床热变形产生的原因及常用控制方法[1]
热处理变形的原因及控制措施
引言 钢件在热处理过程中由于钢中组织转变时比 容变化所造成的体积膨胀， 以及热处理所引起的塑 性变形，使钢件体积及形状发生不同程度改变， 造 成零件的形状和尺寸偏差 . 热处理变形会使工件前 期加工获得的精度受到严重损失， 这些损失有时甚 至通过复杂, 先进的修形技术 （磨齿, 校直等 ） 也难 以恢复 . 这将直接影响工件的精度,强度, 运转时的 噪音, 振动 ,传输功率损失 ,和使用寿命等. 这样即 使用世界上最先进的机床 , 磨床， 也很难加工出高 精度 , 高附加值的产品来 , 由此可见解决热处理变 形的重要性 . 因此， 分析研究工件热处理变形, 开裂 的原因， 掌握其规律性， 并找出减小变形 ,防止开裂 的技术措施， 具有十分重要的意义. 1 热处理变形, 开裂的原因 在生产实际中，热处理变形的表现形式多种多 样， 有体积和尺寸的增大和收缩变形， 也有弯曲 ,歪 扭 , 翘曲等变形， 就其产生的根源来说是由内应力 [1] 所造成的 . 根据内应力的形成原因不同， 可分为热 应力与组织应力 . 工件的变形就是这两种应力综合 影响的结果 . 当应力大于材料的屈服极限时， 就会 发生永久变形， 如果大于材料的强度极限， 工件就 会开裂， 开裂零件无法挽救， 只能报废[2]. 在加热和 冷却过程中， 零件的内外层加热和冷却速度不同造
2013 年第 1~2 期 （ 总第41- 42 期 ）
达州职业技术学院学报
机电与信息技术
热处理变形的原因及控制措施
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床温过高或过低的现象、原因及处理方法【2015.1.3】
一、床温过高或过低的现象、原因及处理方法
1.床温过高或过低的现象：
（1）床温指示超过规定值；
（2）床温高或低报警；
（3）负荷升高或降低。
2.原因：
（1）给煤粒度过细或过粗；
（2）给煤不正常；
（3）一、二次风配比失调；
（4）排渣系统故障；
（5）返料系统堵塞；
（6）煤质变化大；
（7）炉膛结焦；
（8）流化异常；
（9）排渣过量。
3.处理方法：
（1）床温高时，应适当增加流化风量、下二次风量，增大外置换热器调温幅度，减小给煤量；
（2）床温低时，应适当减小流化风量、下二次风量，减小外置换热器调温幅度或关闭外置换热器，增加给煤量，若床温低于760℃，可投入油燃烧器；
（3）及时恢复给煤正常；
（4）必要时，增大排渣量。
薄壁零件车削加工中热变形分析及对策
薄壁零件车削加工中热变形分析及对策薄壁零件车削加工是制造业中常见的加工方法之一，其生产效率高、加工精度高等优点得到了广泛应用。
然而，由于薄壁零件本身薄弱、易形变等特点，其在加工过程中容易发生热变形现象，导致加工精度降低、表面质量差等问题。
因此，如何减少薄壁零件车削加工中的热变形，提高加工质量和效率，成为了当前制造业面临的一大挑战。
本文将从热变形的原因、影响因素和解决对策三个方面阐述薄壁零件车削加工中热变形的问题及对策。
一、热变形的原因热变形是由于零件在车削加工过程中受到高温影响，导致零件材料发生热膨胀、塑性变形等物理现象而产生的形变。
薄壁零件在车削加工中容易受到高温影响，因此也容易发生热变形。
其原因主要有以下三点：1.切削热：在车削加工过程中，由于带刃刀具和工件之间的摩擦、挤压等原因，会产生大量的热量。
这些热量被传递到工件上时，容易导致工件表面温度升高，从而形成切削热。
2.热膨胀：在车削加工中，由于切削热的存在，会导致零件表面材料温度升高，随之材料膨胀。
3.塑性变形：热膨胀导致的薄壁零件表面材料变形，进而发生塑性变形，进一步导致零件的热变形。
