工藝過程的自動化和精密加工的發(fā)展對機床的加工精度和精度穩(wěn)定性提出了越來越高的要求。機床在內(nèi)外熱源的影響下，各部件將發(fā)生不同程度的熱變形，使工件與刀具之間的相對運動關(guān)系遭到破壞，也使機床精度下降。在通常情況下，為了使機床的熱變形達到穩(wěn)定的數(shù)值，需要花費很多時間來預(yù)熱機床，這就直接影響了機床的生產(chǎn)率。對于數(shù)控機床來說，因為全部加工尺寸是由預(yù)先編制的指令控制的，熱變形的影響就更為嚴重。

         機床產(chǎn)生熱變形的原因主要是熱源及機床各部分的溫差。熱源通常包括加工中的切屑、運轉(zhuǎn)的電動機、液壓系統(tǒng)、傳動件的摩擦以及機床外部的熱輻射等。除了熱源及溫差以外，機床零件的材料、結(jié)構(gòu)、形狀和尺寸的不一致也是產(chǎn)生熱變形的重要因素。

        機床各部位熱變形對加工精度的影響可以用圖7—6來說明。圖中的實線表示機床冷態(tài)時刀具和工件的相對位置。當(dāng)機床運行了一段時間后，主軸箱內(nèi)的傳動件所產(chǎn)生的熱量使立柱向上變形，產(chǎn)生了偏差△Yl(如圖7—6a所示)；在液壓油泵及其他傳動元件發(fā)熱的影響下，床身沿縱向產(chǎn)生中間凸起的變形(如圖7—6b所示)，而且由于床身縱向的伸長使支承絲杠的軸承向左移動，又產(chǎn)生了偏差△X(如圖7—6c所示)；除此之外；還由于電動機所產(chǎn)生熱量，使立柱傾斜，造成了偏差△Y2(如圖7—6d所示)。綜合這一系列的變形使被加工孔的坐標(biāo)精度和軸線的垂直度受到了影響。

    為了減少數(shù)控機床的熱變形，在設(shè)計時應(yīng)采取以下的措施。

    1．減少發(fā)熱

        機床內(nèi)部發(fā)熱是產(chǎn)生熱變形的主要熱源，應(yīng)當(dāng)盡可能地將熱源從主機中分離出去。目前，大多數(shù)數(shù)控機床的電動機、變速箱、液壓裝置及油箱等都已外置。對于不能與主機分離的熱源，如主軸軸承、絲杠螺母副、高速運動導(dǎo)軌副等，則必須改善其摩擦特性和潤滑條件，以減少機床內(nèi)部的發(fā)熱。

        主軸部件是直接影響加工精度的關(guān)鍵部件，而主軸上的軸承通常又是一個很大的內(nèi)部熱源。在數(shù)控機床上除了采用精密滾動軸承和對軸承進行油霧潤滑外，還可采用靜壓軸承，這些措施都有利于降低主軸的溫升。在精密數(shù)控機床的主軸箱內(nèi)應(yīng)盡量避免使用摩擦離合器等發(fā)熱元件。

         機床加工時所產(chǎn)生的切屑也是一個不可忽視的熱源，產(chǎn)生大量切屑的數(shù)控機床必須帶有完善的排屑裝置，以便將熱量盡快帶走。也可以在工作臺或?qū)к壣涎b設(shè)隔熱板，使這部分熱量被隔離在機床之外。在使用切削液的數(shù)控機床上，切削液冷卻了刀具和工件之后，帶走了切削熱，當(dāng)它散落在機床的各處時，也會產(chǎn)生局部的溫升。精密數(shù)控機床應(yīng)控制切削液的溫度，并使切削液迅速地通過最短途徑從機床中排出。

        潤滑油在傳動件之間流過，帶走摩擦熱，使?jié)櫥统氐臏囟戎饾u升高，成為一個次生熱源。因此，在一些精密數(shù)控機床中已把潤滑油池移出機床，當(dāng)然也可以對油池進行溫度控制。

        液壓傳動系統(tǒng)及其油池是機床上的又一次生熱源。除了盡可能將此油池移出機床之外，油泵的供油量必須選擇得適當(dāng)，否則大量多余的油液流經(jīng)溢液閥，既浪費了能源又產(chǎn)生很大的熱量。所以對于需要經(jīng)常變化供油量的液壓系統(tǒng)，應(yīng)盡量采用變量泵。

    2．控制溫升

        在采取了一系列減少熱源的措施之后，熱變形的情況將有所改善，但要完全消除機床的內(nèi)外熱源通常是十分困難的，甚至是不可能的，所以必須通過良好的散熱和冷卻來控制溫升，以減少熱源的影響。比較有效的方法是在機床的發(fā)熱部位進行強制冷卻。目前對于多坐標(biāo)軸的數(shù)控機床，由于它在幾個方向上都要求很高的精度，因此很難用補償?shù)姆椒▉頊p少熱變形的影響。對于這類機床，采用制冷系統(tǒng)對潤滑液進行強制冷卻的方法可以收到良好的效果。但制冷系統(tǒng)的冷卻能力必須適當(dāng)，如果吸熱量大于機床內(nèi)部熱源的發(fā)熱能力，將會使機床的溫度低于環(huán)境溫度，不僅引起收縮，而且濕空氣將會冷凝在機床表面上而使機床生銹。

        除了采用強制冷卻之外，也可以在機床低