精密機械(xiè)加工領域,熱變(biàn)形是影響加工精度的(de)關鍵因素之(zhī)一。隨著加(jiā)工精度要(yào)求不斷提升,有效控製熱變形成為保障產品質(zhì)量的核心任務。
熱變形產生的(de)根源(yuán)主要有切削熱和摩擦熱。切削過程(chéng)中,刀具與工件間的劇烈摩擦會產生大量切削熱,約占(zhàn)總熱量的 70%-80%。同時,工件與夾(jiá)具、刀具與刀杆等部件間的摩(mó)擦也會生(shēng)成熱量。這(zhè)些熱(rè)量使工(gōng)件、刀具和機床部件溫度升高,進(jìn)而因熱脹冷縮(suō)效應導致尺寸和形狀變化,引發加工誤差。
優化加工工藝是控製熱變形的重要手段。首先,合理(lǐ)選擇切削(xuē)參數(shù)。降低切削速度可減少單位時間內產生的切削(xuē)熱,適當加大進給量雖會增加(jiā)切削力,但能使熱量更均勻分布在切屑中,被切屑帶走的熱量增多,從而降低工件受熱影(yǐng)響。例如,在加工鋁(lǚ)合金零件時,將(jiāng)切削速度從 200m/min 降至 150m/min,同時適當提高進給量,可有效減少熱變形。其次,采(cǎi)用間斷切削方式。相比連續切削,間斷切(qiē)削能(néng)使刀具周期性散熱,降低(dī)刀具和工件的溫度,減少熱變形積累。
選用(yòng)合適的加工設備也至關重要。高精度機床通常具備更好的熱穩定性設計(jì)。一些機(jī)床采用熱對稱結構,使機(jī)床各(gè)部件在受熱時的(de)變形相(xiàng)互抵消。同時,配備(bèi)高精度的溫控係統,可實時監測機床關鍵部位溫度,通過冷卻係統或加熱裝置調節(jiē),將溫度波動控製在小範圍內。例如,某些機床可將溫度控製在 ±0.1℃,大減少了熱變形對加工精度的影響。
冷卻(què)措施在熱變形控製(zhì)中不可(kě)或缺。切削液的合理使用能(néng)有效帶走(zǒu)切削熱。選擇具有良好冷卻性能和潤滑性(xìng)能的切削液,如乳(rǔ)化液、合成切削液(yè)等,可降低(dī)切削溫度,減少刀具磨損和工件熱(rè)變形。采用噴霧冷卻、低溫冷風冷卻等冷卻技術,可進一步提高冷卻效果。噴霧(wù)冷卻利用壓縮空氣將切削(xuē)液(yè)霧化後噴向切(qiē)削區域,在氣化過程中吸收(shōu)大量熱量;低溫冷(lěng)風冷(lěng)卻則通過向切削區吹送低溫空氣,迅速帶走熱量,這些方(fāng)法都能顯(xiǎn)著降低熱變形程度。