机床热变形的控制与防止
减小工艺系统热变形的主要途径
减小工艺系统热变形的主要途径为了减小热变形对加工精度的影响，可从下列几方面采取措施。
1）减少热源的发热量为了减小机床的热变形，凡是有可能从主机分离出去的热源，如电动机、变速箱、液压装置的油箱等，尽可能放置在机床外部。
对于不能与主机分离的热源，如主轴轴承、丝杠螺母副、高速运动的导轨副等，则可从结构、润滑等方面改善其摩擦特性，以减少发热。
例如采用静压轴承、静压导轨，改用低黏度润滑油、锂基润滑脂等。
2）用热补偿方法减小热变形单纯地减小温升往往不能收到满意的效果，此时可采用热补偿方法使机床的温度场比较均匀，从而使机床仅产生不影响加工精度的均匀热变形。
例如平面磨床，如果将液压系统的油池放在床身底部，则使床身上冷下热而使导轨产生中凹的热变形；如果将油池移到机床外部，则又形成上热下冷而使导轨产生中凸的热变形。
3）改善机床结构来减小热变形从机床结构上考虑有利于热的传导，如将机床轴、轴承和传动齿轮等对称布置。
4）保持工艺系统的热平衡由热变形规律可知，大的热变形发生在机床开动后的一段时间内，当达到热平衡后，热变形趋于稳定，此后加工精度才有保证。
因此，在精加工前可先使机床空运转一段时间（机床预热），等达到或接近热平衡时再开始加工，加工精度就比较稳定。
如加工发动机连杆孔的金刚石镗床，每个班次开始时先开机预热半个小时以上，使轴承的发热稳定下来。
对大型精密工件，在开始工作后应不停歇地一次加工完毕，目的是保持在工艺系统的热平衡下工作。
还可采用充分的冷却，对容易发热的机床零件采取特殊的冷却措施，例如，大型精密螺纹磨床有将床身与丝杠整个浸于润滑油中使之温度均匀，也有将螺母丝杠进行淋浴冷却的。
5）控制环境温度对精加工机床应避免阳光直接照射，布置取暖设备也应避免使机床受热不均匀。
对精密机床，则应安装在恒温车间中使用。
恒温车间的指标有两个：恒温基数（即恒温车间内空气的平均温度）和恒温精度（即平均温度的允许偏差）。
刀具磨损造成的加工误差任何刀具在使用过程中都会产生磨损。
机床热变形与结构热对称设计
设计与研究31机床热变形与结构热对称设计陈明亮(桂林电子科技大学信息科技学院，桂林541004)摘要：分析引起机床热变形的热源，探讨机床热变形机理，研究减少机床热变形及其影响的措施。
根据机 床的热特性，从误差防止的角度出发，提出减少或消除机床热变形的结构热对称设计方案。
关键词：机床热变形热对称引言机床的热变形特别是数控机床的热变形，是影响加工精度的主要因素。
研究与加工实践表明，在精密加 工中，机床自身热变形引起的制造误差占总制造误差的40%〜70%。
目前，减小机床热变形误差有误差防止和误差 补偿两种方法。
前者是通过设计和制造过程来减小或消除 误差，如优化设计、隔离热源等；后者是通过人为的制造 一种误差来抵消机床热变形引起的误差，即在数控系统中 根据机床热变形量进行误差补偿。
由于机床机械结构的复 杂性，热变形所引起的加工误差不易检测。
因此，误差补 偿范围和有效性也受到限制。
在高速高精度极端加工环境 下，解决机床热变形已逐步由误差补偿法转向误差防止法。
研究机床热特性，从结构优化和参数优化出发，寻求更加 合理的温度分布和刚度分布，控制机床结构热位移，己经 成为机床领域的重要研究课题。
1机床热变形机理1.1引起机床热变形的热源引起机床热变形的热源主要是切削热、损耗热形成的 内部热源以及环境、热辐射形成的外部热源，如图1所示。
切削热是切削加工过程中最主要的热源。
在切削（磨削）过程中，消耗于切削的弹、塑性变形能量及刀具、工件和 切屑之间摩擦的机械能，绝大部分都转变成了切削热。
机 床的损耗热主要是机床和液压系统中运动部件产生的，这 些部件的工作过程本质上是一个能量转换过程。
由于工作 效率难于到达100%，所以在这些能量转换过程中一定会发 生能量损耗，而损耗的能量将会进一步转变成热能。
损耗 热是局部发热，比切削热的热量较少。
外部热源的热辐射 及周围环境温度（如昼夜温度不同）对机床热变形的影响 也不容忽视，对大型、精密加工尤为重要。
探讨机械加工工艺系统变形的预防技术
２ 机 械 加 工工 艺系 统 变形 的种 类 及原 因
工艺 系统在切削过 程中， 会受到切 削力、 传动力、 惯性 力、 夹紧 力及 重 力等的 作用而 产生变 形 ， 从而 破 坏 刀具 和 工件之 间已调 整 好的正 确
３ ． ２ 防止系统热变形 的对 策 ３ ． ２ ． １ 减少 内部热 源的切削热或 磨削热 工作人 员通 过 控制 刀具 的切 削用量 ， 合 理选 择刀具 几何参 数来 减
位 置关系 ， 使 工件产生加 工误 差 。 工艺 系统受 力变 形是指 弹性变 形 ， 其 少刀具 产生的切 削热。 如果零件 要求高精度 ， 要 分开 进行粗加 工和 精加 抵 抗 弹性变 形 的能 力与 自身的刚 度有很 大关 系。 研究 工艺 系统 的受力 工。 例 如， 在刨 削大型龙 门的床身导轨 时， 首先要进行 粗刨工作 ， 再进行 变 形， 主要 研究误 差敏感 方向， 即通过 刀尖 的加 工表 面的法线 方向的位 宽 刃精刨环 节。 注 意粗加 工完成后要暂停 一段时 间， 为工艺系统提 供充 移。 足的冷 却时 间后再重新 夹紧 ， 从 而达 到减 少 粗加 工引起 的发热 影 响加 ２ ． １ 机械 加工工艺系统变形 的种 类 工精 度。 般情况下， 机械 加工工艺 系统存 在两种 形式 的变形 ， 即机械 加工 ３ ． ２ ． ２ 加强散热能 力
２ ． ２ ｔ ． ） ｌ 械 加工工艺系统变形原 因 机械 加工中， 工艺 系统 在各种热 源的作用下产 生一定 的热变 形。 由 于工艺系统热 源分布的不均 匀性及各环 节结构 、 材料 的不 同， 使 工艺系
以采用 强制 冷却方 法来 控制加 工过 程 中的热变 形 ， 用冷冻 机对用 于散 热的切 削液 以及润 滑油强制冷 却， 以便迅速 带走产生 的切削热量 ； 注意 保持 机械 加工 工艺 系统的 热 平衡 ， 要缩 短 大型 精密机 床 的预热 期 ， 以
CNC机床加工中的热变形控制与补偿
CNC机床加工中的热变形控制与补偿引言CNC（Computer Numerical Control）机床是现代制造业中的重要装备，其高精度和高效率使其在各行各业中得到了广泛应用。
然而，由于材料在加工中受到热力影响导致的热变形对加工质量和精度产生了不可忽视的影响。
因此，在CNC机床加工中，热变形的控制与补偿显得尤为重要。
