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减少数控冲床的热变形措施

发布者:卓东机械  发布时间:2011/11/24 8:52:12
  在切削热、摩擦热等内外热惊的影响下,数控冲床各部件将发生不同程度的热变形,使工件与刀具之间的相对运动关系遭到破坏,也使机床精度下降。为减少热变形的影响,使机床热变形达到稳定状态,常常要花费很长的时间来预热机床,这又影响了生产率。对于数控冲床来说,由于加工过程是由计算机的指令控制,热变形的影响就更为严重。
  为了减少热变形,在数控机床结构中通常采用以下措施。
(1)减少发热
  机床内部发热是产生热变形的主要热源,应当尽可能地将热源从主机中分离出去。
(2)控制温升
  在采取了一系列减少热源的措施后,热变形的情况将有所改善。但要完全消除机床的内外热源通常是十分困难的,甚至是不可能的。所以必须通过良好的散热和冷却来控制温升,以减小热源的影响。其中比较有效的方法是在机床的发热部位强制冷却,也可以在机床低温部分通过加热的方法,使机床各点的温度趋于一致,这样就可以减少由于温差造成的翘曲变形。
(3)合理设计机床结构和布局
  在同样发热的条件下,机床结构对热变形也有很大影响。用单立柱主轴箱悬挂结构形式,则热变形对主轴轴线变位的影响要大;采用双立柱对称结构,由于左右对称,双立柱结构受热后的主轴轴线除产生垂直方向的平移外,其他方向的变形很小,而垂直方向的轴线移动可以方便地用一个坐标的修正量进行补偿,因此,热变形对主轴轴线变位的影响小。
  对于数控车床的主轴箱,应尽量使主轴的热变形发生在刀具切人的垂直方向上,如图3.4所示。这就可以使主轴热变形对加工直径的影响减小到最小限度。在结构上还应当尽可能减小主轴中心与主轴箱底面的距离(虫日图3.4(a)中的尺寸H),以减少热变形的总量,同时应使主轴箱的前后温升一致,避免主轴变形后出现倾斜。
数控机床中的滚珠丝杠常在预加载荷大、转速高以及散热差的条件下工作,因此丝杠容易发热。滚珠丝杠发热伸长造成的后果是严重的,尤其是在开环系统中,它会使进给系统丧失定位精度。目前某些机床用预拉紧的方法减少丝杠的热变形。
  结构设计时,应设法使热量比较大的部位的热量向热量小的部位传导或流动,使结构部件的各部位均热,这也是减少热变形的有效措施。
  对于切削用量较大的数控机床,由于灼热的切屑向机床或工件散发的热量会使机床或工件产生变形,影响加工精度。为了数控机床的自动加工顺利进行和减少数控机床的发热,床身结构必须有利于排屑。
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