工藝過程的自動化和精密加工的發(fā)展對小型立式精工銑床機床的加工精度和精度穩(wěn)定性提出了越來越高的要求。機床在內(nèi)外熱源的影響下,，各部件將發(fā)生不同程度的熱變形,，使工件與刀具之間的相對運動關(guān)系遭到破壞，也使機床精度下降,。在通常情況下,，為了使機床的熱變形達(dá)到穩(wěn)定的數(shù)值，需要花費很多時間來預(yù)熱機床,，這就直接影響了機床的生產(chǎn)率,。對于精工機床來說，因為全部加工尺寸是由預(yù)先編制的指令控制的,，熱變形的影響就更為嚴(yán)重,。

　　機床產(chǎn)生熱變形的原因主要是熱源及機床各部分的溫差。熱源通常包括加工中的切屑,、運轉(zhuǎn)的電動機,、液壓系統(tǒng),、傳動件的摩擦以及機床外部的熱輻射等。除了熱源及溫差以外,，機床零件的材料,、結(jié)構(gòu)、形狀和尺寸的不一致也是產(chǎn)生熱變形的重要因素,。

　　機床各部位熱變形對加工精度的影響可以用圖2-4來說明,。圖中的實線表示機床冷態(tài)時刀具和工件的相對位置。當(dāng)機床運行了一段時間后,，主軸箱內(nèi)的傳動件所產(chǎn)生的熱量使立柱向上變形,，產(chǎn)生f偏差△Yt(如圖2一4a所示);在液壓油泵及其他傳動元件發(fā)熱的影響下，床身沿縱向產(chǎn)生中間凸起的變形(如圖2-4b所示),，而且由于床身縱向的伸長使支承絲杠的軸承向左移動,，又產(chǎn)生了偏差A(yù)X(如圖2-4。所示);除此之外,，還由于電動機所產(chǎn)生熱量,，使立柱傾斜，造成了偏差△h(如圖2一4d所示),。綜合這一系列的變形使被加工孔的坐標(biāo)精度和軸線的垂直度受到了影響,。

　　為了減少精工銑床的熱變形，在設(shè)計時應(yīng)采取以下的措施,。

　　1.減少發(fā)熱

　　機床內(nèi)部發(fā)熱是產(chǎn)生熱變形的主要熱源,，應(yīng)當(dāng)盡可能地將熱源從主機中分離出去。目前,，大多數(shù)精工機床的電動機,、變速箱、液壓裝置及油箱等都已外置,。對于不能與主機分離的熱源,，如主軸軸承、絲杠螺母副,、高速運動導(dǎo)軌副等,，則必須改善其摩擦特性和潤滑條件，以減少機床內(nèi)部的發(fā)熱,。

　　主軸部件是直接影響加工精度的關(guān)鍵部件,，而主軸上的軸承通常又是一個很大的內(nèi)部熱源。在精工機床上除了采用精密滾動軸承和對軸承進(jìn)行油霧潤滑外,，還可采用靜壓軸承,，這些措施都有利于降低主軸的溫升。在精密精工機床的主軸箱內(nèi)應(yīng)盡量避免使用摩擦離合器等發(fā)熱元件。

　　機床加工時所產(chǎn)生的切屑也是一個不可忽視的熱源,，產(chǎn)生大量切屑的精工機床必須帶有完善的排屑裝置，以便將熱量盡快帶走,。也可以在工作臺或?qū)к壣涎b設(shè)隔熱板,，使這部分熱量被隔離在機床之外。在使用切削液的精工機床上,，切削液冷卻了刀具和工件之后,，帶走了切削熱，當(dāng)它散落在機床的各處時,，也會產(chǎn)生局部的溫升,。精密精工機床應(yīng)控制切削液的溫度，并使切削液迅速地通過最短途徑從機床中排出,。

　　潤滑油在傳動件之間流過,，帶走了摩擦熱，使?jié)櫥统氐臏囟戎饾u升高,，成為一個次生熱源,。因此，在一些精密精工機床中已把潤滑油池移出機床,，當(dāng)然也可以對油池進(jìn)行溫度控制,。

　　液壓傳動系統(tǒng)及其油池是機床卜的又一次生熱源。除了盡可能將此油池移出機床之外,，油泵的供油量必須選擇得適當(dāng),，否則大4多余的油液流經(jīng)溢液閥，既浪費了能源又產(chǎn)生很大的熱量,。所以對干需要經(jīng)常變化供油量的液壓系統(tǒng),，應(yīng)盡量采用變量泵。

