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2017年5月19日

加工中心刀具選擇 - 加工中心

在加工中心上，其主軸轉速較普通機床的主軸轉速高1～2倍，某些特殊用途的精工機床、加工中心主軸轉速高達數萬轉，因此精工機床用刀具的強度與耐用度至關重要。目前涂層刀具與立方氮化硼等刀具已廣泛用于加工中心，陶瓷刀具與金剛石刀具也開始在加工中心上運用。一般來說，精工機床用刀具應具有較高的耐用度和剛度，刀具材料抗脆性好，有良好的斷屑性能和可調易更換等特點。例如，在精工機床上進行銑削加工時選擇刀具要注意如下要點：平面銑削時應選用不重磨硬質合金端銑刀或立銑刀。一般銑削時，盡量采用二次走刀加工，第一次走刀最好用端銑刀粗銑，沿工件表面連續走刀。選好每次走刀寬度和銑刀直徑，使接刀痕不影響精切走刀精度。因此加工余量大又不均勻時，銑刀直徑要選小些，反之，選大些。精加工時銑刀直徑要選大些，最好能包容加工面的整個寬度。立銑刀和鑲硬質合金刀片的端銑刀主要用于加工凸臺、凹槽和箱口面。為了軸向進給時易于吃刀，要采用端齒特殊刃磨的銑刀，如圖a所示。為了減少振動，可采用圖b所示的非等距三齒或四齒銑刀。為了加強銑刀強度，應加大錐形刀心，變化槽深。為了提高槽寬的加工精度，減少銑刀的種類，加工時可采用直徑比槽寬小的銑刀，先銑槽的中間部分，然后用刀具半徑補償功能銑槽的兩邊。銑削平面零件的周邊輪廓一般采用立銑刀。①刀具半徑R應小于零件內輪廓的最小曲率半徑ρ，一般取R=(O.8～0.9)ρ。②零件的加工高度H≤(1／4～1／6)R保證刀具有足夠的剛度。精工加工曲面和變斜角輪廓外形時常用球頭刀、環形刀、鼓形刀和錐形刀等，加工曲面時球頭刀的應用最普遍。但是越接近球頭刀的底部，切削條件就越差，因此近來有用環形刀(包括平底刀)代替球頭刀的趨勢。鼓形刀和錐形刀都可用來加工變斜角零件，這是單件或小批量生產中取代四坐標或五坐標機床的一種變通措施。鼓形刀的刃口縱剖面磨成圓弧R1，加工中控制刀具的上下位置，相應改變刀刃的切削部位，可以在工件上切出從負到正的不同斜角值。圓弧半徑R1越小，刀具所能適應的斜角范圍就越廣，但是行切得到的工件表面質量就越差。鼓形刀的缺點是刃磨困難，切削條件差，而且不適應于加工內緣表面。錐形刀的情況相反，刃磨容易，切削條件好，加工效率高，工件表面質量也較好，但是加工變斜角零件的靈活性小。當工件的斜角變化范圍大時需要中途分階段換刀，留下的金屬殘痕多，增大了手工銼修量。

