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工藝系統(tǒng)熱變形對卷板機加工精度的影響 |
| 發(fā)布時間：2010/10/27 |
機械加工過程中，工藝系統(tǒng)因受切削熱、運動副摩擦熱、陽光及供暖設(shè)備的輻射熱等影響而產(chǎn)生變形，破壞了工件與刀具間的相互位置關(guān)系和相對運動的準(zhǔn)確性，引起加工誤差。工藝系統(tǒng)熱變形對加工精度的影響很大，尤其在精密加工中，熱變形引起的加工誤差占總加工誤差的40％以上。
1．卷板機床熱變形對加工精度的影響
由于各類卷板機床的結(jié)構(gòu)和工作條件相差很大，所以引起卷板機床熱變形的熱源和變形形式也不盡相同。在卷板機床的熱變形中，以主軸部件、床身導(dǎo)軌及兩者相對位置的熱變形對加工誤差的影響最為突出。這種熱變形必然影響刀具和工件問的預(yù)定相對位置和運動，引起加工誤差。如銑床的熱變形主要是主軸在垂直面內(nèi)的傾斜，它使得銑削后的平面與基面之間出現(xiàn)平行度誤差。
2．刀具熱變形對加工精度的影響
刀具熱變形主要是由傳到刀具上的切削熱引起的。在加工過程中，刀具切削部分溫度很高，刀具受熱伸長，從而影響工件的加工精度。
刀具的熱變形在加工不同的零件時產(chǎn)生的加工誤差不同。斷續(xù)切削時，如加工一批短軸的外圓，刀具熱伸長對每一個工件的影響不明顯，對一批工件而言，則尺寸逐漸減小，并影響一批工件的尺寸分散范圍；連續(xù)切削時，如加工長軸外圓時，刀具熱伸長會使工件產(chǎn)生錐度。但由于刀具體積小，能較快地達(dá)到熱平衡，而且刀具的伸長又能與刀具的磨損互相補償，所以對加工精度的影響不甚顯著。
3．工件熱變形對加工精度的影響
工件的熱變形主要受切削熱的影響。在熱膨脹下達(dá)到的加工尺寸，冷卻收縮后會變小，甚至超差。在精加工時，工件的熱變形對加工精度的影響很大，特別是對細(xì)長工件的加工影響尤為突出。如磨削絲杠時，工件的熱伸長會引起加工螺距的累積誤差，嚴(yán)重地影響螺距精度，必須采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣頊p少熱變形。工件的熱變形一般對粗加工的影響不大，但在工序集中的場合，會給緊接著的精加工帶來影響。如在一道工序中進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸孔，鉆孔后孔徑的熱膨脹量影響著隨后的鉸孔加工，使工件冷卻收縮后孔徑變小，甚至可能超差。工件受熱是否均勻?qū)嶙冃蔚挠绊懸埠艽?。在車、鏜、外圓磨等加工中，工件受熱均勻，主要影響尺寸精度。但當(dāng)加工精度要求高的長軸時，也會影響形狀精度。在平面的刨、銑、磨等加工中，工件單面受熱，受熱不均勻，尤其是板類零件的單面加工，上下表面的溫 差造成工件彎曲變形，主要影響形狀精度。大型、復(fù)雜零件及銅、鋁等有色金屬的熱變形對加工精度的影響更為顯著。
4．減小工藝系統(tǒng)熱變形的途徑
(1)減少發(fā)熱和隔離熱源。通過合理地選擇切削用量、刀具的幾何參數(shù)等來減少切削熱；對卷板機床各運動副，如主軸軸承、絲杠副、齒輪副、摩擦離合器等零部件，從改進(jìn)結(jié)構(gòu)和改善潤滑等方面來減少摩擦熱。
凡是能從工藝系統(tǒng)中分離出去的熱源，如電動機、變速箱、液壓裝置和油箱等，盡可能放在卷板機床的外部，若不能放在外部，應(yīng)用隔熱材料將發(fā)熱部件和卷板機床大件隔離開來。此外，還應(yīng)及時清除切屑或在工作臺上安裝隔熱板以阻止切屑熱量的傳人等。
(2)強制冷卻和均衡溫度。對卷板機床發(fā)熱部位采取風(fēng)冷、油冷等強制冷卻方法，控制溫升；對切削區(qū)域內(nèi)供給充分的切屑液以降低切削溫度；對卷板機床采用熱補償以均衡溫度。采用熱空氣加熱溫度較低的立柱后壁，以均衡立柱前后壁的溫度場，可明顯降低立柱的傾斜。
(3)保持熱平衡和控制環(huán)境溫度。卷板機床運轉(zhuǎn)一段時間后，工藝系統(tǒng)吸收的熱量和散發(fā)的熱量大致相等，溫升達(dá)到某一穩(wěn)定值，則認(rèn)為工藝系統(tǒng)達(dá)到熱平衡。此時，工藝系統(tǒng)的熱變形趨于穩(wěn)定。因此，加工前應(yīng)先開動卷板機床空轉(zhuǎn)一段時間，在達(dá)到或接近熱平衡時再進(jìn)行加工。當(dāng)加工精密零件時，若中間有不切削的間斷時間，機床仍要空轉(zhuǎn)，以保持熱平衡。
環(huán)境溫度的變化也會使工藝系統(tǒng)產(chǎn)生變形，因此，在精密零件的加工中，需要控制室溫的變化。如均勻地安排車間內(nèi)的供暖設(shè)備，使熱流的方向不朝向機床，避免陽光對卷板機床的直接照射等。精密機床應(yīng)安放在恒溫室內(nèi)。恒溫室的溫度可按季節(jié)調(diào)整，恒溫精度應(yīng)嚴(yán)格控制。 |
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