二、影响因素分析薄壁零件车削加工中热变形的影响因素非常多，主要包括以下几个方面：1.切削速度：切削速度是指刀具在单位时间内进行切削的长度，切削速度过高会导致热变形。
2.进给量：进给量是指车床在单位时间内进给的长度，进给量过大会使热变形加剧。
3.切削深度：切削深度越大，热变形越严重。
4.切削液：切削液可以降低切削温度，降低热变形的发生。
5.刀具形状：选用适合的刀具形状可以减少热变形。
三、解决对策1.选用高效刀具和合适的切削参数：选择适合的刀具形状和切削参数，可以减少切削热，从而减少热变形的发生。
3.加工时应控制进给量和切削深度：过大的切削深度和进给量会加剧热变形的发生。
4.加工时应定期清理刀具和工件，保证刀具的清晰度和工件的表面质量。
5.采用低温车削技术，如冷却液雾化、液氮等，以降低切削温度，从而减缓热变形。
分析数控机床的热变形原因及解决措施
分析数控机床的热变形原因及解决措施工艺过程的自动化和精密加工的发展对机床的加工精度和精度稳定性提出了越来越高的要求。
机床在内外热源的影响下，各部件将发生不同程度的热变形，使工件与刀具之间的相对运动关系遭到破坏，也使机床的精度下降。
在通常情况下，为了使机床的热变形达到稳定的数值，需要花费很多时间来预热机床，这就直接影响了机床的生产率。
对于数控机床来说，因为全部加工尺寸是预先编制的指令控制的，热变形的影响就更为严重。
因此，认真分析数控机床热变形的成因，并研究防范措施具有十分重要的意义。
一、数控机床的热变形成因分析机床产生热变形的主要原因是热源及机床各部分的温差。
热源通常包括加工中的切削热、运动副的摩擦热和动力源的发热以及辐射与周围环境等其它外界热源等。
此外，机床零件的材料、结构、形状和尺寸的不一致也是产生热变形的重要因素。
(一)切削热在金属切削过程中，由机械能变为被切削材料的变形能，从而产生大量的热量，产生热量的大小主要取决于被切削材料的性质及切削用量的大小。
切削产生的热量主要通过传热分配到刀具、工件和切屑，它们之间按照一定的比例关系分配热量。
对于不同的加工种类，其切削热的计算与分配也各不相同。
在车削加工中，大量的热量被切屑带走，传给工件的热量次之，一般在30%以下，而传给刀具的热量又次之，一般不大于5%；对于铣削和刨削加工，传给工件的热量一般在30%以下；在不加冷却液切削时，大量的切屑落在机床床身和工作台上，它对床身和工作台热变形的影响是显而易见的。
但大量的切屑只有粗加工时才有，而机床热变形对粗加工精度的影响则一般可以忽略；对于精加工，由于走刀量和切削深度一般比较小，故切屑带走的热量也比较小，它们所引起床身和工作台的热变形也相对比较小，是否需要考虑，要看具体情况而定。
但在加工中心上，零件的粗、精加工往往在同一台机床上进行加工，对工作台热变形的影响，就应予以注意。
(二)运动副的摩擦热和动力源的发热机床有各种运动副，如主轴部件的滚动轴承、工作台与导轨、丝杠与螺母等，运动件之间的相互运动产生摩擦力，从而引起摩擦热而形成热源。
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。
平面磨床的切削力和热变形研究
平面磨床的切削力和热变形研究磨床作为一种常用的机床设备，广泛应用于金属加工领域。
其中，平面磨床是一种常见的磨床类型，其主要用于平面零件的精密加工和修整。
在磨削过程中，切削力和热变形是影响加工质量和效率的重要因素。
本文将探讨平面磨床的切削力和热变形研究，并提出相关解决方案。
切削力是材料在切削过程中受到的力，其大小直接影响加工质量和机床的稳定性。
切削力的研究对于优化切削参数、提高加工效率具有重要意义。
在平面磨床的研究中，切削力的测量是关键的一步。
通过合理选择传感器和测量方法，可以获得准确的切削力数据。
