使用過(guò)磨床的都知道，磨床會(huì)出現(xiàn)熱變形，也就是在使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)平面度超差、尺寸忽大忽小，甚至表面出現(xiàn)燒傷紋路等問(wèn)題，這些很大可能就是熱變形導(dǎo)致的。YASHIDA在這篇文章中為大家介紹其解決方法，供大家參考。

先說(shuō)熱變形為什么專(zhuān)找平面磨床的麻煩

平面磨床在工作時(shí)，砂輪主軸高速旋轉(zhuǎn)、液壓系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行、工作臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，這些都會(huì)產(chǎn)生大量熱量。再加上磨削區(qū)本身的磨削熱，熱量會(huì)慢慢傳遞到床身、導(dǎo)軌、立柱等結(jié)構(gòu)件上。金屬材料有個(gè)特性，熱脹冷縮，溫度每升高一攝氏度，一米長(zhǎng)的鑄鐵床身可能伸長(zhǎng)十幾微米。對(duì)于精密磨削來(lái)說(shuō)，這十幾微米的變形足以讓產(chǎn)品報(bào)廢。

更麻煩的是，熱變形往往不均勻。主軸受熱后向上翹起，砂輪中心線偏離原始位置，磨出來(lái)的工件就會(huì)中間凸兩頭凹。工作臺(tái)導(dǎo)軌如果一側(cè)熱得快、一側(cè)熱得慢，平面度就完全失控。所以光靠抱怨環(huán)境熱或者機(jī)床質(zhì)量不行沒(méi)用，得從控溫和工藝兩個(gè)方向同時(shí)下手。

控溫方案：把熱源管住，把熱量帶走

控制平面磨床熱變形，第一步就是控溫。不是簡(jiǎn)單開(kāi)個(gè)風(fēng)扇吹一吹，而是一套系統(tǒng)方案。

恒溫車(chē)間是最根本的保障。如果有條件，把平面磨床放在獨(dú)立恒溫間里，溫度控制在二十?dāng)z氏度正負(fù)一度。國(guó)內(nèi)不少精密模具廠就是這么做的，效果立竿見(jiàn)影。實(shí)在沒(méi)有恒溫車(chē)間，也要避免陽(yáng)光直射機(jī)床，遠(yuǎn)離暖氣片、大門(mén)口這些溫度波動(dòng)大的地方。夏天和冬天空調(diào)不能時(shí)開(kāi)時(shí)關(guān)，最好讓車(chē)間溫度保持穩(wěn)定，變化不超過(guò)每小時(shí)兩度。

冷卻系統(tǒng)不是越大越好，但要精準(zhǔn)有效。很多磨床配的冷卻泵流量偏小，切削液還沒(méi)把熱量帶走就流回水箱了。建議選用大流量、中高壓的冷卻系統(tǒng)，確保砂輪與工件接觸區(qū)始終有充足的冷卻液沖洗。有條件的話(huà)，加裝工業(yè)冷水機(jī)或切削液恒溫裝置，把冷卻液溫度控制在比室溫低兩三度的水平。這樣做有兩個(gè)好處：一是磨削區(qū)散熱加快，二是低溫切削液還能對(duì)床身起到輔助冷卻作用。

在這方面，YASHIDA磨床還是做得比較好的。我們配備了專(zhuān)業(yè)的高質(zhì)量的磨削液和冷卻液，用于批量工件的磨削，其流量和壓力都達(dá)到了高標(biāo)準(zhǔn)。

主軸冷卻別忘了。精密平面磨床的主軸高速運(yùn)轉(zhuǎn)，軸承發(fā)熱相當(dāng)可觀。現(xiàn)在不少磨床主軸本身帶水冷或油冷套，一定要把冷卻系統(tǒng)接通并且正常運(yùn)行，冷卻介質(zhì)溫度也要恒溫控制。有些老式機(jī)床沒(méi)有主軸冷卻，可以改裝外置式主軸冷卻器，花費(fèi)不大但效果很明顯。

