【正文】 部件的尺寸精度。典型錯(cuò)誤來(lái)源是運(yùn)動(dòng)誤差，熱機(jī)械誤差[83]，負(fù)載[57]，動(dòng)態(tài)力，以及運(yùn)動(dòng)控制和控制軟件。本文重點(diǎn)研究熱機(jī)械錯(cuò)誤，這由環(huán)境或內(nèi)部熱源引起的。 制造業(yè)正在經(jīng)歷重大的關(guān)于管理熱引起的誤差變化機(jī)床。直到最近,機(jī)床制造商給管理這種誤差通過(guò)對(duì)機(jī)床用戶指定環(huán)境溫度的要求和/或責(zé)任需要非生產(chǎn)機(jī)器的熱身程序。 如今，機(jī)床制造商更加頻繁的采取負(fù)責(zé)控制熱誘發(fā)位移。這一變化發(fā)生了，因?yàn)闄C(jī)床用戶意識(shí)到，類似的機(jī)床可以顯示顯著不同的熱錯(cuò)誤和在一些機(jī)床大部分所提供的能量到機(jī)床用于穩(wěn)定的溫度。 此外，整體的幾何誤差高達(dá)75％ 加工工件可以通過(guò)溫度的調(diào)整而降低的。因此，這個(gè)話題是最近的顯著研究的重點(diǎn)活動(dòng)[110]. 在這個(gè)主題中，制造業(yè)有興趣的可以看到最新的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。在過(guò)去的二十年里，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)計(jì)量規(guī)則數(shù)量和性能參數(shù)來(lái)評(píng)估機(jī)床[85,86,88]在無(wú)負(fù)載和精加工條件下的熱行為已經(jīng)開發(fā)出來(lái)。如今，用戶經(jīng)常會(huì)要求機(jī)床制造商將這種測(cè)量驗(yàn)收測(cè)試。新的測(cè)量設(shè)備更經(jīng)常使用，并且擴(kuò)展了在機(jī)床上對(duì)熱誤差和熱誤差源的認(rèn)識(shí)。尤其是在測(cè)溫的價(jià)格下降測(cè)量設(shè)備如紅外攝像機(jī)會(huì)導(dǎo)致在分析機(jī)床的熱行為的新選項(xiàng)。在第2節(jié)，在熱誤差測(cè)量的進(jìn)步和溫度呈現(xiàn)。目前數(shù)值方法用于比較不同在發(fā)展的早期階段或模擬機(jī)床的設(shè)計(jì)溫度對(duì)機(jī)床檢測(cè)的源效應(yīng)熱致工具中心點(diǎn)（TCP）的位移。因?yàn)榈挠?jì)算時(shí)間暫態(tài)仿真的費(fèi)用，工程師往往只是用穩(wěn)態(tài)結(jié)果為他們的模擬。 但是，它是瞬態(tài)行為的觀察，展示了TCP位移可以在操作過(guò)程中改變其方向[16,49,126]如果兩個(gè)不同的時(shí)間常數(shù)都參與或者如果 溫度場(chǎng)從熱源伸展并變得均質(zhì)后已被管轄者陡坡。此外，穩(wěn)態(tài)結(jié)果不產(chǎn)生隨時(shí)間變化的行為導(dǎo)致到穩(wěn)定狀態(tài)的情況下，這個(gè)時(shí)期可以代表若干小時(shí)。 在機(jī)電一體化進(jìn)展[162]導(dǎo)致更高的精確度機(jī)床。然而，為了實(shí)現(xiàn)更高的精度，可預(yù)測(cè)性機(jī)床的熱穩(wěn)定性變得更加重要，尤其要避免代價(jià)高昂的設(shè)計(jì)修改的后期階段機(jī)器開發(fā)基于實(shí)驗(yàn)研究。改進(jìn)在計(jì)算技術(shù)帶來(lái)更好的估計(jì)在溫度分布和熱致位移在TCP[97]。當(dāng)今最先進(jìn)的處理能力個(gè)人計(jì)算機(jī)是高到足以處理這些計(jì)算要求。即使是計(jì)算密集的模擬溫度對(duì)完整的機(jī)床與瞬態(tài)效應(yīng)有限元法（FEM）可以在一個(gè)合理的工作要做計(jì)算時(shí)間。建模和計(jì)算熱的概述錯(cuò)誤是由于在第3。為減少熱所有安排的技術(shù)定義在機(jī)床的TCP差錯(cuò)是熱還原，這是 考慮在第4節(jié)。早期的熱減量中可以找到哈里森的烤架擺開發(fā)于1726年。