一、热变形的原因CNC机床加工中的热变形主要源于以下几个方面：1. 主轴驱动引起的热变形：主轴的高速旋转产生摩擦热，使主轴温度升高，进而引起机床各部位的热膨胀，导致热变形；2. 切削加工引起的热变形：切削过程中，刀具与工件之间的摩擦产生的热量会使工件局部温度升高，导致热膨胀和变形；3. 内部应力引起的热变形：材料加工后内部应力的释放也会导致热变形。
二、热变形的影响热变形对CNC机床加工的影响主要表现在以下几个方面：1. 加工精度下降：由于机械结构的热膨胀导致零件定位的改变，使加工精度降低；2. 加工质量下降：热变形使得工件表面产生热裂纹、残余应力等缺陷，影响工件的材料性能和使用寿命；3. 加工效率降低：热变形会导致加工过程中频繁调整机床参数，增加生产时间和成本；4. 刀具磨损加剧：由于热变形使刀具与工件接触面积增大，导致刀具磨损加剧，降低切削效率。
三、热变形的控制为了控制CNC机床加工中的热变形，可以采取以下措施：1. 机床结构设计优化：通过对机床结构进行合理的分析和设计，减少热变形的程度；2. 冷却系统改进：加强冷却系统，通过冷却液对主轴和切削区域进行冷却，有效降低温度；3. 热稳定性材料应用：选择具有较低热膨胀系数和较高热导率的材料，减少热变形的可能性；4. 温度监测与控制：通过安装温度传感器，对机床的温度进行监测，及时进行温度调整；5. 热补偿技术应用：通过在机床控制系统中引入热补偿算法，对机床进行实时的热补偿，减小热变形对加工质量的影响。
四、热变形的补偿热变形的补偿是通过对加工过程中发生的热变形进行修正，以保证加工精度和质量。
机械加工中热变形对工艺的影响及其控制方案的应用
针 对 工件 均 匀 受热 情 况 的现 象 ， 可 以展 开 各个 平 面零 件 的加工 模 式 的优 化 。 比如 针对 其 上 下表 面 的受 热 情况 ， 展 开 工 件模 式 的优 化 。这样 就 可 以进 行刀 具 热 变形 情 况 的控 制 ， 从 而促 进 加工 精 度 的 提升 ， 这 样 非常 有利 于 降低 由于 热变 形 情况 而 导致 的加 工误 差 。在 刀 具连 续 工 作 过 程 中 ， 随着 切 削 热 时 间 的增 加 ， 刀具 会 受 到 热 变 形 的控制， 而发 生 不 断 伸 长 的情 况 ， 因此 需 要展 开 平 面 度 误 差 及 其 相 关部 位 误差 的控 制 。 当采 用 调整 法 加工 一 批 短轴 零 件 时 ， 由 于每个 工 件切 削时 间 较 短 ， 刀 具 的受 热 与 冷却 间歇 进 行 ， 故 刀 具 的热 伸 长 比较 缓 慢 。 总 的来说 ， 刀具 能够 迅 速达 到热 平衡 ， 刀 具 的磨 损 又能 与 刀具 的受热伸长进行部分的补偿 ， 故刀具热变形对加工质量影 响并 不 显著 。 在 工艺 系 统 的变形 中 ， 以机 床 的热 变形 最 为复 杂 ， 这是 由于 机床 在 工作 中 ， 受 到 内外 多 种热 源 的影 响 ， 以及 机 床结 构 的复 杂性 。 ３ 工艺 模式 中热变 形环 节 的应 用 为 了在 工作 过 程 中 ， 实 现 加 工工 件 的变 形 现 象 的 减 少 ， 进 行 热 法。 源 的发 热情 况 及其 热 源 的隔 离情 况 的深 化应 用是 非 常必 要 的 。 在 零 受 到工 件 切 削过 程 的影 响 ，刀具 会 产生 一 系列 的热 变形 现 象 ， 件 的精 加 工 模 式 中 ， 其 热 变形 的影 响是 多方 面 的 ， 为此 我 们 要 进 行 这 与其 切 削热 是分 不 开 的 。在 日常工 作 中 ， 刀具 被 传 人 的热 量并 不 吃 刀量 的控 制 ， 从 而实 现切 削 热 的降 低 。 在 一个 工 序应 用 过程 中 ， 粗 是 特别 多 ， 但是 受 到某 些 条 件 的 限制 ， 热 量如 果 在 工件 过 分集 中 ， 就 加 工模 式 的热 变 形会 影 响 精 加 工模 式 的 开 展 ， 因此 ， 需 要 积 极 开 展 会 导致 短 暂 时间 内 的温度 上 升 。这样 就 提升 了 刀体 的本 身温 度 。在 粗 加 工模 式 的优 化 ， 实 现 系统 的冷 却性 的应 用 ， 保 证 粗 加 工 模 式 与 系列 的切 削 过 程 中 ， 刀 具在 其 切 削 过 程 中 ， 热 变 形 现象 是 逐 渐 出 精 加 工模 式 的协 调 。这 样 可 以 降低 粗 加 工 过程 中热 变 形 的不 良影 现， 在 其 后 期 发展 过 程 中 ， 会 慢 慢 的变 慢 ， 一 段 时 间 内再 恢 复 平 衡 。 响， 上 述 环 节 的应 用 ， 对 于 工 件 的热 变 形 情 况 能起 到 良好 的控 制 作 而在间断切削 中， 由于有短暂的冷却时间 ， 因此热变形具有热涨冷 用。凡是能够从机床分离出的热源 ， 如： 电机 、 液压和冷却系统等均 缩两种特性。但总的变形趋势和连续切削极 为相似 ， 而变形量略小 应移出， 使之成为独立单元 。对于不能分离的热源 ， 如： 轴承 、 丝杠 、 些。当切 削停止以后 ， 刀具温度立刻下 降， 开始冷却速度较快 ， 以 导 轨 副等 ， 可 以从 结 构和 润 滑上 采 取 一定 的措施 ， 改善 摩擦 方 式 ， 降 后逐渐缓慢。为减小刀具的热变形， 在使用 中应合理的选择刀具的 低 发热 。为此 ， 对机床、 刀具 和 工件 等 发 热部 位 应 加强 散 热 ， 强制 冷 几何参数 、 吃刀量 ， 并充分的冷却和润滑以减少切削热 ， 降低刀具温 却 ， 并吸收其发出的热量 ， 从而控制温度上升和热变形 。 度。 通 过 对 温度 变化 的控 制 ， 进 行 温度 场 的调 和 ， 受 到工 艺 技 术 环 在 机 床 应用 过程 中 ， 受 到 内外 热 源 情况 的影 响 ， 机 床 的各 个 部 境 的影 响 ， 工 艺 热变 形 变 化 是不 固定 的 ， 这 就 进 行 了 加工 误 差 的产 分 会 出现 不 同程 度 的温 度提 升 。 并 且 由于其 各个 部 分 的热 源 的差异 生 ， 该 应用 模 式具 备一 定 的 随机 陛。 在 工 作过 程 中 ， 要 进 行工 艺 系统 其 分 布是 不均 匀 的 。 上述 环节 与机 床 的 自身 较 为复 杂 的结 构也 是分 温 度 情 况 的控 制 ， 确 保 温 度 的稳 定 性 ， 从 而 实 现 热 变形 加 工 误 差 的 不 开 的 。