机床预热的缘由及方式

2020-11-13 16:49

工厂使用精密数控机床（加工中心、电火花、慢走丝等机床）进行高精密加工，你是否有这样的经验：每天早上开机进行加工，首件的加工精度往往不够好；长假后开机加工的首批零件往往精度很不稳定，在高精度加工时失败概率极高，尤其是位置精度。

没有精密加工经验的工厂，往往将这种精度不稳定的原因归咎于设备质量问题。而有精密加工经验的工厂，对于环境温度与机床的热平衡会非常重视。他们非常清楚，即使是高精密的机床也只有在稳定的温度环境与热平衡状态下才能获得稳定的加工精度。在开机后就要投入高精密加工生产的情况，对机床进行预热是最基本的精密加工常识。

加工精度总是不合格？被遗忘的一道工序！

一、为什么要进行机床预热？

数控机床的热特性对加工精度有重要影响，几乎占到加工精度的半数以上。机床的主轴、XYZ运动轴件所使用的导轨、丝杠等部件都会在运动中因负载和摩擦作用而升温变形，但热变形误差链中最终影响加工精度的却是主轴和XYZ运动轴部件相对工作台的位移。

机床在长时间停止运行状态下和热平衡状态下的加工精度差异较大，究其原因，是因为数控机床的主轴和各运动轴在运行一段时间后，其温度相对维持在某一固定水平，且随着加工时间的变化，数控机床的热态精度趋于平稳，这就表明了加工前的主轴和运动部件预热是非常有必要的。

然而，机床的“热身运动”这个准备环节被很多工厂忽视或者不知晓。

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二、如何进行机床预热？

如果机床搁置状态达到多天以上时，建议在高精密加工前进行30分钟以上的预热；如果搁置状态仅为数小时，建议在高精密加工前进行5－10分钟的预热。

预热的过程就是让机床参与加工轴的反复移动，最好进行多轴联动，比如让XYZ轴从坐标系的左下角位置移动到右上角位置，反复走对角线。

执行的时候可以在机床上编写一个宏程序，让机床反复执行预热的动作。比如在数控机床长时间停止运行状态下或进行高精度零部件加工前，依据数学3D椭圆参数曲线和预热的机床空间范围，以t为自变量，XYZ三个运动轴坐标作为参变量，按照一定的增量步距，以指定的XYZ运动轴的最大范围作为参数曲线的边界条件，并使得主轴转速和XYZ运动轴进给速度与自变量t关联，让其在指定范围内连续变化，生成数控机床可识别的数控程序，用以驱动机床各运动轴产生同步空载运动，并在运动过程中伴随主轴转速和进给速度的控制变换。

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