在加工中心上,，其主軸轉(zhuǎn)速較普通機床的主軸轉(zhuǎn)速高1～2倍,，某些特殊用途的精工機床、加工中心主軸轉(zhuǎn)速高達(dá)數(shù)萬轉(zhuǎn)，因此精工機床用刀具的強度與耐用度至關(guān)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(yīng)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(diào)易更換等特點,。例如，在精工機床上進(jìn)行銑削加工時選擇刀具要注意如下要點：平面銑削時應(yīng)選用不重磨硬質(zhì)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(xù)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(zhì)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(jìn)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(yīng)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(yīng)小于零件內(nèi)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(huán)形刀,、鼓形刀和錐形刀等,，加工曲面時球頭刀的應(yīng)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(huán)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(chǎn)中取代四坐標(biāo)或五坐標(biāo)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(yīng)改變刀刃的切削部位,，可以在工件上切出從負(fù)到正的不同斜角值。圓弧半徑R1越小,，刀具所能適應(yīng)的斜角范圍就越廣，但是行切得到的工件表面質(zhì)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(yīng)于加工內(nèi)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(zhì)量也較好,，但是加工變斜角零件的靈活性小,。當(dāng)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。
鏈?zhǔn)脚判紮C和刮板式排屑機使用的領(lǐng)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(chǎn)生的團屑、碎屑,。鏈?zhǔn)脚判紮C使用在機床的單機配套較多,。刮板排屑機使用的較少，細(xì)小的碎屑也可以用,，不過最實用的還是顆粒狀的雜質(zhì)分離,。另外刮板排屑機還可以配套集中過濾系統(tǒng),，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(tǒng),。 鏈板排屑機產(chǎn)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(xì)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(wěn)，安全可靠,、噪聲小，具有過載保護(hù)功能.節(jié)距有31.75mm,、50.8mm可供選擇,。 產(chǎn)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(hù)功能。 6,、產(chǎn)品系列化,、標(biāo)準(zhǔn)化程度高，操作簡單,、運行可靠、維修容易,。 適用： 廣泛應(yīng)用于精工機床,、組合機床,、加工中心、專業(yè)化機床,、流水線,、自動線等切屑,，大型機床及生產(chǎn)線的遠(yuǎn)等距離的切屑輸送。 刮板排屑機介紹： 應(yīng)用領(lǐng)域：廣泛應(yīng)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,?？蓡螜C或多臺組合使用。 可細(xì)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(jié)距區(qū)別有31.75,，50.8,，模鍛可拆鏈節(jié)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(jié)構(gòu)限制,，需防止在清掃機床時大量切屑進(jìn)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(yīng)用,。
不銹鋼材料應(yīng)用廣泛，在車加工,、銑加工,、鉆加工,、攻絲當(dāng)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(shù)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(zhuǎn)位銑刀刀刃上,，使切削條件惡化;逆銑時，刀刃先在已經(jīng)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(zhì)合金作銑刀材料外,，其余各類可轉(zhuǎn)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(zhì)合金牌號有YG8、YW2,、813,、798、YS2T,、YS30,、YS25等?！ °娤骷庸げ讳P鋼時,，切削刃既要鋒利又要能承受沖擊，容屑槽要大,?？刹捎么舐菪倾姷?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,?！ 