研究表明，影响切削力的因素有很多，包括切削速度、切削深度、磨削轮材料和磨削液等。
其中，切削速度是影响切削力最主要的因素之一。
增大切削速度会导致切削力的增加，但当超过一定临界速度时，切削力的增加会趋于平缓。
此外，切削深度也会显著影响切削力的大小。
增大切削深度会使切削力增加，但同时也会增加加工表面的粗糙度。
磨削轮材料对于切削力也有重要影响。
例如，使用金刚石磨削轮可以减小切削力，提高磨削效率。
而磨削液则可以起到冷却润滑的作用，减小切削时产生的热量，从而降低热变形的程度。
热变形是指在磨削过程中，由于切削热的积累而导致的工件变形现象。
热变形会严重影响加工精度和表面质量。
因此，研究磨床的热变形问题对于提高加工质量具有重要意义。
磨削过程中的切削热主要来自于材料的塑性变形和磨屑与磨削轮的摩擦。
通过降低切削速度和提高切削液的冷却效果，可以减小切削热的积累。
此外，选用低热导率的材料也可以有效降低热变形的程度。
针对磨床的切削力和热变形问题，可以采取以下一些解决方案：1. 优化切削参数：通过合理选择切削速度、切削深度和进给速度等参数，可以降低切削力和热变形的发生。
2. 选择合适的磨削轮和磨削液：选择硬度高、耐磨性好的磨削轮材料可以减小切削力，提高磨削效率。
同时，选用适合的磨削液可以有效降低切削时产生的热量。
3. 加强刀具刃磨和修整：定期对刀具进行刃磨和修整可以保持其良好的切削状态，减小切削力和热变形的发生。
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
Ｔ ｅ Ｇｅ ｅ ａｉｇ Ｒｅ ｓ ｎ ｆｒＭａ ｈｎ ｏ ｌ ｈ ｒ ｌＤｅ ｒ ａｉｎ ｈ ｎ ｒ ｔ ａ ｏ ｏ ｃ ｉｅ Ｔ ｏ ｅｍａ ｆｍ ｔ ｎ Ｔ ｏ ｏ
Ｃ ｅ ｒ ａ ｅ ｍａ ｈｎ ｎ ｃ ｕ ａ ｙｏ ａｔ ．Ｔ ｅｍｅ ｏ ｓｔ ｅ ｕ ｅｔ ｅ ｍａ ｈｎ ｏ ｌ ｈ ｒ ａ ｅｏ ａｉ ｎ ａｅ： ｅ ａ ｌ ｎ ａ ｄ ｃ ｅ ｓ ｃ ｉ ｉ ｇａ ｃ ｒｃ ｆ ｒｓ ｈ ｔ ｄ ｏ ｒｄ ｃ ｈ ｃ ｉ ｅｔ ｏ ｅ ｌ ｄ ｆ ｒ ｔ ｌ ｔ ｒ ｌ ｅ－ ｐ ｈ ｔ ｍ ｍ ｏ ｈ ｍ 一 ｒ ｔｍｏ ｅ ｉｇ ａ ｄ ｃ ｍｐ ｎ ａｉ ｎ ｅ ｅ ａｕ ｅ ｃ ｎｒ ｌ ｐ ｉ ｚ ｔ ｎ ｄ ｓ ｎ ｏ ｅ ａ ｔｔ ｈ ｒ ｃｅ ｉ ｉｓ ｏ ｄ ｌ ｎ ｏ ｅ ｓ ｔ ，ｔｍｐ ｒ ｔ ｒ ｏ ｔ ，ｏ ｔ ｎ ｏ ｏ ｍｉ ｉ ｅ ｉ ｆ ｈ ｒ ｌ ｓａｅ ｃ ａ ａ ｔ ｒ ｔ ． ａｏ ｇ ｔ ｍ ｓｃ
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～
零件加工中工件变形产生的原因
在机械零件成形加工的过程中，我们最常使用的是切削加工工艺。
在对工件进行切削加工的时候，由于切削热、机床零件间的摩擦热、工件的内应力以及夹紧力等原因，会让工件发生变形，使得精度变差，以致造成废品。
因此，在进行机加工的时候，需要对工件变形原因有一定的了解，并做好变形的预防。
工件变形的主要原因有以下几种：一、热变形1、刀具的热变形由于切削热会使刀刃和刀体变热，使刀头变形、伸长而使工件尺寸发生变化。
刀头伸长量与刀头深处长度、截面大小、刀片厚度、刀刃锋利程度由一定关系。
刀头深入长度越大，伸长量越大;刀杆截面与伸长量成反比;刀片越厚伸长量越小。
2、机床的热变形由于切削热与机床零件之间进行摩擦所产生的热，会使机床某些部件发热而发生变形，例如车床主轴箱的变形会使主轴中心高度增加、水平方向内位移。
3、工件的热变形由于切削热会使工件变热，温度上升。
工件变热有均衡变热和不均衡变热两种。
均衡变热会使工件尺寸改变，而形状会保持不变;不均衡变热时，不仅工件尺寸变化，而且形状也会发生变化。
