最近，重庆大学机械传动国家重点实验室的一个研究团队发现了精密机床热控制（TC）过程与材料去除（MR）过程之间的耦合关系。研究团队认为，这两个功能过程的耦合关系会影响机床的热平衡特性和能量特性，从而影响加工精度和能效。这项研究发表在2022年4月29日的《机械工程前沿》杂志上。
随着机床在制造业中的广泛应用，机床能耗已成为绿色低碳制造的研究热点和前沿。然而，以往的研究仅将磁流变能量视为有用能量消耗，而忽略了TC为保持内部热稳定性和加工精度所消耗的有用能量。在追求高效节能和高精度加工的过程中，应更加重视TC的能耗以及MR与TC的耦合关系。因此，本研究团队通过理论建模和实验分析来探索这两个功能过程之间的耦合关系。精密机床的磁流变是一个增值过程，随着磁流变功率的增加，能量特性将发生变化，磁流变产生的热量将同步增加。为了保证热平衡状态，TC将消耗巨大的能量带走MR产生的大部分热量。
传统的研究致力于提高与MR有关的切削能效，但随着机床越来越复杂，机床用户对加工质量的要求越来越高，与热平衡状态密切相关的加工精度已成为评价机床加工性能的重要指标。该研究的作者曹华军教授表示：“能效与加工精度之间存在明显的不匹配，因此如何实现能效与精密加工的协同，是未来提高精密数控机床加工性能的关键研究项目。”。
曹华军教授的研究团队是中国研究绿色制造的先驱研究团队之一。该团队在金属切削机床的绿色设计和节能技术、制造系统的动态建模和碳效率评估方法、精密机床的热平衡控制和热误差补偿等方面进行了广泛的研究。
曹教授说：“探索材料去除和热控制之间的耦合关系是提高精密机床加工性能的第一步，目前这只是从定性的角度出发。”。“未来，我们将继续研究MR和TC影响下的‘机电热’耦合机理。这项工作可以为机床实现高效率和精密加工目标提供理论支持，促进精密机床的绿色低碳发展。”