〔捎貌ㄐ稳辛姷都庸げ讳P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(zhì)合金立銑刀高速銑削、可轉(zhuǎn)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(shù)為gf=5°,、gp=15°,、af=15°、ap=5°,、kr=55°,、k′r=35°、g01=-30°,、bg=0.4mm,、re=6mm,，當(dāng)Vc=50～90m/min、Vf=630～750mm/min,、a′p=2～6mm并且每齒進(jìn)給量達(dá)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(fù)倒棱,，銑削時人為地產(chǎn)生積屑瘤,，使其代替切削刃進(jìn)行切削,，積屑瘤的前角gb可達(dá)20~～302，由于主偏角的作用,，積屑瘤受到一個前刀面上產(chǎn)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?！ 〔捎脟婌F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(yīng)保證切削液流量達(dá)到充分冷卻。硬質(zhì)合金銑刀銑削不銹鋼時,，取Vc=70～150m/min,，Vf=37.5～150mm/min，同時應(yīng)根據(jù)合金牌號及工件材料的不同作適當(dāng)調(diào)整,。 銑削不銹鋼時，應(yīng)盡可能采用順銑法加工,。不對稱順銑法能保證切削刃平穩(wěn)地從金屬中切離,，切屑粘結(jié)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(chǎn)生剝落和崩刃現(xiàn)象,，提高刀具的耐用度。
故障現(xiàn)象：一臺配套FANUC 6系統(tǒng)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(zhuǎn)速運轉(zhuǎn),。 分析與處理過程：由于主軸在低速時固定以120r/min轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，可能的原因是主軸驅(qū)動器有120r/min的轉(zhuǎn)速模擬量輸入,，或是主軸驅(qū)動器控制電路存在不良,。 為了判定故障原因，檢查CNC內(nèi)部S代碼信號狀態(tài),，發(fā)現(xiàn)它與S指令值一一對應(yīng)；但測量主軸驅(qū)動器的數(shù)摸轉(zhuǎn)換輸出(測量端CH2),，發(fā)現(xiàn)即使是在S為0時,，D/A轉(zhuǎn)換器雖然無數(shù)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(zhuǎn)速為2250 r/min,，對照表7-28可以看出，當(dāng)D/A轉(zhuǎn)換器輸出0.5V左右時,，電動機轉(zhuǎn)速應(yīng)在120r/min左右,，因此可以判定故障原因是D/A轉(zhuǎn)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(fù)正常,。
為了更安全穩(wěn)定的使用海特的CNC加工中心系列產(chǎn)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(tǒng)的侵入是您的精工系統(tǒng)更加穩(wěn)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(wěn)定接地，請采用具有防腐蝕性效果的導(dǎo)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(jìn)行接地,。在使用穩(wěn)壓器的時候請將穩(wěn)壓器也獨立地進(jìn)行接地,。 穩(wěn)壓器機床主體強電盤機床主體強電盤回路切斷器回路 關(guān)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(nèi)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(xiàn)大約是輸入電流一半的對地電流（漏電流） ,。當(dāng)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(xiàn)漏電壓,。 這個漏電壓因為是由于 PC 電源一次側(cè)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(fā)生,。 同樣道理,，監(jiān)視用的顯示裝置在沒有接地的情況下也會出現(xiàn)漏電流。就算是拔掉 PC 的電源電纜,，只要監(jiān)視用顯示裝置的電源電纜沒有拔下來,，視頻信號經(jīng)由電纜，PC 就會發(fā)生漏電,。 在發(fā)生漏電的情況下將 RS232C 電纜與 CNC 相連接時,，CNC 側(cè)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(xiàn),。
