基于ANSYS的摆动轴漂移热误差消减设计研究

来源：机床与液压杂志2026年第1期北京时间：

作者：杨红军，李清耀，慕道增

单位：宝鸡机床集团有限公司；宝鸡机床集团有限公司；宝鸡机床集团有限公司

摘要：为解决五轴加工中心摆动回转轴因热变形引起的定位漂移问题，通过热误差分析与结构优化提升轴系精度稳定性。通过多种工况测试及ANSYS热-结构耦合有限元分析，确定定位漂移的根源在于冷却介质温度变化引起主轴周期性热变形。通过约束热变形及降低系统热变形内应力，重新设计多种编码器支撑结构，并利用ANSYS对新结构的热误差和灵敏度进行仿真分析，并采用最优结构方案进行实际应用验证。新摆动回转轴精度采用验棒和动态采样两种方式检测，结果表明：新结构使热漂移量从5.4″降至0.18″；实际测试中最小进给单位0.000 1°（0.36″）下轴系响应灵敏无超调。改进后的回转轴定位稳定、灵敏度优良，漂移热误差问题得到解决，验证了分析与改进设计的有效性。

关键词：摆动回转轴;漂移热误差;闭环控制;灵敏度;热-结构耦合分析

基金资助：国家重点研发计划高性能制造技术与重大装备专项项目（2022YFB3404000）