Тепловые деформации станков

Основными причинами, вызывающими тепловые деформации станков являются:

— тепло, выделяющееся в узлах станка из-за потерь на трение в подшипниках и зубчатых передачах;

— тепло, образующееся в зоне резания;

— тепло от внешних источников;

— различные устройства: гидравлические, электрические и др.

Рис. 2.48. Зависимость тепловых деформаций шпинделя токарного станка от времени работы

Рис. 2.49. Схем деформаций шпинделя токарного станка в горизонтальном и вертикальном направлениях

Зависимости тепловых деформаций узлов станков от времени работы, так же, как и режущего инструмента — экспоненциальные.

График (рис. 2.48) показывает смещение шпинделя в вертикальном направлении для различных частот его вращения (n).

Обычно станки испытываются вхолостую, так как считается, что при чистовых режимах тепловые деформации особо различаться не будут от тепловых деформаций холостого хода.

При работе токарного станка в основном нагревается передняя бабка вследствие трения в подшипниках и зубчатых передачах (рис. 2.49).

Ось шпинделя может смещаться в горизонтальном направлении на рабочего или от рабочего в зависимости от способа крепления шпиндельной бабки на станине. Тепловые деформации элементов технологической системы оказывают наибольшее влияние на точность обработки при шлифовании.

По данным ЭНИМСа, за полтора часа работы шпиндели бесцентрово-шлифовальных станков смещалась на 0,12 мм, а круглошлифовальных — на 0,05...0,06 мм.

По данным СПбГПУ, у плоскошлифовального станка тепловые деформации его узлов в вертикальном направлении за 7 ч работы вхолостую составили: шпинделя — 0,21 мм, а стола — 0,12 мм.

Знание величины тепловых деформаций станка необходимо, в частности, для выбора места установки приборов активного контроля (особенно на шлифовальных станках).

Для уменьшения влияния тепловых деформаций необходимо руководствоваться следующими рекомендациями:

— обеспечивать постоянство теплового поля в зоне установки станка путем поддерживания в цехе нормального теплового режима, в том числе создание специальных помещений с терморегулированием, путем предохранения оборудования от солнечных лучей и т. д.;

— разрабатывать специальные конструкции для автоматической компенсации тепловых деформаций;

— проектировать конструкции с тепловыми перемещениями, в направлениях, не влияющих на точность;

— выносить узлы, тепловые деформации которых существенно влияют на точность обработки, за пределы станка, например, встроенные электродвигатели, резервуары с маслом или охлаждающей жидкостью и т. д.;

— применять охлаждение встроенных электродвигателей, приводов и т. п. путем выполнения развитых поверхностей теплоотвода, принудительного воздушного охлаждения, циркуляционной смазки и т. д.