保證線切割機加工精度之控制線切割機熱變形措施

由實踐分析得出線切割機的溫升和熱變形對加工精度的影響因素多種多樣，采取相應的控制措施，抓住主要矛盾，來控制線切割機床的熱變形，以此來保證加工產品的精度。

1.減少發熱

    控制熱源是根本的措施。在設計中要采取措施有效降低熱源的發熱量。

    (1)合理選取電動機的額定功率。電動機的輸出功率P等于電壓V和電流I的乘積，一般情況下，電壓V是恒定的，因此，負荷的增大，意味著電動機輸出功率增大，即相應的電流I也增大，則電流消耗在電樞阻抗的熱量增大。若我們所設計選擇的電動機長時間在接近或大大超過額定功率的條件下工作，則電動機的溫升明顯增大。

    從實踐試驗得到以下概念：從熱源性能考慮，無論主軸電動機還是進給電動機，選擇額定功率時，最好選比計算功率大25％左右為宜，在實際運行中，電動機的輸出功率與負荷相匹配，增大電動機額定功率對于能耗的影響很小。但可有效降低電動機溫升。

    (2)結構上采取適當措施，減小二次熱源的發熱量，降低溫升。例如：主軸結構設計時，應提高前后軸承的同軸度，采用高精度軸承。在可能的條件下，將滑動導軌改為直線滾動導軌，或采用直線電動機。這些新技術都可以有效地減小摩擦、減少發熱、降低溫升。

    (3)在工藝上，采用高速切削。基于高速切削的機理。當金屬切削的線速度高于一定范圍時，被切削金屬來不及產生塑性變形，切屑上不產生變形熱，切削能量大多數轉化為切屑動能被帶走。

2.結構平衡，以降低熱變形

    在電火花線切割機機床上，熱源是永遠存在的，進一步需要關注的是如何讓熱傳遞方向和速度有利于減少熱變形。或者結構又有很好的對稱性，使熱傳遞經沿對稱方向，使溫度分布均勻，變形互相抵消，成為熱親和結構。

    (1)預應力和熱變形。在較高速的進給系統中，往往采用滾珠絲杠兩端軸向固定，形成預拉伸應力。這種結構對高速進給來說，除了提高動靜態穩定性外，對于降低熱變形誤差具有明顯作用。滾珠絲杠固定方式對進給驅動系統熱變形的影響。

    在全長600mm內預拉伸35μm的軸向固定結構在不同的進給速度下溫升比較接近。兩端固定預拉伸結構的累積誤差明顯小于單端固定另一端自由伸長的結構。在兩端軸向固定預拉伸結構中，發熱引起的溫升主要是改變絲杠內部的應力狀態——由拉應力變為零應力或壓應力。因此對位移精度影響較小。

    (2)改變結構，改變熱變形方向。

    采用不同滾珠絲杠軸向固定結構的數控針槽銑床Z軸主軸滑座。在加工中要求銑槽深度誤差≤5μm。采用絲杠下端軸向浮動結構，在加工2h內，槽深逐漸加深從0到0.045mm。反之，采用絲杠上端浮動的結構，則能確保槽深變化＜5μm。

    (3)機床結構幾何形狀的對稱，可令熱變形走向一致，使刀尖點的漂移盡量減小。    

3.選擇合理的線切割機冷卻措施

    (1)加工中的冷卻液對加工精度的影響是直接的。借助制冷機對冷卻液進行熱交換處理，對提高加工精度非常有效。

    使用傳統的冷卻液供給方式，30min后，工件尺寸就超差。采用制冷機后，可以正常加工到70min以上。在80min時工件尺寸超差的主要原因是砂輪需修整(去除砂輪面上的金屬屑)，修整后馬上即可回復原來的加工精度。效果非常明顯。同樣，對于主軸的強迫冷卻也能期望得到非常好的效果。

    (2)增加自然冷卻面積。例如在主軸箱體結構上添加自然風冷卻面積，在空氣流通較好的車間內，也能起到很好的散熱效果。

    (3)及時自動排屑。及時或實時將高溫切屑排出工件、工作臺及刀具部分，將十分有利于減少關鍵部分的溫升和熱變形。
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