熱性能測試對控制數控線切割機加工熱變形的意義

1.數控電火花線切割機熱性能測試的目的

    控制電火花數控線切割機床熱變形的關鍵是通過熱性能特性的測試，充分了解線切割機床所處的環境溫度的變化，機床本身熱源及溫度變化以及關鍵點的響應(變形位移)。測試數據或曲線描述一臺機床熱特性，以便采取對策，控制熱變形，提高機床的加工精度和效率。具體地說，應達到以下幾個目的：

    (1)機床周圍環境測試。測量車間內的溫度環境，它的空間溫度梯度，晝夜交替中溫度分布的變化，甚至應測量季節變化對機床周圍溫度分布的影響。

    (2)機床本身的熱特性測試。盡可能地排除環境干擾的條件下，讓機床處于各種運轉狀態，以測量機床本身的重要點位的溫度變化、位移變化，記錄在足夠長的時間段內的溫度變化和關鍵點位移，也可用紅外線熱相儀記錄各時間段熱分布的情況。

    (3)加工過程測試溫升熱變形，以判斷機床熱變形對加工過程精度的影響。

    (4)上述試驗可積累大量的數據、曲線，將為機床設計和使用者控制熱變形提供可靠的判據，指出采取有效措施的方向。

2.數控線切割機床熱變形測試的原理：

    熱變形測試首先需要測量若干相關點的溫度，包含以下幾方面：

    (1)熱源：包括各部分進給電動機、主軸電動機、滾珠絲杠傳動副、導軌、主軸軸承。

    (2)輔助裝置：包括液壓系統、制冷機、冷卻和潤滑位移檢測系統。

    (3)機械結構：包括床身、底座、滑板、立柱和銑頭箱體和主軸。

    在主軸和回轉工作臺之間夾持有銦鋼測棒，在X、Y、Z方向配置了5個接觸式傳感器，測量在各種狀態下的綜合變形，以模擬刀具和工件間的相對位移。

3.測試數據處理分析：

    數控線切割機床熱變形試驗要在一個較長的連續時間內進行，進行連續的數據記錄，經過分析處理，所反映的熱變形特性可靠性很高。如果通過多次試驗進行誤差剔除，則所顯示的規律性是可信的。

    從實踐中可以得到以下結論：

    (1)主軸的熱平衡時間約1h左右，平衡后溫升變化范圍1.5℃；

    (2)溫升主要來源于主軸軸承和主軸電動機，在正常變速范圍內，軸承的熱態性能良好；

    (3)熱變形在X向影響很小，約＜0.005mm，Y向變形遠大于X向，鑒于點4、點5的溫升＜1℃，說明主軸Y向的變形主要來源于銑頭箱體結構，與絲杠和導軌無關聯。應改進銑頭的鑄件結構；

    (4)Z向伸縮變形較大，約10μm，是由主軸的熱伸長及軸承間隙增大引起的；

    (5)當轉速持續在9000r/min時，溫升急劇上升，在2.5h內急升7℃左右，且有繼續上升的趨勢，Y向和Z向的變形達到了29μm和37μm，說明該主軸在轉速為9000r/min時已不能穩定運行，但可以短時間內(≤20min)運行。