為了減少數控銑床的熱（rè）變形措（cuò）施

工藝過程（chéng）的自（zì）動化和精密加工的發（fā）展對數控銑（xǐ）床（chuáng）機床的加工精度和精度穩定性提出了越來越高的（de）要求。機床在內（nèi）外熱源的影響下，各部件將發生不（bú）同程度的熱變形，使工件（jiàn）與刀（dāo）具之（zhī）間的相對運動（dòng）關係遭到破壞，也（yě）使機床精度下降。在通常情（qíng）況（kuàng）下，為了使機床的熱變形達到穩定的數值，需要花費很多（duō）時間來預（yù）熱機床，這就（jiù）直接影響了機床的生產率（lǜ）。對於數控機床來說，因（yīn）為全部加（jiā）工尺寸是由預先編製（zhì）的指令控製的，熱變（biàn）形（xíng）的影響就更為嚴重（chóng）。

　　機床產（chǎn）生（shēng）熱變形的原因主要是熱源及機床各部分的溫差（chà）。熱源通常包括加工中的切屑、運轉的電動機（jī）、液壓係統、傳（chuán）動件的摩擦（cā）以及機床外部的熱輻射等。除了熱源及溫差以外，機（jī）床零件的材料、結構、形狀和（hé）尺寸的不一致也是產生熱變形的重要因素。

　　機床各部位（wèi）熱變（biàn）形對加工精度的影響可以用（yòng）圖2-4來說明（míng）。圖中的實線表示（shì）機床冷態時刀具和（hé）工件的相對位置。當機床運行（háng）了一段（duàn）時間後，主軸箱內的傳動件（jiàn）所產生的熱量使立柱向上變（biàn）形，產生f偏差△Yt/(如圖2一4a所示（shì）/);在液壓油泵及其他傳動元（yuán）件發熱的影響下，床身沿縱向產生中間凸起的變形/(如圖2-4b所示/)，而且由於床身縱向的（de）伸長使支承絲杠的軸承向左移動，又產生了偏差（chà）AX/(如圖2-4。所（suǒ）示/);除此（cǐ）之外，還由於（yú）電動機所（suǒ）產生熱量，使立柱傾斜，造（zào）成了偏差△h/(如圖2一4d所示/)。綜合這一係列的變（biàn）形使被加工孔的坐標精度和軸（zhóu）線的垂直度受到了影響。

　　為了減少數控銑床的熱變形，在設計時（shí）應采取以下的（de）措施（shī）。

　　1.減（jiǎn）少發熱（rè）

　　機床內部發熱是產生熱變形的主要熱源，應當盡可能地將熱源從主機中分離出去。目前，大多數數控（kòng）機床的電動機、變速（sù）箱、液壓（yā）裝置及油（yóu）箱等都已（yǐ）外置。對於不能（néng）與（yǔ）主機分離的熱（rè）源，如主軸軸承、絲杠螺母（mǔ）副、高速運（yùn）動導軌副等，則必（bì）須（xū）改善其摩（mó）擦特性和潤滑條件，以減少機床內部的發熱。

　　主軸部件是（shì）直接影響加工精度的（de）關鍵部件（jiàn），而主軸上的（de）軸承通常又是一個很大的內部熱（rè）源。在數控機床上除了采用精密滾動軸承和對軸承進行油霧潤滑外，還可采用靜壓軸承，這些措施都有利於降低主軸的溫升。在（zài）精（jīng）密（mì）數（shù）控（kòng）機床（chuáng）的主軸箱內應盡量避免使用摩擦離合器等（děng）發熱元件。

　　機床加工時所產生的切屑也是一個不可忽視（shì）的熱源，產生（shēng）大量切屑的數控機（jī）床（chuáng）必（bì）須帶有完善的（de）排屑裝置，以便（biàn）將熱量盡快帶走。也可以在工作台或導軌上裝設（shè）隔（gé）熱板，使這部分熱量被隔離在機床之外。在使用切削液的數控機床上，切（qiē）削液冷卻了刀具和工件之後，帶走了切削熱，當它散落在機床的各處（chù）時，也（yě）會產生局部的溫升。精密數控機床應控（kòng）製切削液（yè）的溫度，並使切削液迅速地通過（guò）最短途徑從機床中排（pái）出。

　　潤滑油在傳動件之間流過，帶走了摩擦熱，使潤滑（huá）油池的（de）溫度逐漸升高，成為一個次生熱源。因此，在（zài）一些精（jīng）密數（shù）控機床中已把（bǎ）潤滑油池（chí）移出機床，當然也（yě）可以對油池進行溫度（dù）控製。

　　液壓傳（chuán）動係統（tǒng）及其油（yóu）池是機床卜的又一（yī）次生熱源。除了盡可能將（jiāng）此油池移出機床之外，油泵（bèng）的供油（yóu）量必須選擇得適當，否則大4多餘的油液流經溢液閥，既浪費（fèi）了能源又（yòu）產生很大的熱量。所（suǒ）以（yǐ）對幹需要經常變化供油量的液壓係（xì）統，應（yīng）盡量采（cǎi）用變量泵。