由于 其 内部 各 个部 件 的 温升 的控 制 ， 其不 同的部 位 的 温度 相关应对模式 的开展 ， 比如对 于床身的上下表面温差的控制 ， 实现 差 也 是不 同的 ， 这就 一 定 程度 的影 响 了机 床 的集 几何 精 度 。为 此 在 变形 的均 匀 性 ， 从 而 满足 工件 加 工 的应 用需 要 。 在机 床 变速 箱 中 ， 轴 机 床 加工 工 件之 前 都要 进 行 空运 转 。在 空 运 转 时 ， 各 运 动部 件 所 产 承 、 轴、 传 动齿 轮 采取 对称 布 置 ， 使 箱 体温 升 均匀 ， 降 低变 形 。 尤 其是 生 的磨 擦 基 本不 变 。空 运 转一 段 时 间 以后 ， 各 部件 穿 入 的 热量 和 散 大型 机 床 ， 单 立 柱 和双 立 柱 由于结 构 形 式 的不 同 ， 对 机 床 热 变 彤 的 失 的热量 基 本相 等 ， 达 到热 平衡 状 态 ， 变 形 趋 于稳 定 。 机 床 达到 热 平 影 响 也不 同。单 立柱 由于结 构 不 对称 则 有 相 当大 的扭 曲变形 ， 而双 衡之前 ， 机 床 几何 精 度变 化 不定 ， 对 加工 精 度 的影 响 同样 变化 不定 。 立 柱 由于结 构对 称 ， 所产 生 垂 直方 向的位 移 很 容易 通 过调 整 的方法 ２热 变形 与 加 工ｌ Ｔ艺 的联 系 予 以补偿 ， 以减 小 由于床 身 的热 变形 造 成工 件 加工 精度 的降低 。 为 了更好 的进 行工 件 热 变形 现 象 的避 免 ， 可 以采 取 相 关加 工 方 ４结 束语 案的优化 。 在工作过程中， 要针对其工件展开固定 ， 确保其均匀受热 通 过 对机 械 加工 中热 变形 情 况 的研 究 ， 可 以进 行 Ｔ艺 系 统 的热 性， 实 现受 热 的 平均 性 。 在加 工 过程 中 ， 可 以进 行各 个零 件 的 内外 圆 变形情况的优化 ， 从而满足现实工作 的需要 ， 确保机械加工系统的 表 面 的应 用 ， 从 而 确 保 切 削热 的均 匀性 ， 避 免 不 均 匀 的热 变 形 情 况 整体 优 化 。 的 出现 。在 加工 盘 类 零件 过 程 中 ， 要确 保 其 工件 的 各个 部 分 的 温差 参考 文 献 １ ］ ｙ － 先逵 ． 机械 制 造 工 艺学『 Ｍ １ ． 北京： 机 械 工业 出版社 ， ２ ０ ０ ７ ． 的控 制 ， 控 制好 径 向尺 寸误 差 ， 从 而控 制住 形 位误 差环 节 的变 化 。 对 『 于 一些 比较 长 的 工件 ， 要 洞悉 切 削 过 程 中 的温 度 变 化 ， 随着 切 削环 ［ ２ 】 李 万岭 ， 李 宝魁 ． 工 艺 系统热 变形 对 加 工精 度 的影 响 及 措 施 分 析 节的应��
机床热变形产生的原因及常用控制方法
３ 减 少机 床热 变形 的方 法 目前 ， 内外 对热变 形 的研究大 致 分为三类 ： 国
机床热变形对机床加工的影响集 中体现在加
收稿 日期 ：Ｏ ７＿ ２ ＿ １ ２ ０ —ｏ — ｏ
热 变形 引起机 床 主轴 角度 位 置 变 化 ， 者 工 或
作 台相对 于 主轴 轴线 出现 角 位移 ， 导致 主轴 轴 线
相 对于 工作 台的 平行 度 或 垂 直度 变化 ， 成 加 工 造
表 面对基 准 的不平 行或 不垂直 。 （ ） 件 直线度 变化 ３部
热变 形 引起工 作 台部 件运 动 平 面 的弯 曲 ， 或 者 引起导 轨弯 曲 ， 致 运 动部 件 移 动 时 出现 直线 导
关键词 ： 机床 ； 热变形 ； 制 控
中圈分 类号 ：Ｇ ０ ．５ Ｔ Ｓ ２ １ 文献标识码 ： Ａ
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数控机床操作中防止工件变形的技巧与方法
数控机床操作中防止工件变形的技巧与方法在数控机床操作中，工件变形是一个常见且令人头痛的问题。
工件变形不仅会导致加工精度下降，还会影响产品的质量和使用寿命。
因此，为了确保加工过程的准确性和稳定性，我们需要采取一些技巧和方法来防止工件变形。
首先，在数控机床操作中，选择合适的工艺参数非常重要。
不同材料对加工参数的要求有所不同，因此在加工前需要对工件材料进行充分的了解，并根据其特性来选择合适的加工参数。
例如，不同的材料对切削速度、进给速度和切削深度等参数都会有不同的要求。
合理的参数选择有助于减少切削过程中的热变形，从而避免工件的变形问题。
其次，在加工过程中，合理的夹紧方式也能够有效地防止工件的变形。
夹紧力的大小直接影响到工件在切削过程中的稳定性和变形情况。
因此，在夹紧工件时需要注意夹紧力的均匀分布和合理控制。
同时，还应选用合适的夹具和夹具形式，使其与工件紧密接触，并能够有效地固定工件，避免因工件的滑动、晃动等现象而导致的变形问题。
此外，加工过程中的冷却剂也是防止工件变形的关键因素之一。
适当的冷却剂的使用可以有效地降低工件的温度，减少切削过程中的热变形。
合理选择冷却剂的类型和使用方式，能够使切削热均匀地散发出去，从而减少工件的变形情况。
同时，还需要定期检查冷却剂的质量和使用情况，保持其在加工过程中的稳定性和可靠性。
此外，在数控机床操作中，避免切削过程中的振动和共振现象也是防止工件变形的重要手段。
振动和共振现象会导致加工过程中的冲击和不稳定性，从而使工件发生变形。
为了避免这种情况的发生，可以采取一些措施，如增加机床的刚性、加强切削刚度、合理选择切削工具的形状和参数等，从而减少切削过程中的振动和共振现象，确保加工的稳定性和准确性。
最后，在数控机床操作中，工件的后处理也是防止工件变形的重要环节。
在加工结束后，需要采取适当的冷却和退火处理，以缓解工件内部的应力和变形。
此外，在工件的测量和检验过程中，可以进一步发现工件的变形问题，并及时采取纠正措施，以确保加工质量和精度。
减少机床热变形的有效途径
一、引 言
机床在工作过程中, 在各种热源的作用下, 各处 温度在不断变化。由于热源形式、分布情况和机械结 构本身的复杂性, 形成了非均匀温度场, 致使个部件 发生不同程度的热变形, 破坏了部件之间原先的相 对位置, 使精度下降, 尤其对精密机床的影响较大, 从 而 使 加 工 精 度 下 降。 据 英 国 伯 明 翰 大 学 J. Peclen ik 教授调查统计表明, 在精密加工中, 热变形 引起的制造误差, 占总制造误差的 40%～ 70%。 日 本京都大学的垣野义昭也有类似的估算。 热变形所 引起的加工误差不易检测和辨别, 难以补偿。纳米技 术的出现和发展, 可以说对加工精度的要求有了质 的飞跃, 热变形问题也越来越突出, 已成为机械工程 中一个重要的基础理论问题。