二、内应力引起的变形当零件在没有任何外界符合的作用而内部存在着应力时，内应力是相互平衡的，因此外边面没有什么变化。
内应力有时几乎达到破坏极限，但是在外形上与没有内应力零件并无区别。
生产中产生内应力的原因有以下几个方面：1、铸件的内应力金属液体浇入型模之后，在凝固与冷却的时候体积会发生收缩。
在收缩时会受到铸型阻碍，或者由于铸件各部分在冷却过程中存在温差而引起阻碍，让各部分拉长或压缩产生内应力。
2、锻件和热处理件的内应力锻件和热处理件的内应力，主要是由于热加工过程中，不均匀冷却造成的。
热加工中产生内应力的根源是由材料自塑性状态转变为弹性状态，各种存在温差的原因。
3、冷加工中的内应力冷加工时，使工件表面硬化，并在表面层的金属中呈现内应力。
应力层切除后应力重新分布，使棒料、薄板、圆盘产生扭曲变形。
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
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。
工艺系统热变形
应当指出，在加工铜、铝等线膨胀系数较大的有色 金属时，其热变形尤其明显，必须引起足够的重视。
四、刀具热变形引起的加工误差
切削热固然大部分被切屑带走或传进工件，传 到刀具上的热量未几，但因刀具切削部分质量小 (体 积小 )，热容量小，所以刀具切削部的温升大。例如 用高速钢刀具车削时，刃部的温度高达 700～ 800℃， 刀具热伸长量可达 O.03～ O .05mm。因此对加工精度 的影响不容忽略。
采用机床预热也是一种控制温度变化的方法。 由热变形规律可知，热变形影响较大的是在工艺系 统升温阶段，当达到热平衡后，热变形趋于稳定， 加工精度就轻易控制。因此，对精密机床特别是大 型精密机床，可在加工前预先开动，高速空转，或 人为地在机床的适当部位附设加热源预热，使它达 到热平衡后再进行加工。基于同样原因，精密加工 机床应尽量避免较长时间的中途停车。
细长轴在顶尖间车削时，热变形将使工件伸长， 导致工件的弯曲变形，加工后将产生圆柱度误差。
精密丝杠磨削时，工件的受热伸长会引起螺距的积累 误差。例如磨削长度为 3000mm的丝杠，每一次走刀温 度将升高 3℃，工件热伸长量为Δ＝ 3000× 12× lO -6 × 3＝ O .1mm(12× lO -6为钢材的热膨胀系数 )。而 6级丝 杠螺距积累误差，按规定在全长上不许超过 0.02mm， 可见受热变形对加工精度影响的严重性。
( 三 )用热补偿法减少热变形的影响 单纯的减少温升有时不能收到满足 的效果，可采用热补偿法使机床的温度场 比较均匀，从而使机床产生均勾的热变形 以减少对加工精度的影响。
图 4-31所示为平面磨床采用热空气加热温升较低的立 柱后壁，以减少立柱前后壁的温度差而减少立柱的弯 曲变形。图中热空气从电动机风扇排出，通过特设的 管道引向防护罩和立柱和后壁空间。采用这种措施后， 工件端面平行度误差可降低为来的 1/3～ 1/4。
机床热变形产生的原因及常用控制方法
机床热变形产生的原因及常用控制方法
赵中敏
【期刊名称】《中国重型装备》
【年(卷),期】2007(000)004
【摘要】机床热变形是机械制造业中常见的一种不正常现象,会降低零件的加工精度.减少机床热变形的方法为:进行热误差建模和补偿,温度控制,热态特性优化设计.【总页数】3页(P49-50,54)
【作者】赵中敏
【作者单位】江苏淮海工学院,江苏,222069
【正文语种】中文
【中图分类】TG502.15
【相关文献】
1.数控机床热变形产生的原因及控制措施 [J], 池海宁
2.卧式数控机床主轴温度场分布及对机床热变形的影响 [J], 仇健;刘启伟;李晓飞;马晓波
