隨著機械制造技術(shù)向高精度、高自動化方向發(fā)展，人們對數(shù)控機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、機床運動部件摩擦以及環(huán)境溫度變化等因素的影響，數(shù)控機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)控機床誤差源之一，在機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，因此對數(shù)控機床主軸系統(tǒng)溫度場進(jìn)行測試與研究具有重要意義開發(fā)了一種由計算機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[2]。計昌柱等人針對機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 兩種型號臥式加工中心主軸系統(tǒng)為研究對象，建立對應(yīng)的測量方案，運用 FLIR 紅外熱像儀分別對兩種型號臥式加工中心主軸系統(tǒng)初始狀態(tài)與熱測試終點溫度場分布進(jìn)行了檢測。

1 實驗設(shè)計

實驗主要在空切削狀態(tài)下進(jìn)行，不考慮切屑和切削運動影響。機床在冷態(tài)下開始運行，在室溫環(huán)境下進(jìn)行測試，為了保證實驗具有良好的初始條件，機床在實驗前 12h 之內(nèi)處于空閑狀態(tài)，測試過程中不準(zhǔn)中途停車，保證實驗數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤。

運用 FLIR 紅外熱像儀對機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。實驗所測試臥式加工中心主軸的轉(zhuǎn)速為 4000 ～ 5000r/min，為保證機床在測試過程中運行安全，測量轉(zhuǎn)速設(shè)置為 3000r/min，機床連續(xù)運行 3.5h。

2 實驗結(jié)果分析

根據(jù)以上實驗安裝方法，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)與熱測試終點時溫度場分布情況，如圖 1、圖 2 所示；HMC63e 臥式加工中心主軸系統(tǒng)初始狀態(tài)與熱測試終點時溫度場分布如圖 3、圖 4 所示。對比不同型號的溫度場分布圖，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)。