21合理设计结构在机械设计时合理地选择产生热变形部件材料的热膨胀系数长度方向能防止重要部件的热变应使关键部件的热变形不在加工误差的敏感方向上如图4示车床主轴箱和床身连接的结构中有利因前者的主轴轴线相对于装配基准h只有垂直方向的热位移不在误差敏感方向而后者除z方向的位移外还产生y方向的热位移处在误差敏感方向上对加工精度有直接影合理安排支承的位置使产生对加工精度有直接影响的热位移的有效部分缩短
柱采用一种新的合金钢殷钢 ( inva r) , 它能在很宽的 温 度 范 围 内 保 持 不 变 形, 其 配 方 是: 镍 36%、铁 6318%、碳 012%。
31 热补偿措施 机床一般在热平衡后, 热变形不会再增加, 才开 始工作, 由于尺寸、形状和工作特性的不同, 达到热 平衡的时间也是不同的, 因此提高热态精度、缩短热 平衡时间是目前应解决的问题。 缩短热平衡时间目 前有两种常用方法: 一是高速开空车, 发出多余热 量, 使机械迅速越过温度急剧变化期达到热平衡, 然 后换成工作转速。 另一种方法是在机械适当部位设 置人工热源, 在机械启动后一段时间内, 人为地供 热, 促使其迅速达到热平衡。 为了减少热变形对机床动态精度的影响, 还常 采用各种自动补偿的方法。 主要通过均匀温度场来 补偿和通过补偿量来补偿热变形两种措施。 机床整体温度场不均匀, 虽总发热量不大, 但引 起的热变形可能是很大的, 图 7 所示为平面磨床采 用热补偿法均衡温度场的示意图。 此机床床身比较 长, 加工时工作台纵向运动速度较快, 所以床身上部 产生的热量较大。一方面将油池外移, 同时在床身下 部设置热补偿油沟, 用泵打入一部分润滑系统的回 油来加热, 并使油循环, 以保持一定的蓄油量。 采用 这种措施后, 床 身 上 部 和 下 部 的 温 度 差 只 有1～
热变形对加工质量的影响及控制
ｓ ＥＮ ｅｌ ＣＥ ＆ ＴＥ ＣＨＮ０Ｌ００Ｙ ＮＦ ＭＡ ｌ ０Ｒ ＩＯＮ
学 术 论 坛
热变形对加工质量的影响及控制
陆新
（ 工艺职业技术 学院 江苏宜兴 ２ ０ ６ 无锡 ４ ０ ） １ 摘 要： 本文 列出 了机 械加工过 程中产生 的各种 热源 的原 因以及 相应对 工件 产生 热变 形 ，通 过对一 些数据 的具 体 分析 ，作者 从工 艺方 面 、设备方面 提出 了一些 改进 措施 ，以提高热变 形对加工 质量问题 的控制 。 关键字 ： 热源 加工误 差 辐射 热平衡状态 温 度梯度 收缩 中图分类号 ： ２ ＴＮ １ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：６２ ７ １２ ０ ）２ａ一 ２０ ０ １７ ３９ （０ ６１（） ０５ — ２ 在机械加工 中 ， 艺系统在 各种热源 的影 工 对工 件的 影 响主要 表现 在 工件表 面 质量 响下 ， 常产 生复杂 的变形 ， 破坏 工件与 刀具 的 和 加 工精度两 方 面 。磨削 的高 温会使 工件 表 相对位置和运动 的准确性 ， 造成工件的加 Ｔ误 面 层会 相组织 发生 变 化。 当磨 削温 度未超 过 差。 工件 的相 变温度 时 ，工件 表而 层的 变化 主要 热变形 对加 工精度年影 响较大 ， 特别是精 决 定 于金 属塑性 变形 所产 生的 强化和 因磨 削 密加 工和大件加 工中 ， 变形所 引起 的加 工有 热作用所产生 的恢复这 两个过程的 综合作用 ， 热 时 占到加工 误差 的 ４ ％ ７ ％ 而 现代机械加 磨 削温 度 可以促 使工 件表 面层冷 作硬 化的 恢 ０ ０ 工技 术的 发展使工 艺系统 热变 形 问题 变的 更 复 ； 果磨削温度超 过了 Ｔ 如 ： 件金 属的相变临 界 加突 出， 但因其影响较为 复杂 ， 迄今 为Ｉ ， Ｊ 无论 温 度 ， ： 则在金罹塑性变 形的同时 ， 还可 能产生 在理论上 ， 还是在实践 中都 有许多 问题 尚未决 金 属组织 的相变 。 定。 磨 削的瞬 间温 度过 高 而且 集 中在 工 件表 工艺 系统的热 源分为两大 类 ： 类是 丁艺 面 层 的局 部部 位 ，将 造成 工件 表 面层金相 组 一 二 系统内部产 生的切削热 （ 工过 程 中存在 于工 织 的局 部变化 的 磨削烧 伤 。烧 伤现象 将 引起 加 件 、刀具 、切 削及切 削液 中的切 削热） 摩擦 工 件表 面 层机 械性 能下 降 ， 主要是 降低 工件 和 热（ 有相对运 动的零部 件间的摩擦 热 ， 如电机 、 硬 度和耐磨性 。 削烧 伤可分 为两类：第一类 磨 液 压系统 、导轨 、轴承 等） 热源 ，另一类 是 指 工件磨 削温 度 尚未达 到工 件材料 的临 界 内部 是 工艺系统 外部的环境温 度（ 气温 ， 如 地温 ， 冷 温 度 ， 仅仅使工件表面 层产生 回火现 象 ， 达时 热风 ） 和各种辐射热（ 如阳光 ， 气等） 暖 的外部热 表 面 层金相组 织 出现 回火 层。 第二 类是指 工 源 件 磨 削温 度超 过 工件材 料 的临界 温度 ，在 通 工艺 系统茌 各种热源作 用下 ， 温度逐渐升 过 磨 削区 时由于 急速 冷却而 产 生＿次 淬 火现 二 高， 同时它们 也可以各种传 递方式 向周 围的介 象 ，此时表 面层 的金 组织 由 回火层和 二次 淬 质散 发热源 ， 当机床 、刀具 或工件的温 升达到 火 形成的索 氏状 ， 氏体组成 。 托 更高 的瞬时磨 某一 数值时 ， 位时间内散 出的热量 与热 源传 削温 度在磨 削过 程和 冷却 过程 中造成 工件 表 单 人的 热量趋于相等 ， 工艺 系统就达到 了热平衡 面 层 与母体金 属 很大 的温 度差 ，形成 很 人的 状态 。茌热平衡状 态下 ， 工艺系统 各部 分的温 热 应力 如果热应 力超过 材料的 强度 ， 就会使 度相对稳定 ， 其热变形也趋 于稳定 。 由于作用 工件 产牛 磨削裂 纹 ，特 别是在 工件 冷却过 程 工艺 系统 各部分 的热源其 发 热量 、位 置和作 中 ，如果表 面层与母体 金属有较 大的温度差 ， 用时 间各不 相同 ， 各部分 的热容量 、散热条件 那 么 表面 层就会 形成 很大 的拉 应力 ， 并保 持 也不一样 ， 因此个 部分温 升是不 同的 。 即使是 位 伸残余应 ， 至产 生表面 裂纹。