熱變形對加工精度的影響

1、熱變形對加工精度的影響熱變形對加工精度的影響一、概述在機械加工過程中，工藝系統(tǒng)在各種熱源的影響下，常產(chǎn)生復雜的變形，破壞了工藝系統(tǒng)間的相對位置精度，造成了加工誤差。據(jù)統(tǒng)計，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

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，其溫度會逐漸升高。與此同時，它們也通過各種傳熱方式向周圍散發(fā)熱量。當單位時間內(nèi)傳入和散發(fā)的熱量相等時，則認為工藝系統(tǒng)達到了熱平衡。圖4—23所示為一般機床工作時的溫度和時間曲線，由圖可知，機床開動后溫度緩慢升高，經(jīng)過一段時間溫度升至T衡便趨于穩(wěn)定。由開始升溫至T衡的這一段時間，稱為預熱階段。當機床溫度達到穩(wěn)定值后，則被認為處于熱平衡階段，此時溫度場處

3、于穩(wěn)定，其熱變形也就趨了穩(wěn)定。處于穩(wěn)定溫度場時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)達到熱平衡后進行加工。二、機床熱變形引起的加工誤差機床受熱源的影響，各部分溫度將發(fā)生變化，由于熱源分布的不均勻和機床結(jié)構(gòu)的復雜性，機床各部件將發(fā)生不同程度的熱變形，破壞了機床原有的幾何精度，從而引起了加工誤差。車床類機床的主要熱源是主軸箱中的軸承、齒輪、離合器等傳動副的摩擦使主軸箱和床身的溫度上升，從而造成了機床主軸抬高和傾斜。圖4—

4、24所示為一臺車床在空轉(zhuǎn)時，主軸溫升與位移的測量結(jié)果。主軸在水平方向的位移圖426所示為幾種機床熱變形的趨勢。三、工件熱變形引起的加工誤差軸類零件在車削或磨削時，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。細長軸在頂尖間車削時，熱變形將使工件伸長，導致工件的彎曲變形，加工后將產(chǎn)生圓柱度誤差。精密絲杠磨削時，工件的受熱伸長會引起螺距的積累誤差。例如磨削長度為3000mm的

5、絲杠，每一次走刀溫度將升高3℃，工件熱伸長量為Δ＝300012lO63＝O.1mm(12lO6為鋼材的熱膨脹系數(shù))。而6級絲杠螺距積累誤差，按規(guī)定在全長上不許超過0.02mm，可見受熱變形對加工精度影響的嚴重性。床身導軌面的磨削，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