數(shù)控機(jī)床熱源分析及發(fā)熱機(jī)理研究

　　隨著數(shù)控機(jī)床向著高速、和柔性自動化的方向的發(fā)展，對數(shù)控機(jī)床的加工精度和性提出了   高的要求，數(shù)控機(jī)床的熱態(tài)性能，己經(jīng)成為數(shù)控技術(shù)發(fā)展中重要、迫切需要解決的研究課題之一。
　　據(jù)統(tǒng)計(jì)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(jī)床的熱變形誤差占的比重很大。在高速和速機(jī)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(fù)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(dá)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(jī)床的熱源分布和結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜，因此要簡單、準(zhǔn)確、地計(jì)算機(jī)床部件的溫度場、熱變形和熱誤差相對比較困難。機(jī)床的熱特性研究和熱誤差的防治是當(dāng)今和超加工技術(shù)研究的主要方向之一。
　　機(jī)床在運(yùn)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(yùn)動的正確性，導(dǎo)致尺寸發(fā)生變化，使機(jī)床精度降低。機(jī)床的熱變形，是指機(jī)床在工作過程中由于摩擦、運(yùn)動等發(fā)熱，導(dǎo)致機(jī)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(shí)踐證明，造成機(jī)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(jī)床及工件的溫度也發(fā)生變化。外部熱源導(dǎo)致的溫升雖小，不會導(dǎo)致機(jī)床高溫，卻造成機(jī)床溫度場分布不均勻，成為機(jī)床熱變形的重要原因。
　　機(jī)床中的內(nèi)部熱源包括設(shè)備運(yùn)行中的運(yùn)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(jī)床有各種運(yùn)動副，如主軸部件的滾動軸承、工作臺與導(dǎo)軌、絲杠與螺母等，運(yùn)動件之間的相互運(yùn)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(dǎo)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(jī)床和切屑的熱量比將不同，傳入機(jī)床的切削熱引起機(jī)床部件的溫升和熱變形。另外，電機(jī)本身的發(fā)熱和液壓系統(tǒng)的發(fā)熱，也成為機(jī)床一個重要的發(fā)熱源。在機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，驅(qū)動機(jī)床運(yùn)動的各種電機(jī)、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(jī)床部件熱源的一部分。