液壓油也要降溫。液壓系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間工作，油溫能升到五六十度，這些熱量會(huì)通過(guò)油箱和管路傳遞到床身。在液壓回路上加裝風(fēng)冷式或水冷式散熱器，把油溫控制在四十度以下，能減少相當(dāng)一部分結(jié)構(gòu)件受熱。

工藝調(diào)整：主動(dòng)適應(yīng)熱變形規(guī)律

光靠控溫還不夠，因?yàn)闊崃坎豢赡芡耆＿@時(shí)候就要靠工藝調(diào)整來(lái)對(duì)沖熱變形的影響。

預(yù)熱工序必須做足。很多師傅一上班就開(kāi)機(jī)干活，這是大忌。正確做法是：開(kāi)機(jī)后讓磨床空運(yùn)轉(zhuǎn)至少三十分鐘，液壓系統(tǒng)、主軸、工作臺(tái)都跑起來(lái)，讓各個(gè)部位先達(dá)到熱平衡。之后再對(duì)工件進(jìn)行粗磨，粗磨完不要急著精磨，讓機(jī)床再穩(wěn)定十分鐘，用千分表打一下工作臺(tái)或主軸的位置變化，確認(rèn)熱伸長(zhǎng)基本穩(wěn)定后再進(jìn)精磨。有經(jīng)驗(yàn)的老師傅甚至?xí)涗洸煌竟?jié)、不同工況下的熱變形量，提前在加工參數(shù)里做補(bǔ)償。

調(diào)整磨削用量，減少發(fā)熱量。磨削熱主要來(lái)自摩擦，所以降低線速度、減小磨削深度、減慢進(jìn)給速度都能直接減少發(fā)熱。比如精磨時(shí)把砂輪線速度從三十五米每秒降到二十五米每秒，磨削深度從零點(diǎn)零一毫米改為零點(diǎn)零零五毫米，雖然單件加工時(shí)間稍長(zhǎng)，但精度穩(wěn)定多了，反而省了返工的麻煩。粗磨階段可以適當(dāng)提高效率，但要留足精磨余量，精磨前讓工件和機(jī)床充分散熱。

砂輪的選型和修整很關(guān)鍵。砂輪太硬、太鈍或者粒度太細(xì)，都會(huì)加劇摩擦發(fā)熱。針對(duì)熱敏感材料或者薄板類(lèi)工件，選用較軟、粒度粗、氣孔大的砂輪，能顯著降低磨削區(qū)溫度。另外，砂輪修銳要勤快，用金剛石筆修整時(shí)注意進(jìn)給量不要太大，保證砂輪表面有鋒利的切刃而不是被擠光。修整完最好用油石輕輕鈍化一下尖點(diǎn)，避免初期磨削過(guò)猛。

合理安排工序和工件裝卸。批量加工時(shí)不要把工件堆在一起連續(xù)磨，每磨一兩件就讓機(jī)床空轉(zhuǎn)兩三分鐘，把積聚的熱量散掉。加工順序上，先磨厚大工件再磨薄小工件，因?yàn)楹翊蠊ぜ崛萘看螅瑢?duì)機(jī)床熱變形更敏感。裝夾工件時(shí)盡量讓工件重心居中，避免偏載導(dǎo)致導(dǎo)軌受力不均而產(chǎn)生附加變形。

考慮在線補(bǔ)償或后補(bǔ)償。如果磨床帶有光柵尺全閉環(huán)反饋，熱變形引起的定位誤差會(huì)被自動(dòng)修正。沒(méi)有光柵尺的機(jī)床，可以自己動(dòng)手做補(bǔ)償表。用標(biāo)準(zhǔn)試塊每隔半小時(shí)磨一次，測(cè)量尺寸變化規(guī)律，繪制出熱變形曲線，然后在加工時(shí)根據(jù)運(yùn)行時(shí)間手動(dòng)輸入補(bǔ)償值。有些數(shù)控平面磨床本身就帶熱補(bǔ)償功能，只需要把溫度傳感器貼在床身、主軸、導(dǎo)軌等關(guān)鍵點(diǎn)，設(shè)定溫度系數(shù)后系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)修正坐標(biāo)。

