工艺系统热变形的热源优化方案

1）内部热源

内部热源主要包括切削过程中切削层的变形和摩擦所产生的切削热、机床各种运动副相互运动产生的摩擦热和机床各种动力源（如液压系统和电动机等）工作时能量损耗所产生的热等。

（1）切削热。切削热是切削加工过程中最主要的热源，对工件加工精度的影响最为直接。在切削（磨削）过程中，消耗于切削层的弹、塑性变形能及刀具、工件和切屑之间摩擦的机械能，绝大部分都转变成了切削热。

切削热Q（J）的大小计算

Q=Pzvt

式中，Pz——主切削力，N；

v——切削速度，m/min；

t——切削时间，min。

影响切削热传导的主要因素：工件、刀具、夹具、机床等的材料的导热性能，以及周围介质的情况。若工件材料热导率大，则由切屑和工件传导的切削热较多；若刀具材料热导率大，则从刀具传出的切削热也会较多。(www.xing528.com)

对于车削，切屑所带走的热量最多，可达50%～80%（切削速度越高，切屑带走热量占总切削热百分比就越大）。传给刀具的热量次之，为10%～40%；传给工件的热量很少，为3%～10%；周围介质带走的热量约1%。

铣、刨削加工，传给工件热量在总切削热的30%以下；钻削和卧式镗孔，大量的切屑滞留在孔中，传给工件的热量就比车削时要高。磨削时磨屑小，带走的热量也少（约为4%），大部分热量（84%左右）传入工件，使磨削表面的温度高达800～1 000℃。磨削热既影响工件的加工精度，又影响工件的表面质量。

（2）摩擦热。工艺系统中的摩擦热，主要是机床和液压系统中运动部件产生的，如电动机、轴承、齿轮、丝杠副、导轨副、离合器、液压泵、阀等各运动部分产生的摩擦热。

摩擦热比切削热少，但摩擦热在工艺系统中是局部发热，引起局部温升和变形，破坏了系统原有的几何精度，对加工精度也会带来严重影响。

2）外部热源

外部热源主要是指工艺系统外部的、以对流传热为主要形式的环境温度（它与气温变化、通风、空气对流和周围环境等有关）和各种辐射热（包括由阳光、照明、暖气设备等发出的辐射热）。

需要昼夜连续加工时，昼夜温度不同，引起工艺系统的热变形就不一样，从而影响了加工精度。

照明灯光、加热器等对机床的热辐射，往往是局部的；日光对机床的照射不仅是局部的，而且不同时间的辐射热量和照射位置也不同，因而会引起机床各部分不同的温升和变形，这在大型、精密加工时尤其不能忽视。