在此時(shí)鐘鐘擺上的時(shí)鐘的熱影響被最小化結(jié)合銅和鋼，兩種材料具有不同的系數(shù)膨脹（圖1）。在機(jī)床的設(shè)計(jì)，熱穩(wěn)定性被用于例如，用于線性秤架。其它安排，例如加熱和冷卻裝置以穩(wěn)定的溫度分布，使用為減少熱誤差[93,181]。另一方面，機(jī)電經(jīng)常用于誤差補(bǔ)償。熱錯(cuò)誤計(jì)算各種數(shù)值算法和移動(dòng)，以補(bǔ)償熱誘發(fā)的誤差是由一個(gè)控制致動(dòng)器產(chǎn)生的?？刂茰囟热匀皇歉叩年P(guān)鍵要求精度制造。不同介質(zhì)用于穩(wěn)定機(jī)床的溫度分布，以及環(huán)境溫度在車間。該材料所選擇的流體的性質(zhì)，主要影響設(shè)計(jì)和冷卻系統(tǒng)的能量效率。在能源討論機(jī)床的效率，已經(jīng)確定了溫度上升機(jī)床總是挑起與組件能量損失和進(jìn)一步的功率支出是必需的，以減少引起這種損失的錯(cuò)誤。更有效的成分也有助于減少能源的浪費(fèi)。部5提供的概述溫度控制，液體和能源效率。 圖1。鋼材，2：黃銅[44]一個(gè)烤架擺，1的簡(jiǎn)化模型。 本文介紹了最新的研究活動(dòng)概述在機(jī)床的熱誤差的字段。紙張 安排如下：在熱計(jì)量的進(jìn)步誤差和溫度列于第2節(jié)。方法和研究工作中使用和開發(fā)用于計(jì)算熱誤差機(jī)床列于第3節(jié)。在第4節(jié)中，研究在減少熱誤差的活動(dòng)進(jìn)行了總結(jié)。一研究者的活動(dòng)的溫度的區(qū)域概要控制，流體和能源效率的影響是概括第5節(jié)。本文是通過(guò)總結(jié)得出的結(jié)論的活動(dòng)和未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。2。在熱誤差的測(cè)量與進(jìn)展溫度。熱變形的測(cè)量 今天，許多解決方案存在測(cè)量位移機(jī)床部件（位置和方向）。不是所有的這些系統(tǒng)可用于熱誤差的測(cè)量作為這些測(cè)量的，因?yàn)樘貏e具有挑戰(zhàn)性的以下要求：*所有相關(guān)的幾何誤差參數(shù)的測(cè)量。 *其中包括有關(guān)工作容積。 *具有足夠低的測(cè)量不確定度。和 *和一個(gè)短的時(shí)間內(nèi)，使改變的影響溫度對(duì)幾何誤差參數(shù)可以是 由測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。 選擇正確的測(cè)量系統(tǒng)依賴于誤差源。像機(jī)加工車間環(huán)境的影響溫度一般會(huì)導(dǎo)致緩慢的機(jī)床變化溫度，但影響整個(gè)體積的性能。內(nèi)部影響，如熱由軸承和導(dǎo)軌產(chǎn)生，導(dǎo)致機(jī)床結(jié)構(gòu)的局部變形和因此造成的位移，從而改變?nèi)莘e性能部分造成內(nèi)部熱源位移是難以預(yù)料而且可以更改除所造成的環(huán)境更快。 在過(guò)去的二十年里，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO ）公布的幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：ISO 2303 [ 88 ] ，機(jī)床熱變形,加工中心的溫度變形和ISO 130418[86] ，車床的溫度變形。這些標(biāo)準(zhǔn)提供熱的系統(tǒng)分析方法與主軸機(jī)床的行為。這一分析包括ETVE （環(huán)境溫度變化誤差） ，造成旋轉(zhuǎn)（主）主軸和熱變形熱變形引起的移動(dòng)線性軸。測(cè)量刀具側(cè)和工件側(cè)之間的熱位移是常見的標(biāo)準(zhǔn)。通常測(cè)試心軸夾緊在主軸和測(cè)量設(shè)置有五個(gè)排量測(cè)量裝置固定在加工中心的表（圖2）或在轉(zhuǎn)動(dòng)中心的工具保持架的情況。在[ 8,23 ]它結(jié)果表明，所有的結(jié)構(gòu)具有熱共振頻率。