3.机床基础理论讲座——第四讲机床热变形(下) [J], 张伯霖
4.机床热变形：机理、测量和控制--“机床产品创新与设计”专题(九) [J], 张曙;张炳生;卫美红
5.重庆机床机床热变形远程诊断装置获国家发明专利 [J],
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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。
车床常见故障及排除方法
车床常见故障及排除方法普通车床属于机械行业中最为常见的装备，运行中涉及到很多技术，如电机技术、传感技术、自动化技术等，表现出综合性的特点。
虽然普通车床的工作能力强，但是仍旧面临着故障的干扰。
以下是店铺为你整理的普通车床的常见故障与排除方法，希望能帮到你。
车床常见故障及排除结合车床以及故障原因分析，列举普通车床运行中常见的故障及相关的排除方法，以此来维护普通车床的运行性能。
1、振动故障及排除普通车床的振动故障是最为常见的故障类型，车床在加工生产的期间，振动是很难避免的，存在一些振动属于正常的运行范围，当振动较为剧烈时，就会影响普通车床的加工精度，降低车床的生产效率，同时还会加重车床的磨损，不利于车床刀具的稳定性。
当普通车床出现振动故障时，在陶瓷、硬质合金内，故障的表现最为明显。
车床发生振动故障时，在实践中提出几点排除的措施，辅助普通车床快速恢复到正常的运行状态，如：(1)普通车床的故障维护人员，检查车床上的固定螺栓，如地脚螺栓，保障螺栓安装的准确性，一旦发现有松动或安装不正确的螺栓，实行现场处理，立即执行故障排除，拧紧螺栓后，确保螺栓的安装位置准确;(2)控制旋转件的跳动幅度，特别是胶带构件，实现径向圆跳动，防止其跳动幅度过大而造成振动;(3)检查普通车床的主轴中心，避免存在径向过大摆动的问题，维护人员可以主动地调整主轴摆动，减小主轴的摆动幅度或者直接采取角度选配法的方式，控制主轴摆动;(4)校正普通车床的磨削刀具，保持稳定的切削路径，保持刀尖的位置，稍高于中心位置，排除车床工作时的振动问题。
2、噪声故障及排除噪声故障不仅影响普通车床的运行，同时也会影响车床运行的环境。
一般情况下，噪声是故障发生的前提，当普通车床运行时，出现不符合常规的噪声，就表示车床出现了故障，维护人员需准确地分析噪声的来源及成因，以便快速地排除故障。
普通车床运行后，噪声会随着周期、温度、负荷的增加而增加，最终导致车床进入不良的运行状态，干扰正常的运行。
控制工艺系统热变形的主要措施机械制造
把握工艺系统热变形的主要措施 - 机械制造1、削减热量产生和传入要正确选用切削和磨削用量、刀具和砂轮，还要准时地刃磨刀具和修整砂轮，以免产生过多的加工热。
从机床的结构和润滑方式，要留意削减运动部件之间的摩擦，削减液压传动系统的发热，隔离电机、齿轮变速箱、油池、冷却箱等热源，使系统的发热及其对加工精度的影响得以把握。
2、加强散热力量接受高效的冷却方式，如喷雾冷却、冷冻机强制冷却等，加速系统热量的散出，有效地把握系统的热变形。
图1所示为一台坐标镗床的主轴箱用恒温喷油循环强制冷却的试验结果。
当不接受强制冷却时，机床运转6h后，主轴与工作台之间在垂直方向发生了190μm的位移，而且机床尚未达到热平衡（图中曲线1）；当接受强制冷却后，上述热变形削减到15μm，而且机床运转不到2h时就达到热平衡（图中曲线2）。
图1 强制冷却对坐标镗床影响3、均衡温度场在机床设计时，接受热对称结构和热补偿结构，使机床各部分受热均匀，热变形方向和大小趋于全都，或使热变形方向为加工误差非敏感方向，以减小工艺系统热变形对加工精度的影响。
图2所示为M7140型磨床所接受的均衡温度场措施的示意图。
