立式加工中心主轴热特性测试与分析*

周 丹

(攀枝花学院智能制造学院,四川 攀枝花 617000)

现代数控机床的静态几何误差通常可以应用先进的制造技术和误差补偿技术有效消除。但是对于数控机床的精度稳定性，目前缺乏有效控制手段[1-2]。国内学者通过研究发现，热误差是影响现代数控机床精度稳定性的主要因素。上海交通大学李自汉提出热误差占机床总误差的45%左右[3]。

温度变化会引起机床的变形，从而造成机床零件间相对位置及形状等变化[4]，这种变化是机床热误差的主要成因。对于现代数控机床，其主要的发热部件为主轴和进给轴的电机和轴承等运动部件[5]。数控机床在加工过程中，主轴通常以较高转速持续运行，产生的热量较大[6]。而进给轴则通常以较低的进给速度间歇性运动，产生的热量相对于主轴而言较小，且可以通过全闭环控制方式，有效减小进给轴热变形对加工精度的影响[7]。因此对主轴热误差的测试和分析是十分必要的。目前学者对主轴热误差的研究主要集中在主轴轴向，而对主轴径向热误差涉及较少，因此本文对主轴的轴向和径向热误差均进行了测试和分析。

1 主轴热特性测试系统

为了全面地测试出主轴热特性，笔者在测试主轴热误差的同时，也测量了主轴多个位置的温度。因此，应用的主轴热特性测试系统包括主轴热误差测试系统和温度测试系统两部分。

1.1 主轴热误差测试系统

本文基于Lion公司的主轴误差分析仪进行主轴热误差测试。……