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，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。 細長軸在頂尖間車削時，熱變形將使工件伸長，導致工件的彎曲變形，加工后將產生圓柱度

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

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

線度誤差。 薄圓環磨削，如圖 4-27所示，雖近似均勻受熱，但磨削時磨削熱量大，工件質量小，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，會出現棱圓形的圓度誤差。

當粗精加工時間間隔較短時，粗加工時的熱變形將影響到精加工，工件冷卻后將產生加工誤差。例如在一臺三工位的組合機床上，通過鉆 -擴
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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 40mm，鉸孔后內徑Φ 20H7，材料為鋼材。鉆孔時切削用量為： n＝ 3l 0r／

min， f＝ 0.36mm /r。鉆孔后溫升竟達 107℃，接著擴孔和鉸孔。當工件冷卻后孔的收縮量已超過精度規定值。因此，在這種情況下，一定

要采取冷卻措施，否則將出現廢品。 應當指出，在加工銅、鋁等線膨脹系數較大的有色金屬時，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，刃部的溫度高達 700～ 800℃，刀具熱伸長量可達 O.03～ O .05mm。因此

對加工精度的影響不容忽略。圖 4-28所示為車削時車刀的熱變形與切削時間的關系曲線。當車刀連續車削時，車刀變形情況如曲線 l，經過

約 l0～ 20min即 f達到熱平衡，此時車刀變形的影很小；當車刀停止切削后，車刀冷卻變形過程如曲線 3；當車削一批短小軸類零件時，加

工由于需要裝卸工件而時斷時續，車刀進行間斷切削，熱變形在 A范圍內變動，其變形過程如曲線 2。

五、減少工藝系統熱變形的主要途徑 ( 一 )減少發熱和隔熱 切削中內部熱源是機床產生熱變形的主要根源。為了減少機床的發熱，在新的機

床產品中凡是能從主機上分離出去的熱源，一般都有分離出去的趨勢。如電動機、齒輪箱、液壓裝置和油箱等已有不少分離出去的實例。對于

不能分離出去的熱源，如主軸軸承、絲杠副、高速運動的導軌副、摩擦離合器等，可從結構和潤滑等方面改善其摩擦特性，減少發熱，例如采

用靜壓軸承、靜壓導軌、低粘度潤滑油、鋰基潤滑脂等。也可以用隔熱材料將發熱部件和機床大件分隔開來，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；在快進油缸 7的活塞桿與進給絲杠副 9之間使用隔熱聯軸器 8，以防進給油缸