该机床油池位于床身底部，油池发热会使床身产生中凹（达0.265mm）。
经改进在导轨下配置油沟，导入热油循环，使床身上下温差大大减小，热变形量也随之减小。
4、接受合理的机床零部件结构如传统的牛头刨滑枕截面结构（图3），由于导轨面的高速滑动，摩擦生热，使滑枕上冷下热，产生弯曲变形。
若将导轨布置在截面中间，使滑枕截面上下对称，就可大大地减小其弯曲变形。
这种结构常被称为热对称结构。
5、合理选择机床零部件的装配基准如图4所示为外圆磨床横向进给传动示意图，图b中把握砂轮架横向位置的丝扛长度比图a短，因热变形造成丝扛的螺距累积误差要小，所以砂轮的定位精度较高。
图4 支承距对砂轮架热变形的影响6、把握环境温度精密加工应在恒温室内进行。
机床温度场和热变形的测定
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（0.1〜0.2 °C）,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。
机床热误差产生原因分析及常用补偿办法
随着有限元分析技术发展，机床绿色设计、可靠性设计、
工艺与装备
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系统动态设计、摩擦学设计以及优化设计等成为可优化机 床设计的重要内容。控制热误差可以进行热态特性设计， 通过调整刚度和温度合理分布来控制机床热位移。结构零 件中心线对称位置受热后变形最小，可以按照热源情况对 机床进行热对称设计。机床各零件热容量不同，可对机床 进行热容量平衡设计。通过有限元设计可对机床热误差进 行模拟，动态设计机床可减少热误差对加工精度的影响。
经过国内外学者不断研究，热误差避免以及热误差补 偿技术都有了较大提升，但在实际生产过程中，应用还是 比较困难，我国高档数控机床依靠进口现状依旧没有得到 改变，热误差补偿技术多数还停留在实验室阶段。
对因热误差产生的特征进行测量和辨识花费精力太大， 机床的工作环境、加工工况、切削参数、冷却液以及运行 时间等因素都会影响着机床热误差特性，机床热误差呈离 散非线性交互趋势，识别检测过程需模拟所有条件，大批 量生产机床补偿时检测数据时间长且难度大。
机床在使用过程中，一般不在恒温车间，常用的模型 很难保证热误差模型随季节变化的有效性。同时，相同类 型规格的机床在同样使用时间和环境下，得到的热误差补 偿模型会有差别，所以需要建立长期有效而且适合不同类 型机床的热误差模型。另外在常用数控机床系统中，开放 性数控系统较少，一般用数控系统利用自身带有的补偿功 能把数据输入系统，但对误差实时变化补偿比较困难。 4 结语
关键词：热误差 数控机床 建模
机床素一直有这“工作母机”之称，在国民生产中起 着十分重要的作用。随着生产自动化技术飞速发展和精密 制造技术广泛应用，现代制造业对数控机床提出了更高的 要求，而数控机床也逐渐向着高精度、高速度、精密化和 智能化方向发展。机床精度决定了产品加工质量，影响数 控机床加工精度的主要误差有机床的热变形误差、机床制 造装配几何误差、切削加工引起的切削力变形误差以及磨 损误差等。
重型床身产生变形的原因及控制
重型床身产生变形的原因及控制李秉雄【摘要】This article brief introduces the cause for bed deformation and machining method of heavy-duty horizontal lathe.%简要介绍了重型卧式车床床身产生变形的原因及加工方法.【期刊名称】《制造技术与机床》【年(卷),期】2012(000)011【总页数】2页(P29-30)【关键词】重型床身;加工;变形;质量【作者】李秉雄【作者单位】天水星火机床有限责任公司,甘肃天水741024【正文语种】中文【中图分类】TG502.61 重型床身产生变形的原因（1）在毛坯铸造的过程中，由于零件各部的几何形状及尺寸不同，加热和冷却的条件及速度的变化，使零件的各部金相组织发生不同的变化，而导致内应力分布不均匀，产生变形。