2017年5月19日

?鏈式排屑器和刮板式排屑器的區別 - 加工中心

鏈式排屑機和刮板式排屑機使用的領域不一樣，各有各自的特點，鏈板排屑機適用于車床、加工中心等加工中產生的團屑、碎屑。鏈式排屑機使用在機床的單機配套較多。刮板排屑機使用的較少，細小的碎屑也可以用，不過最實用的還是顆粒狀的雜質分離。另外刮板排屑機還可以配套集中過濾系統，例如幾十臺磨床磨削液的過濾分離，誠博機械科技系列的乳化液過濾系統。鏈板排屑機產品說明：本裝置采用鏈條拖動將切屑沿排屑機底部刮出，以收集和輸送顆粒狀的金屬鐵屑、細鐵屑、鑄件鐵屑和非金屬切屑，輸送流量較大。機器流線造型，美觀大方，排屑順暢，體積小、效能高運輸平穩，安全可靠、噪聲小，具有過載保護功能.節距有31.75mm、50.8mm可供選擇。產品特點： 1、可處理各類切屑；也可作為沖壓，冷墩機床小型零件的輸送裝置。 2、輸送效率高，輸送速度選擇范圍大； 3、鏈板寬度多樣化。 4、流線造型，美觀大方，排屑順暢。 5、具有過載保護功能。 6、產品系列化、標準化程度高，操作簡單、運行可靠、維修容易。適用：廣泛應用于精工機床、組合機床、加工中心、專業化機床、流水線、自動線等切屑，大型機床及生產線的遠等距離的切屑輸送。刮板排屑機介紹：應用領域：廣泛應用于輸送螺帽、螺絲等散件，沖壓件及余料，切屑，熱處理等。可制做成水平或帶提升高度。可單機或多臺組合使用。　　可細分為鏈板排屑機，刮板排屑機，螺旋排屑機，磁性板式排屑機等。刮板排屑機主要特點：刮板排屑機按采用鏈條形式分為滾子輸送鏈，模鍛可拆鏈兩種。其中滾子輸送鏈按節距區別有31.75，50.8，模鍛可拆鏈節距為76.6。刮板排屑機適用于輸送塊狀粉碎或粉狀切屑，非常不適合含有纖維狀長條型切屑的輸送，否則會引起切屑纏繞鏈條、刮板排屑機在從水箱中刮排切屑時，可選加時間繼電器使減速電機間斷工作以便控水，可在刮板排屑機底層選加磁鐵以加速鐵屑沉淀，還可選加制冷機控制冷卻液溫度。由于刮板排屑機本身結構限制，需防止在清掃機床時大量切屑進入排屑機，使排屑機上下刮板和大量切屑混雜在一起引起故障。模鍛可拆鏈刮板排屑機特別適用于機加車間碎屑或粉狀屑的集中排放處理。模鍛可拆鏈具有一定自由度，不易卡住，且安裝方便，在國外被廣泛應用。

2017年5月19日

加工中心加工不銹鋼時選擇“可轉位銑刀” - 加工中心

不銹鋼材料應用廣泛，在車加工、銑加工、鉆加工、攻絲當中都能碰到。但是因為不銹鋼具有跟別的一般材料不一樣的特性，所以加工不銹鋼成為技術人員的一個不小的難題!　　不銹鋼的粘附性及熔著性強，切屑容易粘附在可轉位銑刀刀刃上，使切削條件惡化;逆銑時，刀刃先在已經硬化的表面上滑行，增加了加工硬化的趨勢;銑削時沖擊、振動較大，使銑刀刀刃易崩刃和磨損。　　銑削加工不銹鋼除端銑刀和部分立銑刀及硬質合金作銑刀材料外，其余各類可轉位銑刀均采用高速鋼，特別是鎢—鉬系和高釩高速鋼具有良好的效果，其刀具耐用度可比W18Cr4V提高1～2倍。適宜制作不銹鋼銑刀的硬質合金牌號有YG8、YW2、813、798、YS2T、YS30、YS25等。　　銑削加工不銹鋼時，切削刃既要鋒利又要能承受沖擊，容屑槽要大。可采用大螺旋角銑刀(圓柱銑刀、立銑刀)，螺旋角b從20°增加到45°(gn=5°)，刀具耐用度可提高2倍以上，因為此時銑刀的工作前角g0e由11°增加到27°以上，銑削輕快。但b值不宜再大，特別是立銑刀以b≤35°為宜，以免削弱刀齒。　　采用波形刃立銑刀加工不銹鋼管材或薄壁件，切削輕快，振動小，切屑易碎，工件不變形。用硬質合金立銑刀高速銑削、可轉位端銑刀銑削不銹鋼都能取得良好的效果。　　用銀白屑端銑刀銑削1Cr18Ni9Ti，其幾何參數為gf=5°、gp=15°、af=15°、ap=5°、kr=55°、k′r=35°、g01=-30°、bg=0.4mm、re=6mm，當Vc=50～90m/min、Vf=630～750mm/min、a′p=2～6mm并且每齒進給量達0.4～0.8mm時，銑削力減小10%～15%，銑削功率下降44%，效率也大大提高。精工刀具其原理是在主切削刃上磨出負倒棱，銑削時人為地產生積屑瘤，使其代替切削刃進行切削，積屑瘤的前角gb可達20~～302，由于主偏角的作用，積屑瘤受到一個前刀面上產生的平行于切削刃的推力作用而成為副屑流出，從而帶走了切削熱，降低了切削溫度。　　采用噴霧冷卻法效果最為顯著，可提高銑刀耐用度一倍以上;如用一般10%乳化液冷卻，應保證切削液流量達到充分冷卻。硬質合金銑刀銑削不銹鋼時，取Vc=70～150m/min，Vf=37.5～150mm/min，同時應根據合金牌號及工件材料的不同作適當調整。銑削不銹鋼時，應盡可能采用順銑法加工。不對稱順銑法能保證切削刃平穩地從金屬中切離，切屑粘結接觸面積較小，在高速離心力的作用下易被甩掉，以免刀齒重新切入工件時，切屑沖擊前刀面產生剝落和崩刃現象，提高刀具的耐用度。

