外文翻译(陈鹏).doc

《外文翻译(陈鹏).doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、机床的发热问题1、引言从1990年开始，布莱恩等人做了关于热状态错误的最新研究，weck更多的做了对机床误差的减少和补偿工具的研究，自从他们做了前面这两个主题演讲之后，在这个领域已经做了很多的研究。本文是在前两个主题演讲基础上做的最新研究。机床定位的不确定性会直接影响所加工零件的尺寸精度。典型的误差来源是运动误差，机械热误差，载荷，动力，以及运动控制软件。本文主要研究机械热误差，这种误差是由外部环境或内部热源引起的。制造业正在经历关于引起机床热误差管理的重大改变。直到最近，机床制造商给了机床用户在指定的环境温度要求和需要必要的非生产机器预热程序下产生

2、这样的错误的管理责任。如今，机床制造商越来越频繁的承担对于控制热致位移的责任。这一变化之所以会发生，是因为机床用户意识到，有些类似的机床可以显示显著不同的热错误，并且在一些机床上大部分所提供的能量被用于平衡机床的温度。此外，高达75％加工工件的整体几何误差是通过温度的影响而引起的。因此，这个话题是最近的活动的显著研究重点。制造业对这个主题的兴趣可以在最新的国际标准上看到。在过去的二十年已经发展了计量规则和性能参数来评估空载和精加工条件下机床的发热特性的多项国际标准。如今，用户经常会问机床制造商，包括这样的测量进行验收测试。新的测量设备经常用于延长热误

3、差和检测机床热误差源。特别是在测温测量设备，如红外摄像机价格的下降导致在分析机床的发热特性的新选项。在第2节，将呈现在热误差和温度测量方面的进展。数值方法目前用于在开发的早期阶段比较不同的机床设计或模拟温度对机床的影响来检测热诱发工具中心点（TCP）位移的来源。由于计算时间的瞬态仿真的费用，工程师们往往对他们的模拟只使用稳态结果。然而，它显示的是TCP位移在运行期间改变其方向的瞬态行为的观察，如果两个不同的时间常数都参与或者如果温度场的热源向外扩散，通过监管陡峭的坡度后会变得均匀。另外，稳定状态的结果不会导致在稳定状态的情况下产生时间依赖行为，这期间

4、可以表示若干小时。机电一体化的发展进一步提高了机床的精度。然而，为了实现更高的精度，机床的热稳定性的可预测性变得越来越重要，尤其是为了避免后期基于实验研究的机床发展的巨大花费。计算技术的进步带来了在TCP温度分布和热致位移上更好的估计。当今最先进的个人计算机的处理能力已经足以满足处理这样的计算的要求。即使使用有限元方法对一个完整的机床瞬态效应进行密集型模拟（FEM）计算，也可以在合理的时间内进行。关于建模和发热计算错误的概述将在第3节给出。关于减少在机床TCP热错误方面所有安排的技术性定义，将在第四章给出。早期的散热可以在哈里森于1726年开发的摆动

5、烤架上发现。在这个时钟钟摆上的时钟的最小热影响是通过组合黄铜和钢，两种材料具有不同的膨胀系数（图1-1）实现的。在机床的设计中，热稳定性被用于如线性秤架。其它的安排，例如用以稳定温度分布的加热和冷却装置，可用于降低热误差。另一方面，机电一体化经常用于误差补偿。热误差计算各种数值算法和一个移动，以补偿热引起的误差是由一个控制致动器产生的。控制温度仍然是高精度制造的关键要求。不同的介质用于稳定机床上的温度分布，以及车间的环境温度。所选择的流体的材料性质，主要影响冷却系统的设计和能源效率。在机床的能源效率的讨论中已经确定，要求进一步减少机床的温度上升的能量

6、损失和电力支出构成的损失引起的误差。更有效的成分也有助于减少能源的浪费。第5节提供温度控制，液体和能量效率的概述。本文介绍了在机床热误差的领域的最新研究活动的概述。本文的结构如下：第二章介绍在热误差和温度测量上的进步。第三章介绍用于计算机床热误差的方法以及开发的研究工作。在第4节，对减少热误差的研究活动进行了总结。第5节概括了研究人员在温度控制领域的活动以及液体和能源效率的影响的概要。本文是对活动和未来发展趋势的总结。图1-1一个钟摆的简化模型，1：钢，2：黄铜2、热误差和温度测量的进展2.1热变形的测量如今，存在许多测量机床部件的位移（位置和方向）

7、的解决方案。不是所有的这些系统都可用于热误差的测量，因为这些测量基于以下要求具有特别挑战性：l所有相关的几何误差参数的测量；l其中包括的有关工作容量；l具有足够低的测量不确定度；l在一个短的时间内，温度变化对几何误差参数的影响可通过测量系统进行监控。选择正确的测量系统取决于误差源。环境的影响如机加工车间的温度一般会导致机床温度的缓慢变化，但影响整个体积的性能。内部影响如轴承和导轨产生的热量会导致机床结构的局部变形，从而导致位移变化，从而部分地改变容积性能。内部热源造成的位移是难以预料的，并且比环境造成的影响变化更快。在过去的二十年里国际标准化组织（I

8、SO）发表的一些标准：ISO230-3机床热变形，ISO10791-10，加工中心的温度变形，和ISO130