真空吸盤抓取物品的優(yōu)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(shù)中完成許多任務(wù),，在那些工作節(jié)拍極高的裝配生產(chǎn)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(shè)備執(zhí)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(yīng)用于各種真空吸持設(shè)備上,如精工機床,、加工中心,、上料、建筑,、造紙工業(yè)及印刷,、玻璃等行業(yè),實現(xiàn)吸持與搬送玻璃、紙張等薄而輕的物品的任務(wù),?！ √煊焉a(chǎn)的真空吸盤在抓取物品時的優(yōu)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(yōu)點之一,。(2)經(jīng)濟性 真空吊具的使用可以減少倉儲區(qū)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?？斓模猿杀镜墓?jié)約存在于速度之中,。我們的真空抓取系統(tǒng)不會在產(chǎn)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(fù)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(nèi)它可以被傳送到吸盤,，瞬間吸取;在兩秒鐘之內(nèi)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(tǒng)萬一泄漏的情況和負(fù)載被釋放的情況,。只要吸盤里有適當(dāng)?shù)恼婵沾嬖谪?fù)載就不會墜落。只是一個物理法則,?！ ≌婵瘴P在抓取平面物品的過程中，真空起重設(shè)備比其它起重設(shè)備有明顯的優(yōu)勢,。其高質(zhì)量的工作效率可以和磁吸式起重設(shè)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(zhì)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,。
北京 KND系統(tǒng)： 排刀：將刀庫回到“1號”刀杯，“診斷”---“PC參數(shù)”---“刀庫TL‘里數(shù)據(jù)改為一一對應(yīng),；在”D數(shù)據(jù)“里--D7位刀庫總刀數(shù)，D18-D27的數(shù)據(jù)都改為0（改不了的可以不改）后,，在”錄入“模式下,，執(zhí)行”T1’,斷電重啟,。調(diào)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(tǒng)排刀：將刀庫轉(zhuǎn)到“1號”刀杯,，拍下急?！凇亓恪Ｊ较?，同時按住‘刀盤正傳’和‘刀盤反轉(zhuǎn)’按鍵。此時,，系統(tǒng)會顯示“刀號復(fù) 歸完成,。調(diào)試刀庫需要移動Z軸時，將參數(shù)#3108改為1,，可以手輪移動Z軸,。調(diào)試完成后,，必須將參數(shù)#3108改為0日本發(fā)那科系統(tǒng)FANUC: 排刀：將刀庫轉(zhuǎn)到“1號”刀杯,，拍下急停,，在回零模式下，同時按住’排屑器正轉(zhuǎn)和排屑器反轉(zhuǎn)按鍵,，此時,，操作面板上會顯示“0100”調(diào)試刀庫需要移動Z軸時,，將K參數(shù)K2.1和K2.6改為1，可以手輪移動Z軸,。調(diào)試完成后,，必須將K參數(shù)K2.1和K2.6改為0 日本三菱系統(tǒng)MITSUBISHI：排刀：將刀庫轉(zhuǎn)到“1號”刀杯,，在回零模式下，將PLC開關(guān)#31打開,，此時,，系統(tǒng)會顯示‘請關(guān)閉31開關(guān)，刀庫初始化已完成,、,、’然后將PLC開關(guān)#31關(guān)閉,。調(diào)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(diào)試完成后,，必須斷電重啟
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(dá)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(tǒng)側(cè)打開切削液馬達(dá)（水泵）,，水泵繼續(xù)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?biāo)傅淖x數(shù)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。）
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(qū)動器報警,。一般來說,，應(yīng)該是機床缺少潤滑，靜摩擦力太大,。此時應(yīng)該檢查機械是不是有卡住及潤滑系統(tǒng)是否良,。 2控制器有警報發(fā)出，並且伴伴著驅(qū)動器報警,。此時可能是床臺卡死或者伺服系統(tǒng)有問題,，如果關(guān)電重開問題依然存在很明顯，無法動作,，應(yīng)更換伺服或者馬達(dá)。如果是機械卡死,，需要聯(lián)系機械廠家支持,、電器方面的原因：（可以把需要調(diào)換軸相開到原點位置）1如果是控制器到馬達(dá)的發(fā)動電路有問題，先檢查驅(qū)動器線和動力線,。具體辦法是把懷疑有問題軸相的驅(qū)動器線和動力線和其他沒問題軸相的驅(qū)動器線和馬達(dá)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(qū)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(fā)生警報軸相和其他好的軸相的驅(qū)動器線對換,，如果警報跑到其他軸相，證明驅(qū)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(zhuǎn)移可能是驅(qū)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(jīng)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(guān)鍵是把接頭都鎖緊