　　2.拉製溫升

　　在采取（qǔ）了一係列減少熱源的措施之後，熱變形的情（qíng）況將有所（suǒ）改善，但（dàn）要完全消除機（jī）床的內外熱（rè）源通常是十分困難的，甚至是不可（kě）能的，所以必須通過良好的散（sàn）熱和冷卻來控製溫升，以減少（shǎo）熱源的影（yǐng）響。比（bǐ）較有效的方法是在機床的發熱部位（wèi）進行強製冷卻。目前對於多坐標軸的數控機床（chuáng），由於（yú）它在幾個方向上都要求很高的精度，因此很難用補償的方法來減少熱變形的影響。對於這類機床，采用製冷（lěng）係（xì）統對潤滑液進行強製冷卻的方（fāng）法可以收到良（liáng）好的效果。但製冷係統的冷卻能力（lì）必須適當，如果吸熱（rè）量大於機床內部熱源的發熱能力（lì），將會使機床的溫度低於環境溫度，不僅引起收縮.而且濕（shī）空氣將會冷凝在機（jī）床表麵上而使機床生鏽。

　　除了采用強製冷卻之外，也可以在機床低溫部分通過加熱的方法，使（shǐ）機床各.4的溫度趨於一致，這樣（yàng）可以保持溫度場的均勻（yún），減少由於溫差造（zào）成的翹曲變形。某些較大型的數（shù）控機床設有（yǒu）加熱器，在加工之前通過加熱來縮短機床的預熱時間，以（yǐ）提高機床的實際生產率（lǜ）。

　　3.改善機床結構

　　在同樣發熱的條件下，機床結構（gòu）對熱變形也有很大影響。目前，根據熱對稱原（yuán）則設計的數控機床取得了較好的效果。因此，數控（kòng）機床（chuáng）過去采用的.單立柱結構有可能被雙立柱結構所代替。雙立柱結構由（yóu）於左右對（duì）稱，受熱後的主軸軸線除產生垂直方向的平移外，其他方（fāng）向的變形很小，而垂直方向的軸線移動ITJ以方便地用一個坐標的修正（zhèng）量進行補償。

　　對於數控銑床的主軸箱.應盡LlA使主軸的熱變形發生在刀具切人的垂直方向上，如圖2-5所示。這是（shì）因為刀尖沿工件切向的偏移對工件徑向尺寸的變化（huà）影響極小，幾乎可以忽略。在結構上還應當盡可能減小主軸中心與主軸箱底麵的（de）距（jù）離（lí）/(如圖中的尺寸H/)，以減少熱變形的總量;同時應使主軸（zhóu）箱的前後溫升一致，避免主軸變形後出現傾斜。

　　數控機床中（zhōng）的滾珠絲杠是在預加載（zǎi）荷大、轉速高及散熱差的（de）條件下運行（háng）的，因此絲杠極容易發熱。滾珠絲杠的熱伸長所造成的後果是嚴重的，尤其是在開環係統中，它將會使進（jìn）給係統（tǒng）喪（sàng）失定位精（jīng）度。目前，某些（xiē）機床用預拉的方法來減少（shǎo）絲杠的（de）熱變形（xíng）。這種方法是在加工滾珠絲杠時，使螺距略小於名義（yì）值，裝配時對絲杠進行預拉伸，使（shǐ）其螺距達到名義值（zhí）。當第一節數拎機（jī）床的結構要求絲杠工作而（ér）受熱，絲杠中的拉應力補償了熱應（yīng）力，它既減少了熱伸長的影響，又提高（gāo）了絲（sī）杠的剛度。

　　對於采取了（le）上述措施仍不能消除的熱變形，可以根據測量的結果，由數（shù）控係統發出（chū）補償脈衝加以修正。例如在主軸箱_七測量出主軸軸承前端（duān）的熱位移，然（rán）後由數（shù）控裝（zhuāng）置進行（háng）補償。

　　另外，也可以采用特殊的調節元件來消（xiāo）除熱（rè）位移。圖2-6是數控六角車床（chuáng）刀架消除熱位移的實例。熱調整油缸由（yóu）刀杆和套簡組成，套簡的材料為熱（rè）膨脹係數很小的錮（gù）鋼，刀杆和套筒的一端固定連接，另一端可以相對移動。當機床發熱（rè）使主軸位置偏移時，變速箱中的潤滑油也被加熱，並流經熱調整油缸，使刀杆受熱伸長，沿著主軸熱變形的相反方向（xiàng）進行自動補償。圖中的虛線（xiàn）和實線分（fèn）別表示補償前後的熱變形量，由圖可見，經過補償的熱變（biàn）形量顯著減小。該設計的本身隻是解決了‘個具體的熱變形（xíng）問題，但設計者創新的意識值得借鑒。