随着“中国制造2025”制造业强国战略的提出,重型数控机床作为高端装备制造业中非常重要的工作母机,其加工精度的保持与提升亦日益受到重视。重型机床由于具有行程大、加工工件大和重载荷等特点,因而极易受内、外部热源的影响而产生热误差,如何有效减小重型机床的热误差已成为亟待解决的行业难题。本文以齐齐哈尔第二机床厂所研制的TK6916重型数控落地镗床为研究对象,针对“TK6916重型落地铣镗床热特性优化与热误差补偿技术研究”课题而展开,一方面采用有限元分析法对机床关键系统进行热特性分析、优化相关结构从而对产生的热变形进行有效防止;另一方面开发了适用于该类型机床的热误差实时补偿控制系统。通过开展热误差补偿实验,验证了热误差补偿模型具有较强的鲁棒性和预测精度。论文主要研究内容和成果如下:1、在分析TK6916重型落地铣镗床热源和边界条件的基础上,利用相关经验公式确定理论模型的热源大小和对流散热系数大小,建立了机床关键系统的有限元模型并对其温度场和热变形场进行了分析,得出影响机床热误差的热敏感区域及主轴热变形量;采用多目标优化方法对冷却套结构参数进行了优化,提高了机床主轴的热态特性。2、根据机床温度点优化选取的工程实践经验及相关理论,采用模糊聚类分组和全局寻优的方法选取热误差建模输入变量,使温度点由18个减少到了4个;在利用激光跟踪仪进行热误差检测和数据分析的基础上,首次提出基于烟花算法优化最小二乘支持向量机模型(FA-LSSVM)的建模方法,分析该建模方法与多种建模方法的预测效果,得出该模型预测精度更高。3、在分析研究机床热误差补偿关键技术的基础上,结合西门子840D数控系统特性设计出相应的热误差实时补偿系统,并开发了基于STM32F4的误差补偿器的硬件系统和软件系统,实现了该系统和机床数控系统的联接。4、开展了不同工况下机床的热特性实验,分析得出机床关键点温升与主轴热变形规律;依据上述理论分析进行热误差建模,并完成了TK6916机床热误差模型验证和补偿实验,机床主轴热漂移补偿效果显著。为热误差补偿技术在重型数控机床行业的应用与推广奠定了基础。