機床受到車間環(huán)境溫度的變化、電動機發(fā)熱和機械運動摩擦發(fā)熱,、切削熱以及冷卻介質(zhì)的影響，造成機床各部的溫升不均勻,，導(dǎo)致機床形態(tài)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(dá)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(dá)到mm的尺寸精度，彎曲度在全長內(nèi)小于5m,。但連續(xù)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(dǎo)致主軸軸頸伸長，主軸前軸承間隙增大,。據(jù)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(huán)境中,；機床本身在工作時必然會消耗能量,，這些能量的相當(dāng)一部分會以各種方式轉(zhuǎn)化為熱，引起機床各構(gòu)件的物理變化,，這種變化又因為結(jié)構(gòu)形式的不同,，材質(zhì)的差異等原因而千差萬別。機床設(shè)計師應(yīng)掌握熱的形成機理和溫度分布規(guī)律,，采取相應(yīng)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(qū)處于亞熱帶地區(qū),，一年四季的溫度變化較大,，一天內(nèi)溫差變化也不一樣,。由此，人們對室內(nèi)（如車間）溫度的干預(yù)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(qū)季節(jié)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(diào),，但只要車間通風(fēng)較好,，機加工車間的溫度梯度變化不大。而東北地區(qū),，季節(jié)溫差可達(dá)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(shè)計有供暖，空氣流通不足,。車間內(nèi)外溫差可達(dá)50℃,。因此車間內(nèi)冬季的溫度梯度十分復(fù)雜，測量時室外溫度1.5℃,，時間為上午8:15-8:35,，車間內(nèi)溫度變化約3.5℃。精密機床的加工精度在這樣的車間內(nèi)受環(huán)境溫度影響將是很大的,。 2.周圍環(huán)境的影響 機床周圍環(huán)境是指機床近距離范圍內(nèi)各種布局形成的熱環(huán)境,。它們包括以下3個方面。 （1）車間小氣候：如車間內(nèi)溫度的分布（垂直方向,、水平方向）。當(dāng)晝夜交替或氣候以及通風(fēng)變化時車間溫度均會產(chǎn)生緩慢變化,。 （2）車間熱源：如太陽照射,、供暖設(shè)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(shè)備在運行時產(chǎn)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(shè)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(nèi)部熱影響因素 ?。?）機床結(jié)構(gòu)性熱源。電動機發(fā)熱如主軸電動機,、進(jìn)給伺服電動機,、冷卻潤滑泵電動機、電控箱等均可產(chǎn)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(yīng)采取措施予以隔離。當(dāng)輸入電能驅(qū)動電動機運轉(zhuǎn)時,，除了有少部分（約20%左右）轉(zhuǎn)化為電動機熱能外，大部分將由運動機構(gòu)轉(zhuǎn)化為動能,，如主軸旋轉(zhuǎn),、工作臺運動等；但不可避免的仍有相當(dāng)部分在運動過程中轉(zhuǎn)化為摩擦發(fā)熱,，例如軸承,、導(dǎo)軌,、滾珠絲杠和傳動箱等機構(gòu)發(fā)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(dāng)一部分則轉(zhuǎn)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(fā)熱,，并由大量切屑熱傳導(dǎo)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(chǔ)結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)形態(tài)對溫升的影響 在機床熱變形領(lǐng)域討論機床結(jié)構(gòu)形態(tài)，通常指結(jié)構(gòu)形式,、質(zhì)量分布,、材料性能和熱源分布等問題,。結(jié)構(gòu)形態(tài)影響機床的溫度分布,、熱量的傳導(dǎo)方向、熱變形方向及匹配等,。（1）機床的結(jié)構(gòu)形態(tài),。在總體結(jié)構(gòu)方面，機床有立式,、臥式,、龍門式和懸臂式等,，對于熱的響應(yīng)和穩(wěn)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(dá)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(wěn)定的底座,。明顯提高了整機剛度,，主軸采用伺服電動機驅(qū)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(rèn)為熱源是指電動機,。如主軸電動機、進(jìn)給電動機和液壓系統(tǒng)等,，其實是不完全的,。電動機的發(fā)熱只是在承擔(dān)負(fù)荷時,，電流消耗在電樞阻抗上的能量,，另有相當(dāng)一部分能量消耗于軸承、絲杠螺母和導(dǎo)軌等機構(gòu)的摩擦功引起的發(fā)熱,。所以可把電動機稱為一次熱源,，將軸承、螺母,、導(dǎo)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(jié)果,。 