阿帕斯自主研发 | 热补偿系统

随着科技的发展，数控机床的加工精度越来越收到行业重视，热误差成为了影响数控机床加工精度的关键因素，因此对机床热误差的有效补偿是当前数控机床发展的急需解决的问题。

一、什么是热补偿系统？

热补偿系统的实质是热误差补偿技术，对机床整机的温度和热变形进行测量，建立机床温升与热误差之间的数学模型并嵌入到数控系统中。从而实现机床在加工时预测机床下一时刻的热变形，并调节机床的加工参数从而达到提高加工精度的目的。

热补偿系统的目的

由于现代加工制造的特点，需要数控机床长时间处于高速切削和快速进给的状态下工作，这样就会造成机床床身和主要部件的快速升温，机床的各个部分产生不均匀的温度场，使得机床在热应力的影响下发生热变形，产生热变形误差。

众多研究己经表明热误差己经成为影响数控机床加工精度提高的关键因素，对于一些精密数控机床由于热误差引起的加工误差约占总加工误差的40%-70%左右，而对于一些超精密加工机床而言，高的甚至可达到89%。

因此如何有效的控制数控机床的热误差就显得十分重要，而热补偿系统是当前控制机床热误差的有效手段。

热补偿系统的原理

误差补偿法是应用某种控制策略，利用监测装置，执行机构和计算机技术来减小加工误差，提高加工精度，可以在不提高机床自身加工精度的条件下，通过对加工过程的误差源分析、建模，实时地计算出空间位置误差，将该误差反馈到控制系统中，改变实际坐标驱动量来实现误差修正。

二、热补偿系统的优势

减少热变形误差，目前主要通过两种途径来实现，误差防止法和误差补偿法。

误差防止法

误差防止法是指试图通过设计和制造途径来消除或减少可能的热误差源，提高机床的制造精度，或者控制温度来满足加工精度要求。

它存在着很大的局限性，随着机床本身精度的提高，会造成系统成本大幅上升，所带来的费用增加是非常大的，因此受到经济条件的制约，而且存在着现有加工能力的限制和无法降低环境干扰引起的误差等问题。

误差补偿法

相对于误差防止法，误差补偿法的优点如下：

1、应用灵活，适用范围广

2、减少环境干扰所产生的误差

3、有效提供工件精度，使其有可能获得比母机更高的精度

4、可降低仪器和设备制造的成本，带来显著的经济效益。

因而误差补偿技术以其强大的技术生命力迅速被各国学者、专家所认识，并使之在机械制造行业中得以迅速发展和推广。

目前，热误差补偿技术己成为现代精密工程的重要技术支柱之一。许多精密机床、精密仪器及某些精密制造设备均采用了误差补偿技术。

随着现代计算机技术、数控技术及测量系统的高速发展，热误差补偿技术有了更加广泛的应用前景。有效的检测机床的各项误差参数并建立热变形误差预报模型对机床误差进行实时补偿成为众多科研院所争相研究的重点。

三、阿帕斯数控自主研发的热补偿系统

阿帕斯数控全系列机床均可选配专用热补偿系统，功能包括主轴热伸长补偿、结构补偿。

阿帕斯数控专用热补偿系统利用分布于机床本体、主轴内部的各个高精度、高灵敏度温度传感器，实时感测主轴、机床结构以及环境的温度变化，配以为每台机器量身定制的热力学补偿算法，将因为温度引起的结构变形通过数控系统的实时补偿功能加以修正，实现温度变而位置不变的目标，进而实现机器在全时、全域的刀尖动态精度都处于设定的公差范围内，实现客户所需要加工精度。

（热补偿效果图）

（ 阿帕斯数控机床）

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