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真空吸移輥工藝系統熱源和傳遞

2024-05-30 15:20:43

真空吸移輥工藝系統熱源和傳遞                             


真空輥加工中,工藝系統在各種熱源的影響下,常產生復雜的變形,破壞了工件與刀具的相對位置和運動的準確性,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占到總加工誤差的40%~70%。而現代機械加工技術的發展使工藝系統熱變形問題變得更加突出,但因其影響因素較為復雜,迄今為止,無論是在理論上,還是在實踐中都有許多問題尚待解決。

工藝系統的熱源和傳遞

工藝系統的熱源可分為兩大類:一類是內部熱源,主要指工藝系統內部產生的切削熱(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(有相對運動的零部件間的摩擦熱,如電動機、液壓系統、導軌、軸承等);另一類是外部熱源,指工藝系統外部的環境溫度(如氣溫、地溫、冷熱風等)和各種輻射熱(如陽光、暖氣等)。


工藝系統在各種熱源作用下,溫度逐漸升高,同時它們也以各種傳熱方式向周圍的介質散發熱量,當機床、刀具或工件的溫升達到某一數值時,單位時間內散出的熱量與熱源傳人的熱量趨于相等,工藝系統就達到了熱平衡狀態。在熱平衡狀態下,工藝系統各部分的溫度相對穩定,其熱變形也趨于穩定。


由于作用于工藝系統各組成部分的熱源其發熱量、位置和作用時間各不相同,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在不同時間其溫度也是不等的。


物體中各點溫度的分布稱為溫度場。當物體未達到熱平衡時,各點的溫度不僅是坐標位置的函數,也是時間的函數,這種溫度場稱為不穩定溫度場,物體達到熱平衡后,各點溫度將不再隨時間變化,只是其坐標位置的函數,這種溫度場則稱為穩定溫度場。穩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,即根據熱傳導基本方程,建立特定方程初始條件和邊值條件,求出給定范圍內的溫度場,但這種解算很困難、復雜。


目前,隨著計算機的發展和應用,對微分方程進行數值解的有限元法和有限差分法有了很大的發展,而利用一些先進的測量手段如紅外測溫技術、紅外熱象儀進行模型試驗與實測也得到了廣泛的應用。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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