[发明专利]一种检测与主轴热变形有关的热敏感点是否存在的方法

说明书

技术领域

本发明涉及对机床主轴热变形检测方法，具体涉及一种检测与主轴热变形有关的热敏感点是否存在的方法。

背景技术

伴随着一次又一次的技术革命，高精尖已经日益成为各类加工生产的方向与目标。但是由于机床在工作状态下产生的温度变化引起主轴变形造成的加工误差一直都是制约加工制造业发展的重要因素，有数据表明，由于机床热变形引起的加工误差占整个加工误差的30%～70%。利用补偿系统通过对机床主轴热变形的测量进行反馈调节，则可以达到对主轴变形量的控制，从而可以从源头上减小甚至消除主轴热变形及其带来的加工误差。通常建立的机床热误差模型与工艺参数密切相关，导致根据某种工艺参数建立的热误差模型鲁棒性很差，难以应用于机床热误差补偿。是否存在与工艺无关而只与测点温度相关的热误差模型，或者是热敏感点是否存在，如果存在其分布规律如何尚未见到完整的方案。为此，找到与设备或工艺无关的一种测量方法或与热变形有直接关系的热敏感点的分布规律一直是悬而未解的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的问题，提供一种检测与主轴热变形有关的热敏感点是否存在的方法，其可以测出主轴上是否存在热敏感点，并且便捷可靠、通用性强、适用范围广。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

1）在主轴的中心孔内设置用于改变主轴温度的加热元件，加热元件穿过中心孔与功率控制系统相连；

2）在主轴的轴向上开设若干孔，每个孔到主轴中心线的距离不同，在每个孔底部设置用于测定温度的热敏电阻；

3）在主轴上设置若干用于测定主轴变形量的涡流传感器；

4）通过控制功率控制系统使加热元件以不同功率输出，从而控制主轴的温度，热敏电阻和涡流传感器将所采集到的信息发送给计算机，然后用模糊聚类和线性回归的方法对所采集的信息进行分析以确定不同半径处的温度与主轴变形量之间是否能够建立函数关系，若能够建立函数关系并且不同温度场下的函数关系保持不变，则说明热敏感点存在；若不能建立函数关系，则说明热敏感点不存在。

所述热敏电阻和涡流传感器通过调理模块与计算机相连接。

所述涡流传感器设置于主轴的两端面及侧壁的两端。

相对于现有技术，本发明具有的有益效果：本发明通过在主轴内部设置加热元件，模拟机床主轴各类工况下温度的变化，在主轴内不同半径处设置热敏电阻，用以测量不同半径处主轴的温度，在主轴上设置涡流传感器，热敏电阻和涡流传感器将所测得的信息发送给计算机，通过Labview软件以及模糊聚类方法得出可以进行检测与主轴热变形有关的热敏感点是否存在。本发明原理简单，易于实现。

由于不同的工况对应不同的主轴变形量，主轴变形量对应不同的主轴补偿参数，本发明中若得出主轴上存在热敏感点，则根据热敏感点可以更精确地得到主轴在不同温度下的变形量，进而可以在不同工况下根据主轴变形量更改误差补偿控制系统的控制量，从而提高主轴的加工精度，同时为主轴热误差补偿提供了精确可靠的分析方法。与传统热误差补偿相比，本发明便捷可靠、通用性强、适用范围广，对于提高机床主轴精度有明显的改善，极大的提高了所加工产品的质量，降低废品率，从而降低生产成本。

附图说明

图1是本发明的功率控制系统示意图。

图2是本发明的机械系统、测量系统图。

图3是涡流传感器在主轴上的布置图，其中，图3（a）为在主轴端面上的设置图，图3（b）为在主轴侧壁两端上的布置图。

图4是本发明的数据采集系统示意图。

图5是本发明的检测流程图。

其中：1-主轴；2-涡流传感器；3-热敏电阻，4为计算机，5为第一研华PCI-1723模拟量输出卡，6为第一接线端口，7为调理模块，8为第二接线端口，9为第二研华PCI-172332路模拟量输出卡。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细描述。