切削加工過程的精度受到所使用機床設(shè)備靜態(tài)、動態(tài)和溫度狀況的影響。其中，溫度在總誤差中的影響最大。因此，人們對滾珠絲杠傳遞機構(gòu)的熱變化特性進行了檢測。
有人預(yù)測：切削加工機床的靜態(tài)和動態(tài)性能會越來越好，這樣就可以明顯的減少它們對加工誤差的影響。相反，在總加工偏差中，熱變形的影響卻越來越大。在過去的幾十年中，總加工偏差中，熱變形影響的比例提高到了70%～75%。
在考慮金切加工機床的熱變形影響時，要把外部因素的熱變形影響和內(nèi)部因素的熱變形影響區(qū)分開來。金切加工機床的內(nèi)部熱源和降低內(nèi)部熱源帶來的溫度升高都可以采用主動式（滾珠軸承絲杠、線性導(dǎo)軌）和被動式（機床床身）等方法來實現(xiàn)。
非均質(zhì)的溫度場能夠?qū)е耇CP的偏移
熱源和降溫共同作用的結(jié)果是一個非均質(zhì)的溫度場；一個在機床設(shè)備內(nèi)部、會導(dǎo)致刀具中心點控制（TCP）出現(xiàn)位移的非均質(zhì)溫度場。基于這一原因，亞琛工業(yè)大學(xué)（RWTH）的機床實驗室（WZL）對金切加工機床部件的熱變化特性進行了檢驗測試（圖1）。為進行這一試驗，專門設(shè)計制造了一套試驗設(shè)備，從而能夠有目的的對滾珠絲杠這類機床部件在各種影響參數(shù)和變量的作用下進行檢測和試驗。
試驗臺中的滾珠絲杠支承方式
安裝在試驗臺上待檢的滾珠絲杠（KGT）的直徑為30mm，絲杠導(dǎo)軌為20mm（圖2）。經(jīng)牙嵌式離合器把伺服電動機和滾珠絲杠連接成一體，驅(qū)動滾珠絲杠傳動機構(gòu)。滾珠絲杠的滾珠螺母經(jīng)測力傳感器與試驗臺的運動滑臺連接。通過多個應(yīng)變片，測力傳感器能夠測定出熱變形時、與摩擦力成比例的軸向力大小。
在運動滑臺的下方安裝了一臺線性電動機，由它產(chǎn)生阻止滑臺運動的阻力。這一試驗臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計屬于滾珠絲杠的游動軸承支承方式，其中的固定軸承位置為滾珠絲杠的驅(qū)動側(cè)。
在測定穩(wěn)定均衡狀態(tài)下滾珠絲杠的熱變化特性時，檢測是在連續(xù)工作的狀態(tài)下進行的。為了使?jié)L珠絲杠達到穩(wěn)定的均衡狀態(tài)，伺服電動機驅(qū)動滾珠絲杠進行4h的恒速往復(fù)運動。在這一時間段內(nèi)沿上蓋螺母、測力傳感器和床身熱流方向貼附的PT-100感溫元件進行溫度檢測。
試驗臺具有遮陽罩和防風(fēng)罩，為控制試驗過程的溫度對環(huán)境溫度也進行了檢測和記錄，這樣就可以對外部環(huán)境溫度的影響進行修正了，或者避免外部環(huán)境溫度對檢測、試驗產(chǎn)生影響。輔助的電渦流傳感器在滾珠絲杠的端面進行檢測，從而可以測定出滾珠絲杠軸向伸長量的變化。
熱變化特性與滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速有關(guān)
為了能夠系統(tǒng)地評判滾珠絲杠的熱變化特性，首先對不同轉(zhuǎn)速下的溫度變化情況進行了考察。圖3所示曲線就是不同轉(zhuǎn)速時KGT絲杠螺母的溫度曲線，它清楚的表現(xiàn)出指數(shù)曲線的特性：當(dāng)轉(zhuǎn)速較低時，例如10m/min時，絲杠螺母穩(wěn)定平衡時的溫度為29℃。滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速越高，整個系統(tǒng)的穩(wěn)定平衡溫度也就越高。當(dāng)滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速達到最高的40m/min時，穩(wěn)定平衡時的溫度則高達31℃。
根據(jù)試驗可以得出這樣的結(jié)論：滾珠絲杠的熱變化特性與滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速有關(guān)。與發(fā)熱變化有關(guān)的結(jié)果自然就是不同的軸向伸長量（圖4）。在滾珠絲杠達到最高運動速度40m/min時，滾珠絲杠的軸向伸長量最大可達65μm。這里也可以看出與速度之間的相互關(guān)系。根據(jù)滾珠絲杠在機床設(shè)備中的具體安裝、位置情況，實際的滾珠絲杠最大軸向伸長量與理論伸長量有著明顯的差異。
除了部件發(fā)熱這一現(xiàn)象之外，也對滾珠絲杠向周圍零部件的散熱情況進行了研究（圖5）。滾珠絲杠螺母經(jīng)測力傳感器散發(fā)的熱流可以直達游動軸承的軸承座處，使軸承座處的溫度提高3℃。驅(qū)動側(cè)的固定軸承座的溫度也提高了相同的溫度；也就是說：溫度散發(fā)的相當(dāng)均勻，工作滑臺的溫度僅提高了1℃。
在將來的試驗中，將進一步對其他影響因素，例如滾珠絲杠螺母密封系統(tǒng)、線性電動機有目的地施加阻力負載時的情況或者其他部件、預(yù)緊力等級等影響因素的作用進行研究和考察。
在滾珠絲杠熱變化特性試驗中，使用的試驗臺允許設(shè)置不同的影響因素變量。這一試驗臺還能同時完成受力大小的檢測，這就有可能測定出大多數(shù)的摩擦力。溫度分布的情況采用了探針接觸式檢測方法，沿?zé)崃鞣较蜻M行了檢測。第一次檢測就得到了與滾珠絲杠轉(zhuǎn)速有關(guān)的熱傳導(dǎo)。當(dāng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)速較低為10m/min時，最熱的零件滾珠絲杠螺母的溫度也只有29℃。
當(dāng)滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速提高一倍時，溫度也上升1℃達到30℃。當(dāng)進一步提高滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速時，可以確定滾珠絲杠螺母的溫度會進一步提高。
