數(shù)控機床熱源分析及發(fā)熱機理研究

　　隨著數(shù)控機床向著高速、和柔性自動化的方向的發(fā)展，對數(shù)控機床的加工精度和性提出了   高的要求，數(shù)控機床的熱態(tài)性能，己經(jīng)成為數(shù)控技術發(fā)展中重要、迫切需要解決的研究課題之一。
　　據(jù)統(tǒng)計在加工過程中由于工藝系統(tǒng)熱變形引起的加工誤差占總加工誤差的40%-70%，其中機床的熱變形誤差占的比重很大。在高速和速機床中由于采用電主軸部件，主軸系統(tǒng)各零件的剛度和精度都很高，負荷相對較小，主軸因受力產(chǎn)生的彈性變形所引起的加工誤差很小，熱變形引起的熱誤差非常顯著，已經(jīng)達到零件總加工誤差的60%-80%。與刀具和工件熱變形產(chǎn)生的誤差相比較，由于機床的熱源分布和結(jié)構(gòu)都比較復雜，因此要簡單、準確、地計算機床部件的溫度場、熱變形和熱誤差相對比較困難。機床的熱特性研究和熱誤差的防治是當今和超加工技術研究的主要方向之一。
　　機床在運行過程中，由于工藝系統(tǒng)受到摩擦熱、切削熱和環(huán)境溫度等因素的影響而溫度升高，產(chǎn)生變形，因而改變了部件之間原先的相對位置，破壞其相對運動的正確性，導致尺寸發(fā)生變化，使機床精度降低。機床的熱變形，是指機床在工作過程中由于摩擦、運動等發(fā)熱，導致機床零部件膨脹變形的現(xiàn)象，是工藝系統(tǒng)熱變形的主要體現(xiàn)。
　　實踐證明，造成機床熱變形   主要的熱源是外部熱源和內(nèi)部熱源。外部熱源指環(huán)境溫度的變化和各種輻射，如陽光、照明、人體體溫等。周圍環(huán)境的溫度，隨氣候及晝夜溫差的變化而變化，通過空氣對流和熱輻射使機床及工件的溫度也發(fā)生變化。外部熱源導致的溫升雖小，不會導致機床高溫，卻造成機床溫度場分布不均勻，成為機床熱變形的重要原因。
　　機床中的內(nèi)部熱源包括設備運行中的運動副產(chǎn)生的摩擦熱，加工中的切削熱和動力源的發(fā)熱。機床有各種運動副，如主軸部件的滾動軸承、工作臺與導軌、絲杠與螺母等，運動件之間的相互運動產(chǎn)生的摩擦力，從而引起摩擦熱而形成熱源。切削熱是在加工切削過程中產(chǎn)生的，通過熱傳導傳入工件、刀具和切屑，產(chǎn)生熱量的大小主要取決于被切削材料的性質(zhì)及切削用量的大小。根據(jù)加工方法的不同，傳入刀具、機床和切屑的熱量比將不同，傳入機床的切削熱引起機床部件的溫升和熱變形。另外，電機本身的發(fā)熱和液壓系統(tǒng)的發(fā)熱，也成為機床一個重要的發(fā)熱源。在機床運轉(zhuǎn)過程中，驅(qū)動機床運動的各種電機、液壓泵和液壓系統(tǒng)的能量消耗，除一部分轉(zhuǎn)換為所需要的動能外，還有一部分轉(zhuǎn)化為熱能，成為機床部件熱源的一部分。