解讀斜床身數(shù)控車床的溫升及溫度分布

　　斜床身數(shù)控車床采用45°斜床身結(jié)構(gòu)，排屑流暢。大跨距直線導軌設計，進給穩(wěn)定可靠。主軸和進給均為伺服電機，能快速進行加減速運動。采用高性能同步帶傳動主軸系統(tǒng)，使電機轉(zhuǎn)速和主軸轉(zhuǎn)速實現(xiàn)同步，可充分發(fā)揮主軸系統(tǒng)準定、分度和剛性攻牙等功能。機床可根據(jù)需要安裝排刀架或八工位液壓刀架，也可增加不同的伺服動力刀架，以實現(xiàn)在同一臺機床上進行車、銑、鉆、攻等復合加工功能，也可對端面和圓柱面進行輪廓銑、切加工。

　　對斜床身數(shù)控車床的溫升及溫度分布分析可以從下面四點來具體闡述：

　　★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）溫度的干預的方式和程度也不同，機床周圍的溫度氛圍千差萬別。

　　像長三角地區(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(nèi)外溫差可達50℃。因此車間內(nèi)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(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。

　　★周圍環(huán)境的影響

　　1.車間小氣候：如車間內(nèi)溫度的分布（垂直方向、水平方向）。當晝夜交替或氣候以及通風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(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。

　　★機床內(nèi)部熱影響因素

　　1.機床結(jié)構(gòu)性熱源：電動機發(fā)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(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，應采取措施予以隔離。當輸入電能驅(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部分在運動過程中轉(zhuǎn)化為摩擦發(fā)熱，如軸承、導軌、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(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。

　　★機床的結(jié)構(gòu)形態(tài)對溫升的影響

　　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35℃，使主軸端上抬，熱平衡時間需2h左右。而斜床身數(shù)控車床有一個穩(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：機床上通常認為熱源是指電動機。如主軸電動機、進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(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。

　　3.質(zhì)量分布的影響：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，改變達到熱平衡的時間；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?。煌ㄟ^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。