機(jī)床在內(nèi)外熱源的影響下,各部件將發(fā)生不同程度的熱變形,使工件與刀具之間的相對運動關(guān)系遭到破壞,也使機(jī)床的精度下降;另一方面,為了使機(jī)床的熱變形達(dá)到穩(wěn)定的數(shù)值,通常需要花費很多時間來預(yù)熱機(jī)床,這就直接影響了數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)率。數(shù)控機(jī)床按程序自動加工,加工過程中不直接進(jìn)行測量工作,不可能通過人工修正熱變形誤差,因此,熱變形對數(shù)控機(jī)床的影響就更為嚴(yán)重。
減少數(shù)控機(jī)床的熱變形,通常采用如下措施;
(1)減少機(jī)內(nèi)發(fā)熱,主要采用直流或交流高速電動機(jī),減少傳動軸和傳動齒輪;采用低摩擦系數(shù)的導(dǎo)軌和軸承,液壓系統(tǒng)中采用變量泵,這些措施都可以減少摩擦和能量損失。
(2)改善散熱和隔熱條件 主軸箱和主軸部件用強(qiáng)制潤滑冷卻,甚至采用制冷后的潤滑油進(jìn)行循環(huán)冷卻;液壓油泵站是一個熱源,最好旋轉(zhuǎn)在機(jī)床之外,如果必須放在機(jī)床內(nèi),測應(yīng)采取隔熱和散熱措施;切削過程發(fā)熱量大,要使用大流量的冷卻液進(jìn)行冷卻,并且要能自動地及時排屑;對于發(fā)熱大的部位,應(yīng)增大其散熱面積。
(3)合理設(shè)計機(jī)床的結(jié)構(gòu)與布局,根據(jù)熱對稱原則設(shè)計數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu),例如采用雙立柱結(jié)構(gòu)代替單立柱結(jié)構(gòu)。雙立柱結(jié)構(gòu)左右對稱,受熱后主軸軸線除產(chǎn)生垂直方向的平移外,其他方向變形很小,而主軸在垂直方向的軸線移動,數(shù)控機(jī)床可以很方便地用一個坐標(biāo)的修正量進(jìn)行補(bǔ)償。
對于數(shù)控車床的主軸箱,可以通過試驗確定主軸的熱變形方向,盡可能使刀具安裝(切入)方向與主軸熱變形方向垂直,以減少熱變形對工件加工直徑的影響。
除此以外,在數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計與布局時,應(yīng)注意使注意量比較大的部位的熱量向熱量小的部位傳導(dǎo)或流動,也是減少縶變形的有效措施。
(4)進(jìn)行熱變形補(bǔ)償,根據(jù)熱變形的規(guī)律,建立熱變形的數(shù)控模型,或測定其變形的具體數(shù)值,存入數(shù)控系統(tǒng),用以進(jìn)行實時補(bǔ)償校正。如傳動的熱伸長誤差、導(dǎo)軌平移度或平坡度的熱變形誤差等,都可采用軟件實時補(bǔ)償來削除其影響。
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