基于热力学定律的数控车床温度监控装置制造方法及图纸

本发明专利技术基于热力学定律的数控车床温度监控装置中，温度监控热敏电阻位于电主轴电机定子内不与定子内其他零部件发生空间干涉的温升最高部位，温度保护热敏电阻由与电主轴电机相数相同数量的热敏电阻串联，每组温度保护热敏电阻贴紧于每相绕组中温升最高的线圈的最高温升部位；刀具温度传感器包括三组铂铑丝温度传感器组，各铂铑丝温度传感器组测头设置于刀尖外表面并与刀尖加工部保持间隔；温度调控模块包括冷气调控装置和冷水调控装置，通过冷气调控装置的低温冷气或冷水调控装置的低温冷水使待调控部位温度降低。本发明专利技术可以及时准确的监测数控车床关键部位温度，并能可靠、有效、低成本地降低温升和热变形影响。

Temperature monitoring device of numerical control lathe based on thermodynamics law

The temperature monitoring thermistor is located in the highest temperature rising position in the stator of the motorized spindle motor without spatial interference with other parts of the stator. The temperature protection thermistor is connected in series with the same number of thermistors as the motorized spindle motor, and each group of thermistors can keep the temperature. The protective thermistor is close to the highest temperature rising position of the coil with the highest temperature rising in each phase winding; the tool temperature sensor includes three platinum-rhodium wire temperature sensors, and the probe of each platinum-rhodium wire temperature sensor group is set on the outer surface of the tool tip and keeps interval with the tool tip processing section; the temperature control module includes the air-conditioning device and the cold-water regulating device. The control device reduces the temperature of the part to be regulated by means of the low temperature cold air or the low temperature cold water of the cold water control device of the cold air control device. The invention can timely and accurately monitor the temperature of key parts of a numerical control lathe, and can reliably, effectively and low-cost reduce the influence of temperature rise and thermal deformation.

