对钩网00 发表于 2015-8-27 10:51:26

减小数控机床热变形的常用措施


   数控机床由于各种热源散发的热量传递给机床的各个部件,引起温升,产生热膨胀,改变刀具与工件的正确相对位置,影响了加工精度。为了保证机床的加工精度,必须减少机床的热变形。常用的措施有如下几种:

    (1)控制热源和发热量。

    在机床布局时,应减少内部热源,尽量考虑将电机、液压系统等置于机床本体之外。另外,加工过程产生的切屑也是一个不可忽视的热源,为了快速排除切屑,机床的工作台或主轴常常呈倾斜或立式布局,有的还设置自动排屑装置,随时将切屑排到机床外。同时,在工作台或导轨上设置隔热防护罩,隔离切屑的热量。

    (2)加强冷却散热。

    对于难以分离出去的热源,可采取散热、冷却等办法来降低温度,减少热变形。现代数控机床,特别是加工中心和数控车床采用多喷嘴、大流量冷却系统直接喷射切削部位,可迅速地将炽热切屑带走,使热量排出。为控制冷却液温升,一般采用大容量循环散热或用附加的制冷系统降低温度。

    (3)改进机床布局和结构设计。

    采用热对称结构的设计思想,用双立柱结构代替单立柱结构,由于左右对称,受热后,主轴轴线除产生垂直方向的平移以外,其他方向变形量很小,而垂直方向的轴线移动可以用垂直坐标移动的修正量来补偿。

    (4)恒温处理。

    数控车间内一般装有空调或其他温度调节装置,并配有车间门帘,保持环境温度的稳定。恒温的精度一般严格控制在±1℃,精密级的为±0.5℃。在恒温环境中,机床启动时需要足够的启动时间,以使各部件特别是热容量较大的支承件达到与环境温度的平衡。在加工某些精密零件时,在不需要切削的时候,仍旧让机床空转,以保持机床的热平衡。此外,精密机床还不应受到阳光的直接照射,以免引起不均匀的热变形。

    (5)采用热变形补偿装置。

    可以通过预测热变形规律,建立数学模型,并存入CNC系统中,控制输出值进行实时补偿。补偿用的数学模型包括:热力学模型、线性回门模型、多元回归模型、有限元模型、神经网络和模糊控制模型等。也可以在热变形敏感位置安装相应的传感器元件,实测热变形量,经放大后送CNC系统,来进行实时修正补偿。
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