（2）切削加工时夹紧力、切削热和切削余量等的变化，引起的应力的不均匀而产生变形。
（3）上述两种情况同时存在的综合反映，即在切削加工后，零件的内应力的平衡状态被打破，出现的应力重新分布而导致的零件变形。
因此，防止或消除零件变形的途径不外乎有两种:其一，改变原有应力的大小及分布状态，以减小变形;其二，设法在加工中保持原有应力的大小及分布状态，从而保持其变形原状。
前者的具体做法有自然时效、热时效和人工时效等。
而大型铸件本身的体积和重量较大，由于受生产技术及经济条件的限制要采取消除应力的措施已很不容易，而要收到理想的效果则困难更大。
因此，大型铸件的消除变形应着重从第二方面想办法，设法采取措施，以排除装夹、定位方式以及夹紧力等铸件原有内应力平衡状态产生影响。
2 控制装夹变形的方法大型铸件粗加工后要松开装夹，以释放变形，然后再重新装夹进行精加工。
第二次装夹时，一定要严格控制压紧力。
2.1 压表控制变形在铸件被施加压紧力的位置上，安放百分表，铸件在自由状态下调整好百分表的指针读数，然后在压紧过程中，按照铸件的变形量允许值施加压紧力（如图1所示）。
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5.Ramesh R.annan MA PooAN Error compensation in machine tools-a review partII:thermal errors
2000(09)
6.居冰峰.傅建中NC机床恒温立柱模型的建立及热模态实验研究[期刊论文]-中国机械工程 1999(06)
。<br>
本文首先阐述了课题研究背景及重要意义，综述了国内外在误差补偿技术的研究现状。<br>
在分析丝杠热变形特征的基础上，对大尺寸驱动丝杠受环境温度的影响而产生的非均匀热变形效应进行了分析，开发了适用于研究丝杠热变形的实验装
置，提出了合理可行的实验方案；<br>
以实验数据为基础，通过对比不同的拟合算法，在MATLAB 软件支持下，探索出了温度变化曲线和丝杠变形曲线之间的对应关系以及热源位置对变形的
随着科学技术的发展，航空航天工业、电子工业、能源工业、军事工业、交通运输等国民经济各产业部门对机械加工精度的要求越来越高。在众多
影响数控机床加工精度的因素中，机床的热变形问题日益引起了人们的重视。为削除和减少机床热变形对加工精度的影响，海内外学者开展了大量而且
丰富的研究工作。然而现有的方法都或多或少存在着一些缺陷，难以实际应用。本文通过对机床热变形的深入研究，提出了一种新型的解决思路，并建
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机床热变形产生的原因及常用控制方法
作者：赵中敏， Zhao Zhongmin
作者单位：江苏淮海工学院,江苏,222069
刊名：
重型机械科技
英文刊名： HEAVY MACHINERY SCIENCE AND TECHNOLOGY
比较，验证了理论分析结果的正确性；其次对系统进行了热变形补偿研究，使机床滚珠丝杠系统的热变形误差达到其补偿精度要求。
7.期刊论文范晋伟.王波雷.张涛.宋嵩基于能量输入与耗散反馈原理的机床热变形预报方法的研究 -机床与液压
2010,38(7)
热变形是影响数控机床尤其是精密和超精密机床加工精度进一步提高的主要障碍.在研究一维钢轴热伸长理论模型的基础上,从能量角度入手,提出一