一臺立柱移動式立式加工中心在Y向進(jìn)給運動中溫升和變形情況。Y向進(jìn)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(dǎo)軌絲杠越遠(yuǎn)的點,，其溫升越小,。 該機在Z軸移動時的情況則更進(jìn)一步說明了熱源分布對熱變形的影響,。Z軸進(jìn)給離X向更遠(yuǎn)，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(zhì)量分布的影響,。質(zhì)量分布對機床熱變形的影響有三方面,。其一,，指質(zhì)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(dá)到熱平衡的時間；其二,，通過改變質(zhì)量的布置形式,，如各種筋板的布置，提高結(jié)構(gòu)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(zhì)量布置的形式,，如在結(jié)構(gòu)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(shù)（比熱,、導(dǎo)熱率和線膨脹系數(shù)），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(guān)鍵是通過熱特性測試,，充分了解機床所處的環(huán)境溫度的變化,，機床本身熱源及溫度變化以及關(guān)鍵點的響應(yīng)（變形位移）,。測試數(shù)據(jù)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(yīng)達(dá)到以下幾個目的：（1）機床周圍環(huán)境測試,。測量車間內(nèi)的溫度環(huán)境,，它的空間溫度梯度，晝夜交替中溫度分布的變化,，甚至應(yīng)測量季節(jié)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(huán)境干擾的條件下,，讓機床處于各種運轉(zhuǎn)狀態(tài)，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(nèi)的溫度變化和關(guān)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(shù)據(jù),、曲線,，將為機床設(shè)計和使用者控制熱變形提供可靠的判據(jù)，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(guān)點的溫度,，包含以下幾方面：（1）熱源：包括各部分進(jìn)給電動機,、主軸電動機、滾珠絲杠傳動副,、導(dǎo)軌,、主軸軸承。 （2）輔助裝置：包括液壓系統(tǒng),、制冷機,、冷卻和潤滑位移檢測系統(tǒng),。 （3）機械結(jié)構(gòu)：包括床身、底座,、滑板,、立柱和銑頭箱體和主軸。 在主軸和回轉(zhuǎn)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(tài)下的綜合變形,，以模擬刀具和工件間的相對位移,。 3.測試數(shù)據(jù)處理分析 機床熱變形試驗要在一個較長的連續(xù)時間內(nèi)進(jìn)行，進(jìn)行連續(xù)的數(shù)據(jù)記錄,，經(jīng)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(jìn)行誤差剔除，則所顯示的規(guī)律性是可信的,。主軸系統(tǒng)熱變形試驗中共設(shè)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?qū)к壧?。測試時間共持續(xù)了14h,，其中前10h主軸轉(zhuǎn)速分別在0～9000r/min范圍內(nèi)交替變速，從第10h開始,，主軸持續(xù)以9000r/min高速旋轉(zhuǎn),?？梢缘玫揭韵陆Y(jié)論： ?。?）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(nèi),，軸承的熱態(tài)性能良好； （3）熱變形在X向影響很??；（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(dāng)轉(zhuǎn)速持續(xù)在9000r/min時,，溫升急劇上升,，在2.5h內(nèi)急升7℃左右，且有繼續(xù)上升的趨勢,，Y向和Z向的變形達(dá)到了29m和37m,，說明該主軸在轉(zhuǎn)速為9000r/min時已不能穩(wěn)定運行,，但可以短時間內(nèi)（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(yīng)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(shè)計中應(yīng)從4個方向入手：減少發(fā)熱,，降低溫升，結(jié)構(gòu)平衡,，合理冷卻,。 1.減少發(fā)熱 控制熱源是根本的措施,。在設(shè)計中要采取措施有效降低熱源的發(fā)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(fù)荷的增大，意味著電動機輸出功率增大,，即相應(yīng)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(shè)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(jìn)行了對比試驗（電動機轉(zhuǎn)速：960r/min,；環(huán)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(jìn)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(fù)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(jié)構(gòu)上采取適當(dāng)措施,，減小二次熱源的發(fā)熱量，降低溫升。