數控機床熱誤差建模理論技術研究
科學發展
作者：楊鵬 林興睿
摘 要：隨著我國社會經濟的快速發展，以及在生產技術一線數控機床的規模應用，讓數控機床的發展和維護成為社會各界廣泛關注的焦點，其中尤以數控機床熱誤差建模理論技術研究最為熱門，本文將從建模理論技術的角度出發，結合數控機床熱誤差實際，對數控機床熱誤差建模理論技術進行簡要的分析。
關鍵詞：數控機床；熱誤差；建模理論技術
前言：
高級數控機床時現代工業發展的基礎，是衡量一個國家製造業水平、綜合國力的重要標誌，對航空航天、精密儀器和醫療設備等高技術設備的影響是基礎性的，所以在數控機床的發展過程中，提高加工精度是其一直以來追求的目標。熱誤差是數控機床在運行過程中產生誤差的主要原因，因此通過建立模型對數控機床熱誤差進行補償有較高的經濟效益。
1 數控機床熱誤差產生原因分析
1.1機床熱誤差受內部熱源和外部熱源的交互影響
在數控機床的運行過程中熱量會不可避免的產生，因為在數控機床的運行過程中加工精度可能低至幾微米，熱量過於集中會使數控機床的加工部件發生輕微的形變，導致精細加工的失敗，由此可見這些熱量對數控機床的加工精度是有較大影響的，這些熱源包括內部熱源和外部熱源，其中內部熱源主要包括摩擦運動、電動機、潤滑液等關鍵部分傳導出的熱量。在超精密機床的運行過程中，必須要將機床與外界熱源隔絕開來，讓數控機床處在一個相對穩定溫度環境下運行。
1.2機床熱傳導過程的複雜性
數控機床作為一種精密的加工機床，其內部的構造是相當複雜的，同時在這樣複係統中的熱量傳導也不容易判斷，數控機床自身材料、結構和環境的限製，機床內部各個部件之間的熱慣性和熱容量都不盡相同，所以要想對數控機床運行過程中的熱量傳導進行深入、細致的測量時並不容易的，而且因為熱量自身在傳導過程中的延時性也會嚴重的影響測量的結果。
1.3機床的結構對機床熱誤差的影響
在數控機床領域，高精度的數控機床在設計過程中，就考慮到溫度會對機床加工精度的影響，所以大多數的精密數控機床在設計時會從整體結構的角度出發遏製熱誤差的產生，但是對一些非精密機床而言，熱誤差受數控機床結構的影響就比較大。
2 降低熱誤差的方法
因為在數控機床的運行過程中誤差是經常存在的，所以為了保證數控機床的加工精度操作人員會采用誤差補償的方式，來解決數控機床運行中產生的誤差影響，誤差補償就是人為的創造一種誤差來抵消或者減小原始誤差的補償行為，在誤差補償活動中，一個最主要的問題就是要對原始誤差進行科學、有效的計算，通過建立數學模型的方式，讓後期人為製造的誤差能夠與原始誤差在數值上相接近、在方向上相反，從而達到在數控機床運行過程中對誤差的矯正。減小數控機床熱誤差的方法主要有兩種，一種是誤差預防法、一種是誤差補償法。
2.1誤差預防法
在數控機床的運行過程中，熱誤差產生以後就會導致一係列的加工工藝和加工技術問題，所以對於數控機床的熱誤差，進行提前與預防是最有效、成本也最低的方式。具體而言在數控機床的運行過程中，對機床的各個組成部分進行標準化改造，保證在機床運行過程中不會因為加工係統機械運動產生的熱量而影響加工精度，同時對數控機床進行熱力學分析明確其內部的熱力傳導結構，進行針對性的熱力隔絕改造，最大限度的減少熱量對數控機床加工精度的影響。