数控机床空间变形测量和控制技术

　　在大型/重型数控机床的应用中，由于发热、切削力和轴承准静态负载产生的变形严重影响着工件的加工精度和加工效率。如何实时测量并补偿各种原因造成的变形成为提升数控机床性能的重要课题。示意图1中即描述了由于主轴轴承发热而引起的刀具中心点位置变化的典型情况。

　　为控制数控机床的热变形，传统的方法是使用应变仪，但这要求有体积大且昂贵的专用控制电子器件，且只能借助结构的热模型进行局部变形测量。同时，这种建立结构热模型的方法是一种静态、线性的、基于结果的测量和补偿方法，不能满足加工过程中对变形进行实时性和非线性测量和补偿的需要，不能良好的对机床变形进行测量和误差控制，如图2所示。

图1. 主轴轴承发热而引起的刀具中心点的位置变化

图2. 因机床变造成的名义运动轨迹和实际运动轨迹的误差