机床热特性研究

赵万芹， 刘昊栋， 施 虎

(1.上海工程技术大学材料工程学院， 上海 201620； 2.西安交通大学机械制造系统国家重点实验室， 西安 710049)

随着工业技术的发展，越来越多的零件需要精密加工甚至超精密加工才能完成，制造业对机床的加工精度提出了更高的要求。在高速高精度加工过程中，几何误差、刚度误差等误差的占比越来越小，而热误差占到了机床总误差的40%～70%[1-4]。热误差作为影响机床性能的重要因素之一，已经严重制约了机床加工的精度水平。

20世纪30年代，瑞士的科研工作者在基于坐标镗床的定位精度测量时首次发现了机床热变形现象，而这种现象是导致热误差的直接原因，从此，对机床热误差的研究工作也正式拉开了序幕。中外对于热误差的研究主要可以分为两个阶段，阶段一为基于热变形对机床热特性的改进工作，阶段二为基于热误差理论对热误差补偿技术的研究。机床热误差的补偿工作通常可以分为机床的热特性辨识和机床热误差的测量、建模及补偿，两者为递进关系，前者是机床热误差补偿的准备工作，在探究热误差成因的同时，获取合适的温度测点，为后续建模工作提供模型输入值，故此环节在整个热误差补偿工作中有着不可或缺的作用。现将针对机床热特性的辨识展开阐述，综述机床热误差的来源、机床温度场的获取方法、温度传感器布置策略及常用温度测点优化方法，同时分析上述研究中各类方法的优缺点，结合目前的研究现状，展望未来的发展。……