裂纹的存 甚 同一物体 ， 于不同空 间位 置上各 点在 不同时 在 ， 怕是 卜 处 哪 分细小的 微裂纹 ， 也会极 大地降 间其温 度也是小 等的。 低 “件的 疲劳 强度 ，大大 缩短 工什 的使 用寿 【 ： 命。由以上所述可 以看到 ， 影响磨 削烧 伤的主 １机床热变形对加工精度的影响 要 素是 磨削瞬 『时 的高 低 ，而磨 削裂 纹和 日 Ｊ 在工艺 系统的变形 中 ， 以机床 的热变形最 残 余应力 的起 因则为 被磨 工件 表面 层的温 度 为复杂 ， 这是 由于 机床在 工作 中 ， 受到 内外 多 梯 度 ，这 一点 磨 削那些 导热 系数 的抗拉 强 ｝ ． ． ． ｝ 。 ｌ 削导 种热源的 影响 ， 以匣机 床结构的 复杂性。各 部 ｉ 度低 的材 料时更 应特 别注 意 。有时 在磨 ； ｉ ； ｝ ｝ 《 件 热源不 同 ， 形成不均 匀的温 度场 ， 使机床 各 热性差 的材料时 ， 了减 少温度梯度 ， 为 可以 用 部件 之间的相对位置发 生变化 ， 破坏 了机床原 加热 被磨 工件的方法 来降低磨 削温度的梯 度 ， 防止 产生磨削 裂纹 。 有的精 度而超成加 ］误差。 ＝ 车 、铣 、钻 ，镗 类 机 床 的 主 要 热 源 是 磨 削温 度使 砂轮 中的 磨粒 在加 工时 反 复 主 ＿轴箱 。主轴箱中的齿轮 ， 轴承摩 擦发热而传 承受 磨削 热所形 成的 温 度应 ，对 磨粒 的 强 给润滑油 的热 ， 使主轴箱 及与之相 连的床身或 度和 耐磨 忡都 有不利 的影 响 。对 树脂结 合 剂 柱的温度升 高而产生较大 的热变形 。例如 ， 和橡 胶结 合剂来 讲 ，过 高的磨 削温 度 会导致 车床 主轴箱 的温升将 使 主轴抬 高 ；丰轴 前轴 树脂和橡胶碳化 ， 加速磨 其的磨损。磨削温度 承的 温升高 ｌ后舟车 叉使 丰轴 倾斜 ；丰轴箱 还 会 引起 磨削 区内强 烈的 化学 反应 ，致 使磨 丁 的热 量传递 给床 身及床 身导轨 运动 副之 问的 粒 很快磨 损而失去切 削的能 力 。 摩 擦使床 身导轨 向、突起 ， Ｌ 有进 一步使主轴 向 高的磨削温度会 使所用机 床产生热 变形 ， 上 倾斜 ， 最终 导致：轴 回转线与导轨 的平行度 从 而影 响机床精 度 。 Ｅ 误差， 使加 工后的上件 产生 圆柱 度误差 。 大 型机床 的热变形 ， 门铣床 ， 龙 龙门刨床 。 大量 的磨 削热将 会软 化 工件表 面 ，使其 因为床 身较长 ， 如导轨 与底 面稍有温 差 。 会 就 塑性 增加 ， 有利＿磨屑的形成 。 对被磨工件 产 生较大的 弯曲变形 ， Ｔ 但 故床身热 变形是影响加 表 面 质 量 、磨 祀 机床 等 也 有 不 利 的影 响 。 工 精度 的丰 要因素 。 其热源 仅是丁 件台 运
热变形对加工精度的影响
热变形对加工精度的影响一、概述在机械加工过程中，工艺系统在各种热源的影响下，常产生复杂的变形，破坏了工艺系统间的相对位置精度，造成了加工误差。
据统计，在某些精密加工中，由于热变形引起的加工误差约占总加工误差的40％～70％。
热变形不仅降低了系统的加工精度，而且还影响了加工效率的提高。
（一）工艺系统的热源引起工艺系统热变形的热源大致可分为两类：内部热源和外部热源。
内部热源包括切削热和摩擦热；外部热源包括环境温度和辐射热。
切削热和摩擦热是工艺系统的主要热源。
（二）工艺系统的热平衡工艺系统受各种热源的影响，其温度会逐渐升高。
与此同时，它们也通过各种传热方式向周围散发热量。
当单位时间内传入和散发的热量相等时，则认为工艺系统达到了热平衡。
图4— 23所示为一般机床工作时的温度和时间曲线，由图可知，机床开动后温度缓慢升高，经过一段时间温度升至T衡便趋于稳定。
由开始升温至T衡的这一段时间，称为预热阶段。
当机床温度达到稳定值后，则被认为处于热平衡阶段，此时温度场处于稳定，其热变形也就趋了稳定。
处于稳定温度场时引起的加工误差是有规律的，因此，精密及大型工件应在工艺系统达到热平衡后进行加工。
二、机床热变形引起的加工误差机床受热源的影响，各部分温度将发生变化，由于热源分布的不均匀和机床结构的复杂性，机床各部件将发生不同程度的热变形，破坏了机床原有的几何精度，从而引起了加工误差。
车床类机床的主要热源是主轴箱中的轴承、齿轮、离合器等传动副的摩擦使主轴箱和床身的温度上升，从而造成了机床主轴抬高和倾斜。
图4— 24所示为一台车床在空转时，主轴温升与位移的测量结果。
主轴在水平方向的位移只有lOμ m，而垂直方向的位移却达到180～200μ m。
这对于刀具水平安装的卧式车床的加工精度影响较小，但对于刀具垂直安装的自动车床和转塔车床来说，对加工精度的影响就不容忽视了。
对大型机床如导轨磨床、外圆磨床、龙门铣床等长床身部件，其温差的影响也是很显著的。
机床热变形的控制与防止【对症下药】
机床的热变形是影响机床加工精度的主要因素之一，它会造成误差的产生，降低产品的精度。
给加工生产带来一定的困扰。
机床的热变形会直接导致线性位移发生变化、角度发生变化、部件直线度发生变化。
所以，对于操作者来说要做好热误差的控制和防止是十分重要的。
那么，机床热变形的控制与防止的方法都有哪些呢？下面我们就来具体介绍一下。
1、工艺上的措施（1）在精加工开始之前，先让机床空转一段时间，等机床达到热平衡状态后再进行加工。
有时为了缩短空转时间，工作人员让机床进行高于工作速度的空转以迅速预热。
（2）加工一批零件时，不要停车或尽量缩短停车时间，防止破坏机床热平衡。
（3）进行加工高精度时，应采用冷却装置来保持加工区域的恒定温度，但要注意冷却装置应尽量远离机床并采取隔热措施。
（4）用软件热误差补偿的方法进行机床的改造。
2、进行机床设计采取的措施（1）减少热源的发热量热源的发热是导致机床发生热变形的主要原因，因此，想要减少热变形可以通过减少热源的发热量来达到。
当然在加工过程中发热使不可避免的，但可以通过采用一些措施尽量减小热源发热量。
进行精密加工过程中，主轴轴承是主要热源。
因此，提高轴承质量，改善轴承润滑条件就是减少主轴箱发热的重要手段，如采用低粘度的润滑油和锂基润滑脂等或改用液压主轴或空气静压主轴来减小摩擦发热；改善机床导轨的摩擦润滑条件，如采用低摩擦系数的导轨材料或静压导轨等；提高齿轮的传动精度；改善丝杠的运动条件，如采用滚珠丝杠等等。
