減少數(shù)控機床熱變形的措施

　　1、減少發(fā)熱

　　機床內(nèi)部發(fā)熱是產(chǎn)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(shù)數(shù)控機床的電動機、變速箱、液壓裝置及油箱等都已外置。對于不能與主機分離的熱源，如主軸軸承、絲杠螺母副、高速運動導軌副等，則必須改善其摩擦特性和潤滑條件，以減少機床內(nèi)部的發(fā)熱。

　　主軸部件是直接影響加工精度的關鍵部件，而主軸上的軸承通常又是一個很大的內(nèi)部熱源。在數(shù)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，這些措施都有利于降低主軸的溫升。在精密數(shù)控機床的主軸箱內(nèi)應盡量避免使用摩擦離合器等發(fā)熱元件。機床加工時所產(chǎn)生的切屑也是一個不可忽視的熱源，產(chǎn)生大量切屑的數(shù)控機床必須帶有完善的排屑裝置，以便將熱量盡快帶走。也可以在工作臺或導軌上裝設隔熱板，使這部分熱量被隔離在機床之外。在使用切削液的數(shù)控機床上，切削液冷卻了刀具和工件之后，帶走了切削熱，當它散落在機床的各處時，也會產(chǎn)生局部的溫升。精密數(shù)控機床應控制切削液的溫度，并使切削液迅速地通過最短途徑從機床中排出。潤滑油在傳動件之間流過，帶走摩擦熱，使?jié)櫥�油池的溫度逐漸升高，成為一個次生熱源。因此，在一些精密數(shù)控機床中已把潤滑油池移出機床，當然也可以對油池進行溫度控制。液壓傳動系統(tǒng)及其油池是機床上的又一次生熱源。

　　除了盡可能將此油池移出機床之外，油泵的供油量必須選擇得適當，否則大量多余的油液流經(jīng)溢液閥，既浪費了能源又產(chǎn)生很大的熱量。所以對于需要經(jīng)常變化供油量的液壓系統(tǒng)，應盡量采用變量泵。

　　2、控制溫升

　　在采取了一系列減少熱源的措施之后，熱變形的情況將有所改善，但要完全消除機床的內(nèi)外熱源通常是十分困難的，甚至是不可能的，所以必須通過良好的散熱和冷卻來控制溫升，以減少熱源的影響。

　　比較有效的方法是在機床的發(fā)熱部位進行強制冷卻。目前對于多坐標軸的數(shù)控機床，由于它在幾個方向上都要求很高的精度，因此很難用補償?shù)姆椒▉頊p少熱變形的影響。

　　對于這類機床，采用制冷系統(tǒng)對潤滑液進行強制冷卻的方法可以收到良好的效果。但制冷系統(tǒng)的冷卻能力必須適當，如果吸熱量大于機床內(nèi)部熱源的發(fā)熱能力，將會使機床的溫度低于環(huán)境溫度，不僅引起收縮，而且濕空氣將會冷凝在機床表面上而使機床生銹。除了采用強制冷卻之外，也可以在機床低溫部分通過加熱的方法，使機床各點的溫度趨于一致，這樣可以保持溫度場的均勻，減少由于溫差造成的翹曲變形。某些較大型的數(shù)控機床設有加熱器，在加工之前通過加熱來縮短機床的預熱時間，以提高機床的實際生產(chǎn)率。

　　3、改善機床結構

　　在同樣發(fā)熱的條件下，機床結構對熱變形也有很大影響。目前，根據(jù)熱對稱原則設計的數(shù)控機床取得了較好的效果。因此，數(shù)控機床過去采用的單立柱結構有可能被雙立柱結構所代替。雙立柱結構由于左右對稱，受熱后的主軸軸線除產(chǎn)生垂直方向的平移外，其他方向的變形很小，而垂直方向的軸線移動可以方便地用一個坐標的修正量進行補償。對于數(shù)控車床的主軸箱，應盡量使主軸的熱變形發(fā)生在刀具切入的垂直方向上。這是因為刀尖沿工件切向的偏移對工件徑向尺寸的變化影響極小，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面的距離，以減少熱變形的總量;同時應使主軸箱的前后溫升一致，避免主軸變形后出現(xiàn)傾斜。

　　數(shù)控機床中的滾珠絲杠是在預加載荷大、轉速高及散熱差的條件下運行的，因此絲杠極容易發(fā)熱。滾珠絲杠的熱伸長所造成的后果是嚴重的，尤其是在開環(huán)系統(tǒng)中，它將會使進給系統(tǒng)喪失定位精度。目前，某些機床用預拉的方法來減少絲杠的熱變形。該方法是在加工滾珠絲杠時，使螺距略小于名義值，裝配時對絲杠進行預拉伸，使其螺距達到名義值。當絲杠工作而受熱，絲杠中的拉應力補償了熱應力，既減少了熱伸長的影響，又提高了絲杠的剛度。對于采取了上述措施仍不能消除的熱變形，可以根據(jù)測量的結果，由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出補償脈沖加以修正。