机床热变形对加工精度的影响

由于机床结构的复杂性，在受到内、外热源影响时，机床温度场一般都不均匀，使机床的精度遭到破坏，引起相应的加工误差。其中主轴部件、床身、导轨、立柱、工作台等部件的热变形对加工精度影响最大。机床类型不同，引起机床热变形的热源和变形形式也各异。磨床的热变形对加工程度影响较大，外圆磨床的主要热源是砂轮主轴的摩擦热及液压系统的发热。在热变形的影响下，砂轮轴线与工件轴线距离会发生变化，并可能产生平行度误差。车、钻、铣、镗类机床的主要热源是主轴箱内的齿轮、轴承摩擦发热、润滑油发热，将使主轴箱及与之相连的床身、立柱等温度升高而产生较大变形，例如车床主轴箱的发热将导致主轴抬高，床身凸起，最终导致主轴与导轨的平均度误差。图4-25是几种机床热变形情况。为了减少热变形对加工精度的影响，首先应设法减少或隔离热源，热变形对粗加工影响不大，但在精加工时则不能忽视，应合理选择切削用量，充分冷却润滑。零件精度较高时，可粗精加工分开，为了减少机床的热变形，凡能从机床分离出去的热源均应移出，不能分离的热源，应从结构、润滑方面改善其摩擦特性，减少发热，或均衡温度场。对发热量大的热源还可采用强制性的风冷、机冷等散热措施。机床运转一定时间后，各部件达到热平衡状态，变形趋于稳定，因此，精密加工应在热平衡之后进行，一般车床、磨床的热平衡需4～6h，大型精密机床时间更长，为了缩短时间，可在加工前使机床高速空运转或在适当部位设置控制热源，使机床较快达到热平衡状态，此外改进机床结构，控制环境温度也是控制机床热变形的有效途径。

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图4-25　机床的热变形