1. Virkningerne af det naturlige klima

Kina har et stort område, med de fleste områder beliggende i subtropiske regioner, temperaturen varierer meget over året, og temperaturforskellen inden for en dag varierer også. Derfor har folk forskellige måder og grader af intervention i indendørs (såsom værksted) temperatur, og temperaturen omkring værktøjsmaskiner varierer meget. For eksempel er det sæsonbestemte temperaturvariationsområde i Yangtze River Delta regionen omkring 45 ℃, og den daglige temperaturvariation er omkring 5-12 ℃. CNC-bearbejdningsværkstedet har generelt ikke opvarmning om vinteren og klimaanlæg om sommeren, men så længe værkstedet har god ventilation, ændrer temperaturgradienten i CNC-bearbejdningsværkstedet ikke meget. I den nordøstlige region kan den sæsonbestemte temperaturforskel nå 60 ℃, og den daglige variation er omkring 8-15 ℃. Opvarmningsperioden er fra slutningen af oktober til begyndelsen af april det følgende år, og konstruktionen af bearbejdningsværkstedet har opvarmning, men utilstrækkelig luftcirkulation. Temperaturforskellen mellem inde og uden for værkstedet kan nå 50 ℃. Derfor er temperaturgradienten i værkstedet om vinteren meget kompleks.Ved måling var udendørs temperatur 1,5 ℃ fra 8:15-8:35, og temperaturen inde i værkstedet ændrede sig med omkring 3,5 ℃. Bearbejdningsnøjagtigheden af højhastigheds præcisionsgåmaskiner og præcisionsværktøjsmaskiner vil i høj grad blive påvirket af miljøtemperaturen i sådanne værksteder.

2. Virkningerne af det omgivende miljø

Det omkringliggende miljø for CNC-værktøjsmaskiner refererer til det termiske miljø dannet af forskellige layouts inden for et tæt område af værktøjsmaskinen. De omfatter følgende tre aspekter.

(1) Værkstedets mikroklima: såsom temperaturfordelingen i værkstedet (lodrette og vandrette retninger). Når dag og nat skifter, eller klima og ventilation ændrer sig, vil temperaturen på værkstedet langsomt ændre sig.

(2) Værkstedsvarmekilder, såsom solstråling, varmeudstyr og høj effekt belysning, kan direkte påvirke CNC-værktøjsmaskinens samlede eller delvise temperaturstigning i lang tid, når de er tæt på det. Varmen, der genereres af tilstødende udstyr under drift, påvirker værktøjsmaskinens temperaturstigning gennem stråling eller luftstrøm.

(3) Varmeafledning: Fundamentet har en god varmeafledning effekt, især til præcision CNC centrering værktøjsmaskiner. Fundamentet bør ikke være tæt på underjordiske varmeledninger. Når det går i stykker og lækager, kan det blive svært at finde årsagen til varmekilden; Et åbent værksted vil være en stor 'radiator', hvilket er gavnligt for temperaturbalancen i værkstedet.

(4) Konstant temperatur: Brugen af konstante temperaturfaciliteter på værkstedet er meget effektiv til at opretholde nøjagtigheden og bearbejdningspræcisionen af præcisionscentreringsmaskiner, men det forbruger en masse energi.

3. Indre termiske påvirkningsfaktorer af værktøjsmaskiner

(1) Strukturel varmekilde til hjerte centreret CNC værktøjsmaskiner. Elektriske motorer som spindelmotorer, tilføringsservomotorer, køle- og smørepumpemotorer og elektriske styrebokse kan alle generere varme. Disse situationer er tilladt for selve motoren, men de har betydelige negative virkninger på komponenter som spindel og kugleskrue, og der bør træffes foranstaltninger for at isolere dem. Når den indgående elektriske energi driver motoren til at fungere, bortset fra en lille del (ca. 20%), der omdannes til motorvarmeenergi, konverteres størstedelen af den til kinetisk energi af bevægelsesmekanismen, såsom spindelrotation, arbejdsbord bevægelse osv. Det er dog uundgåeligt, at en betydelig del af den varme, der genereres under bevægelse, omdannes til friktionsvarme, såsom lejer, styreskinner, kugleskruer og transmissionsbokse.