2017年5月19日

加工中心主軸不能變速 - 加工中心

故障現象：一臺配套FANUC 6系統的立式加工中心，主軸在低速時(低于120r/min)時，S指令無效，主軸固定以120r/min轉速運轉。分析與處理過程：由于主軸在低速時固定以120r/min轉速運轉，可能的原因是主軸驅動器有120r/min的轉速模擬量輸入，或是主軸驅動器控制電路存在不良。為了判定故障原因，檢查CNC內部S代碼信號狀態，發現它與S指令值一一對應；但測量主軸驅動器的數摸轉換輸出(測量端CH2)，發現即使是在S為0時，D/A轉換器雖然無數字輸入信號，但其輸出仍然有0.5V左右的電壓。由于本機床的最高轉速為2250 r/min，對照表7-28可以看出，當D/A轉換器輸出0.5V左右時，電動機轉速應在120r/min左右，因此可以判定故障原因是D/A轉換器(型號：DAC80)損壞引起的。更換同型號的集成電路后，機床恢復正常。

2017年5月19日

加工中心、數控銑及PC接地事項。 - 加工中心

為了更安全穩定的使用海特的CNC加工中心系列產品、在安裝時必須實行CNC加工中心強電盤的接地。在鏈接加工中心及CNC通訊受到外來強電破壞、接地后的危害性降到最低。接地的目的是機床外殼與大地間用電線連接、在漏電的情況下事外殼的電位于大地的電位相同而防止觸電。機械強電盤接地可以防止靜電強電磁波對精工系統的侵入是您的精工系統更加穩定。接地方法：100Ω以下，張力在 0.39k 以上的金屬線或是直徑在 1.6mm 以上的軟銅線 300V 以下機器的鐵架子，金屬外殼，金屬管等另外為了維持長期的穩定接地，請采用具有防腐蝕性效果的導電性混凝土， ⒊機床強電盤的接地盡可能的使每臺機床獨立的進行接地。在使用穩壓器的時候請將穩壓器也獨立地進行接地。穩壓器機床主體強電盤機床主體強電盤回路切斷器回路關于PC 電漏的思考（參考用）在通常情況下 PC 電源輸入回路中內置浪涌吸收器。浪涌吸收器在通常情況下作為消除干擾用，因其 AC 線與金屬框體之間有電容。所以，如果 PC 在沒有接地的情況下供給交流電源的話，因為電容有漏電流，金屬框體會出現大約是輸入電流一半的對地電流（漏電流）。當輸入電流為 AC220V 時漏電流大約為AC110V。在通常情況下因為 PC 的金屬框體與 SG相連接， RS232C 通訊線插頭的 SG點也會出現漏電壓。這個漏電壓因為是由于 PC 電源一次側的電容引起的，所以就算是將 PC 的電源切斷，只要將電源電纜插入插座它就會發生。同樣道理，監視用的顯示裝置在沒有接地的情況下也會出現漏電流。就算是拔掉 PC 的電源電纜，只要監視用顯示裝置的電源電纜沒有拔下來，視頻信號經由電纜，PC 就會發生漏電。在發生漏電的情況下將 RS232C 電纜與 CNC 相連接時，CNC 側通信用 IC 因為過電壓有遭受破壞的危險。實施對策為（1）或者（2），或使 PC 的金屬框體與大地同電位，即可防止漏電壓的出現。