（2）合理结构设计将热源置于散热的位置，如立式机床往往将电动机置于主轴顶部，并采用风冷散热装置进行散热；对电动机、液压系统、变速箱等产生热源的部件从主机中分离出去或者采用隔热罩将热源隔开；注意机构的对称性设计，比如主轴箱的内部结构中注意轴、轴承以及齿轮等传动元件安放的对称性可以均衡箱壁的温升来减小其热变形，铣床立柱和升降台内部传动元件的安排就应该如此设计，这就是热对称设计。
（3）均匀机床部件的温升减少热误差还可以通过减小机床部件的温差来达到。
机械加工中工件变形的原因及预防措施探微
机械加工中工件变形的原因及预防措施探微摘要：机械加工中的工件变形是由多种因素共同作用引起的。
本文首先分析了工件变形的原因，包括材料变形、加工过程中Thermal变形、刀具磨损、夹具变形等。
接着探讨了如何预防工件变形，提出对材料的选择、加工参数的优化、刀具维护与更换等方法。
引言：工件变形是机械加工中常见的质量问题之一，主要表现为轴线偏差、表面波纹、尺寸变形等。
对于高精度机械零部件的加工，特别是需要进行高精度加工的零件，工件变形会直接影响其加工质量和精度，进而影响产品质量。
因此，如何预防和控制工件变形是机械加工的关键之一。
本文旨在分析工件变形的原因及其预防措施。
一、工件变形的原因1、材料变形材料在机械加工过程中会因受热、受力、受切削压力作用而产生变形。
材料温度的变化会引起材料的热膨胀和结构变化，进而引起工件变形。
材料的受力作用也会引起工件变形。
例如在铣削过程中，切削力对材料的压缩变形是主要的变形形式。
2、加工过程中的热变形热变形是工件在机械加工中的一个重要变形原因。
一般情况下，机床和刀具在机械加工过程中会发生剧烈的热变形，从而影响工件的加工质量。
例如，在高速切削过程中，因为加工热量过大，使工件表面温度升高，导致材料热膨胀，工件变形；又由于高速切削要求高速公转，冷却与加热交替，工件更容易产生形变。
因此，在加工高精度零件时应该注意加工温度和热处理，以减少工件热变形的发生。
3、刀具磨损刀具磨损也是造成工件变形的原因之一。
虽然磨损量很小，但它会导致加工质量的下降和工件的变形。
例如，切削刃磨损后会导致加工力度的增加，从而引起工件的弹性变形。
4、夹具变形夹具变形也是造成工件变形的原因之一。
在机械加工中，夹具在合理使用的情况下，也会因长期应力变形或其松动等因素导致夹具变形。
二、预防工件变形的措施1、材料的选用选择材料是防止工件变形的关键环节。
应遵循以下原则：（1）选择均一性、强健性和稳定性良好的材料。
（2）选择铸造硬化材料，能够使工件内部达到一致的硬度和强度，减少变形。
高速电主轴系统热变形分析及抑制措施
高速电主轴系统热变形分析及抑制措施李永芳;张启萍;王瑞;李新宁;苟卫东;杨锦斌【摘要】Analyzes both from spindle structure and heat source of electric spindle of machining center, this article proposes a technical solutions to reduce the temperature rise of spindle, main measures which have been taken are to reduce the heat amount of bearing and motor, spindle bearing cooling and oil lubrication systems. And these has already been tested by the Belgium-based Lemmens dynamic multi-channel monitors and a high accuracy temperature sensor pt 100, the temperature rise high-speed spindle of machining center has been effectively controlled, and both its mechanical performance and reliability have been guaranteed. It has an extraordinary practical significance on the application & potentiality of high speed spindle of machining Center.%从加工中心电主轴的结构和热源两方面对电主轴热变形原因进行了分析,提出了降低电主轴温升的技术方案,主要采取了减小轴承发热量、减小电动机发热量、主轴轴承循环冷却及油气润滑系统等措施,通过基于比利时Lemmens多通道动态监测仪和高精度pt 100温度传感器的试验验证,高速加工中心电主轴的温升得到了有效控制,其机械性能、可靠性也得到了保障,对加工中心高速电主轴的应用及发挥其潜能具有非凡的现实意义.【期刊名称】《制造技术与机床》【年(卷),期】2012(000)002【总页数】7页(P92-98)【关键词】加工中心;热变形原因;降低温升;动态监测【作者】李永芳;张启萍;王瑞;李新宁;苟卫东;杨锦斌【作者单位】青海交通职业技术学院,青海西宁810003;青海一机数控机床有限责任公司,青海西宁810018;青海一机数控机床有限责任公司,青海西宁810018;青海交通职业技术学院,青海西宁810003;青海一机数控机床有限责任公司,青海西宁810018;青海一机数控机床有限责任公司,青海西宁810018【正文语种】中文【中图分类】TG659高速加工是一种以比常规切削速度高5～10倍的速度进行切削加工的先进工艺，是当代四大先进制造技术之一，而高速机床是实现高速加工的前提条件。
机床热变形及温度补偿
机床热变形及温度补偿【车削加工热误差产生及补偿方法】机床热误差主要由马达、轴承、传动件、液压系统、环境温度、冷却液等机床内外热源引起的机床部件热变形而造成的。
机床几何误差来自机床的制造缺陷、机床部件之间的配合误差、机床部件的动、静变位等等。
【机床热变形产生的原因及常用控制方法】机床在工作中受到多种热源的影响, 热源产生的热量通过各种不同的方式传递给机床, 造成床身翘曲、导轨弯曲等, 即机床热变形, 比如: ( 1)电动机、油泵等机械动力源在执行能量转换的过程中, 由于内部摩擦等因素导致能量损耗并转换成热。