(2) Skæring af varme under fremstillingsprocessen. Under skæreprocessen forbruges en del af værktøjets eller emnets kinetiske energi som skærearbejde, mens en betydelig del omdannes til deformationsenergi af skæring og friktionsvarme mellem spåner og værktøjet, hvilket resulterer i opvarmning af værktøjet, spindel og emne, og en stor mængde spånvarme ledes til arbejdsbord armaturer og andre komponenter i værktøjsmaskinen. De vil direkte påvirke den relative position mellem værktøjet og emnet.

(3) Køling. Køling er en omvendt foranstaltning, der træffes for at imødegå vandremaskinens temperaturstigning, såsom køling af elmotoren, spindelkomponenter og grundlæggende strukturelle komponenter. High end værktøjsmaskiner udstyrer ofte den elektriske kontrolboks med en køleenhed til tvangskøling.

4. Indflydelsen af den strukturelle form af værktøjsmaskiner på temperaturstigningen

Inden for termisk deformation af CNC-værktøjsmaskiner henviser diskussionen af den strukturelle form for langsgående skæring CNC-værktøjsmaskiner normalt til spørgsmål som strukturel form, massefordeling, materialeegenskaber og varmekildefordeling. Den strukturelle form påvirker temperaturfordelingen, varmeledningsretningen, termisk deformationsretningen og tilpasningen af værktøjsmaskinen.

(1) Den strukturelle form af CNC centrering maskinværktøjer. Med hensyn til den samlede struktur omfatter værktøjsmaskiner lodrette, vandrette, gantry og cantilever typer, som har betydelige forskelle i termisk respons og stabilitet. For eksempel kan temperaturstigningen i spindelboksen på en drejebænk med gearskift nå op til 35 ℃, hvilket får spindelenden til at løfte op, og den termiske ligevægtstid tager omkring 2 timer. Den skrå bed type præcisionsdrejning og fræsning bearbejdning center har en stabil base for værktøjsmaskinen. Stivheden af hele maskinen er blevet betydeligt forbedret, og spindlen drives af en servomotor, gearkassen er fjernet, og temperaturstigningen er generelt mindre end 15 ℃.

(2) Virkningen af fordelingen af varmekilder. På værktøjsmaskiner menes det almindeligt, at varmekilden refererer til elmotoren. Som spindelmotorer, fodermotorer og hydrauliske systemer er de faktisk ufuldstændige. Opvarmning af en elektrisk motor er kun den energi, der forbruges af armaturimpedansen under bæreevne, og en betydelig del af energien forbruges af friktionsarbejdet af mekanismer som lejer, skruer, møtrikker og styreskinner. Så elmotoren kan kaldes en primær varmekilde, og lejer, møtrikker, styreskinner og spåner kan kaldes sekundære varmekilder. Termisk deformation er resultatet af den kombinerede indflydelse af alle disse varmekilder.

Temperaturstigning og deformation af en 5-akset CNC walking maskine under Y-akse feed bevægelse. Ved fodring i Y-retningen bevæger arbejdsbordet sig ikke, så det har ringe effekt på den termiske deformation i X-retningen. Jo længere væk fra Y-aksens styreskrue er på kolonnen, jo mindre er temperaturstigningen.

Situationen, hvor maskinen bevæger sig langs Z-aksen, illustrerer yderligere varmekildefordelingens indflydelse på termisk deformation. Z-aksen er længere væk fra X-aksen, så påvirkningen af termisk deformation er mindre.Jo tættere Z-aksen motormøtrikken er på kolonnen, jo større temperaturstigning og deformation.

(3) Virkningen af kvalitetsfordelingen. Kvalitetsfordelingens indflydelse på værktøjsmaskinernes termiske deformation har tre aspekter. For det første henviser det til massens størrelse og koncentration, som normalt henviser til ændring af varmekapacitet og varmeoverførselshastighed og ændring af tidspunktet for opnåelse af termisk ligevægt; For det andet kan strukturens termiske stivhed forbedres ved at ændre kvalitetsarrangementet, såsom arrangementet af forskellige forstærkningsplader, for at reducere indflydelsen af termisk deformation eller opretholde relativt lille deformation under samme temperaturstigning; For det tredje henviser det til at reducere temperaturstigningen i værktøjsmaskinkomponenter ved at ændre formen for kvalitetsarrangement, såsom at arrangere varmeafledningsriber uden for strukturen.

(4) Indflydelsen af materialeegenskaber: Forskellige materialer har forskellige termiske ydeevneparametre (specifik varme, varmeledningsevne og lineær ekspansionskoefficient), og under samme varme er deres temperaturstigning og deformation forskellige.