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数控机床-数控机床精度的影响因素

导语：机床受到车间环境温度的变化、电动机发热和机械运动摩擦发

热、切削热以及冷却介质的影响，造成机床各部的温升不均匀，导致

机床形态精度及加工精度的变化。

机床受到车间环境温度的变化、电动机发

热和机械运动摩擦发热、切削热以及冷却介质的影响，造成机床各部

的温升不均匀，导致机床形态精度及加工精度的变化。例如，在一台

普通精度的数控铣床上加工70mm×1650mm的螺杆，上午700铣削

的工件与下午230加工的工件相比，累积误差的变化可达85m。而在

恒温条件下，则误差可减小至40m。再如，一台用于双端面磨削0.6～

3.5mm厚的薄钢片工件的精密双端面磨床，在验收时加工200mm×

25mm×1.08mm钢片工件能达到mm的尺寸精度，弯曲度在全长内

小于5m。但连续自动磨削1h后，尺寸变化范围增大到12m，冷却液

温度由开机时的17℃上升到45℃。由于磨削热的影响，导致主轴轴

颈伸长，主轴前轴承间隙增大。据此，为该机床冷却液箱添加一台

5.5kW制冷机，效果十分理想。实践证明，机床受热后的变形是影响

加工精度的重要原因。但机床是处在温度随时随处变化的环境中；机

床本身在工作时必然会消耗能量，这些能量的相当一部分会以各种方

式转化为热，引起机床各构件的物理变化，这种变化又因为结构形式

的不同，材质的差异等原因而千差万别。机床设计师应掌握热的形成

机理和温度分布规律，采取相应的措施，使热变形对加工精度的影响

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减少到最小。一、机床的温升及温度分布1、自然气候影响我国幅员

辽阔，大部分地区处于亚热带地区，一年四季的温度变化较大，一天

内温差变化也不一样。由此，人们对室内（如车间）温度的干预的方

式和程度也不同，机床周围的温度氛围千差万别。例如，长三角地区

季节温度变化范围约45℃左右，昼夜温度变化约5～12℃。机加工车

间一般冬天无供热，夏天无空调，但只要车间通风较好，机加工车间

的温度梯度变化不大。而东北地区，季节温差可达60℃，昼夜变化

约8～15℃。每年10月下旬至次年4月初为供暖期，机加工车间的

设计有供暖，空气流通不足。车间内外温差可达50℃。因此车间内

冬季的温度梯度十分复杂，测量时室外温度1.5℃，时间为上午835，

车间内温度变化约3.5℃。精密机床的加工精度在这样的车间内受环

境温度影响将是很大的。2、周围环境的影响机床周围环境是指机床

近距离范围内各种布局形成的热环境。它们包括以下3个方面。1）

车间小气候：如车间内温度的分布（垂直方向、水平方向）。当昼夜

交替或气候以及通风变化时车间温度均会产生缓慢变化。2）车间热

源：如太阳照射、供暖设备和大功率照明灯的辐射等，它们离机床较

近时可直接长时间影响机床整体或部分部件的温升。相邻设备在运行

时产生的热量会以辐射或空气流动的方式影响机床温升。3）散热：

地基有较好的散热作用，尤其是精密机床的地基切忌靠近地下供热管

道，一旦破裂泄漏时，可能成为一个难以找到原因的热源；敞开的车

间将是一个很好的“散热器”，有利于车间温度均衡。4）恒温：车间

采取恒温设施对精密机床保持精度和加工精度是很有效果的，但能耗

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较大。3、机床内部热影响因素1）机床结构性热源。电动机发热如

主轴电动机、进给伺服电动机、冷却润滑泵电动机、电控箱等均可产