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铣车复合加工中心整机热变形及误差补偿的研究
摘要：
铣车复合加工中心在加工过程中，由于机床刚度影响、温度变化等因素的影响，会出现整机热变形现象，从而导致位置误差的产生。因此，研究整机热变形及误差补偿问题，对于提高铣车复合加工加工精度具有重要的意义。本文从整机热变形的成因和影响入手，分析误差量测技术以及常用的误差补偿方法，最后总结了目前整机热变形及误差补偿方面的研究现状和发展趋势。
关键词：铣车复合加工；整机热变形；误差补偿；精度；研究现状
一、引言
随着科学技术的不断发展，对产品加工精度的要求也越来越高。而铣车复合加工是一种高精度加工方式，因其可以一次加工完成多种加工要求，而受到了广泛的关注。然而，在加工过程中，会受到多种因素的影响，其中温度变化是最为显著的一个因素。由于铣车复合加工机床的结构特点和加工过程中存在的热源，机床整体会发生热变形，从而导致机床位置误差的产生。解决整机热变形及位置误差的问题，对于提高铣车复合加工电子设备的加工精度具有重要的意义。
本文首先阐述整机热变形的成因和影响，其次介绍了误差量测技术及常用的误差补偿方法，最后总结了目前整机热变形及误差补偿领域的研究现状和发展趋势。
二、整机热变形的成因和影响
机床整体热变形主要受以下因素影响：
(1)内部参数因素：机床内部的摩擦、润滑、薄膜及其他微观部件的影响。
(2)外部参数因素：环境温度的变化、周围氛围的湿度、风速、油品等因素的影响。
(3)物理原因：由于不同材料的膨胀系数不同，在机床加工过程中发生热变形现象。
整机热变形现象主要带来以下影响：
(1)降低加工精度：热变形导致的机床位置误差往往会显著影响加工精度。
(2)降低机床寿命：频繁的热膨胀和收缩会导致机床表面产生微裂纹，从而使机床寿命缩短。
(3)系统不稳定：由于热变形的存在，机床不稳定，从而影响机床的可靠性和稳定性。
三、误差量测技术
误差量测技术是研究整机热变形及误差补偿领域中非常重要的一环。在铣车复合加工中，误差量测技术可分为直接和间接两大类。其中直接误差量测技术是对机床位置误差直接进行量测。而间接误差量测技术则是通过量测加工件几何形状来推算机床位置误差。
常见的直接量测方法有激光干涉仪、码盘规等。其中激光干涉仪是目前广泛应用于误差量测的一种技术。激光干涉仪通过对机床上安装的反射片进行扫描、识别反射条上的信息，从而得知反射片所处的位置，进而计算出机床的位置误差量。而码盘规则是一种较为传统的直接量测机床误差的技术。它通过联动系统将工作台移动至固定位置，并将杆尺对准规尺。通过它所能提供的规尺指示数，可以测量出工作台在空间坐标系中的位置，进而计算出机床的位置误差。
间接误差量测方法主要有工件坐标测量法、毛坯加工法等。其中工件坐标测量法通常使用三坐标测量仪来实现。通过测量工件表面各点与理论位置的偏差，通过反演逆运动学方程，进而推算出机床位置误差。而毛坯加工法则是指通过测量毛坯和最终产品之间的差异，而推算出机床位置误差，该方法需要多次加工，耗时较长。
四、误差补偿方法
误差补偿使铣车复合加工中心在加工过程中能够自动修正位置偏差，从而提高加工精度。这里介绍常见的五种误差补偿方法：
(1)预测控制法：在掌握机床温度曲线等其他参数的前提下，通过预测方法对加工数据进行处理和分析，通过预测控制法对位置误差进行补偿。
(2)模型补偿法：模型补偿法是通过机床位置误差与加工速度、刀具位置等因素之间的函数关系建立误差补偿模型，从而实现机床误差的补偿。
(3)实时补偿法：实时补偿法是通过实时监测加工过程中模式、位置等因素，来判断出机床相对位置的偏差量，并针对性的进行补偿操作。
(4)反馈补偿法：反馈补偿法是通过在机床上设置传感器，如激光干涉仪等，实时监测加工质量，对机床误差进行反馈补偿。
(5)位置避让法：位置避让法是通过避开机床误差较大的区域来达到补偿的目的。
五、研究现状及未来趋势
目前，对于整机热变形及误差补偿领域的研究日益深入，相关的研究成果已经得到了广泛的应用。在现有的误差补偿方法中，实时补偿法和反馈补偿法技术已经发展成熟，并且在实际应用中产生了显著的效果。除此之外，预测控制法对于整机热变形及误差补偿问题具有非常重要的意义，未来应该进一步加强此方面的研究。在误差量测技术方面，随着三维成像技术的不断发展，可以预见，将出现更多更精细的误差量测技术。
六、结论
本文介绍了整机热变形及误差补偿问题。它是铣车复合加工中心加工精度提高的重要问题。在误差补偿方面，实时补偿法和反馈补偿法已经成熟，预测控制法也具有潜在的应用。在误差量测技术方面，随着科技的不断发展，更多更精细可靠的误差量测技术也将不断出现。