数控机床动压主轴的热误差建模技术研究

刘子建　皮皓杰　熊敏

摘 要：为了降低加工过程的热误差，提高数控机床加工精度，基于时序相关分析理论与数值计算方法，建立了一种以温度场分布及加工参数为输入的新型机床主轴热误差建模方法.所建模型由热误差模型、主轴动压轴承热特性模型以及主轴热传递模型三部分组成.该方法首先根据时序相关理论建立热误差与温度测点之间的相关模型，再通过灰色相关理论完成关键温度测点位置与数量的优化，同时，基于数值计算与热传导理论，建立了动压主轴系统热特性模型.以一台大型龙门导轨磨床为实验对象，建立了磨床主轴箱热误差预测模型.实验结果表明，所建立的热误差模型具有良好的热误差辨识性能.

关键词：时序相关分析；雷诺方程；有限差分法； 热误差

中图分类号：TH161 文献标识码：A

机床热误差是精密加工误差的主要来源之一，对其控制和补偿是提高机床加工精度的关键技术＼[1＼].机床热误差补偿涉及热误差检测、热误差预测模型和热误差实时补偿三类问题，其中热误差预测模型的建立最为关键＼[2＼].

机床热误差控制的最新技术是基于热误差预测模型的误差实时补偿技术（RTEC）＼[3＼].由于机床热误差可以看作是关于机床热分布、位置以及运动方向的确定性函数＼[4＼]，故而，可以建立以机床温度场分布和运动方向为自变量的热误差模型.同时，机床温度场分布特性可以用若干温度测点处的数据来表征＼[5＼].

本文……