提出一种从机床定位误差数据中分离出热误差的新方法。设计了由双频激光干涉仪、温度传感标签与接收器等组成的热误差测试系统,可实现热误差温度信号的无线智能检测和热变形信号的非接触高精度采集;从机床冷态开始,来回循环测量定位误差并记录热敏测点温度值;对各循环内的前后测点定位偏差做插值、相减、平均等处理,再与冷态下的平均定位误差相减分离得到热误差。在2515龙门加工中心上进行了实验,数据处理不仅可得到定位偏差、重复精度、回程误差等6个几何精度指标,还分离出测量范围内各个测点的热误差,其最大值为9.67μm;最小二乘法建模结果表明热误差的建模精度在[-2.60μm-2.28μm]之间,建模精度平均值为0.73μm。

高速电主轴是现代机床的核心部件,针对其运转中存在振动、温升导致的热误差等问题,设计了由装夹平台和监测软硬件组成的测试系统。为精确获取振动量及变化微小的热延伸量,采用高精度的加速度传感器和激光位移传感器测量电主轴的振动和轴向位移;设计了一种温度传感标签用于监测电主轴的温度变化,可实现数据的无线传输,且测试时操作简便,信号传输稳定;基于LabVIEW开发了上位机软件可对原始数据进行预处理并实时显示和保存数据至指定位置;通过精度对比实验表明该测试系统可有效监测电主轴运转过程中的温度、热延伸和振动变化。

机床横梁是机床零部件主要支撑部件,对机床的加工精度影响很大,因此,需要对横梁自身的结构进行优化,以提高机床加工精度。文中首先对原横梁进行仿真分析,并依次分别对横梁薄弱位置的结构、筋板结构、筋板厚度进行了设计与分析,采用灰色关联—层次分析法对不同筋板厚度的横梁进行分析与数据处理,最终获得最优方案。结果表明,横梁＂井＂型筋板结构设计,上导轨支撑筋板倾斜55°,筋板厚度15mm为最优方案,优化后横梁质量减轻了751kg,形变量减少了3.6%,一阶固有频率增加了3.5%,优化设计效果明显,为机床其它零部件的设计提供了方法参考。

机床横梁的静动态性能对机床的加工精度影响很大,因此需要对横梁进行优化设计以提高其静动态性能.对原横梁进行有限元分析,并对横梁筋板结构、横梁支撑导轨面结构进行了优化设计.对比优化前后横梁的静力学特性和模态特性,优化后的横梁在最大应力和-阶固有频率基本不变的情况下,其中质量减轻最为明显,减轻了499kg,最大变形量减少了7.84%,轻量化效果明显,提高了横梁性能.