影響導軌熱變形的主要因素
由于導軌變形影響機床的加工精度,改善導軌的熱變形影響將對機床性能改善 非常重要。首先探討影響導軌變形的主要因素,上一節(jié)通過穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)溫度場分析 了導軌的熱變形,但分析時導軌的進給速度和對流換熱系數(shù)等均設為定值,而實際工況下,這些參數(shù)都在變化。所以,由表5-4得到不同的進給速度和不同的對流換 熱系數(shù)對導軌熱變形的影響,進而提出減少橫梁系統(tǒng)變形的有效方法。
表5-4不同的進給速度和對流換熱系數(shù)對導軌最高溫度和Y方向熱變形的影響
|
進給速度 |
對流換熱系數(shù) |
最高溫度 |
Y方向的變形量 |
|
m/min |
w/(m2-°C) |
°c |
mm |
|
|
0.5 |
34.432 |
0.158732 |
|
|
2 |
31.203 |
0.095432 |
|
|
5 |
29.725 |
0.083665 |
|
12 |
10 |
28.930 |
0.078425 |
|
|
20 |
27.420 |
0.075221 |
|
|
30 |
26.213 |
0.071231 |
|
|
0.5 |
33.817 |
0.132180 |
|
|
2 |
30.802 |
0.093471 |
|
|
5 |
29.132 |
0.082321 |
|
10 |
10 |
28.365 |
0.077211 |
|
|
20 |
26.810 |
0.074110 |
|
|
30 |
25.890 |
0.071002 |
|
|
0.5 |
31.850 |
0.111327 |
|
|
2 |
29.675 |
0.090221 |
|
|
5 |
28.620 |
0.081402 |
|
8 |
10 |
27.332 |
0.076321 |
|
|
20 |
26.418 |
0.073521 |
|
|
30 |
25.221 |
0.070882 |
由圖5-16, 5-17可知,進給速度和對流換熱系數(shù)對導軌的最大溫升和熱變形量 有不同的影響。當進給速度不變時,隨著對流換熱系數(shù)增大,最大溫升和Y方向的 熱變形量是減少的趨勢。因此,增加對流系數(shù)有利于減少橫梁導軌的熱變形量,從 而提高加工精度;通過對比圖表中數(shù)據(jù)可知,采用合適的冷卻方式,增大對流系數(shù), 可以明顯的減少熱變形和溫升。但是當對流換熱系數(shù)增加到一定值的時候,其值得 增加對最大溫升和Y方向的熱變量影響不明顯;當對流換熱系數(shù)不變時,隨著進給 速度增大,最大溫升和Y方向的熱變形量是增大的趨勢。由于導軌的熱變形量較大, 所以,需要合理的詵擇對流換熱系數(shù)和講給諫度,從而有效的減少熱變形和溫升。
5.5本章小結
本章首先建立橫梁導軌的有限元模型,并對其進行靜態(tài)分析和補償,得到變形 曲線和補償曲線。在此基礎上對導軌進行熱分析,得到穩(wěn)態(tài)溫度場和瞬態(tài)溫度場, 并將熱分析結果與靜態(tài)分析結果對比,發(fā)現(xiàn)溫度場變化引起的熱變形對于橫梁系統(tǒng) 變形的影響不能忽略,并且導軌溫度場對結構性能影響較大,熱變形產(chǎn)生的誤差應 該是加工中需要考慮的誤差。最后,分析影響導軌變形的因素,通過合理的選擇對 流換熱系數(shù)和進給速度,從而有效的減少熱變形和溫升,減少加工過程中的誤差, 提高加工精度。
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