基础支承件 。当采用玻璃陶瓷制作精密机床主轴 ,它是理想的材料 。因这种特殊材料 ,振动衰减性好 。热稳定性好 、尺寸稳定 、易取材 。因此可减少机床热变形对加工精度的影响 。另外 ,采用加工误差自动补偿技术是提高加工精度又一个途径 。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 ,可以实现控制机床热变形对加工误差的影响 。