隨著機(jī)械制造技術(shù)向高精度、高自動(dòng)化方向發(fā)展，人們對(duì)數(shù)控機(jī)床加工精度的要求越來越高。在加工過程中，受切削熱、電氣部件發(fā)熱、機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件摩擦以及環(huán)境溫度變化等因素的影響，數(shù)控機(jī)床工作過程中非常容易產(chǎn)生誤差，其中熱誤差成為當(dāng)前數(shù)控機(jī)床誤差源之一，在機(jī)床總的加工誤差中占 40% ～ 70%[1]。熱誤差主要是由于溫度場分布不均勻而形成的，因此對(duì)數(shù)控機(jī)床主軸系統(tǒng)溫度場進(jìn)行測試與研究具有重要意義開發(fā)了一種由計(jì)算機(jī)分析主軸熱特性的模型，使得主軸單元熱特性在開發(fā)早期階段就能得到有效定量估計(jì)[2]。計(jì)昌柱等人針對(duì)機(jī)床熱變形誤差測量系統(tǒng)存在的缺陷，提出了一種提高測量精度的圓心處理方法[3]。、

本文將以 HMC50e、HMC63e 兩種型號(hào)臥式加工中心主軸系統(tǒng)為研究對(duì)象，建立對(duì)應(yīng)的測量方案，運(yùn)用 FLIR 紅外熱像儀分別對(duì)兩種型號(hào)臥式加工中心主軸系統(tǒng)初始狀態(tài)與熱測試終點(diǎn)溫度場分布進(jìn)行了檢測。

1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)主要在空切削狀態(tài)下進(jìn)行，不考慮切屑和切削運(yùn)動(dòng)影響。機(jī)床在冷態(tài)下開始運(yùn)行，在室溫環(huán)境下進(jìn)行測試，為了保證實(shí)驗(yàn)具有良好的初始條件，機(jī)床在實(shí)驗(yàn)前 12h 之內(nèi)處于空閑狀態(tài)，測試過程中不準(zhǔn)中途停車，保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤。

運(yùn)用 FLIR 紅外熱像儀對(duì)機(jī)床主軸軸承以及其他主要熱源穩(wěn)定溫度與溫升變化規(guī)律進(jìn)行測定。實(shí)驗(yàn)所測試臥式加工中心主軸的轉(zhuǎn)速為 4000 ～ 5000r/min，為保證機(jī)床在測試過程中運(yùn)行安全，測量轉(zhuǎn)速設(shè)置為 3000r/min，機(jī)床連續(xù)運(yùn)行 3.5h。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)安裝方法，使用 FLIR 熱像儀測得 HMC50e臥式加工中心主軸系統(tǒng)初始狀態(tài)與熱測試終點(diǎn)時(shí)溫度場分布情況，如圖 1、圖 2 所示；HMC63e 臥式加工中心主軸系統(tǒng)初始狀態(tài)與熱測試終點(diǎn)時(shí)溫度場分布如圖 3、圖 4 所示。對(duì)比不同型號(hào)的溫度場分布圖，可得主軸箱體前端最近位置溫度，且主軸箱體溫度場分布呈現(xiàn)前高、中低、后高的分布狀態(tài)。