文档介绍：数控机床温度及热误差测量技术分析研究
谢春 1,刘春时 2,张为民 1
(,上海 200092;(集团)有限责任公司中央研究院,沈阳 110025)
摘要:通过对数控机床温度测试手段、温度测点优化和温度变量提取技术的研究成果进行分析,指出温度测量中存在的问题。
描述了数控机床误差测试装置及其技术发展,提出了目前需要解决的问题和可能的研究切入点。对具体机床温度和误差测试
方法和结果进行了分析并提出今后的工作设想。
关键词:数控机床;温度变量;优化;热误差;测量技术

在档数控机床的各种特性中,热特性对其加工热电阻测温仪因结构简单、动态响应快、信号便于
精度和传动状况产生至关重要的影响,而且速度越传送,在高温控制和高精度温度基准等场合具有不
高影响越显著。数控机床在运转时,电动机、主轴可取代的优势;其缺点一是测量的是平均温度,无
箱和液压系统等辐射热量,加之切削热和运动副元法检测局部高温;二是测量部位不能使用冷却液;
素摩擦生热,使得机床的零部件产生热变形,特别三是受到材料脆性和电阻的限制;四是不能捕捉瞬
是主轴、导轨、立柱、床身、工作台和刀架等重要态温度信号和温度分布;五是有时需要加工工艺孔
部件,对加工精度和刚度起着决定性作用。受热膨来放置温度传感器,从而改变热流,降低零部件强
胀是材料的固有性质,高速、高精度数控机床要进度,也受到测量的硬度限制[1]。
一步提高加工精度,往往受到热变形的限制。因此非接触式温度测量采用辐射技术,物体的发射
系统的热弹性特性分析与数控机床的最大误差源率是温度测量的重要指标,受物体表面条件如氧化
即热误差的控制被看作是提高机床的加工精度的等的影响很大。其仪器有红外线测温仪、光纤双色
重要手段。而温度和热误差测量是建立温度场模型高温计、光纤偶高温计[2]等。而光纤双色高温计是
和热误差模型的前提和依据,其测点布置、温度变近年来异军凸起的一项新技术,具有灵敏度高、响
量的提取和测量仪器的精度将直接影响温度场模应速度快、抗电磁干扰、耐腐蚀、电绝缘性能好、
型和热误差模型的精度以及降低和消除热误差方防燃放爆、适于远距离传输、便于与计算机连接及
案的有效性。与光纤传输系统组成遥测网等传统测温仪所不具
备的优点,作为非接触式测量方法,它在模拟实际
1 温度测量方法比较分析工况的在线测量中将起着不可估量的作用。
采用何种方法进行数控机床温度测量目前还
数控机床热误差取决于温度变化、各零部件的没有定论,也很难确定。由于加工过程的复杂性,
热膨胀系数和机床的总体结构,从根本上说取决于即使在同样的切削条件下采用同样的测量方法,对
温度变化。温度变化越大,热变形越剧烈,从而也同一台机床在不同时刻进行测试,其结果往往是不
可能产生大的热误差。欲研究热误差的产生和变化同的。对特定机床采用哪一种测量仪器,能够获得
规律,进而减小、消除和控制热误差,必须从温度多高的精度,需要多少成本等等都是未知数,这就
变化入手,即通过采用有效的温度传感器进行温度使实验研究处于一种盲目状态。
测试,寻找温度变化和热误差之间的联系。数控机床温度测点优化及温度变量提取技术
温度测量仪器和手段
在国际标准化组织 ISO、德国 DI