改善数控机床热变形的对策

发布时间:2017-11-02  发布者:禹创重工机械

  根据目前机床热变形研究成果,减小机床热误差有两种基本方法:误差预防法和误差补偿法件。误差预防是通过改进结构设计和制造工艺降低温升;误差补偿是通过建立机床热误差数学模型进行误差的实时补偿。
  误差预防法通过改进设计和制造途径消除或减少可能的热误差源,提高机床的制作精度,或者控制温度来满足加工精度要求。它有很大的局限性,即使可能,经济上的代价往往是很昂贵的。
  1、温度控制
  控制温度主要是控制数控机床床身上关键部件的温度,从而达到控制其热变形的大小。主要方法是在机床构件的   位置布置加热元件或冷却系统,实现机床整体的温度场的均衡,减少热变形。具体措施包括:控制切削用量来减少切削热;采用气浮、液压主轴和导轨减少摩擦热;采用隔热层使机床发热部件产生的热量排出;采用油冷机对主轴进行强制冷却;采用陶瓷、磁力轴承等新型材料,从而降低发热量。
  2、合理设计结构
  这种方法是在机械设计时,合理地选择产生热变形部件材料的热膨胀系数、控制热变形和热误差的方向,从而有效防止重要部件的热变形对机床的加工误差产生影响。在结构优化设计时,结构热对称设计是改善机床热变形对加工精度不良影响   有效的方法之一,这种“热对称面”设计理论是由日本的吉田嘉太郎提出的,即把影响加工精度   大的零件配置在热对称面上,就能大大改善热变形所引起的加工精度不良的状况。如加工中心立柱垂直导轨上的主轴箱部件采用夹箱式结构,就是一个热对称的典型设计,可以避免一般单立柱机床经常出现的主轴热倾斜现象,以提高加工精度和热稳定性。热容量平衡设计也是改善热变形的有效方法之一,它是根据机床各部件的热容量不同,对局部容量大的部件采取   的措施来控制和减少其温升,使它与热容量小的部位不致产生较大的温差,尽量达到它们之间的热平衡,从而使机床整体的热变形减少。
  近年来还提出了一些改善机床结构,控制热变形的新方法。如浙江大学的应济等人根据相变材料的特性,提出将相变材料注入到机床基础件中,可在   范围内消除基础件的热变形。吉林省机电研究设计院的研究人员利用自准直原理设计新型导轨磨床,这种方法可基本消除由于环境温度变化引起的基础件的热变形。吉林大学的闰占辉等研究环境温度变化对机床基础热变形的影响规律,认为随着基础深度的增加,基础温度分布呈负指数规律递减的简谐波,热变形主要集中在距离基础两端某距离以内,并利用自准直原理提出双层基础结构,使机床自重变形能够自动补偿环境温度变化引起的热变形,从而提高机床的加工精度及其稳定性。
  现代计算机运算速度发展很快,使得利用有限元方法可以对结构复杂的机床进行热变形分析。通过计算机对机床现实环境进行模拟,优化设计结构,也是一种提高加工中心精度的有效途径。浙江大学研究人员对弹性热接触问题用有限元方法进行研究,而且对有限元系统进行了开发,并应用于TKA6916型数控落地铣、锉床的结构优化上,取得了   的成果。北京机械工业学院对五轴加工中心进行开发,采用大型通用软件ANSYS,对机床主要部件进行运动学、动力学和热力学分析,取得了   的成效。浙江工业大学的王金生等人针对某型号XK717数控铣床,应用有限元分析软件ANSYS对机床整机进行热特性分析,分析冷却水的流量和预紧力对主轴轴承温升的影响规律,为数控铣床的设计提供了理论依据。但是这些研究是基于机床模型进行的,对机床结构进行了   的简化,而且在热源上也不是   按照实际情况进行模拟、实验,还并不能   真实的反映出机床工作时的实际情况,但对机床的优化设计有很好的指导作用。

传真:0317-8332756 24小时咨询热线:18833796956(杨经理) 售后服务:13473712513(黄工) 网址:www.hbyc982.com 邮箱:yuchuangzg@163.com 地址:泊头市交河镇八里庄开发区
版权所有 Copyright(C)2015-2016 河北禹创重工机械有限公司 备案号:冀ICP备19013614号-1