　　2.拉制溫升

　　在采取了一系列減少熱源的措施之后,，熱變形的情況將有所改善,，但要完全消除機床的內(nèi)外熱源通常是十分困難的，甚至是不可能的,，所以必須通過良好的散熱和冷卻來控制溫升,，以減少熱源的影響。比較有效的方法是在機床的發(fā)熱部位進(jìn)行強制冷卻,。目前對于多坐標(biāo)軸的精工機床,，由于它在幾個方向上都要求很高的精度，因此很難用補償?shù)姆椒▉頊p少熱變形的影響,。對于這類機床,，采用制冷系統(tǒng)對潤滑液進(jìn)行強制冷卻的方法可以收到良好的效果。但制冷系統(tǒng)的冷卻能力必須適當(dāng),，如果吸熱量大于機床內(nèi)部熱源的發(fā)熱能力,，將會使機床的溫度低于環(huán)境溫度,，不僅引起收縮.而且濕空氣將會冷凝在機床表面上而使機床生銹。

　　除了采用強制冷卻之外,，也可以在機床低溫部分通過加熱的方法,，使機床各.4的溫度趨于一致，這樣可以保持溫度場的均勻,，減少由于溫差造成的翹曲變形,。某些較大型的精工機床設(shè)有加熱器，在加工之前通過加熱來縮短機床的預(yù)熱時間,，以提高機床的實際生產(chǎn)率,。

　　3.改善機床結(jié)構(gòu)

　　在同樣發(fā)熱的條件下，機床結(jié)構(gòu)對熱變形也有很大影響,。目前,，根據(jù)熱對稱原則設(shè)計的精工機床取得了較好的效果。因此,，精工機床過去采用的.單立柱結(jié)構(gòu)有可能被雙立柱結(jié)構(gòu)所代替,。雙立柱結(jié)構(gòu)由于左右對稱，受熱后的主軸軸線除產(chǎn)生垂直方向的平移外,，其他方向的變形很小,，而垂直方向的軸線移動ITJ以方便地用一個坐標(biāo)的修正量進(jìn)行補償。

　　對于精工銑床的主軸箱.應(yīng)盡LlA使主軸的熱變形發(fā)生在刀具切人的垂直方向上,，如圖2-5所示,。這是因為刀尖沿工件切向的偏移對工件徑向尺寸的變化影響極小，幾乎可以忽略,。在結(jié)構(gòu)上還應(yīng)當(dāng)盡可能減小主軸中心與主軸箱底面的距離(如圖中的尺寸H),，以減少熱變形的總量;同時應(yīng)使主軸箱的前后溫升一致，避免主軸變形后出現(xiàn)傾斜,。

　　精工機床中的滾珠絲杠是在預(yù)加載荷大,、轉(zhuǎn)速高及散熱差的條件下運行的，因此絲杠極容易發(fā)熱,。滾珠絲杠的熱伸長所造成的后果是嚴(yán)重的,，尤其是在開環(huán)系統(tǒng)中，它將會使進(jìn)給系統(tǒng)喪失定位精度,。目前,，某些機床用預(yù)拉的方法來減少絲杠的熱變形。這種方法是在加工滾珠絲杠時,，使螺距略小于名義值,，裝配時對絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸，使其螺距達(dá)到名義值。當(dāng)?shù)谝还?jié)數(shù)拎機床的結(jié)構(gòu)要求絲杠工作而受熱,，絲杠中的拉應(yīng)力補償了熱應(yīng)力,，它既減少了熱伸長的影響，又提高了絲杠的剛度,。

　　對于采取了上述措施仍不能消除的熱變形,，可以根據(jù)測量的結(jié)果，由精工系統(tǒng)發(fā)出補償脈沖加以修正,。例如在主軸箱_七測量出主軸軸承前端的熱位移，然后由精工裝置進(jìn)行補償,。

　　另外,，也可以采用特殊的調(diào)節(jié)元件來消除熱位移。圖2-6是精工六角車床刀架消除熱位移的實例,。熱調(diào)整油缸由刀桿和套簡組成,，套簡的材料為熱膨脹系數(shù)很小的錮鋼，刀桿和套筒的一端固定連接,，另一端可以相對移動,。當(dāng)機床發(fā)熱使主軸位置偏移時，變速箱中的潤滑油也被加熱,，并流經(jīng)熱調(diào)整油缸,，使刀桿受熱伸長，沿著主軸熱變形的相反方向進(jìn)行自動補償,。圖中的虛線和實線分別表示補償前后的熱變形量,，由圖可見，經(jīng)過補償?shù)臒嶙冃瘟匡@著減小,。該設(shè)計的本身只是解決了‘個具體的熱變形問題,，但設(shè)計者創(chuàng)新的意識值得借鑒。