三、工件熱變形引起的......




三、工件熱變形引起的加工誤差 軸類零件在車削或磨削時(shí)，一般是均勻受熱，溫度逐漸升高，其直徑也逐漸脹大，脹大部分將被刀具切去，

待工件冷卻后則形成圓柱度和直徑尺寸的誤差。 細(xì)長(zhǎng)軸在頂尖間車削時(shí)，熱變形將使工件伸長(zhǎng)，導(dǎo)致工件的彎曲變形，加工后將產(chǎn)生圓柱度

誤差。 精密絲杠磨削時(shí)，工件的受熱伸長(zhǎng)會(huì)引起螺距的積累誤差。例如磨削長(zhǎng)度為 3000mm的絲杠，每一次走刀溫度將升高 3℃，工件熱伸長(zhǎng)

量為Δ＝ 3000× 12× lO -6 × 3＝ O .1mm(12× lO -6為鋼材的熱膨脹系數(shù) )。而 6級(jí)絲杠螺距積累誤差，按規(guī)定在全長(zhǎng)上不許超過(guò)
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0.02mm，可見(jiàn)受熱變形對(duì)加工精度影響的嚴(yán)重性。 床身導(dǎo)軌面的磨削，由于單面受熱，與底面產(chǎn)生溫差而引起熱變形，使磨出的導(dǎo)軌產(chǎn)生直

線度誤差。 薄圓環(huán)磨削，如圖 4-27所示，雖近似均勻受熱，但磨削時(shí)磨削熱量大，工件質(zhì)量小，溫升高，在夾壓處散熱條件較好，該處溫度

較其他部分低，加工完畢工件冷卻后，會(huì)出現(xiàn)棱圓形的圓度誤差。

當(dāng)粗精加工時(shí)間間隔較短時(shí)，粗加工時(shí)的熱變形將影響到精加工，工件冷卻后將產(chǎn)生加工誤差。例如在一臺(tái)三工位的組合機(jī)床上，通過(guò)鉆 -擴(kuò)
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-鉸孔三工位順序加工套件。工件的尺寸為：外徑Φ 440mm，長(zhǎng) 40mm，鉸孔后內(nèi)徑Φ 20H7，材料為鋼材。鉆孔時(shí)切削用量為： n＝ 3l 0r／

min， f＝ 0.36mm /r。鉆孔后溫升竟達(dá) 107℃，接著擴(kuò)孔和鉸孔。當(dāng)工件冷卻后孔的收縮量已超過(guò)精度規(guī)定值。因此，在這種情況下，一定

要采取冷卻措施，否則將出現(xiàn)廢品。 應(yīng)當(dāng)指出，在加工銅、鋁等線膨脹系數(shù)較大的有色金屬時(shí)，其熱變形尤其明顯，必須引起足夠的重視。

四、刀具熱變形引起的加工誤差 切削熱雖然大部分被切屑帶走或傳入工件，傳到刀具上的熱量不多，但因刀具切削部分質(zhì)量小 (體積小 )，

熱容量小，所以刀具切削部的溫升大。例如用高速鋼刀具車削時(shí)，刃部的溫度高達(dá) 700～ 800℃，刀具熱伸長(zhǎng)量可達(dá) O.03～ O .05mm。因此

對(duì)加工精度的影響不容忽略。圖 4-28所示為車削時(shí)車刀的熱變形與切削時(shí)間的關(guān)系曲線。當(dāng)車刀連續(xù)車削時(shí)，車刀變形情況如曲線 l，經(jīng)過(guò)

約 l0～ 20min即 f達(dá)到熱平衡，此時(shí)車刀變形的影很小；當(dāng)車刀停止切削后，車刀冷卻變形過(guò)程如曲線 3；當(dāng)車削一批短小軸類零件時(shí)，加

工由于需要裝卸工件而時(shí)斷時(shí)續(xù)，車刀進(jìn)行間斷切削，熱變形在 A范圍內(nèi)變動(dòng)，其變形過(guò)程如曲線 2。

五、減少工藝系統(tǒng)熱變形的主要途徑 ( 一 )減少發(fā)熱和隔熱 切削中內(nèi)部熱源是機(jī)床產(chǎn)生熱變形的主要根源。為了減少機(jī)床的發(fā)熱，在新的機(jī)

床產(chǎn)品中凡是能從主機(jī)上分離出去的熱源，一般都有分離出去的趨勢(shì)。如電動(dòng)機(jī)、齒輪箱、液壓裝置和油箱等已有不少分離出去的實(shí)例。對(duì)于

不能分離出去的熱源，如主軸軸承、絲杠副、高速運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌副、摩擦離合器等，可從結(jié)構(gòu)和潤(rùn)滑等方面改善其摩擦特性，減少發(fā)熱，例如采

用靜壓軸承、靜壓導(dǎo)軌、低粘度潤(rùn)滑油、鋰基潤(rùn)滑脂等。也可以用隔熱材料將發(fā)熱部件和機(jī)床大件分隔開(kāi)來(lái)，如圖 4-29所示為在磨床砂輪架

3和滑座 6之間加入隔熱墊 5，使砂輪架上的熱傳不到滑座中；在快進(jìn)油缸 7的活塞桿與進(jìn)給絲杠副 9之間使用隔熱聯(lián)軸器 8，以防進(jìn)給油缸