例如：主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計時,，應(yīng)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(dǎo)軌改為直線滾動導(dǎo)軌,，或采用直線電動機,。這些新技術(shù)都可以有效地減小摩擦、減少發(fā)熱,、降低溫升,。金屬加工微信，內(nèi)容不錯,，值得關(guān)注,！ （3）在工藝上，采用高速切削,?；诟咚偾邢鞯臋C理,。當(dāng)金屬切削的線速度高于一定范圍時,，被切削金屬來不及產(chǎn)生塑性變形，切屑上不產(chǎn)生變形熱,，切削能量大多數(shù)轉(zhuǎn)化為切屑動能被帶走,。2.結(jié)構(gòu)平衡，以降低熱變形 在機床上,，熱源是永遠(yuǎn)存在的,，進(jìn)一步需要關(guān)注的是如何讓熱傳遞方向和速度有利于減少熱變形?；蛘呓Y(jié)構(gòu)又有很好的對稱性,，使熱傳遞經(jīng)沿對稱方向,，使溫度分布均勻，變形互相抵消,，成為熱親和結(jié)構(gòu),。（1）預(yù)應(yīng)力和熱變形。在較高速的進(jìn)給系統(tǒng)中,，往往采用滾珠絲杠兩端軸向固定,，形成預(yù)拉伸應(yīng)力,。這種結(jié)構(gòu)對高速進(jìn)給來說,，除了提高動靜態(tài)穩(wěn)定性外，對于降低熱變形誤差具有明顯作用,。 在全長600mm內(nèi)預(yù)拉伸35m的軸向固定結(jié)構(gòu)在不同的進(jìn)給速度下溫升比較接近,。兩端固定預(yù)拉伸結(jié)構(gòu)的累積誤差明顯小于單端固定另一端自由伸長的結(jié)構(gòu)。在兩端軸向固定預(yù)拉伸結(jié)構(gòu)中,，發(fā)熱引起的溫升主要是改變絲杠內(nèi)部的應(yīng)力狀態(tài)由拉應(yīng)力變?yōu)榱銘?yīng)力或壓應(yīng)力,。因此對位移精度影響較小。 （2）改變結(jié)構(gòu),，改變熱變形方向。 采用不同滾珠絲杠軸向固定結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu),，在加工2h內(nèi)，槽深逐漸加深從0到0.045mm,。反之,，采用絲杠上端浮動的結(jié)構(gòu)，則能確保槽深變化 ,。 （3）機床結(jié)構(gòu)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(shè)計對熱性能進(jìn)行了充分的考慮。 首先在機床結(jié)構(gòu)上采取完全對稱布局,，立柱和橫梁是一體化結(jié)構(gòu),，呈H型，相當(dāng)于雙立柱結(jié)構(gòu),，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(jìn)給驅(qū)動均采用直線電動機,，結(jié)構(gòu)上更加容易實現(xiàn)對稱性,，2個回轉(zhuǎn)軸采用直接驅(qū)動，盡量減少機械傳動的摩擦損耗和。3.合理的冷卻措施 ?。?）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(jìn)行了對比試驗。試驗表明：借助制冷機對冷卻液進(jìn)行熱交換處理,，對提高加工精度非常有效。 使用傳統(tǒng)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(fù)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(jié)構(gòu)上添加自然風(fēng)冷卻面積,，在空氣流通較好的車間內(nèi),，也能起到很好的散熱效果。（3）及時自動排屑,。及時或?qū)崟r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(guān)鍵部分的溫升和熱變形。 展望與愿景控制機床熱變形是現(xiàn)代精密加工領(lǐng)域的一個重要課題,，影響機床熱變形的因素又是非常復(fù)雜的,。再者，現(xiàn)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(nèi)外機床界學(xué)者為此作了大量的研究,，在理論上取得了相當(dāng)?shù)倪M(jìn)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(shè)計和應(yīng)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(jìn)設(shè)計措施,。由此,，我們認(rèn)為機床熱性能的優(yōu)化設(shè)計應(yīng)從以下方面著手： （1）現(xiàn)代高端機床的設(shè)計階段,，就應(yīng)重視所設(shè)計機床未來應(yīng)用的環(huán)境條件,。 （2）控制和配置熱源是關(guān)鍵,?？刂茻嵩粗饕侵缚刂颇芎呐c動力源的匹配,，采用新型結(jié)構(gòu)，減少二次摩擦熱源,，提高能源的利用率,。 （3）改變傳統(tǒng)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(jié)構(gòu)的對稱性和熱變形的方向的設(shè)計,，讓熱變形對精度的影響減少到最小，尤其要重視對結(jié)構(gòu)件熱變形數(shù)學(xué)模型的研究和應(yīng)用,，以便為熱變形控制設(shè)計提供定性定量的指示,。