熱變形對(duì)加工精度的影響

1、熱變形對(duì)加工精度的影響熱變形對(duì)加工精度的影響一、概述在機(jī)械加工過(guò)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(lèi)：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

2、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，其溫度會(huì)逐漸升高。與此同時(shí)，它們也通過(guò)各種傳熱方式向周?chē)l(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(kāi)動(dòng)后溫度緩慢升高，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間溫度升至T衡便趨于穩(wěn)定。由開(kāi)始升溫至T衡的這一段時(shí)間，稱(chēng)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(chǎng)處

3、于穩(wěn)定，其熱變形也就趨了穩(wěn)定。處于穩(wěn)定溫度場(chǎng)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(chē)床類(lèi)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—

4、24所示為一臺(tái)車(chē)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圖426所示為幾種機(jī)床熱變形的趨勢(shì)。三、工件熱變形引起的加工誤差軸類(lèi)零件在車(chē)削或磨削時(shí)，一般是均勻受熱，溫度逐漸升高，其直徑也逐漸脹大，脹大部分將被刀具切去，待工件冷卻后則形成圓柱度和直徑尺寸的誤差。細(xì)長(zhǎng)軸在頂尖間車(chē)削時(shí)，熱變形將使工件伸長(zhǎng)，導(dǎo)致工件的彎曲變形，加工后將產(chǎn)生圓柱度誤差。精密絲杠磨削時(shí)，工件的受熱伸長(zhǎng)會(huì)引起螺距的積累誤差。例如磨削長(zhǎng)度為3000mm的

5、絲杠，每一次走刀溫度將升高3℃，工件熱伸長(zhǎng)量為Δ＝300012lO63＝O.1mm(12lO6為鋼材的熱膨脹系數(shù))。而6級(jí)絲杠螺距積累誤差，按規(guī)定在全長(zhǎng)上不許超過(guò)0.02mm，可見(jiàn)受熱變形對(duì)加工精度影響的嚴(yán)重性。床身導(dǎo)軌面的磨削，由于單面受熱，與底面產(chǎn)生溫差而引起熱變形，使磨出的導(dǎo)軌產(chǎn)生直線度誤差。薄圓環(huán)磨削，如圖427所示，雖近似均勻受熱，但磨削時(shí)磨削熱量大，工件質(zhì)量小，溫升高，在夾壓處散熱條件較好，該處溫度較其他部分低，加工完畢工件