这些热量通过传动件、压力油、空气等传递到机床上; ( 2)电气箱、各种阀件、液压操纵箱、活塞副等由于频繁启用, 都会有不同程度的发热, 并不同程度地将热量传递到机床上; ( 3)轴承副、齿轮副、导轨副、离合器等运动件在运动时因摩擦而发热, 这些热量通过润滑油传递, 特别是床身内部的润滑油池, 会形成一个很大的热源; ( 4)在切削中, 由于材料形状的变化而产生切削热, 这部分热量由切屑和润滑液传递到机床上, 其中60%以上的热量直接传递给了床身; ( 5)环境因素的影响,如季节的变化、阳光的照射、取暖装置的启用等,都会使机床各部分受热不均匀而引起变形。
热变形对机床加工的影响：线性位移变化、角度变化、部件直线度变化（中凸）。
｛线性变形是指热量扩散造成主轴在不同方向上变形，使主轴回转中心与其配合部件轴线或孔中心的同轴度误差增大，破坏了机床的定位精度，造成工件加工尺寸误差。
角度变形是指热变形引起主轴轴线角度位置变化，造成主轴轴线相对于工作台的平行度或垂直度变化，严重影响工件加工质量。
【热变形对精密机床精度的影响研究及控制措施】｝国内外对热变形的研究大致分为三类:进行热误差建模和补偿; 温度控制; 热态特性优化设计。
目前, 对热误差补偿研究, 美国密歇根大学ChenJ. S教授等提出了包括几何误差在内的多达32个误差源的在线测量、数据处理和误差补偿系统, 上海交大提出了鲁棒建模方法。
实验四 机床温度场和热变形的测定-金属切削机床设计-JZH
实验四机床温度场和热变形的测定一﹑实验目的1.通过实验了解﹑分析机床的热态特性，即受热后温升和热变形的情况，以及各热源对加工精度的影响；2.了解和分析减少机床热变形的措施；3.熟悉机床温度场和热变形的测试方法。
二﹑实验用设备和仪器1.普通车床一台；2.半导体点温计一个；3.千分表两只（也可用非接触式电容测微仪或涡流测微仪）；4.检验棒一根。
此外，在温度场的测试中，还可采用热电偶，它的测量精度较高（0.1～0.20C），反应速度快，制作亦简单，成本不高。
具体制作方法可参考有关资料。
三﹑实验原理机床的温升和热变形是由各种“热源”引起的。
工艺系统的热源可以分为两大类：即内部热源和外部热源。
其中内部热源包括机床的传动件（如电动机﹑轴承﹑齿轮副﹑液压系统﹑离合器和导轨副等）运转时产生的“摩擦热”和机床加工工件过程中所产生的“切削热”（如工件﹑刀具﹑切屑和切削液等）；外部热源包括环境温度（如气温﹑冷热风气流﹑地基温度等）的变化和各种热辐射（如阳光﹑暖气设备﹑人体等）的影响。
但热源的热量本身并不直接产生变形，只有当热源热通过热传导﹑对流和辐射等传热方式（在机床上，传热的主要方式是热传导，而对流和辐射则往往起散热作用）向外传热，使机床各部件产生温升，形成温度差以后，才会出现热变形现象。
机床在内外热源影响下，各部分的温度将发生变化。
由于热源分布的不均匀和机床结构的复杂性，机床上各部分的温度不是一个恒定的值，在一般情况下，温度是时间和空间的函数。
这种随时间而变的温度场，称之为不稳定温度场。
如果机床上各点的温度都不随时间而变，则此温度场称为稳定温度场。
机床上一般为不稳定温度场。
机床热变形的影响，主要有以下几方面：由于机床各热源的分布及其所产生的热量都是不均匀的，因此机床各个零部件的温升和热膨胀也就不均匀，从而改变了各运动部件的相对位置及其位移的轨迹，因此，影响加工精度；改变滑移面的间隙，降低油膜的承载能力，恶化机床的工作条件；由于工件升温，与测量工具的温度不同，影响了测量精度。
数控机床的知识
数控机床的知识数控机床的知识数控机床是数字控制机床(Computer numerical control machine tools)的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。
下面店铺来介绍下数控机床相关的知识，希望大家觉得受用。
一、结构要求与总体布局在数控机床发展的最初阶段，其机械结构与通用机床相比没有多大的变化，只是在自动变速、刀架和工作台自动转位和手柄操作等方面作些改变。
随着数控技术的发展，考虑到它的控制方式和使用特点，才对机床的生产率、加工精度和寿命提出了更高的要求。
数控机床的主体机构有以下特点：1、由于采用了高性能的无级变速主轴及伺服传动系统，数控机床的极限传动结构大为简化，传动链也大大缩短;2、为适应连续的自动化加工和提高加工生产率，数控机床机械结构具有较高的静、动态刚度和阻尼精度，以及较高的耐磨性，而且热变形小;3、为减小摩擦、消除传动间隙和获得更高的加工精度，更多地采用了高效传动部件，如滚珠丝杠副和滚动导轨、消隙齿轮传动副等;4、为了改善劳动条件、减少辅助时间、改善操作性、提高劳动生产率，采用了刀具自动夹紧装置、刀库与自动换刀装置及自动排屑装置等辅助装置。
根据数控机床的适用场合和机构特点，对数控机床结构因提出以下要求：(一)较高的机床静、动刚度数控机床是按照数控编程或手动输入数据方式提供的指令自动进行加工的。
由于机械结构(如机床床身、导轨、工作台、刀架和主轴箱等)的几何精度与变形产生的定位误差在加工过程中不能人为地调整与补偿，因此，必须把各处机械结构部件产生的弹性变形控制在最小限度内，以保证所要求的加工精度与表面质量。
为了提高数控机床主轴的刚度，不但经常采用三支撑结构，而且选用钢性很好的双列短圆柱滚子轴承和角接触向心推力轴承铰接出相信忒力轴承，以减小主轴的径向和轴向变形。
为了提高机床大件的刚度，采用封闭界面的床身，并采用液力平衡减少移动部件因位置变动造成的机床变形。
为了提高机床各部件的接触刚度，增加机床的承载能力，采用刮研的方法增加单位面积上的接触点，并在结合面之间施加足够大的预加载荷，以增加接触面积。
磨床热变形的控制与防止
因是头架壳 体 的底 面 以工 作 台 定位 ， 中间 由定 位 头
定位 ， 以受 热后 只能 向上 和 向两侧膨 胀 ， 而使 主 所 从 轴中心 向上 和 向砂 轮架 方 向位 移。 如图 ｌ 示 。 所 若磨 削工 件 时 ， 由头架 卡 盘支 夹 ， 轴 的热 位 仅 主 移仅 影 响工件 的尺寸精 度 ， 工 件采 用头 、 若 尾架 顶尖 顶住磨 削时 由于尾 架发 热 少 ， 筒 中心几 乎不位 移 ， 套 结果 头架 主轴 中心 的热 位 移 会 使 头 、 架 顶 尖 中心 尾 的连线 与工作 台导轨不 平行 ， 响工 件 的几何 精度 。 影
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２０ ０ ２年第 ２期 （ 总第 １０期 ５
磨 床 热 变形 的 控制 与 防止
湖 南大学衡 阳分校 （２ １１ 张文 玉 邹济林 ４１ ） ０
