高建民，史晓军，许艾明，赵博选

（1.西安交通大学机械工程学院，西安 710049；2.西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室，西安 710049）

1 前言

随着数控机床整机及零部件设计、制造、装配和材料等相关技术的不断进步，几何误差、刀具磨损、伺服等误差在数控机床整体误差中所占的比例逐渐减小[1]。在高速高精度极端加工条件下，热变形日益成为影响机床加工精度的重要因素。大量研究与加工实践表明，对于高速高精度机床，由热变形引起的加工制造误差所占的比例为40%～70%[2]，热问题已成为影响机床精度的关键因素。为了减小机床热变形对加工精度和精度稳定性的影响，需要从设计、制造和使用等方面进行综合分析与优化。减少机床热误差的主要方法有两种：一是在设计阶段提高机床的热特性；二是在运行阶段对机床进行热误差补偿[3]。目前最常用的是在数控系统中根据热变形进行热误差补偿。热误差补偿法在一定范围内可提高加工精度，有助于降低设计制造成本。但是，它是一种被动的和事后补偿的方法，其补偿范围和有效性具有一定的限制。当一个机床的热特性比较差的时候，仅靠事后的热补偿是无法满足加工精度要求的。要提高机床的精度和热性能，必须在设计阶段，从提高机床的热特性、热刚度入手，实现机床的主动热控，从根本上提高机床的热性能。虽然人们自20世纪40年代就已开始对机床热特性进行研究，但是由于传……