實(shí)戰(zhàn)案例：一個(gè)缸體平面磨削的熱變形解決過(guò)程

去年有個(gè)做液壓件的客戶(hù)找到我，他們用一臺(tái)普通平面磨床磨缸體結(jié)合面，上午加工的平面度在零點(diǎn)零一毫米以?xún)?nèi)，到了下午全變成零點(diǎn)零三到零點(diǎn)零四毫米，廢品率高達(dá)百分之二十。現(xiàn)場(chǎng)勘查發(fā)現(xiàn)，機(jī)床就放在窗戶(hù)旁邊，下午陽(yáng)光直射床身右側(cè)，導(dǎo)致立柱左右溫差五六度。而且他們的冷卻液水箱只有一百升，連續(xù)加工兩小時(shí)后冷卻液溫度升到三十八度。

給出的方案很簡(jiǎn)單：第一，把磨床移到車(chē)間中間位置，加裝遮陽(yáng)簾和隔溫板。第二，冷卻液水箱換成三百升恒溫型，溫度設(shè)定在二十四度。第三，每加工五件工件后，讓機(jī)床空跑三分鐘，并重新用對(duì)刀儀校正砂輪位置。第四，把原來(lái)的粗磨精磨一刀到底的工藝改成粗磨留量零點(diǎn)零三毫米，停機(jī)散熱五分鐘后再精磨。實(shí)施之后，全天平面度穩(wěn)定在零點(diǎn)零零八毫米以?xún)?nèi)，廢品率降到百分之三以下。

控溫方案和工藝調(diào)整要想長(zhǎng)期有效，日常的點(diǎn)檢和記錄必須跟上。每天開(kāi)工前記錄環(huán)境溫度、冷卻液溫度、液壓油溫度，加工過(guò)程中用紅外測(cè)溫儀定期打一下床身、主軸箱、導(dǎo)軌等位置的溫度分布。如果發(fā)現(xiàn)某個(gè)部位異常發(fā)熱，比如主軸軸承溫度超過(guò)環(huán)境溫度二十五度，就要停機(jī)檢查潤(rùn)滑或者軸承間隙。還有冷卻液要定期更換，過(guò)濾網(wǎng)勤清洗，確保冷卻流量不衰減。

對(duì)于長(zhǎng)期不用的平面磨床，再次啟用時(shí)一定要先進(jìn)行熱跑合，讓各個(gè)滑動(dòng)面的潤(rùn)滑和配合恢復(fù)到正常狀態(tài)。有些廠家的新磨床或者大修后的機(jī)床，剛開(kāi)始使用時(shí)熱變形量會(huì)比較大，跑合半個(gè)月到一個(gè)月后會(huì)趨于穩(wěn)定，這段時(shí)間要增加打表和檢測(cè)頻次。

熱變形導(dǎo)致的平面磨床加工誤差，說(shuō)到底是熱量輸入和熱量散失不平衡的結(jié)果。控溫方案是從源頭減少熱量和快速帶走熱量，工藝調(diào)整是主動(dòng)適應(yīng)規(guī)律并削弱影響。兩者結(jié)合，才能把誤差控制住。別想著用一招就能徹底解決，也別覺(jué)得麻煩就聽(tīng)之任之。精密加工這種事，細(xì)節(jié)多一點(diǎn)，廢品就少一點(diǎn)。如果你正被磨床熱變形折騰得頭疼，不妨按照上面的方法一樣一樣排查改進(jìn)，相信很快就能看到效果。