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真空吸移輥工藝系統(tǒng)熱源和傳遞

2024-05-30 15:20:43

真空吸移輥工藝系統(tǒng)熱源和傳遞                             


真空輥加工中,工藝系統(tǒng)在各種熱源的影響下,常產(chǎn)生復(fù)雜的變形,破壞了工件與刀具的相對位置和運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性,造成工件的加工誤差。



熱變形對真空吸移輥加工精度影響較大,特別是在精密加工和大件加工中,熱變形所引起的真空輥加工誤差有時(shí)占到總加工誤差的40%~70%。而現(xiàn)代機(jī)械加工技術(shù)的發(fā)展使工藝系統(tǒng)熱變形問題變得更加突出,但因其影響因素較為復(fù)雜,迄今為止,無論是在理論上,還是在實(shí)踐中都有許多問題尚待解決。

工藝系統(tǒng)的熱源和傳遞

工藝系統(tǒng)的熱源可分為兩大類:一類是內(nèi)部熱源,主要指工藝系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的切削熱(加工過程中存在于工件、刀具、切屑及切削液中的切削熱)和摩擦熱(有相對運(yùn)動(dòng)的零部件間的摩擦熱,如電動(dòng)機(jī)、液壓系統(tǒng)、導(dǎo)軌、軸承等);另一類是外部熱源,指工藝系統(tǒng)外部的環(huán)境溫度(如氣溫、地溫、冷熱風(fēng)等)和各種輻射熱(如陽光、暖氣等)。


工藝系統(tǒng)在各種熱源作用下,溫度逐漸升高,同時(shí)它們也以各種傳熱方式向周圍的介質(zhì)散發(fā)熱量,當(dāng)機(jī)床、刀具或工件的溫升達(dá)到某一數(shù)值時(shí),單位時(shí)間內(nèi)散出的熱量與熱源傳人的熱量趨于相等,工藝系統(tǒng)就達(dá)到了熱平衡狀態(tài)。在熱平衡狀態(tài)下,工藝系統(tǒng)各部分的溫度相對穩(wěn)定,其熱變形也趨于穩(wěn)定。


由于作用于工藝系統(tǒng)各組成部分的熱源其發(fā)熱量、位置和作用時(shí)間各不相同,各部分的熱容量、散熱條件也不一樣,因此各部分的溫升是不同的,即使是同一物體,處于不同空間位置上各點(diǎn)在不同時(shí)間其溫度也是不等的。


物體中各點(diǎn)溫度的分布稱為溫度場。當(dāng)物體未達(dá)到熱平衡時(shí),各點(diǎn)的溫度不僅是坐標(biāo)位置的函數(shù),也是時(shí)間的函數(shù),這種溫度場稱為不穩(wěn)定溫度場,物體達(dá)到熱平衡后,各點(diǎn)溫度將不再隨時(shí)間變化,只是其坐標(biāo)位置的函數(shù),這種溫度場則稱為穩(wěn)定溫度場。穩(wěn)定溫度場對保證工件的加工精度有著重要的意義。


對于溫度場和熱變形的研究,過去常用解析法解算,即根據(jù)熱傳導(dǎo)基本方程,建立特定方程初始條件和邊值條件,求出給定范圍內(nèi)的溫度場,但這種解算很困難、復(fù)雜。


目前,隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用,對微分方程進(jìn)行數(shù)值解的有限元法和有限差分法有了很大的發(fā)展,而利用一些先進(jìn)的測量手段如紅外測溫技術(shù)、紅外熱象儀進(jìn)行模型試驗(yàn)與實(shí)測也得到了廣泛的應(yīng)用。這些對溫度場和熱變形的研究提供了有利的條件。


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