一、概述在機(jī)械加工過......



一、概述 在機(jī)械加工過程中，工藝系統(tǒng)在各種熱源的影響下，常產(chǎn)生復(fù)雜的變形，破壞了工藝系統(tǒng)間的相對(duì)位置精度，造成了加工誤差。據(jù)

統(tǒng)計(jì)，在某些精密加工中，由于熱變形引起的加工誤差約占總加工誤差的 40％～ 70％。熱變形不僅降低了系統(tǒng)的加工精度，而且還影響了加

工效率的提高。 （一）工藝系統(tǒng)的熱源 引起工藝系統(tǒng)熱變形的熱源大致可分為兩類：內(nèi)部熱源和外部熱源。 內(nèi)部熱源包括切削熱和摩擦熱

；外部熱源包括環(huán)境溫度和輻射熱。切削熱和摩擦熱是工藝系統(tǒng)的主要熱源。 （二）工藝系統(tǒng)的熱平衡 工藝系統(tǒng)受各種熱源的影響，其溫度
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會(huì)逐漸升高。與此同時(shí)，它們也通過各種傳熱方式向周圍散發(fā)熱量。當(dāng)單位時(shí)間內(nèi)傳入和散發(fā)的熱量相等時(shí)，則認(rèn)為工藝系統(tǒng)達(dá)到了熱平衡。

圖 4— 23所示為一般機(jī)床工作時(shí)的溫度和時(shí)間曲線，由圖可知，機(jī)床開動(dòng)后溫度緩慢升高，經(jīng)過一段時(shí)間溫度升至 T衡便趨于穩(wěn)定。由開始

升溫至 T衡的這一段時(shí)間，稱為預(yù)熱階段。當(dāng)機(jī)床溫度達(dá)到穩(wěn)定值后，則被認(rèn)為處于熱平衡階段，此時(shí)溫度場處于穩(wěn)定，其熱變形也就趨了穩(wěn)

定。處于穩(wěn)定溫度場時(shí)引起的加工誤差是有規(guī)律的，因此，精密及大型工件應(yīng)在工藝系統(tǒng)達(dá)到熱平衡后進(jìn)行加工。
二、機(jī)床熱變形引起的加工誤差 機(jī)床受熱源的影響，各部分溫度將發(fā)生變化，由于熱源分布的不均勻和機(jī)床結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，機(jī)床各部件將發(fā)

生不同程度的熱變形，破壞了機(jī)床原有的幾何精度，從而引起了加工誤差。 車床類機(jī)床的主要熱源是主軸箱中的軸承、齒輪、離合器等傳動(dòng)

副的摩擦使主軸箱和床身的溫度上升，從而造成了機(jī)床主軸抬高和傾斜。圖 4— 24所示為一臺(tái)車床在空轉(zhuǎn)時(shí)，主軸溫升與位移的測(cè)量結(jié)果。

主軸在水平方向的位移只有 lOμ m，而垂直方向的位移卻達(dá)到 180～ 200μ m。這對(duì)于刀具水平安裝的臥式車床的加工精度影響較小，但對(duì)

于刀具垂直安裝的自動(dòng)車床和轉(zhuǎn)塔車床來說，對(duì)加工精度的影響就不容忽視了。
對(duì)大型機(jī)床如導(dǎo)軌磨床、外圓磨床、龍門銑床等長床身部件，其溫差的影響也是很顯著的。一般由于溫度分層變化，床身上表面比床身的底面

溫度高而形成溫差，因此床身將產(chǎn)生彎曲變形，表面呈中凸?fàn)钊鐖D 4-25所示。
假設(shè)床身長 L=3120mm，高 H=620mm，溫差Δt=1℃ ，鑄鐵線膨脹系數(shù)a=11× 10-6，床身的變形量為Δ=aΔtL2/8H=11×10-6×1×（ 3120）
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2/8×620=0.022 mm 這樣 ,床身導(dǎo)軌的直線性明顯受到影響。另外立柱和溜板也因床身的熱變形而產(chǎn)生相應(yīng)的位置變化（見圖 4-25）。 圖

4-26所示為幾種機(jī)床熱變形的趨勢(shì)。