由于导轨受热弯曲,破坏了导轨及其上部件与机床主轴的平行或垂直系统,降低机床的加工精度,致使被加工零件的跳动误差增大。第三是引起部件移动的直线度变化。热变形引起导轨弯曲,从而导致工作台部件运动平面的弯曲,使得运动部件移动时出现直线度误差,造成被加工零件不必要的直线度误差出 现<4>.
数学模型的建立之一导轨长度随温度变设导轨材料为钢材,其线膨胀系数为,常温下(温度为t0=20)导轨的有效长度为L0,温度为t时的长度为L,根据热膨胀理论可得导轨长度对温度变化的微分方程:dL/L=dt,结合相应的边界条件积分后,即可得到导轨长度随温度变化的数学模型<3& gt;:L=L0e(t-20)在以往的生产实际中,考虑到钢材的热膨胀率很小,约为1210-6,为了简化计算,常将上式中的e(t-20)项进行简化处理,即取:e(t-20)1+(t-20)若设温差为t(=t-t0),导轨热伸长量为L,则有:L=L-L0=L0<1+(t-20)& gt;-L0=L0t这就是往常使用的导轨随温度变化的昆山数控加工,计算模型。
数学模型的建立之三抛物线说在实际应用中,利用悬链线理论建立的模型计算比较复杂,因此在粗略设计中采用较少。根据前面的假设条件,床身导轨热变形后的受力与电线的受力类似,只是受力的方向不同而已。因此可以认为,导轨热变形后的形状也是悬链线。但在实际工程设计中,当悬链线两端距离不大时,尤其像导轨热变形后的悬链线,两端距离很小,为了简化双曲余弦函数的计算,常把悬链线近似地当抛物线对待。因此可以建立如所示的坐标系。
设抛物线的焦距为p,导轨热变形最大上拱量为h,根据平面解析几何知识可得抛物线方程为:x2=-2py根据假设条件可知,当x=%L/2 时,y=h,代入上式得:p=L2/8h因此,导轨热变形后所呈抛物线的方程为:x2=-L24hy这就是利用抛物线理论建立的导轨热变形数学模型。
在实际确定具体导轨的模型时,可昆山数控加工,以通过测定导轨中点的上拱量h,初步建立模型,然后根据实际情况进行修正。具体修正法就不再探讨了。
数学模型的建立之四力学分析说基于前面的假设,根据材料力学知识,导轨热变形后的形状(所示)属于导轨梁弯曲后产生的挠曲线,如果用y来表示距 A支撑点x远处的热变形量,则其数学方程y=f(x)可按下列方式推导出来:中梁弯曲变形前和变形后的截面梁段分别表示于(a)、(b)、(c)。即在所示中的A-A附近截取一小段梁,构成来对A-A截面进行受力与变形分析。