[科普中国]-机床床身变形

机床床身变形主要指的是机床主体床身部分因为动态和静态的因素发生的变形，包括集机械变形和热变形等部分。

常见原因1 . 床身结构刚性差，特别是马鞍处刚性更差，主要是加强筋不合理。

2 . 床身壁厚不均匀，导轨面壁厚为35mm 。，而床身侧壁厚只有8 一10 m m ，铸造内应力很大，所以在浇注后常出现裂纹。据统计，裂纹缺陷就占铸造缺陷的的一70 %。另外在清砂敲打时，也易出现裂纹。

机床床身热变形的背景大型、重型装备制造是装备制造业的重要组成部分，在提升中国制造业整体水平上具有不可忽视的作用，也是我国由“制造大国”向“制造强国”转变的必由之路。作为齿轮加工装备中的基础部件，大型床身在保证机床自身精度和零件加工质量方面的作用不容忽视。随着生产自动化和精密加工技术的迅猛发展，床身的精度以及精度的稳定性有了更高的要求。然而在长时间生产加工过程中，机床电机、机械运动部件、工件切削等会产生大量的热，这些热一部分会散发到空气中，另一部分会传递给机床本身，造成机床各部分的温升不均匀，出现温度场并产生相应的热变形，最终对机床的形态精度和加工精度造成显著影响。其中，床身热变形是影响机床加工精度的重要因素，最高可达机床总加工误差的70%。1

研究方向及思路虽然众多专家和学者从理论建模、数学模拟等方面对机床床身热变形进行了广泛而又深入的研究，但由于尺寸庞大、结构复杂，再加上温度场分布不均匀等，使得大型床身的温升及各部位热变形情况十分复杂，单纯从理论计算的角度难以精确评价其热变形程度。因此，为了优化床身结构、减少其热变形量、降低成本、提升机床的加工精度，以某大型机床床身为研究对象，采用Pro /Engineer 软件建立其三维几何模型，运用该软件的Pro /Mechanica 模块对该模型进行了热变形有限元分析，可以得到热平衡状态下的床身温度分布及热变形情况。依据分析结果，对其结构进行了优化设计及热变形分析，并通过热变形实验把实际检测结果与有限元分析结果进行对比，验证床身结构优化的可行性与准确性。2

本词条内容贡献者为:

杜强 - 高级工程师 - 中国科学院工程热物理研究所