數(shù)控龍門銑床如今在各行業(yè)中的應用也越來越多，隨著機床技術(shù)的發(fā)展和提高，對加工效率的要求也不斷提高，要求機床主軸旋轉(zhuǎn)速度提高的同時，各座標軸的進給速度，快移速度也必須相應提高，這就使機床各部位自身的發(fā)熱越來越大，且越來越不均衡，這就使機床的精度熱穩(wěn)定性，成為影響機床穩(wěn)定加工的主要因素。

　　因此在使用數(shù)控龍門銑這類機床時，不僅要重視周圍環(huán)境溫度的變化對機床精度的影響，也必須對機床各部位的發(fā)熱進行有效地控制，以減少部件發(fā)熱對機床精度的影響。

　　保證數(shù)控龍門銑在一般溫度下加工的精度熱穩(wěn)定性，是擺在我們面前的一道難題。針對這個問題，我們做出如下探討：

　　一、影響機床精度熱穩(wěn)定性的熱源分析

　　控制機床精度熱穩(wěn)定性的終目的，就是控制刀具加工點相對工件的位置關(guān)系及工件或刀具移動的準確一致特性，機床的結(jié)構(gòu)性精度穩(wěn)定在一個范圍內(nèi)之后，影響機床加工精度穩(wěn)定性的另一個方面，熱穩(wěn)定性就成為機床精度變化的主要原因。機床發(fā)熱的熱源有：

　　環(huán)境(氣溫)、機床運動部件運動發(fā)熱和切削發(fā)熱。

　　1.環(huán)境(氣溫)的影響

　　數(shù)控龍門銑一般采用的結(jié)構(gòu)，是工作臺在床身上水平運動，床身兩側(cè)有兩個立柱，立柱上有一橫梁,滑座在橫梁上作另一個水平方向的運動，滑枕在滑座上作垂直方向的運動。

　　由于機床高度大，X向運動與Y、Z向位置高度差，一般都在2m以上，產(chǎn)生了一個高度溫差，在廠房里生產(chǎn)過程中，會有2-4℃的溫差，按鑄鐵線漲系數(shù)0.011 mm／(℃·m)，y軸行程約2.5m的情況，造成工作臺X向定位精度與y、Z向定位精度有0.055-O.11mm的差別，從而影響加工精度。

　　機床安置的廠房布置，也有很大影響，特別是在南方廠房，多考慮到通風采光，將窗戶開的很大，陽光直接照射到機床，使機床局部溫度變化，影響加工精度。

　　2.機床部件發(fā)熱的影響

　　一般分為主傳動發(fā)熱和座標軸運動發(fā)熱。

　?、僦鱾鲃影l(fā)熱

　　數(shù)控龍門銑床的主傳動，一般都安裝在滑枕上，主軸在滑枕下端。滑枕是一個長徑比較大的桿類，熱變形特性較復雜，與滑枕截面形狀、導軌布置方式關(guān)系很大。此類機床主傳動動力傳入方式，一般又分正面?zhèn)魅牒投嗣鎮(zhèn)魅?，各有?yōu)缺點。正面?zhèn)魅?，是主電機及變速箱安裝在滑枕正面，傳入滑枕后即到主軸，由于其傳動鏈短，傳動剛性較好，其滑枕導軌采用半包容結(jié)構(gòu)，滑枕尺寸可以較大，增強了滑枕的結(jié)構(gòu)剛性，同時其不好的一面，就是主傳動產(chǎn)生的熱量在滑枕正面聚集，造成滑枕正反面熱量不勻，使滑枕變形；端面?zhèn)魅?，是主電機及變速箱安裝在滑枕上端面，傳入滑枕后通過長傳功軸傳到主軸，由于其傳動鏈長，傳動剛性較差，其滑枕導軌采用全包容結(jié)構(gòu)，滑枕尺寸相對較小，滑枕的結(jié)構(gòu)剛性稍弱，但其主傳動產(chǎn)生的熱量在滑枕端面，不會使滑枕正反面產(chǎn)生溫差，滑枕變形量小。