【技术实现步骤摘要】
基于热力学定律的数控车床温度监控装置
本专利技术涉及数控车床的温度监控
，特别涉及一种高精度数控车床的温度监测、控制装置。
技术介绍
数控车床是一种高精度、高自动化、高柔性的精密制造装备。随着数控车床及相关制造技术的快速发展，金属车削加工对数控车床的精度和精度稳定性提出了更高的要求。在精密车削加工中，由数控车床热变形所引起的制造误差占总误差的40％～70％。在数控车床中，影响车床热变形的主要因素有电主轴的热变形、刀具的热变形等。电主轴和刀具均属于数控车床的重要零部件，电主轴和刀具的热变形为数控车床热变形的最重要影响因素，并直接影响数控车床的加工精度和被加工产品的质量。因此，为了有效控制数控车床的热变形，需要对电主轴和刀具等重要部位进行温度监测，然后采用多种方式消除热变形或热变形影响。然而，常规温度监测方式不能及时发现关键温度信息从而导致温度监测的滞后、不稳定、低精度等问题，常规的热变形控制方法如自动热变形补偿方法往往成本高、稳定性差、效果有限。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种基于热力学定律的数控车床温度监控装置，解决现有技术中的前述问题。为此，本专利技术提供的技术方案如下。在一个实施例中，描述了一种基于热力学定律的数控车床温度监控装置，它包括信号调理模块、数据采集模块、数据处理模块和温度调控模块，以及设置在电主轴电机上用于监测电主轴电机温度的电主轴温度传感器和设置在刀尖上用于监测刀尖温度的刀具温度传感器，所述电主轴温度传感器和刀具温度传感器将被测部位的温度信息转换为电信号后经信号调理模块传至数据采集模块，所述数据采集模块完成模数转换后将温度数据传至数据处理模块，所述数据处理模块根据收到的温度数据做出决策并向温度调控模块发出相应的温度调控指令，所述温度调控模块根据收到的温度调控指令对相应的待调控部位进行温度调控，所述电主轴温度传感器位于电主轴电机的定子内部且不与定子内其他零部件发生空间干涉。一种实施方式中，所述电主轴温度传感器包括温度监控热敏电阻和温度保护热敏电阻，所述温度监控热敏电阻位于电主轴电机定子内不与定子内其他零部件发生空间干涉的温升最高部位，所述温度保护热敏电阻由与电主轴电机相数相同数量的热敏电阻串联，每组温度保护热敏电阻贴紧于每相绕组中温升最高的线圈的最高温升部位。一种实施方式中，所述电主轴电机定子内不与定子内其他零部件发生空间干涉的温升最高部位，以及每相绕组中温升最高的线圈的最高温升部位，均在电机封装前通过通入恒定电流一段时间后采用红外温度测量仪可直接测量并确定。一种实施方式中，所述的温度监控热敏电阻采用KTY84，所述的温度保护热敏电阻采用PTC热敏电阻。一种实施方式中，所述KTY84的预警温度设置范围可以选择120°C±5°C、110°C±5°C、100°C±5°C、90°C±5°C、80°C±5°C、115°C±5°C、105°C±5°C、95°C±5°C、85°C±5°C、75°C±5°C中任一预警温度范围，主轴停转温度范围可以选择155°C±5°C、145°C±5°C、135°C±5°C、125°C±5°C、115°C±5°C、110°C±5°C、100°C±5°C、90°C±5°C、150°C±5°C、140°C±5°C、130°C±5°C、120°C±5°C中任一停转温度范围，且主轴停转温度范围的温度值均高于预警温度设置范围的温度值；当KTY84监测到的被测部位温度值位于预警温度设置范围内时，数据处理模块向PLC系统或NC数控系统发出预警并由PLC系统或NC数控系统自动记录保存出现该预警的时间和实际温度数值；当KTY84监测到的被测部位温度值位于主轴停转温度范围内时，数据处理模块经PLC系统或NC数控系统向电主轴驱动器发出指令而直接使电主轴电机停止转动并处于断电状态。一种实施方式中，所述刀具温度传感器包括三组铂铑丝温度传感器组，各铂铑丝温度传感器组测头设置于刀尖外表面并与刀尖的加工部保持1mm以上20mm以内的间隔。一种实施方式中，所述温度调控模块包括冷气调控装置和冷水调控装置，所述冷气调控装置和冷水调控装置通过冷气调控装置的低温冷气或冷水调控装置的低温冷水使待调控部位温度降低。一种实施方式中，所述冷气调控装置提供的冷气经通风滤网后经风道作用于电主轴电机外表面从而实现对电主轴电机进行降温；所述冷气调控装置提供的冷气经风道穿过多爪卡盘进而从电主轴基座流出以带走电主轴电机的热量；从电主轴基座流出的冷气可作用于工件及刀具系统。一种实施方式中，所述冷水调控装置包括冷却水箱和冷却水喷头，所述冷却水喷头固定安装于刀具系统并可随刀具系统沿X轴移动，所述冷却水喷头正对刀尖加工部，所述低温冷水经冷却水喷头作用于刀尖加工部，所述冷却水箱和冷却水喷头之间采用冷却水管连接，所述冷却水管与数控车床的X轴动力线、数据线等共同被同一拖链固定支撑并实现运动保护。一种实施方式中，当电主轴温度传感器测得的实际温度值大于或等于针对电主轴温度传感器测点设定的相应温度值，温度调控装置对电主轴电机进行温度调控；当刀具温度传感器测得的实际温度值大于或等于针对刀具温度传感器测点设定的相应温度值，温度调控装置对刀尖进行温度调控。本专利技术的有益效果及其他方面的优点将由下面结合附图的详细描述而变得清楚明白，附图通过示例的方式描述了本专利技术的原理。附图说明所描述的实施例将通过下面结合附图的描述而易于理解，附图中类似的参考标号表示类似的结构元件，以下是各附图的具体说明。图1为本专利技术实施例1的数控车床温度监控装置主视方向的总体结构示意图；图2为本专利技术实施例1的数控车床温度监控装置俯视方向的总体结构示意图；图3为图2中刀具系统的局部放大图；图4为本专利技术实施例1的电主轴基座内部结构示意图；图5为铂铑丝温度传感器组测点位置及布置图；图6为本专利技术实施例1的数控车床温度监控装置的总体架构图；图7为本专利技术实施例1的数控车床温度监控装置的温度调控模块原理图；图8为本专利技术实施例1的KTY84电阻温度变化曲线；图9为本专利技术实施例1的数控车床温度监控装置的电主轴温度监控原理示意图；图10为本专利技术实施例4的数控车床温度监控装置的电主轴温度监控原理示意图。具体实施方式在下面的具体描述中，大量具体细节被阐述来提供对于所描述的实施例的基础原理的透彻理解。但是，对于本领域技术人员来说，显然，所描述的实施例在没有这些具体细节的一部分或全部的情况下也可以实施。在实施例的描述过程中，已知的处理步骤没有被具体描述，以避免不必要地模糊根本的原理。下面借助于附图详细描述本专利技术的实施例。然而，本领域技术人员应该理解，在此参考这些附图给出的具体描述是示例性目的，本专利技术超出这些有限的实施例。实施例1。如图1、图2、图3、图4所示，本专利技术的一个实施例的数控车床100包括电主轴110、刀具系统120、PLC系统130、多爪卡盘140、电主轴基座150、电控柜组件160等。所述电主轴110包括电主轴电机111和电主轴驱动器112。所述刀具系统120包括刀架121、刀柄122和刀尖123。所述电主轴基座150包括电主轴基座本体151。所述电控柜组件160包括所述数控车床110主要电控系统的硬件零部件，例如电机驱动器、控制器、PLC系统130等涉及的硬件零部件以及相关的线缆、转换器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于热力学定律的数控车床温度监控装置，其特征在于，包括信号调理模块、数据采集模块、数据处理模块和温度调控模块，以及设置在电主轴电机上用于监测电主轴电机温度的电主轴温度传感器和设置在刀尖上用于监测刀尖温度的刀具温度传感器，所述电主轴温度传感器和刀具温度传感器将被测部位的温度信息转换为电信号后经信号调理模块传至数据采集模块，所述数据采集模块完成模数转换后将温度数据传至数据处理模块，所述数据处理模块根据收到的温度数据做出决策并向温度调控模块发出相应的温度调控指令，所述温度调控模块根据收到的温度调控指令对相应的待调控部位进行温度调控，所述电主轴温度传感器位于电主轴电机的定子内部且不与定子内其他零部件发生空间干涉。

