機械加工中熱變形對工藝的影響及其控制方案的應(yīng)用

摘 要：在日常機械加工過程中，為了滿足應(yīng)對現(xiàn)實工作的需要，展開熱變形環(huán)節(jié)的分析是非常必要的，通過對其工藝環(huán)節(jié)及其控制模式的應(yīng)用，以滿足現(xiàn)實機械加工工作的需要。受到目前熱源作用的影響，其工藝系統(tǒng)會受到一定程度的控制，進而產(chǎn)生一系列的熱變形。該文就工藝應(yīng)用過程中影響熱變形的諸多因素展開剖析，實現(xiàn)熱變形解決方案的應(yīng)用，以滿足現(xiàn)實機械加工的需要。

關(guān)鍵詞：熱變形；管理應(yīng)用：工件；存在問題：機床

1 關(guān)于工藝熱變形環(huán)節(jié)的分析

在日常加工環(huán)節(jié)中，導(dǎo)致工件出現(xiàn)熱變形的因素是比較多的，其中切削熱就是一種重要影響因素。通過對該環(huán)節(jié)的剖析，以滿足現(xiàn)實平面加工的需要。受到其工作平面加工環(huán)節(jié)的影響，在進刀過程中，會產(chǎn)生一系列的溫度誤差，并且受到外界的切削熱的影響，工件就可能產(chǎn)生一系列的熱變形。在應(yīng)用過程中，如果工件的表面各個環(huán)節(jié)的溫差相差很多，其工件的彎曲變形是更加強烈的。工件冷卻之后，受到加工表面自身性質(zhì)的影響，平面度的誤差是普遍存在的。在熱變形過程中，受到擾度的控制，其具備更加長的平面長度，這就一定程度提升其變形擾度。為了更好的進行熱變形情況的避免，展開相關(guān)的溫差控制措施是非常必要的。減少熱量的傳入。對于大型的板類零件，由于單面受熱引起的誤差對加工精度的影響特別嚴重。為了減小這一誤差，通常采用的一般措施是：首先在切削時充分使用切削液以減少切削表面的溫升。其次也可采用誤差補償?shù)姆椒ā?/p>

受到工件切削過程的影響，刀具會產(chǎn)生一系列的熱變形現(xiàn)象，這與其切削熱是分不開的。在日常工作中，刀具被傳入的熱量并不是特別多，但是受到某些條件的限制，熱量如果在工件過分集中，就會導(dǎo)致短暫時間內(nèi)的溫度上升。這樣就提升了刀體的本身溫度。在一系列的切削過程中，刀具在其切削過程中，熱變形現(xiàn)象是逐漸出現(xiàn)，在其后期發(fā)展過程中，會慢慢的變慢，一段時間內(nèi)再恢復(fù)平衡。而在間斷切削中，由于有短暫的冷卻時間，因此熱變形具有熱漲冷縮兩種特性。但總的變形趨勢和連續(xù)切削極為相似，而變形量略小一些。當切削停止以后，刀具溫度立刻下降，開始冷卻速度較快，以后逐漸緩慢。為減小刀具的熱變形，在使用中應(yīng)合理的選擇刀具的幾何參數(shù)、吃刀量，并充分的冷卻和潤滑以減少切削熱，降低刀具溫度。

在機床應(yīng)用過程中，受到內(nèi)外熱源情況的影響，機床的各個部分會出現(xiàn)不同程度的溫度提升。并且由于其各個部分的熱源的差異其分布是不均勻的。上述環(huán)節(jié)與機床的自身較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)也是分不開的。由于其內(nèi)部各個部件的溫升的控制，其不同的部位的溫度差也是不同的，這就一定程度的影響了機床的集幾何精度。為此在機床加工工件之前都要進行空運轉(zhuǎn)。在空運轉(zhuǎn)時，各運動部件所產(chǎn)生的磨擦基本不變。空運轉(zhuǎn)一段時間以后，各部件穿入的熱量和散失的熱量基本相等，達到熱平衡狀態(tài)，變形趨于穩(wěn)定。機床達到熱平衡之前，機床幾何精度變化不定，對加工精度的影響同樣變化不定。