　?、谧鶚溯S運動發(fā)熱

　　主要是進給傳動發(fā)熱，如滾珠絲杠傳動發(fā)熱或齒輪齒條傳動發(fā)熱和進給電機發(fā)熱傳導到傳動部件，其主要影響機床定位精度和重復定位精度。

　　二、對機床熱穩(wěn)定性的控制方式組合

　　針對以上的情況，針對不同的要求，進行相應的控制方式組合來達到目的。

　　1.對氣溫及高度差造成溫差的控制

　　對于氣溫變化及高度差造成的溫差，使工作臺移動(X向)與滑座橫向(Y向)及滑枕垂向(Z向)的單位運動長度不同的問題，首先從機床的安置就要考慮，機床布置應相對獨立，機床間隔不宜太小，且不能靠近陽光直射區(qū)域，廠房高度要高一些，同時設(shè)置通風設(shè)施，加快空氣流動，使溫度均衡。

　　如果大型數(shù)控龍門銑床用于加工有一致性要求且精度較高時，則需將機床安裝在恒溫廠房里，花費較大，也增加了此類機床的使用成本。

　　另外還可以通過CNC系統(tǒng)進行動態(tài)補償?shù)姆椒ǎ杭丛跈C床整機裝配調(diào)試完畢后，分別在床身和橫梁特定位置安裝多個溫度傳感器，利用位移檢測設(shè)備對在不同溫度下各軸的位移精度進行檢測，得出各溫度采樣點在不同溫差時的運動補償量，向CNC系統(tǒng)下輸入補償量，則在加工中系統(tǒng)得到采樣點溫度后進行比較，得到溫差值再把該溫差的各軸補償量補入，即可有較明顯的效果。但此方法對溫度采樣點的選取要求較高，補償數(shù)據(jù)量大，分析數(shù)據(jù)難度大，對數(shù)控系統(tǒng)要求高，成本高和生產(chǎn)周期長，只能在某些特殊要求的機床上采用。

　　2.對主傳動及主軸部件發(fā)熱的控制

　　對于主傳動及主軸部件的發(fā)熱，一般采用的控制方法有兩種：

　?、僖笥脩粼诩庸で斑M行主傳動系統(tǒng)預熱，即以加工所需主軸轉(zhuǎn)速開動主軸約30 min，以便使機床主傳動系統(tǒng)達到相對熱平衡，這時機床滑枕及主軸相應的熱伸長和變形己經(jīng)穩(wěn)定，對機床相關(guān)幾何精度的影響量，己經(jīng)不會有多大變化，此時再進行加工作業(yè)，能較好地保證加工精度的穩(wěn)定。此方法也是目前采用多的一種方式。

　?、诓捎煤銣赜蛯χ鱾鲃蛹爸鬏S系統(tǒng)進行冷卻，減少熱量，這種方式須增加油冷機，會增加些成本，但效果不錯。

　　3.對座標軸運動發(fā)熱的控制

　　在數(shù)控機床上，這類發(fā)熱主要是伺服電機發(fā)熱和滾珠絲杠傳動發(fā)熱。這兩個問題在中小型數(shù)控機床上較為突出。

　　對于伺服電機發(fā)熱，一般采用隔熱墊來隔離電機熱量，或在電機與機床聯(lián)接部位加冷卻的方式來加以控制。

　　對于滾珠絲杠傳動發(fā)熱，一般采用中空絲杠，通入循環(huán)冷卻油，降低絲杠溫度，使絲杠溫度與基本零件(如床身)等溫，以保證絲杠與床身的熱伸長量保持一致，使絲杠本身的預緊力、絲杠的預拉力、軸承的預緊力不受發(fā)熱影響，保證在溫度變化的情況下，進給軸驅(qū)動剛性得以保持，從而提高機床的加工精度。

　　而在大型數(shù)控龍門銑床上采用的方法：

　　一是將進給電機設(shè)計在部件端部，保證較好的散熱條件，并通過用同步齒形帶或高精度減速機與絲杠隔離，以減少進給伺服電機發(fā)熱的影響；

　　二是采用大直徑滾珠絲杠(長絲杠不宜采用中空絲杠)，增加其熱容量，減少溫升，來達到目的。