2017年5月19日

加工中心真空吸盤 ?????? - 加工中心

真空吸盤抓取物品的優點：真空吸盤適用于各種場合的真空機械手利用真空機械手可以在自動化技術中完成許多任務，在那些工作節拍極高的裝配生產線中，并且利用真空吸盤抓取制品是最廉價的一種方法。　　真空吸盤是真空設備執行器之一,吸盤材料采用橡膠制造,具有較大的扯斷力,因而廣泛應用于各種真空吸持設備上,如精工機床、加工中心、上料、建筑、造紙工業及印刷、玻璃等行業,實現吸持與搬送玻璃、紙張等薄而輕的物品的任務。　　天友生產的真空吸盤在抓取物品時的優點有：(1)容易起吊　　由于真空吊具的操作是在上面的，這樣抓取、放下、釋放就變得比較容易了。這也是使用真空吊具來抓取東西的主要優點之一。(2)經濟性　　真空吊具的使用可以減少倉儲區的雇員。吸取和釋放僅用一個人就可以完成：行車操作員。無論如何，減少從事艱苦和危險工作的工人是可能的，也是必需的。由于真空裝置的抓取是非常快的，所以成本的節約存在于速度之中。我們的真空抓取系統不會在產品上留下痕跡，因此可以抓取需要小心處理的材料。(3)安全　　吊具的真空通常來自蓄能器。在萬一真空泵斷電的情況下能量儲備可以保持負載幾個小時。(4)操作速度快　　真空能量存儲在真空蓄能器里，在一秒鐘之內它可以被傳送到吸盤，瞬間吸取;在兩秒鐘之內吸盤里的真空可以返回到一個大氣壓，瞬間釋放。　　真空度是可控的。傳感器可以顯示出系統萬一泄漏的情況和負載被釋放的情況。只要吸盤里有適當的真空存在負載就不會墜落。只是一個物理法則。　　真空吸盤在抓取平面物品的過程中，真空起重設備比其它起重設備有明顯的優勢。其高質量的工作效率可以和磁吸式起重設備相媲美。　　真空吸盤市場上常見的情況一樣，盡管被吸取工件及其表面質量狀況對真空吸盤的工作影響不大，但是那些具有平正、光滑表面的工件自然還是真空吸盤******的工作對象。

2017年5月19日

各種系統加工中心亂刀重新排刀 - 加工中心

北京 KND系統：排刀：將刀庫回到“1號”刀杯，“診斷”---“PC參數”---“刀庫TL‘里數據改為一一對應；在”D數據“里--D7位刀庫總刀數，D18-D27的數據都改為0（改不了的可以不改）后，在”錄入“模式下，執行”T1’,斷電重啟。調試刀庫需要移動Z軸時，只有在手輪模式下可以移動。臺灣新代系統排刀：將刀庫轉到“1號”刀杯，拍下急停’，在‘回零’模式下，同時按住‘刀盤正傳’和‘刀盤反轉’按鍵。此時，系統會顯示“刀號復歸完成。調試刀庫需要移動Z軸時，將參數#3108改為1，可以手輪移動Z軸。調試完成后，必須將參數#3108改為0日本發那科系統FANUC: 排刀：將刀庫轉到“1號”刀杯，拍下急停，在回零模式下，同時按住’排屑器正轉和排屑器反轉按鍵，此時，操作面板上會顯示“0100”調試刀庫需要移動Z軸時，將K參數K2.1和K2.6改為1，可以手輪移動Z軸。調試完成后，必須將K參數K2.1和K2.6改為0 日本三菱系統MITSUBISHI：排刀：將刀庫轉到“1號”刀杯，在回零模式下，將PLC開關#31打開，此時，系統會顯示‘請關閉31開關，刀庫初始化已完成、、’然后將PLC開關#31關閉。調試刀庫需要移動Z軸時將診斷‘--’IF診斷‘---’單拍輸入‘---’X210/0'輸入，可以手輪移動Z軸。調試完成后，必須斷電重啟

2017年5月19日

怎樣判斷加工中心水泵損壞 - 加工中心

如果是新機床可以先查看是否是水泵的連接線接錯了。報切削液馬達報警時可以去配電柜去看一下接U41、V41、W41、的斷路器有沒有跳（黑色的彈起斷路器斷開，紅色彈起黑色按下說明斷路器接通），如果有跳把黑色的按下，去系統側打開切削液馬達（水泵），水泵繼續工作沒有跳，就沒有問題，假如水泵一工作、或工作一段時間就又跳了，就不要在工作了。先用萬用表去量一下水泵（U41、V41、W41、）上的電壓有380V嗎？沒有380V就要往上查。如果斷路器上面（L1、L2、L3）的電壓夠380V斷路器下面（U41、V41、W41）不夠380V斷路器壞了需要更換斷路器。斷路器上下夠380V可以逐步的往上排查直到總電源電壓。如果總電源有問題就解決問題。電壓沒有問題，去查看水泵電機有沒有問題，可以從別的地方接一個380V的電源接到水泵上來看一下水泵是否工作。也可以用（搖表測水泵電機的絕緣，380V的電機用500V搖表（用一只表筆夾住電機線圈的一個輸入斷，另一只夾住電機外殼，均速搖動搖表，此時指針所指的讀數要大于電機的絕緣要求。如果指針在左邊不動就是電機壞了。）