如果機(jī)床裝有環(huán)境溫度變化，任何頻率可以預(yù)測(cè)與階躍響應(yīng)方法。用于測(cè)量所造成的移動(dòng)的線性熱位移軸，該標(biāo)準(zhǔn)建議以檢測(cè)錯(cuò)誤時(shí)的兩端軸行進(jìn)的距離，如圖所示。 5[85,88]。如果在箱子這樣測(cè)量的熱變形引起的傾斜運(yùn)動(dòng)軸的角位移在行進(jìn)的兩端距離是不同的。如果只有一個(gè)位置進(jìn)行測(cè)量，角位移也可以解釋為一個(gè)熱位置誤差像在兩軸的矩形的偏差。隨著激光干涉儀的位移在沿軸向方向圖。行駛距離可以在不同位置進(jìn)行測(cè)量[51,88,178]。此外，比較器系統(tǒng)被用于檢測(cè)在各個(gè)崗位最多兩個(gè)方向的熱變形沿機(jī)床軸[141]。圖2。測(cè)量設(shè)置造成的旋轉(zhuǎn)主軸熱變形和環(huán)境溫度變化誤差（ETVE）用于機(jī)床具有垂直 主軸[88]。要在機(jī)床上測(cè)量環(huán)境的影響，一低溫試驗(yàn)箱開發(fā)。該腔室能夠控制與時(shí)間相關(guān)的空氣和基礎(chǔ)溫度[159]?；A(chǔ)模塊的熱影響進(jìn)行了研究[160]。帶旋轉(zhuǎn)測(cè)量機(jī)床的熱變形軸尚未列入標(biāo)準(zhǔn)。與R檢驗(yàn)設(shè)備[201]和兩個(gè)額外的長(zhǎng)度測(cè)量探頭，熱引起的旋轉(zhuǎn)主軸失真被檢測(cè)到在高達(dá)在5軸加工機(jī)中的一個(gè)測(cè)量位置的五個(gè)方向工具。與主球在主軸和R測(cè)試夾傳感器窩在機(jī)床的表，能夠測(cè)量在三個(gè)方向上對(duì)各軸位置的熱變形五軸機(jī)床[143]。的旋轉(zhuǎn)的熱位移可以使用主球夾在表中被檢測(cè)到的表。該表中的溫度上升引起的一維生長(zhǎng)表。這種測(cè)量是可取的，以了解五軸機(jī)床的工件誤差[48]。如果接觸式探針用于檢測(cè)熱致TCP具有高的相對(duì)速度，例如，當(dāng)檢測(cè)位移引起的旋轉(zhuǎn)主軸，機(jī)床熱位移具有測(cè)量過(guò)程中被停止。因此，非接觸式，感性和電容性探針（圖3）是最常用的，以檢測(cè)熱誘發(fā)的TCP位移與旋轉(zhuǎn)主軸[ 40,183 ] 。為了檢測(cè)他們使用的是伸縮式球桿，一特殊適配器的設(shè)計(jì)[ 41 ] 。該適配器附近被安裝正在運(yùn)行的主軸測(cè)量TCP的銑頭當(dāng)主軸的影響，需要將移位檢測(cè)到。因此，適配器的熱變形本身可會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的測(cè)量結(jié)果。在水平方向上的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的設(shè)計(jì)被選中，以減少適配器的影響（圖4） 。在垂直方向上，該適配器的熱位移通過(guò)平衡輸出的幅度和最小化通過(guò)不同材料的熱膨脹，所選擇的方向的幾何形狀，并且通過(guò)取入該帳戶的不同熱負(fù)荷適配器部分.圖3。測(cè)量裝置，用于檢測(cè)空氣主軸的軸向膨脹與電容式測(cè)量探頭和一個(gè)主球[154]。使用夾緊在機(jī)床的觸發(fā)式測(cè)頭主軸具有一定的優(yōu)勢(shì)。用一個(gè)探頭的熱在多達(dá)三個(gè)方向誘導(dǎo)TCP位移可以是檢測(cè)和熱位移是在中心線檢測(cè)機(jī)床主軸。接觸觸發(fā)式探頭經(jīng)常用于測(cè)量位移之間的加工操作。在這種情況下，該工具是變檢測(cè)的實(shí)際熱觸發(fā)式測(cè)頭誘導(dǎo)的TCP位移。通常在表中的一個(gè)測(cè)量設(shè)置幾個(gè)檢測(cè)點(diǎn)被鉗位。測(cè)量設(shè)置是根據(jù)要加工的材料要么選擇，機(jī)床，或材料具有低的結(jié)構(gòu)材料熱膨脹。傳統(tǒng)上不脹鋼，陶瓷玻璃，或碳纖維 增強(qiáng)塑料（CFRP）被用于此目的的[192]。碳纖維布具有在光纖[180]方向的非常低的熱膨脹。變形傳感器，應(yīng)變儀和殷鋼一棒是用于測(cè)量機(jī)床的熱變形幀（圖46）。