熱變形的主要成因

平面磨床加工中產(chǎn)生的熱量主要來自以下幾個方面：

磨削熱源：在磨削過程中，砂輪與工件的摩擦和材料塑性變形會產(chǎn)生大量熱量。這些熱量會使工件表面溫度急劇升高，有時甚至可達(dá)數(shù)百度。

機(jī)床熱源：磨床主軸高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的摩擦熱、液壓系統(tǒng)溫升（例如高黏度液壓油摩擦發(fā)熱）都會導(dǎo)致機(jī)床部件（如主軸懸臂）熱膨脹，間接影響加工精度。

不均勻溫度場：工件在磨削中通常一面受熱而另一面相對冷卻，這種 “上熱下冷” 的不均勻溫度分布會導(dǎo)致工件向上拱起變形。磨削完成后，工件冷卻后就會產(chǎn)生翹曲。

工件熱變形的綜合處理措施

1. 優(yōu)化磨削工藝參數(shù)

控制磨削用量：采用小切深、小橫向進(jìn)給量配合較高的縱向往復(fù)速度。一般進(jìn)刀量控制在0.002～0.005 mm/橫向行程，橫向進(jìn)給量選擇0.1～0.5 mm/縱向行程，這樣可以有效減少磨削熱的產(chǎn)生和工件的受力變形。

選擇合適的砂輪：選用顆粒較大、組織較疏松的砂輪，有利于散熱。較軟的砂輪或開槽砂輪能減少砂輪與工件的接觸面積，改善散熱條件，從而降低磨削溫度。

充分使用切削液：噴注足量的切削液不僅能有效冷卻工件和砂輪，還能起到潤滑、清洗和防銹的作用。良好的冷卻條件可以顯著降低磨削區(qū)的溫度。

2. 改進(jìn)工件裝夾方法

針對薄片類等易變形工件，改進(jìn)裝夾方式是控制變形的關(guān)鍵：

墊彈性墊片法：在工件與電磁吸盤之間墊一層約0.5 mm厚的橡皮或海綿等彈性材料。當(dāng)工件被吸緊時，彈性墊片可以補(bǔ)償部分變形，使工件在近似自由狀態(tài)下被磨削。

低熔點材料粘接法：使用環(huán)氧樹脂、松香等低熔點材料將工件在自由狀態(tài)下粘接到平整平板上，整體裝夾進(jìn)行磨削。這種方法能大大增強(qiáng)工件的剛性，減少夾緊變形。

真空裝夾法：利用真空泵抽氣，使工件在大氣壓作用下均勻受力夾緊。由于夾緊力較小且分布均勻，工件不易產(chǎn)生夾緊變形。

3. 控制機(jī)床熱變形

改善液壓系統(tǒng)：對于由液壓系統(tǒng)溫升引起的機(jī)床熱變形，可以通過降低液壓油黏度、提高其導(dǎo)熱性來降低主軸懸臂結(jié)構(gòu)的變形量，縮短熱穩(wěn)定時間。

應(yīng)用溫控技術(shù)：采用相變材料復(fù)合恒溫構(gòu)件等技術(shù)控制機(jī)床關(guān)鍵部位的溫度。例如在機(jī)床立柱和磨頭箱體中使用相變材料，能夠吸收和穩(wěn)定熱源波動，減少機(jī)床熱變形。

熱誤差補(bǔ)償：通過高精度測量系統(tǒng)對機(jī)床熱誤差進(jìn)行定量研究，建立熱誤差補(bǔ)償模型。技術(shù)措施包括監(jiān)測磨削區(qū)域溫度和熱流變化，并根據(jù)數(shù)據(jù)實時補(bǔ)償，從而提高加工精度。

4. 特殊工藝措施

交替磨削法：對于薄片工件，可進(jìn)行兩面交替磨削，使兩面的加工余量和應(yīng)力分布趨于平衡，逐步提高工件的平直度。

變切深磨削技術(shù)：通過分析熱-力耦合效應(yīng)，采用變切深磨削輪廓控制方法，使磨削淬硬層深度分布更均勻，減少工件變形。

平面磨床加工中的工件熱變形控制是一項系統(tǒng)工程，需要從磨削參數(shù)、裝夾方法、機(jī)床熱管理和工藝創(chuàng)新等方面綜合施策。通過合理選擇砂輪、優(yōu)化切削參數(shù)、改進(jìn)裝夾方式并應(yīng)用先進(jìn)的溫控技術(shù)，可以顯著減少熱變形問題，提高工件的加工精度和質(zhì)量。在實際生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)工件的具體形狀、材質(zhì)和精度要求，選擇最適合的組合措施，才能達(dá)到理想的控制效果。