2017年5月19日

加工中心主軸響聲機械方面的原因： - 加工中心

加工中心主軸響聲機械方面的原因 1如果確定是機械問題，并且無驅動器報警。一般來說，應該是機床缺少潤滑，靜摩擦力太大。此時應該檢查機械是不是有卡住及潤滑系統是否良。 2控制器有警報發出，並且伴伴著驅動器報警。此時可能是床臺卡死或者伺服系統有問題，如果關電重開問題依然存在很明顯，無法動作，應更換伺服或者馬達。如果是機械卡死，需要聯系機械廠家支持、電器方面的原因：（可以把需要調換軸相開到原點位置）1如果是控制器到馬達的發動電路有問題，先檢查驅動器線和動力線。具體辦法是把懷疑有問題軸相的驅動器線和動力線和其他沒問題軸相的驅動器線和馬達線對換，看警報會不會跑到別的軸相去，如果跑到別的軸相去了，確定是伺服線或動力線有問題，換掉即可。2如果是回授回路有問題，先把編碼器線和動力線與其他沒有問題軸向的編碼器線和驅動器線對換，如果警報跑到兌換過的軸相去了，證明是編碼器線或者動力線有問題。換掉即可。3如果編碼器線和動力線都沒有問題，就把發生警報軸相和其他好的軸相的驅動器線對換，如果警報跑到其他軸相，證明驅動器線有問題，換過即可。4 如果換掉所有的線，報警都沒有轉移可能是驅動器的問題。5如果以上問題都沒問題，再就是懷疑介面和編碼器漏油的問題，這個問題是靠經驗判斷，其實編碼器漏油造成的指令丟失情況和軸卡和底座接觸不好的情況有些相識；而接頭接觸問題關鍵是把接頭都鎖緊