【技术特征摘要】
1.基于热力学定律的数控车床温度监控装置，其特征在于，包括信号调理模块、数据采集模块、数据处理模块和温度调控模块，以及设置在电主轴电机上用于监测电主轴电机温度的电主轴温度传感器和设置在刀尖上用于监测刀尖温度的刀具温度传感器，所述电主轴温度传感器和刀具温度传感器将被测部位的温度信息转换为电信号后经信号调理模块传至数据采集模块，所述数据采集模块完成模数转换后将温度数据传至数据处理模块，所述数据处理模块根据收到的温度数据做出决策并向温度调控模块发出相应的温度调控指令，所述温度调控模块根据收到的温度调控指令对相应的待调控部位进行温度调控，所述电主轴温度传感器位于电主轴电机的定子内部且不与定子内其他零部件发生空间干涉。2.根据权利要求1所述的数控车床温度监控装置，其特征在于，所述电主轴温度传感器包括温度监控热敏电阻和温度保护热敏电阻，所述温度监控热敏电阻位于电主轴电机定子内不与定子内其他零部件发生空间干涉的温升最高部位，所述温度保护热敏电阻由与电主轴电机相数相同数量的热敏电阻串联，每组温度保护热敏电阻贴紧于每相绕组中温升最高的线圈的最高温升部位。3.根据权利要求2所述的数控车床温度监控装置，其特征在于，所述电主轴电机定子内不与定子内其他零部件发生空间干涉的温升最高部位，以及每相绕组中温升最高的线圈的最高温升部位，均在电机封装前通过通入恒定电流一段时间后采用红外温度测量仪可直接测量并确定。4.根据权利要求2所述的数控车床温度监控装置，其特征在于，所述的温度监控热敏电阻采用KTY84，所述的温度保护热敏电阻采用PTC热敏电阻。5.根据权利要求4所述的数控车床温度监控装置，其特征在于，所述KTY84的预警温度设置范围可以选择120°C±5°C、110°C±5°C、100°C±5°C、90°C±5°C、80°C±5°C、115°C±5°C、105°C±5°C、95°C±5°C、85°C±5°C、75°C±5°C中任一预警温度范围，主轴停转温度范围可以选择155°C±5°C、145°C±5°C、135°C±5°C、125°C±5°C、115°C±5°C、110°C±5°C、100°C±5°C、90°C±5°C、150°C...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈羽笛，陈建楼，黄彬彬，
申请(专利权)人：盐城巽为科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32