臥式帶鋸磨齒機(jī)之溫差影響
機(jī)床受到車間環(huán)境溫度的變化、電動(dòng)機(jī)發(fā)熱和機(jī)械運(yùn)動(dòng)摩擦發(fā)熱、切削熱以及冷卻介質(zhì)的影響,造成機(jī)床各部的溫升不均勻,導(dǎo)致機(jī)床形態(tài)精度及加工精度的變化。
例如,在一臺(tái)普通精度的數(shù)控銑床上加工70mm×1650mm的螺桿,上午7:30-9:00銑削的工件與下午2:00-3:30加工的工件相比,累積誤差的變化可達(dá)85m。而在恒溫條件下,則誤差可減小至40m。
再如,一臺(tái)用于雙端面磨削0.6~3.5mm厚的薄鋼片工件的精密雙端面磨床,在驗(yàn)收時(shí)加工200mm×25mm×1.08mm鋼片工件能達(dá)到mm的尺寸精度,彎曲度在全長(zhǎng)內(nèi)小于5m。但連續(xù)自動(dòng)磨削1h后,尺寸變化范圍增大到12m,冷卻液溫度由開機(jī)時(shí)的17℃上升到45℃。由于磨削熱的影響,導(dǎo)致主軸軸頸伸長(zhǎng),主軸前軸承間隙增大。據(jù)此,為該機(jī)床冷卻液箱添加一臺(tái)5.5kW制冷機(jī),效果十分理想。
實(shí)踐證明,機(jī)床受熱后的變形是影響加工精度的重要原因。但機(jī)床是處在溫度隨時(shí)隨處變化的環(huán)境中;機(jī)床本身在工作時(shí)必然會(huì)消耗能量,這些能量的相當(dāng)一部分會(huì)以各種方式轉(zhuǎn)化為熱,引起機(jī)床各構(gòu)件的物理變化,這種變化又因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)形式的不同,材質(zhì)的差異等原因而千差萬別。機(jī)床設(shè)計(jì)師應(yīng)掌握熱的形成機(jī)理和溫度分布規(guī)律,采取相應(yīng)的措施,使熱變形對(duì)加工精度的影響減少到zui小。
一、機(jī)床的溫升及溫度分布
1、自然氣候影響
我國(guó)幅員遼闊,大部分地區(qū)處于亞熱帶地區(qū),一年四季的溫度變化較大,一天內(nèi)溫差變化也不一樣。由此,人們對(duì)室內(nèi)(如車間)溫度的干預(yù)的方式和程度也不同,機(jī)床周圍的溫度氛圍千差萬別。
例如,長(zhǎng)三角地區(qū)季節(jié)溫度變化范圍約45℃左右,晝夜溫度變化約5~12℃。機(jī)加工車間一般冬天無供熱,夏天無空調(diào),但只要車間通風(fēng)較好,機(jī)加工車間的溫度梯度變化不大。而東北地區(qū),季節(jié)溫差可達(dá)60℃,晝夜變化約8~15℃。每年10月下旬至次年4月初為供暖期,機(jī)加工車間的設(shè)計(jì)有供暖,空氣流通不足。車間內(nèi)外溫差可達(dá)50℃。因此車間內(nèi)冬季的溫度梯度十分復(fù)雜,測(cè)量時(shí)室外溫度1.5℃,時(shí)間為上午8:15-8:35,車間內(nèi)溫度變化約3.5℃。精密機(jī)床的加工精度在這樣的車間內(nèi)受環(huán)境溫度影響將是很大的。
2、周圍環(huán)境的影響
機(jī)床周圍環(huán)境是指機(jī)床近距離范圍內(nèi)各種布局形成的熱環(huán)境。它們包括以下3個(gè)方面。
(1)車間小氣候:如車間內(nèi)溫度的分布(垂直方向、水平方向)。當(dāng)晝夜交替或氣候以及通風(fēng)變化時(shí)車間溫度均會(huì)產(chǎn)生緩慢變化。
(2)車間熱源:如太陽照射、供暖設(shè)備和大功率照明燈的輻射等,它們離機(jī)床較近時(shí)可直接長(zhǎng)時(shí)間影響機(jī)床整體或部分部件的溫升。相鄰設(shè)備在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱量會(huì)以幅射或空氣流動(dòng)的方式影響機(jī)床溫升。
(3)散熱:地基有較好的散熱作用,尤其是精密機(jī)床的地基切忌靠近地下供熱管道,一旦破裂泄漏時(shí),可能成為一個(gè)難以找到原因的熱源;敞開的車間將是一個(gè)很好的“散熱器”,有利于車間溫度均衡。
(4)恒溫:車間采取恒溫設(shè)施對(duì)精密機(jī)床保持精度和加工精度是很有效果的,但能耗較大。