2017年5月19日

各種溫差影響數控機床的精度原因， - 加工中心

機床受到車間環境溫度的變化、電動機發熱和機械運動摩擦發熱、切削熱以及冷卻介質的影響，造成機床各部的溫升不均勻，導致機床形態精度及加工精度的變化。例如，在一臺普通精度的精工銑床上加工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85m。而在恒溫條件下，則誤差可減小至40m。再如，一臺用于雙端面磨削0.6～3.5mm厚的薄鋼片工件的精密雙端面磨床，在驗收時加工200mm×25mm×1.08mm鋼片工件能達到mm的尺寸精度，彎曲度在全長內小于5m。但連續自動磨削1h后，尺寸變化范圍增大到12m，冷卻液溫度由開機時的17℃上升到45℃。由于磨削熱的影響，導致主軸軸頸伸長，主軸前軸承間隙增大。據此，為該機床冷卻液箱添加一臺5.5kW制冷機，效果十分理想。實踐證明，機床受熱后的變形是影響加工精度的重要原因。但機床是處在溫度隨時隨處變化的環境中；機床本身在工作時必然會消耗能量，這些能量的相當一部分會以各種方式轉化為熱，引起機床各構件的物理變化，這種變化又因為結構形式的不同，材質的差異等原因而千差萬別。機床設計師應掌握熱的形成機理和溫度分布規律，采取相應的措施，使熱變形對加工精度的影響減少到最小。機床的溫升及溫度分布1.自然氣候影響　　我國幅員遼闊，大部分地區處于亞熱帶地區，一年四季的溫度變化較大，一天內溫差變化也不一樣。由此，人們對室內（如車間）溫度的干預的方式和程度也不同，機床周圍的溫度氛圍千差萬別。例如，長三角地區季節溫度變化范圍約45℃左右，晝夜溫度變化約5～12℃。機加工車間一般冬天無供熱，夏天無空調，但只要車間通風較好，機加工車間的溫度梯度變化不大。而東北地區，季節溫差可達60℃，晝夜變化約8～15℃。每年10月下旬至次年4月初為供暖期，機加工車間的設計有供暖，空氣流通不足。車間內外溫差可達50℃。因此車間內冬季的溫度梯度十分復雜，測量時室外溫度1.5℃，時間為上午8:15-8:35，車間內溫度變化約3.5℃。精密機床的加工精度在這樣的車間內受環境溫度影響將是很大的。 2.周圍環境的影響　　機床周圍環境是指機床近距離范圍內各種布局形成的熱環境。它們包括以下3個方面。（1）車間小氣候：如車間內溫度的分布（垂直方向、水平方向）。當晝夜交替或氣候以及通風變化時車間溫度均會產生緩慢變化。（2）車間熱源：如太陽照射、供暖設備和大功率照明燈的輻射等，它們離機床較近時可直接長時間影響機床整體或部分部件的溫升。相鄰設備在運行時產生的熱量會以幅射或空氣流動的方式影響機床溫升。（3）散熱：地基有較好的散熱作用，尤其是精密機床的地基切忌靠近地下供熱管道，一旦破裂泄漏時，可能成為一個難以找到原因的熱源；敞開的車間將是一個很好的“散熱器”，有利于車間溫度均衡。（4）恒溫：車間采取恒溫設施對精密機床保持精度和加工精度是很有效果的，但能耗較大。 3.機床內部熱影響因素　　（1）機床結構性熱源。電動機發熱如主軸電動機、進給伺服電動機、冷卻潤滑泵電動機、電控箱等均可產生熱量。這些情況對電動機本身來說是允許的，但對于主軸、滾珠絲杠等元器件則有重大不利影響，應采取措施予以隔離。當輸入電能驅動電動機運轉時，除了有少部分（約20%左右）轉化為電動機熱能外，大部分將由運動機構轉化為動能，如主軸旋轉、工作臺運動等；但不可避免的仍有相當部分在運動過程中轉化為摩擦發熱，例如軸承、導軌、滾珠絲杠和傳動箱等機構發熱。（2）工藝過程的切削熱。切削過程中刀具或工件的動能一部分消耗于切削功，相當一部分則轉化切削的變形能和切屑與刀具間的摩擦熱，形成刀具、主軸和工件發熱，并由大量切屑熱傳導給機床的工作臺夾具等部件。它們將直接影響刀具和工件間的相對位置。（3）冷卻。冷卻是針對機床溫度升高的反向措施，如電動機冷卻、主軸部件冷卻以及基礎結構件冷卻等。高端機床往往對電控箱配制冷機，予以強迫冷卻。4.機床的結構形態對溫升的影響　　在機床熱變形領域討論機床結構形態，通常指結構形式、質量分布、材料性能和熱源分布等問題。結構形態影響機床的溫度分布、熱量的傳導方向、熱變形方向及匹配等。（1）機床的結構形態。在總體結構方面，機床有立式、臥式、龍門式和懸臂式等，對于熱的響應和穩定性均有較大差異。例如齒輪變速的車床主軸箱的溫升可高達35℃，使主軸端上抬，熱平衡時間需2h左右。而斜床身式精密車銑加工中心，機床有一個穩定的底座。明顯提高了整機剛度，主軸采用伺服電動機驅動，去除了齒輪傳動部分，其溫升一般小于15℃。