2 熱變形與加工工藝的聯(lián)系

為了更好的進行工件熱變形現(xiàn)象的避免，可以采取相關(guān)加工方案的優(yōu)化。在工作過程中，要針對其工件展開固定，確保其均勻受熱性，實現(xiàn)受熱的平均性。在加工過程中，可以進行各個零件的內(nèi)外圓表面的應(yīng)用，從而確保切削熱的均勻性，避免不均勻的熱變形情況的出現(xiàn)。在加工盤類零件過程中，要確保其工件的各個部分的溫差的控制，控制好徑向尺寸誤差，從而控制住形位誤差環(huán)節(jié)的變化。對于一些比較長的工件，要洞悉切削過程中的溫度變化，隨著切削環(huán)節(jié)的應(yīng)用，工件溫度越來越高，這需要引起我們的重視。冷卻后不僅產(chǎn)生徑向尺寸誤差，而且還會產(chǎn)生圓柱度誤差。若該長軸工件用兩頂尖裝夾，且后頂尖固定鎖緊，則加工中工件的軸向熱伸長使工件產(chǎn)生彎曲并可能引起切削不穩(wěn)。因此，加工長軸時，工人經(jīng)常車一刀后轉(zhuǎn)一下后頂尖，再車一下刀，或后頂尖改用彈簧頂尖，目的是消除工件熱應(yīng)力和變曲變形。對于軸向精度要求較高的工件，熱變形引起的軸向伸長將產(chǎn)生螺距誤差。因此，加工精密絲杠時必須采用有效冷卻措施，減少工件的熱伸長。

針對工件均勻受熱情況的現(xiàn)象，可以展開各個平面零件的加工模式的優(yōu)化。比如針對其上下表面的受熱情況，展開工件模式的優(yōu)化。這樣就可以進行刀具熱變形情況的控制，從而促進加工精度的提升，這樣非常有利于降低由于熱變形情況而導(dǎo)致的加工誤差。在刀具連續(xù)工作過程中，隨著切削熱時間的增加，刀具會受到熱變形的控制，而發(fā)生不斷伸長的情況，因此需要展開平面度誤差及其相關(guān)部位誤差的控制。當采用調(diào)整法加工一批短軸零件時，由于每個工件切削時間較短，刀具的受熱與冷卻間歇進行，故刀具的熱伸長比較緩慢。總的來說，刀具能夠迅速達到熱平衡，刀具的磨損又能與刀具的受熱伸長進行部分的補償，故刀具熱變形對加工質(zhì)量影響并不顯著。在工藝系統(tǒng)的變形中，以機床的熱變形最為復(fù)雜，這是由于機床在工作中，受到內(nèi)外多種熱源的影響，以及機床結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。

3 工藝模式中熱變形環(huán)節(jié)的應(yīng)用

為了在工作過程中，實現(xiàn)加工工件的變形現(xiàn)象的減少，進行熱源的發(fā)熱情況及其熱源的隔離情況的深化應(yīng)用是非常必要的。在零件的精加工模式中，其熱變形的影響是多方面的，為此我們要進行吃刀量的控制，從而實現(xiàn)切削熱的降低。在一個工序應(yīng)用過程中，粗加工模式的熱變形會影響精加工模式的開展，因此，需要積極開展粗加工模式的優(yōu)化，實現(xiàn)系統(tǒng)的冷卻性的應(yīng)用，保證粗加工模式與精加工模式的協(xié)調(diào)。這樣可以降低粗加工過程中熱變形的不良影響，上述環(huán)節(jié)的應(yīng)用，對于工件的熱變形情況能起到良好的控制作用。凡是能夠從機床分離出的熱源，如：電機、液壓和冷卻系統(tǒng)等均應(yīng)移出，使之成為獨立單元。對于不能分離的熱源，如：軸承、絲杠、導(dǎo)軌副等，可以從結(jié)構(gòu)和潤滑上采取一定的措施，改善摩擦方式，降低發(fā)熱。為此，對機床、刀具和工件等發(fā)熱部位應(yīng)加強散熱，強制冷卻，并吸收其發(fā)出的熱量，從而控制溫度上升和熱變形。

通過對溫度變化的控制，進行溫度場的調(diào)和，受到工藝技術(shù)環(huán)境的影響，工藝熱變形變化是不固定的，這就進行了加工誤差的產(chǎn)生，該應(yīng)用模式具備一定的隨機性。在工作過程中，要進行工藝系統(tǒng)溫度情況的控制，確保溫度的穩(wěn)定性，從而實現(xiàn)熱變形加工誤差的相關(guān)應(yīng)對模式的開展，比如對于床身的上下表面溫差的控制，實現(xiàn)變形的均勻性，從而滿足工件加工的應(yīng)用需要。在機床變速箱中，軸承、軸、傳動齒輪采取對稱布置，使箱體溫升均勻，降低變形。尤其是大型機床，單立柱和雙立柱由于結(jié)構(gòu)形式的不同，對機床熱變形的影響也不同。單立柱由于結(jié)構(gòu)不對稱則有相當大的扭曲變形，而雙立柱由于結(jié)構(gòu)對稱，所產(chǎn)生垂直方向的位移很容易通過調(diào)整的方法予以補償，以減小由于床身的熱變形造成工件加工精度的降低。

4 結(jié)束語

通過對機械加工中熱變形情況的研究，可以進行工藝系統(tǒng)的熱變形情況的優(yōu)化，從而滿足現(xiàn)實工作的需要，確保機械加工系統(tǒng)的整體優(yōu)化。

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