使用过磨床的都知道，磨床会出现热变形，也就是在使用过程中会出现平面度超差、尺寸忽大忽小，甚至表面出现烧伤纹路等问题，这些很大可能就是热变形导致的。YASHIDA在这篇文章中为大家介绍其解决方法，供大家参考。
先说热变形为什么专找平面磨床的麻烦
平面磨床在工作时，砂轮主轴高速旋转、液压系统持续运行、工作台往复运动，这些都会产生大量热量。再加上磨削区本身的磨削热，热量会慢慢传递到床身、导轨、立柱等结构件上。金属材料有个特性，热胀冷缩，温度每升高一摄氏度，一米长的铸铁床身可能伸长十几微米。对于精密磨削来说，这十几微米的变形足以让产品报废。
更麻烦的是，热变形往往不均匀。主轴受热后向上翘起，砂轮中心线偏离原始位置，磨出来的工件就会中间凸两头凹。工作台导轨如果一侧热得快、一侧热得慢，平面度就完全失控。所以光靠抱怨环境热或者机床质量不行没用，得从控温和工艺两个方向同时下手。
控温方案：把热源管住，把热量带走
控制平面磨床热变形，第一步就是控温。不是简单开个风扇吹一吹，而是一套系统方案。
恒温车间是最根本的保障。如果有条件，把平面磨床放在独立恒温间里，温度控制在二十摄氏度正负一度。国内不少精密模具厂就是这么做的，效果立竿见影。实在没有恒温车间，也要避免阳光直射机床，远离暖气片、大门口这些温度波动大的地方。夏天和冬天空调不能时开时关，最好让车间温度保持稳定，变化不超过每小时两度。
冷却系统不是越大越好，但要精准有效。很多磨床配的冷却泵流量偏小，切削液还没把热量带走就流回水箱了。建议选用大流量、中高压的冷却系统，确保砂轮与工件接触区始终有充足的冷却液冲洗。有条件的话，加装工业冷水机或切削液恒温装置，把冷却液温度控制在比室温低两三度的水平。这样做有两个好处：一是磨削区散热加快，二是低温切削液还能对床身起到辅助冷却作用。
在这方面，YASHIDA磨床还是做得比较好的。我们配备了专业的高质量的磨削液和冷却液，用于批量工件的磨削，其流量和压力都达到了高标准。
主轴冷却别忘了。精密平面磨床的主轴高速运转，轴承发热相当可观。现在不少磨床主轴本身带水冷或油冷套，一定要把冷却系统接通并且正常运行，冷却介质温度也要恒温控制。有些老式机床没有主轴冷却，可以改装外置式主轴冷却器，花费不大但效果很明显。
液压油也要降温。液压系统长时间工作，油温能升到五六十度，这些热量会通过油箱和管路传递到床身。在液压回路上加装风冷式或水冷式散热器，把油温控制在四十度以下，能减少相当一部分结构件受热。
工艺调整：主动适应热变形规律
光靠控温还不够，因为热量不可能完全消除。这时候就要靠工艺调整来对冲热变形的影响。
预热工序必须做足。很多师傅一上班就开机干活，这是大忌。正确做法是：开机后让磨床空运转至少三十分钟，液压系统、主轴、工作台都跑起来，让各个部位先达到热平衡。之后再对工件进行粗磨，粗磨完不要急着精磨，让机床再稳定十分钟，用千分表打一下工作台或主轴的位置变化，确认热伸长基本稳定后再进精磨。有经验的老师傅甚至会记录不同季节、不同工况下的热变形量，提前在加工参数里做补偿。
调整磨削用量，减少发热量。磨削热主要来自摩擦，所以降低线速度、减小磨削深度、减慢进给速度都能直接减少发热。比如精磨时把砂轮线速度从三十五米每秒降到二十五米每秒，磨削深度从零点零一毫米改为零点零零五毫米，虽然单件加工时间稍长，但精度稳定多了，反而省了返工的麻烦。粗磨阶段可以适当提高效率，但要留足精磨余量，精磨前让工件和机床充分散热。
砂轮的选型和修整很关键。砂轮太硬、太钝或者粒度太细，都会加剧摩擦发热。针对热敏感材料或者薄板类工件，选用较软、粒度粗、气孔大的砂轮，能显著降低磨削区温度。另外，砂轮修锐要勤快，用金刚石笔修整时注意进给量不要太大，保证砂轮表面有锋利的切刃而不是被挤光。修整完最好用油石轻轻钝化一下尖点，避免初期磨削过猛。
合理安排工序和工件装卸。批量加工时不要把工件堆在一起连续磨，每磨一两件就让机床空转两三分钟，把积聚的热量散掉。加工顺序上，先磨厚大工件再磨薄小工件，因为厚大工件热容量大，对机床热变形更敏感。装夹工件时尽量让工件重心居中，避免偏载导致导轨受力不均而产生附加变形。
考虑在线补偿或后补偿。如果磨床带有光栅尺全闭环反馈，热变形引起的定位误差会被自动修正。没有光栅尺的机床，可以自己动手做补偿表。用标准试块每隔半小时磨一次，测量尺寸变化规律，绘制出热变形曲线，然后在加工时根据运行时间手动输入补偿值。有些数控平面磨床本身就带热补偿功能，只需要把温度传感器贴在床身、主轴、导轨等关键点，设定温度系数后系统会自动修正坐标。
实战案例：一个缸体平面磨削的热变形解决过程
去年有个做液压件的客户找到我，他们用一台普通平面磨床磨缸体结合面，上午加工的平面度在零点零一毫米以内，到了下午全变成零点零三到零点零四毫米，废品率高达百分之二十。现场勘查发现，机床就放在窗户旁边，下午阳光直射床身右侧，导致立柱左右温差五六度。而且他们的冷却液水箱只有一百升，连续加工两小时后冷却液温度升到三十八度。
给出的方案很简单：第一，把磨床移到车间中间位置，加装遮阳帘和隔温板。第二，冷却液水箱换成三百升恒温型，温度设定在二十四度。第三，每加工五件工件后，让机床空跑三分钟，并重新用对刀仪校正砂轮位置。第四，把原来的粗磨精磨一刀到底的工艺改成粗磨留量零点零三毫米，停机散热五分钟后再精磨。实施之后，全天平面度稳定在零点零零八毫米以内，废品率降到百分之三以下。
控温方案和工艺调整要想长期有效，日常的点检和记录必须跟上。每天开工前记录环境温度、冷却液温度、液压油温度，加工过程中用红外测温仪定期打一下床身、主轴箱、导轨等位置的温度分布。如果发现某个部位异常发热，比如主轴轴承温度超过环境温度二十五度，就要停机检查润滑或者轴承间隙。还有冷却液要定期更换，过滤网勤清洗，确保冷却流量不衰减。
对于长期不用的平面磨床，再次启用时一定要先进行热跑合，让各个滑动面的润滑和配合恢复到正常状态。有些厂家的新磨床或者大修后的机床，刚开始使用时热变形量会比较大，跑合半个月到一个月后会趋于稳定，这段时间要增加打表和检测频次。
热变形导致的平面磨床加工误差，说到底是热量输入和热量散失不平衡的结果。控温方案是从源头减少热量和快速带走热量，工艺调整是主动适应规律并削弱影响。两者结合，才能把误差控制住。别想着用一招就能彻底解决，也别觉得麻烦就听之任之。精密加工这种事，细节多一点，废品就少一点。如果你正被磨床热变形折腾得头疼，不妨按照上面的方法一样一样排查改进，相信很快就能看到效果。
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