摘要 本文通过磨床 的热变形 热源分析及其它在工作 状况下 对加 工精度 的影 响 ， 从而 提 出了相应 的控 制 与防止热 变形 的具
二、 磨床的热变形及对加工精度的影响
磨 床其 主要 热 源是液 压 系统和高 速磨 头 的摩擦 热， 以及 冷却 液带来 的磨 削热 。
机械 加工技 术 的发 展 ， 削精 密 加 工 大 多 数是 机 械 磨 加工 的最终 工序 ， 来 获得 最 终 加 工 精 度 与 表面 质 用 量。高精 度 、 品位 化 、 高 高效 率 以及 系统 自动化 是磨 床高机能 化 的 目标 ， 究与 探 讨 磨 床 的 热 变 形具 有 研
变形 。 但是， 当磨床 在 工作 时 ， 到 上述 各种热 源 的影 受
作 台
响 ， 之各 种精 密机 床 的结构 复 杂性 、 加 各部 件受 到热 各不 相同 ， 而形 成 了不 同 的温度 场 ， 机 床各部 件 从 使 之 间的相对 位 置发 生 了变 化 ， 破坏 了机 床 原有精 度 ， 加快 运动件 的磨 损 ， 而造成 加 工 工件 的加工误 差 。 从 与此 同时 ， 床 ， 磨 它们 各 部件 的体 积 不 相 同， 尺 寸差 异大 ， 热容量 也 不 相同 ， 到 热平 衡 的时 间也 不 达
金属切削机床常见过热的原因分析与排除
金属切削机床常见过热的原因分析与排除机床在运行过程中，常常有发热的现象产生，如果其温度超过了规定的指标，我们就称这种现象为过热。
机床的过热现象是不可忽视的。
一方面过热是机床的一种重要征象，因为机床很多故障都会导致机床局部过热，如轴承、齿轮、离合器等传动部件，在发生故障时将产生大量的摩擦热；液压系统的泵、阀、缸等元件的泄漏也会产生大量的热量，这时如果不对这些零部件及时修理，机床就可能会产生更大的故障。
另一方面，过热还会给机床带来一些恶劣的影响。
过热会使机床产生热变形，从而破坏机床的精度，影响工件的加工质量，如机床部件在运转中产生过热，将使主轴部件和箱体因热膨胀而变形，从而导致主轴的旋转中心线和机床其他部件（如车床主轴中心线与尾架中心）的相对位置发生变化，直接影响加工精度。
过热会使油液的物理、化学性能恶化。
如过热破坏了油液的粘度，使润滑油变稀，影响油膜的形成，易导致相对运动的零部件之间产生干或半干摩擦，使接触面之间摩擦加剧，甚至产生咬焊、研死；过热还会使油液变质，产生氧化物杂质，堵塞油孔油路破坏机床润滑系统。
过热会使膨胀系数不同的相对运动零部件之间的配合间隙发生变化，破坏机床正常工作，若配合间隙变小，则润滑油无法进入，将会使运动无法正常进行，如滑动轴承与轴常会产生“抱轴”；液压阀的阀芯在阀体中动作不灵活或“卡死”。
过热会使机床的零件变形，并能使一些非金属零件变质、老化,如金属材料制造的片式摩擦离合器,过热会使离合器片扭曲,造成接触不良,甚至胶合、咬坏；非金属材料制造的摩擦离合器,过热会使离合器片的浸渍物气化析出或者碳化,造成离合器失效.过热还会使机床上橡胶件,塑料件早期老化、变质,降低使用寿命.如果零件两端受到限制而不能自由膨胀,过热将使零件产生热应力。
这个热应力,或导致零件本身变形,或导致两端的零件损坏。
过热既然会给机床带来如此恶劣的影响,所以机床设计部门都为之规定了所能允许的最高温度。
一般机床的主轴轴承,当主轴以最高速度空运转达到热平衡(即发热量等于散热量)时,滑动轴承的温度不得超过60度,温升不得超过30度；滚动轴承的温度不得超过70度,温升不得超过40度；其他机构的轴承温度一般也不超过50度；对于高精度机床如坐标镗床,主轴轴承的温度不得超过室温10度。
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机床热变形的控制与防止
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机床的热变形是影响机床加工精度的主要因素之一，它会造成误差的产生，降低产品的精度。
给加工生产带来一定的困扰。
机床的热变形会直接导致线性位移发生变化、角度发生变化、部件直线度发生变化。
所以，对于操作者来说要做好热误差的控制和防止是十分重要的。
那么，机床热变形的控制与防止的方法都有哪些呢？下面对钩网就来具体介绍一下。
1、工艺上的措施
（1）在精加工开始之前，先让机床空转一段时间，等机床达到热平衡状态后再进行加工。
有时为了缩短空转时间，工作人员让机床进行高于工作速度的空转以迅速预热。
（2）加工一批零件时，不要停车或尽量缩短停车时间，防止破坏机床热平衡。
（3）进行加工高精度时，应采用冷却装置来保持加工区域的恒定温度，但要注意冷却装置应尽量远离机床并采取隔热措施。
（4）用软件热误差补偿的方法进行机床的改造。
2、进行机床设计采取的措施
（1）减少热源的发热量
热源的发热是导致机床发生热变形的主要原因，因此，想要减少热变形可以通过减少热源的发热量来达到。
当然在加工过程中发热使不可避免的，但可以通过采用一些措施尽量减小热源发热量。
进行精密加工过程中，主轴轴承是主要热源。
因此，提高轴承质量，改善轴承润滑条件就是减少主轴箱发热的重要手段，如采用低粘度的润滑油和锂基润滑脂等或改用液压主轴或空气静压主轴来减小摩擦发热；改善机床导轨的摩擦润滑条件，如采用低摩擦系数的导轨材料或静压导轨等；提高齿轮的传动精度；改善丝杠的运动条件，如采用滚珠丝杠等等。
（2）合理结构设计
将热源置于散热的位置，如立式机床往往将电动机置于主轴顶部，并采用风冷散热装置进行散热；对电动机、液压系统、变速箱等产生热源的部件从主机中分离出去或者采用隔热罩将热源隔开；注意机构的对称性设计，比如主轴箱的内部结构中注意轴、轴承以及齿轮等传动元件安放的对称性可以均衡箱壁的温升来减小其热变形，铣床立柱和升降台内部传动元件的安排就应该如此设计，这就是热对称设计。
（3）均匀机床部件的温升
减少热误差还可以通过减小机床部件的温差来达到。
如果零部件尺寸不均则会出现出现翘曲之类的热变形。
但一般情况下，零部件的这些变形是由其本身不均匀的温升引起的。
温差越小，热变形自然而然就越小。
因此，可以通过将发热量较大热源的部分热量传递到温升较低的部件，从而均匀部件的温升。
（4）其他办法
首先是恒温技术的应用，即将进行精密加工的机床置于恒温的环境中，使温度保持在一定温度，以减小热变形；其次，可以建立基座和床身的热变形数学模型，对热变形造成的误差进行补偿修正，这种方法有效可行，也是目前机床热变形研究主要方向。
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