（2）熱源分布的影響。機床上通常認為熱源是指電動機。如主軸電動機、進給電動機和液壓系統等，其實是不完全的。電動機的發熱只是在承擔負荷時，電流消耗在電樞阻抗上的能量，另有相當一部分能量消耗于軸承、絲杠螺母和導軌等機構的摩擦功引起的發熱。所以可把電動機稱為一次熱源，將軸承、螺母、導軌和切屑稱之為二次熱源。熱變形則是所有這些熱源綜合影響的結果。一臺立柱移動式立式加工中心在Y向進給運動中溫升和變形情況。Y向進給時工作臺未作運動，所以對X向的熱變形影響很小。在立柱上，離Y軸的導軌絲杠越遠的點，其溫升越小。該機在Z軸移動時的情況則更進一步說明了熱源分布對熱變形的影響。Z軸進給離X向更遠，故熱變形影響更小，立柱上離Z軸電動機螺母越近，溫升及變形也越大。（3）質量分布的影響。質量分布對機床熱變形的影響有三方面。其一，指質量大小與集中程度，通常指改變熱容量和熱傳遞的速度，改變達到熱平衡的時間；其二，通過改變質量的布置形式，如各種筋板的布置，提高結構的熱剛度，在同樣溫升的情況下，減小熱變形影響或保持相對變形較小；其三，則指通過改變質量布置的形式，如在結構外部布置散熱筋板，以降低機床部件的溫升。（4）材料性能的影響：不同的材料有不同的熱性能參數（比熱、導熱率和線膨脹系數），在同樣熱量的影響下，其溫升、變形均有不同。機床熱性能的測試1.機床熱性能測試的目的　　控制機床熱變形的關鍵是通過熱特性測試，充分了解機床所處的環境溫度的變化，機床本身熱源及溫度變化以及關鍵點的響應（變形位移）。測試數據或曲線描述一臺機床熱特性，以便采取對策，控制熱變形，提高機床的加工精度和效率。具體地說，應達到以下幾個目的：（1）機床周圍環境測試。測量車間內的溫度環境，它的空間溫度梯度，晝夜交替中溫度分布的變化，甚至應測量季節變化對機床周圍溫度分布的影響。（2）機床本身的熱特性測試。盡可能地排除環境干擾的條件下，讓機床處于各種運轉狀態，以測量機床本身的重要點位的溫度變化、位移變化，記錄在足夠長的時間段內的溫度變化和關鍵點位移，也可用紅外線熱相儀記錄各時間段熱分布的情況。（3）加工過程測試溫升熱變形，以判斷機床熱變形對加工過程精度的影響。（4）上述試驗可積累大量的數據、曲線，將為機床設計和使用者控制熱變形提供可靠的判據，指出采取有效措施的方向。 2.機床熱變形測試的原理　　熱變形測試首先需要測量若干相關點的溫度，包含以下幾方面：（1）熱源：包括各部分進給電動機、主軸電動機、滾珠絲杠傳動副、導軌、主軸軸承。（2）輔助裝置：包括液壓系統、制冷機、冷卻和潤滑位移檢測系統。（3）機械結構：包括床身、底座、滑板、立柱和銑頭箱體和主軸。在主軸和回轉工作臺之間夾持有銦鋼測棒，在X、Y、Z方向配置了5個接觸式傳感器，測量在各種狀態下的綜合變形，以模擬刀具和工件間的相對位移。 3.測試數據處理分析　　機床熱變形試驗要在一個較長的連續時間內進行，進行連續的數據記錄，經過分析處理，所反映的熱變形特性可靠性很高。如果通過多次試驗進行誤差剔除，則所顯示的規律性是可信的。主軸系統熱變形試驗中共設置了5個測量點，其中點1、點2在主軸端部和靠近主軸軸承處，點4、點5分別在銑頭殼體靠近Z向導軌處。測試時間共持續了14h，其中前10h主軸轉速分別在0～9000r/min范圍內交替變速，從第10h開始，主軸持續以9000r/min高速旋轉。可以得到以下結論：　　（1）該主軸的熱平衡時間約1h左右，平衡后溫升變化范圍1.5℃；（2）溫升主要來源于主軸軸承和主軸電動機，在正常變速范圍內，軸承的熱態性能良好；（3）熱變形在X向影響很小；（4）Z向伸縮變形較大，約10m，是由主軸的熱伸長及軸承間隙增大引起的；（5）當轉速持續在9000r/min時，溫升急劇上升，在2.5h內急升7℃左右，且有繼續上升的趨勢，Y向和Z向的變形達到了29m和37m，說明該主軸在轉速為9000r/min時已不能穩定運行，但可以短時間內（20min）運行。　　機床熱變形的控制由以上分析討論，機床的溫升和熱變形對加工精度的影響因素多種多樣，采取控制措施時，應抓住主要矛盾，重點采取一、二項措施，取得事半功倍的效果。在設計中應從4個方向入手：減少發熱，降低溫升，結構平衡，合理冷卻。　1.減少發熱　　控制熱源是根本的措施。在設計中要采取措施有效降低熱源的發熱量。（1）合理選取電動機的額定功率。電動機的輸出功率P等于電壓V和電流I的乘積，一般情況下，電壓V是恒定的，因此，負荷的增大，意味著電動機輸出功率增大，即相應的電流I也增大，則電流消耗在電樞阻抗的熱量增大。