加工中心熱變形對加工工藝的影響

（一）工藝系統的熱源

引起工藝系統熱變形的熱源大致可分為兩類：內部熱源和外部熱源。

內部熱源包括切削熱和摩擦熱；外部熱源包括環境溫度和輻射熱。切削熱和摩擦熱是工藝系統的主要熱源。

（二）工藝系統的熱平衡

工藝系統受各種熱源的影響，其溫度會逐漸升高。與此同時，它們也通過各種傳熱方式向四周散發熱量。當單位時間內傳進和散發的熱量相等時，則以為工藝系統達到了熱平衡。機床開動后溫度緩慢升高，經過一段時間溫度升至T衡便趨于穩定。由開始升溫至T衡的這一段時間，稱為預熱階段。當機床溫度達到穩定值后，則被以為處于熱平衡階段，此時溫度場處于穩定，其熱變形也就趨了穩定。處于穩定溫度場時引起的加工誤差是有規律的，因此，精密及大型工件應在工藝系統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，各部分溫度將發生變化，由于熱源分布的不均勻和機床結構的復雜性，機床各部件將發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。加工中心在空轉時，主軸溫升與位移的丈量結果。主軸在水平方向的位移只有lO?m，而垂直方向的位移卻達到180～200?m。這對于刀具水平安裝的臥式車床的加工精度影響較小，但對于刀具垂直安裝的自動車床和轉塔車床來說，對加工精度的影響就不容忽視了。

對大型機床如導軌磨床、外圓磨床、龍門車床等長床身部件，其溫差的影響也是很明顯的。

減少和控制工藝系統熱變形的主要途徑有：

a.減少發熱，隔離熱源 合理選擇切削用量和刀具幾何角度或粗、精加工分開進行以減少切削熱；從結構和潤滑兩方面采取措施改善摩擦特性以減少切削熱；盡可能將機床中能夠分離的熱源部件，如電動機、變速箱、液壓系統和冷卻系統等從主機中分離出去；用隔熱材料將發熱部件與機床大件（如床身、立柱等）隔離開來。

b.冷卻、通風、散熱 采用噴霧或大流量冷卻是減少工件和刀具變形的有力措施。大型數控機床和加工中心普遍采用冷凍機對潤滑油和切削液強制冷卻，以提高冷卻效果，此外還可加強通風散熱，在熱源處加風扇、散熱片和通風窗口等。

c.均衡溫度場 將熱量有意識地從高溫區導向低溫區以補償溫度場的不對稱性。

d.加速熱平衡 熱平衡后，變形趨于穩定，對加工精度影響小，精密零件應待熱平衡后再進行加工，且應連續加工完畢。但大型機床熱平衡時間很長，可采用以下兩種方法加速其熱平衡；一是在加工前高速空轉，使機床在較短時間達到熱平衡；二是在機床適當部位設置“控制熱源”人為地給機床加熱，使其較快地達到熱平衡狀態。

e.控制環境溫度 根據一晝夜氣溫的變化規律，晚上10小時至翌晨6時溫度變化最小，可將精度要求較高的零件放在這段時間內進行加工與測量。精密機床應安放在恒溫車間中使用。
東莞市周氏數控設備有限公司-VMC850加工中心，企業堅強后盾整理發布。