影响。采用高斯曲线函数拟合方式获得了丝杠全尺寸热变形温度函数，实现了通过对温度函数的运算可求得丝杠理论变形量，并与实际采集到的丝杠实
际变形量进行比较分析，发现了影响拟合精度的主要因素，提出了相应的解决方法，为实现大尺寸丝杠的热误差补偿打下了技术基础。<br>
最后，对本文的研究工作进行了回顾和总结，并对研究工作中存在的一些问题，提出了进一步改进的建议和措施。
种新的基于能量输入与耗散反馈原理的机床变形预报模型的建立方法,并通过实验证明该模型具有较高的预报精度.
8.期刊论文邹济林机床热变形的控制与防止 -机床与液压2001(5)
本文通过机床的热变形热源分析以及机床在工作状况下对加工精度的影响,从而提出相应的控制与防止热变形的具体措施.
9.学位论文朱晓勇基于能量输入与耗散反馈理论的机床热误差实时分析与预报 2009
影响规律,并得出相应的结论.
6.学位论文何震机床滚珠丝杠系统热特性分析及其热变形补偿 2009
数控机床的定位精度是反映机床性能的一项重要指标，是影响工件加工精度的重要因素。由于滚珠丝杠和螺母、各支座之间相对运动所产生的热变
形，严重影响定位精度，由于机床加工时工况多变，其丝杠的热变形状况不甚一致。本文结合某机床的滚珠丝杠系统，首先利用有限元分析方法，建立
立了相应的热误差预报模型。
本文首先从机床的热源分布以及发热机理进行研究，了解机床发热的关键部件及其主要原因。对ZK7640数控机床的主要结构部件进行测量，借助于
三维建模软件ProENGINEER Wildfire3.0建立ZK7640三维实体模型，然后导入到有限元分析软件ANSYS中，加载相应的生热率、对流换热系数等，对
3.学位论文张佳伟大尺寸双驱动丝杠非同步热变形误差补偿机理研究 2009
数控机床正在向大型化、高精度、智能化方向发展，随着对数控机床精度的要求日益提高，解决机床热变形引起的加工误差成为日益突出的问题。
因此，大尺寸丝杠的温度补偿是大型精密数控机床研发中的关键技术之一。本文针对大型精密数控机床大尺寸丝杠热变形问题开展机理及补偿技术研究
7.王金生.翁泽宇.姚春燕ANSYS在数控铣床热特性分析中的应用[期刊论文]-2004(03)
8.Okuyama Shigeki.Okuda Hiroki.Iwaya Takeshi Thermal deformation of CNC surface grinding machine
under the warming-up operation 1997(01)
变形能够自动补偿环境温度变化引起的热变形,从而提高了机床的加工精度及其稳定性.
本文链接：/Periodical_zxjxkj200704020.aspx
授权使用：合肥工业大学(hfgydx)，授权号：7b6c9857-7dd4-4259-b5f8-9e6600ae10a3
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下载时间：2011年1月9日
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年，卷(期)：2007，(4)
被引用次数：0次
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1.应济固体热接触理论及机床热结构优化研究[学位论文] 1995
2.杨庆东.陈焱欧共体对机床热变形的研究[期刊论文]-制造技术与机床 2000(07)
3.Jbryan International Status of Thermal Error Research 1990(02)
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