章绪论

1.1课题背景

目前世界上主要的制造业强国对制造技术的投入不断地加强，高速加工、精 密制造等技术的应用日益增多，柔性系统的快速发展，超大规模集成电路功能的 不断增强对数控加工技术水平提出了更加紧迫的时代要求[1?5]。机床的热误差是机床 误差的重要组成部分，有研宄表明，机床的热误差占到总误差的30%—50%[6]，这主要 是主轴单元和滚珠丝杠的热变形误差。随着机床的高速化，滚珠丝杠伺服进给系统的 热误差越来越影响机床的定位精度与加工精度。

数控机床伺服进给系统的结构组成如图1.1所示，主要包括：编码器、电机、联 轴器、滚珠丝杠副、支撑轴承组、光栅尺、导轨、工作台等。其工作原理是将伺服电 机的旋转运动通过滚珠丝杠副转化为工作台的直线进给运动，进行工件切削加工。

在滚珠丝杠进给系统中，热源主要包括丝杠滚道与滚珠、滚珠与螺母滚道的摩擦 热、滚珠与支撑轴承内外圈的摩擦热，伺服电机发热传递到丝杠上的热，环境的辐射 热等。其中滚珠丝杠的摩擦热占很大的比重，尤其在高速进给条件下，摩擦发热更加 严重，这会使滚珠丝杠产生轴向热伸长。如图1.2所示，一方面这会导致了工作台 的定位精度的下降，影响了工件的加工精度；另一方面从热伸长导致丝杠拉伸刚度降 低的角度看，较大的刚度的降低也会使系统的固有频率降低，影响了伺服系统的快速 响应性。

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