現在(zai)幾乎所有(you)機械制(zhi)造的(de)(de)生產商都越(yue)來(lai)越(yue)看重機床(chuang)加工(gong)精(jing)度(du)這一項，因為現在(zai)國內(nei)制(zhi)造行業正處于不斷(duan)的(de)(de)發展中，相應的(de)(de)，對組成(cheng)各機械設備的(de)(de)工(gong)件的(de)(de)精(jing)度(du)要(yao)求(qiu)也在(zai)不斷(duan)提(ti)(ti)高，所以(yi)，這就需要(yao)使(shi)用(yong)加工(gong)精(jing)度(du)更(geng)高的(de)(de)機床(chuang)設備來(lai)提(ti)(ti)高工(gong)件的(de)(de)加工(gong)精(jing)度(du)。通常一臺機床(chuang)的(de)(de)工(gong)作性(xing)能主要(yao)由靜剛(gang)度(du)、動剛(gang)度(du)以(yi)及熱(re)剛(gang)度(du)三大(da)剛(gang)度(du)來(lai)影響。根據經驗表(biao)明，熱(re)變(bian)形會引起(qi)機床(chuang)加工(gong)誤差的35-75%，這(zhe)主要是(shi)由機床各部件(jian)之間的(de)熱膨脹引起的(de)。本(ben)文(wen)章針(zhen)對內圓(yuan)磨床討論(lun)切削液(ye)對內圓磨床整機的熱(re)特性的影(ying)響。

一.切削液引(yin)起(qi)的熱變形(xing)

內圓磨(mo)床主要由床身、橋板(ban)(ban)、滑板(ban)(ban)、床頭(tou)箱、工作臺、底(di)座、磨(mo)頭(tou)等部件構成。切(qie)削(xue)液從(cong)切(qie)削(xue)區落下，流過(guo)工作臺和床身，從(cong)床身豎壁(bi)上的出水口流出，通過(guo)外接設備再(zai)循環(huan)到切(qie)削(xue)區。

切(qie)削液在機床(chuang)表(biao)面(mian)流動時，主要和床(chuang)身以(yi)強(qiang)迫對流換(huan)(huan)熱(re)的形(xing)式(shi)進行(xing)熱(re)交(jiao)換(huan)(huan)，其熱(re)交(jiao)換(huan)(huan)程度的強(qiang)弱用對流換(huan)(huan)熱(re)系數α來評定。由熱(re)力學知識可(ke)知，α與(yu)很(hen)多因素有關，包括交(jiao)換(huan)(huan)面(mian)性(xing)質、溫差、流體物性(xing)等等。切(qie)削液流過表(biao)面(mian)流道的模型(xing)可(ke)以(yi)近似處理為流體流過平板的模型(xing)，因此可(ke)由努謝爾特準則方程計算對流換(huan)(huan)熱(re)系數。機床(chuang)其他表(biao)面(mian)僅與(yu)空間發生自然對流和強(qiang)迫(po)對流，同樣用(yong)努(nu)謝爾特準(zhun)則方(fang)程(cheng)來計算。

由于(yu)切削液(ye)是(shi)循環利用(yong)的，盡管(guan)其在(zai)流(liu)出床身后有(you)一定(ding)的冷卻裝置，但長(chang)(chang)時(shi)間工作狀(zhuang)況下(xia)其溫度逐漸升高。實際生產中，更長(chang)(chang)的磨削時(shi)間能使得溫度升高更多，因此本文(wen)主要(yao)針(zhen)對討論在(zai)切削液(ye)達到40℃惡劣工(gong)作情況下對內(nei)圓磨(mo)床熱特性的影響。由于床身固(gu)定在地面(mian)上，底部與地面(mian)接觸，地面(mian)由于潮濕溫度低于環境溫度，因此(ci)約束底部溫度保持20℃不(bu)變。當僅考慮切(qie)削液時，床身(shen)的熱(re)量(liang)主要集(ji)中在(zai)流(liu)道附近。其他部分因為(wei)無熱(re)量(liang)輸入(ru)，因此(ci)溫度由床身(shen)中部向床身(shen)兩端呈梯度下降。計算模(mo)擬(ni)結(jie)果見左圖。

由于床身采用地腳螺栓(shuan)固定在地面上，因此處理模型時(shi)將(jiang)底部完全約束。上面右圖是放大(da)1000倍以后的(de)熱(re)變(bian)形位移分布圖(tu)，可看出，床身中間部分拱(gong)起，使(shi)得(de)磨頭(tou)和工件主軸部分均呈(cheng)后仰狀態，從而影響加工精度，變(bian)形最大處發生在金(jin)剛筆座處。

二.切(qie)削液引起的(de)加工誤差

根據內圓磨(mo)(mo)床磨(mo)(mo)削過程(cheng)(cheng)的動態尺寸鏈(lian)方程(cheng)(cheng)式可知，影響熱(re)(re)變(bian)形(xing)尺寸精度主要有金(jin)剛筆尖端熱(re)(re)位(wei)移、磨(mo)(mo)頭(tou)軸(zhou)線(xian)熱(re)(re)位(wei)移和工件主軸(zhou)軸(zhou)線(xian)的熱(re)(re)位(wei)移。金(jin)剛筆在磨(mo)(mo)削過程(cheng)(cheng)中要間(jian)斷(duan)性地(di)修(xiu)整砂輪，修(xiu)整量通過控制系統在磨(mo)(mo)削進給中得到補償，但由于熱(re)(re)變(bian)形(xing)量無法獲知，因此帶來了不能準確(que)修(xiu)整，從結(jie)構來看，金(jin)剛筆呈(cheng)現(xian)“讓”的(de)狀(zhuang)態。由(you)于金(jin)剛筆(bi)安裝在(zai)筆(bi)座上(shang)面，筆(bi)座的(de)變(bian)形對筆(bi)尖有直接影響，因此金(jin)剛筆(bi)筆(bi)座的(de)位移量(liang)(liang)即為筆(bi)尖的(de)位移量(liang)(liang)。

三.結論

1.切(qie)削液(ye)是影響金剛筆筆座熱變形(xing)的主要原因(yin)，使得金剛筆產生(sheng)熱位移，導致(zhi)修(xiu)整砂(sha)輪時修(xiu)整不到(dao)位，影響內(nei)圓磨床整機(ji)加工精(jing)度。

2.在內圓磨床(chuang)熱(re)特性(xing)分析(xi)中不能忽(hu)略切(qie)削液的(de)影(ying)響。

3.熱變形是影響高(gao)速高(gao)精(jing)度內圓磨(mo)床加工精(jing)度的(de)主(zhu)要原因，其主(zhu)要通過金剛筆(bi)尖(jian)端(duan)熱位移(yi)、磨(mo)頭軸(zhou)(zhou)線熱位移(yi)以及工件主(zhu)軸(zhou)(zhou)軸(zhou)(zhou)線的(de)熱位移(yi)的(de)共(gong)同作用對(dui)精(jing)度產生影響。

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