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CNC加工过程中的温度分布分析

来源:行业资讯 发布时间:2022-05-27 点击次数:783 热门:五金件



1. 自然气候影响

我国幅员辽阔,大部分地区处于亚热带地区。全年气温变化很大,一天之内温差变化很大。因此,人们对室内(如车间)温度的干预方式和程度不同,机床周围的温度气氛差异很大。例如,长三角地区的季节温差约为45°C,昼夜温差约为5-12°CCNC加工车间一般冬季没有暖气,夏季没有空调,但只要车间通风良好,CNC加工车间的温度梯度变化不大。东北地区,季节温差可达60℃,日变化8-15℃左右。采暖期为10月下旬至次年4月上旬。机加工车间设计为供暖、空气流通不足。车间内外温差可达50℃。因此,冬季车间内的温度梯度非常复杂。测量时室外温度为1.5℃,时间为早上8:15-8:35,车间温度变化约3.5℃。高速精密定心机精密机床的加工精度在这样的车间会受到环境温度的很大影响。

CNC加工过程中的温度分布分析(图1)

2、周围环境的影响

数控机床周边环境是指机床附近各种布局形成的热环境。它们包括以下3个方面。

(1)车间小气候:如车间内的温度分布(垂直方向、水平方向)。当昼夜变化或气候和通风变化时,车间温度会缓慢变化。

(2)车间热源:如太阳辐射、加热设备和大功率照明等,当它们靠近数控机床时,会直接影响温度。机床整体或部分长期不正常上升。相邻设备运行产生的热量可以通过辐射或空气运动的方式影响机床的温升。

3)散热:地基散热效果好,特别是精密数控定心机的地基不宜靠近地下供暖管道。一旦破裂泄漏,就可能成为难以查明原因的热源;开放式车间将是一个很好的“散热器”,有利于车间内的温度平衡。

(4)恒温:车间内使用恒温设施对保持精密中心机的精度和加工精度非常有效,但能耗相对较大。

3、机床内部热影响因素

(1)行走中心数控机床的结构热源。主轴电机、进给伺服电机、冷却润滑泵电机、电控箱等电机发热。这些条件对电机本身是允许的,但对主轴、滚珠丝杠等部件有很大的不利影响,应采取措施加以隔离。当输入的电能驱动电机运转时,除少部分(约20%)转化为电机热能外,大部分会通过运动机构转化为动能,如主轴转动、工作台运动、 ETC;但不可避免地仍有相当一部分在运动过程中转化为摩擦热,如轴承、导轨、滚珠丝杠和传动箱等机构。

(2)切削过程中的热量。在切削过程中,刀具或工件的一部分动能被切削功消耗,相当一部分转化为切削变形能和切屑与刀具之间的摩擦热,导致刀具、主轴和工件的加热,大量的切屑热量传递给机床。工作台夹具等零件。它们将直接影响刀具与工件之间的相对位置。

(3) 冷却。冷却是针对走步机温度升高的对策,如电机冷却、主轴部件冷却、基础结构部件冷却等。高端机床往往配备电控箱冰箱进行强制冷却。


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