若我們所設計選擇的電動機長時間在接近或大大超過額定功率的條件下工作，則電動機的溫升明顯增大。為此，對BK50型精工針槽銑床銑頭進行了對比試驗（電動機轉速：960r/min；環境溫度：12℃）。從上述試驗得到以下概念：從熱源性能考慮，無論主軸電動機還是進給電動機，選擇額定功率時，最好選比計算功率大25%左右為宜，在實際運行中，電動機的輸出功率與負荷相匹配，增大電動機額定功率對于能耗的影響很小。但可有效降低電動機溫升。（2）結構上采取適當措施，減小二次熱源的發熱量，降低溫升。例如：主軸結構設計時，應提高前后軸承的同軸度，采用高精度軸承。在可能的條件下，將滑動導軌改為直線滾動導軌，或采用直線電動機。這些新技術都可以有效地減小摩擦、減少發熱、降低溫升。金屬加工微信，內容不錯，值得關注！（3）在工藝上，采用高速切削。基于高速切削的機理。當金屬切削的線速度高于一定范圍時，被切削金屬來不及產生塑性變形，切屑上不產生變形熱，切削能量大多數轉化為切屑動能被帶走。2.結構平衡，以降低熱變形　　在機床上，熱源是永遠存在的，進一步需要關注的是如何讓熱傳遞方向和速度有利于減少熱變形。或者結構又有很好的對稱性，使熱傳遞經沿對稱方向，使溫度分布均勻，變形互相抵消，成為熱親和結構。（1）預應力和熱變形。在較高速的進給系統中，往往采用滾珠絲杠兩端軸向固定，形成預拉伸應力。這種結構對高速進給來說，除了提高動靜態穩定性外，對于降低熱變形誤差具有明顯作用。在全長600mm內預拉伸35m的軸向固定結構在不同的進給速度下溫升比較接近。兩端固定預拉伸結構的累積誤差明顯小于單端固定另一端自由伸長的結構。在兩端軸向固定預拉伸結構中，發熱引起的溫升主要是改變絲杠內部的應力狀態由拉應力變為零應力或壓應力。因此對位移精度影響較小。（2）改變結構，改變熱變形方向。采用不同滾珠絲杠軸向固定結構的精工針槽銑床Z軸主軸滑座在加工中要求銑槽深度誤差5m。采用絲杠下端軸向浮動結構，在加工2h內，槽深逐漸加深從0到0.045mm。反之，采用絲杠上端浮動的結構，則能確保槽深變化。（3）機床結構幾何形狀的對稱，可令熱變形走向一致，使刀尖點的漂移盡量減小。例如，日本安田（Yasda）精密工具公司推出的YMC430微加工中心是亞微米高速加工機床，機床的設計對熱性能進行了充分的考慮。首先在機床結構上采取完全對稱布局，立柱和橫梁是一體化結構，呈H型，相當于雙立柱結構，具有良好的對稱性。近似圓形的主軸滑座無論在縱向還是橫向也都是對稱的。 3個移動軸的進給驅動均采用直線電動機，結構上更加容易實現對稱性，2個回轉軸采用直接驅動，盡量減少機械傳動的摩擦損耗和。3.合理的冷卻措施　　（1）加工中的冷卻液對加工精度的影響是直接的。對GRV450C型雙端面磨床進行了對比試驗。試驗表明：借助制冷機對冷卻液進行熱交換處理，對提高加工精度非常有效。使用傳統的冷卻液供給方式，30min后，工件尺寸就超差。采用制冷機后，可以正常加工到70min以上。在80min時工件尺寸超差的主要原因是砂輪需修整（去除砂輪面上的金屬屑），修整后馬上即可回復原來的加工精度。效果非常明顯。同樣，對于主軸的強迫冷卻也能期望得到非常好的效果。（2）增加自然冷卻面積。例如在主軸箱體結構上添加自然風冷卻面積，在空氣流通較好的車間內，也能起到很好的散熱效果。（3）及時自動排屑。及時或實時將高溫切屑排出工件、工作臺及刀具部分，將十分有利于減少關鍵部分的溫升和熱變形。展望與愿景控制機床熱變形是現代精密加工領域的一個重要課題，影響機床熱變形的因素又是非常復雜的。再者，現代切削加工中的高速、高效、精密三者并舉，則令機床的熱變形問題更顯突出。引起了機床制造界的廣泛重視。國內外機床界學者為此作了大量的研究，在理論上取得了相當的進展。機床熱變形問題已成為機床研究中的基本理論之一。本文從機床設計和應用的角度分析了機床熱性能的影響因素，測量與分析方法并提出了改進設計措施。由此，我們認為機床熱性能的優化設計應從以下方面著手：（1）現代高端機床的設計階段，就應重視所設計機床未來應用的環境條件。（2）控制和配置熱源是關鍵。控制熱源主要是指控制能耗與動力源的匹配，采用新型結構，減少二次摩擦熱源，提高能源的利用率。　　（3）改變傳統思維，把冷卻、散熱、潤滑、排屑等裝置從機床的“輔助”部件地位，提升到“重要”部件地位，不能輕視。（4）重視結構的對稱性和熱變形的方向的設計，讓熱變形對精度的影響減少到最小，尤其要重視對結構件熱變形數學模型的研究和應用，以便為熱變形控制設計提供定性定量的指示。