機(jī)床框架的變形是用來(lái)確定TCP位移[150]。在標(biāo)準(zhǔn)中所描述的測(cè)量程序是用對(duì)于在無(wú)負(fù)載或精加工條件下機(jī)床。為模擬工件的影響有時(shí)機(jī)床表被裝入一個(gè)塊。在液壓制動(dòng)模擬了來(lái)自切割工藝的反作用轉(zhuǎn)矩，從而將加載在主軸如圖所示。 6[17]。負(fù)載的大小取決于機(jī)油壓力和由它調(diào)節(jié)節(jié)流控制手動(dòng)。一件裝雙球吧（LDBB）[2]應(yīng)用于評(píng)估機(jī)床加載條件下的靜態(tài)行為。在時(shí)間由溫度變化引起的機(jī)器錯(cuò)誤和空間可以由溫度不變的通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定 參考對(duì)象或獨(dú)立長(zhǎng)度測(cè)量。方法和程序在[4162203]中描述。新的測(cè)量基于多點(diǎn)定位技術(shù)使在線修正任務(wù)專用的機(jī)床運(yùn)動(dòng)。例如在M3D3 在客運(yùn)大樓[203]開發(fā)的系統(tǒng)使用了一套高精度跟蹤激光干涉儀來(lái)測(cè)量三維位置。這種先進(jìn)的測(cè)量過(guò)程允許估計(jì)的TCP位置誤差在一個(gè)幾乎阿貝無(wú)錯(cuò)模式。環(huán)境的引起的溫度，空氣壓力和濕度的影響可以通過(guò)使用激光的Ciddor[38]公式進(jìn)行修正測(cè)量系統(tǒng)。各個(gè)數(shù)值是從一組獲得傳感器測(cè)量體積內(nèi)分布。的溫度，必要的修正壓力和濕度的地圖計(jì)算后的克里格方法[158,165]。獨(dú)立的糾正熱誤差的可能性，它是重要的是要確定測(cè)量不確定度時(shí)，一個(gè)過(guò)程的質(zhì)量應(yīng)進(jìn)行量化。兩種常見的方法是可用的。一種使用校準(zhǔn)文物的測(cè)量如球或空穴板[136]外，其他使用數(shù)值模擬技術(shù)為在虛擬坐標(biāo)實(shí)現(xiàn)測(cè)量機(jī)（VCMM），該第二方法主要適用與笛卡爾坐標(biāo)系統(tǒng)的機(jī)器。測(cè)量體積定位誤差有可以被用于一些測(cè)量系統(tǒng)機(jī)床，如幾何標(biāo)準(zhǔn)容積標(biāo)定，激光干涉儀和重力為基礎(chǔ)的測(cè)量系統(tǒng)[175]。如果對(duì)空間定位熱影響準(zhǔn)確度應(yīng)測(cè)量，校準(zhǔn)過(guò)程要反復(fù)在不同的溫度水平。在測(cè)量過(guò)程中過(guò)程，機(jī)器工具的溫度應(yīng)足夠穩(wěn)定。因此，測(cè)量時(shí)間變得非常重要。對(duì)于快速容積標(biāo)定的創(chuàng)新解決方案機(jī)床，這已在制造已成功地用于在過(guò)去幾年內(nèi)行業(yè)，是的校準(zhǔn)機(jī)通過(guò)多點(diǎn)使用的跟蹤干涉的工具德州儀器（TI）。此方法是基于位移的測(cè)量TI與固定在該工具保持架的反射器之間機(jī)和沿預(yù)定路徑移動(dòng)。錯(cuò)誤的參數(shù)從名義和測(cè)量之間的差額計(jì)算長(zhǎng)度，取一個(gè)適應(yīng)機(jī)模型考慮[174,202]。校準(zhǔn)的結(jié)果可以被用來(lái)生成一個(gè)查找表中的幾何誤差的實(shí)時(shí)補(bǔ)償。這校準(zhǔn)方法可顯著加快由測(cè)量在飛行中[176]。測(cè)定時(shí)間為一個(gè)工作容積1立方米從而可以減少到小于1小時(shí)后，對(duì)1刀具長(zhǎng)度體積誤差，使用1至連續(xù)校準(zhǔn)因此，四個(gè)跟蹤干涉使快速測(cè)量的定義的機(jī)床狀態(tài)以近似恒定溫度的水平，在一段約1小時(shí)。因此，它可以校準(zhǔn)機(jī)床在不同溫度下水平，并使用這些信息進(jìn)行溫度依賴性體積補(bǔ)償。 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