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对于数控机床热误差建模的初步认识
伴随着科技发展和社会进步,人类对机械制造技术提出了更新和更高的要求,计
算机数字控制技?/p>
(Computer Numerical Control)
随之高速发展,数控机床的?/p>
能日趋完善,其应用领域也日益扩大,它的广泛应用给机械制造业的生产方式?/p>
产业结构、管理方式带来深刻的变化。数控技术是制造业实现自动化、柔性化?/p>
集成化生产的基础,现?/p>
CAD/CAM
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FMS
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CIMS
等也都是以数控技术为基础。因
此数控技术水平的高低已成为衡量一个国家工业自动化的重要标志?/p>
二十一?/p>
纪数控机床的发展趋势是:高速化、高精度化、柔性化化、智能化?/p>
开放化?/p>
并联驱动化、网络化、绿色化。高效、高速、高精度是二十一世纪制?/p>
业的?/p>
本需求。但是,产品更新的速度越来越快,在实际加工中遇到的复杂零件
越来
越多,加工难度越来越大,精度要求也越来越高。这就使得现在装备制造业
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不断地满足新的需求,朝着柔性化、高速化和高精度化发展?/p>
现代工业的不断发展,使得现代制造业对机械产品的质量要求也越来越高,
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械零件的精度取决于机床的加工精度。而热误差则是影响机床精度最重要的因
素之一。机床内部和外部的热源对机床的热干扰导致机床产生热变形,从而产?/p>
热误差。机床的误差主要有几何误差、热误差和切削力误差,其中热误差占机?/p>
总误差量?/p>
40
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70
%左右,而对于超精密机床而言,高的甚至达?/p>
89
%。热
误差对高精度机械产品的尺寸精度影响较大,进而也会影响产品加工过程质量?/p>
生产效率和成本。随着机床制造技术的发展,几何误差已得到较好的解决,热误
差成为影响机床加工精度的最主要因素,也是难以解决的问题。目前,学术界和
工业界正努力寻求可靠、实用的方法来评估热误差,进而减小并避免热误差?/p>
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、数控机床热误差产生的原?/p>
研究表明,机床热误差的情况复杂,具有多变量、长时滞、非线性、强耦合
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特点。热误差的产生因素多,形式多样,具体变现为:
(1)
机床热误差受内外部热源的共同影响?/p>
机床的内外部热源共同导致了热误差的产生。然而,相对来说,外部环境对
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床热误差的产生影响较小,而内部热源对机床热误差产生的影响较大。内部热
源主要是各种发热元件,包括:电动机、润滑液、摩擦运动副和切削热等。其
中,
摩擦运动副如齿轮、轴承对热误差的产生影响较大?/p>
(2)
机床表面的热表现形式复杂?/p>
由于机床上零部件的材料、形状、结构各不相同,各自的热容量和热惯性也
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相同,再加上连接件间结合面存在的热阻等,导致机床热误差的变化情况和机
床温度场有着复杂的非线性关系?/p>
(3)
机床的布局和结构对机床热误差有较大影响?/p>