A measuring device and method for thermal characteristics of electric spindle with hollow cooling structure under internal cooling condition includes anti-jamming wireless temperature sensor, anti-jamming wired temperature sensor, displacement sensor, temperature monitoring module, numerical control machining center, thermal characteristic measuring workpiece, coordinate measuring machine and data processing module. The method is based on six kinds of cold and heat sources that affect the thermal characteristics of the spindle. In the cutting experiment, the spindle idling and tool changing operation are used to simulate the actual working condition of the machine tool in the industrial field. Then a special workpiece is designed to be used for multi-cycle cutting. Then the workpiece is moved to the coordinate measuring machine to measure the cutting plane characteristic data. Then the cutting plane characteristics and the cutting level are fitted by fitting the cutting plane characteristics and calculating the cutting level. The surface height difference and the thermal characteristics of the spindle were fitted. The thermal characteristics of the spindle were obtained conveniently and universally by combining the water cooling conditions of the outer water jacket and the heating conditions of the spindle broach mechanism under the internal cooling conditions.
【技术实现步骤摘要】
中空冷却结构电主轴内冷工况下的热特性测量装置与方法
本专利技术涉及的是一种机械加工领域的技术,具体是一种用于测出中空冷却结构电主轴在内冷工况下的热特性测量装置与方法。
技术介绍
电主轴单元是数控机床的核心部件,其性能好坏在很大程度上决定了整台机床的加工精度和生产效率,研究其热特性,对提升机床加工精度至关重要。如今,带中空冷却结构的电主轴在机械加工领域逐渐得到应用,而测量其在内冷工况下的热伸长量是目前的工业技术难题。因为其在内冷工况下进行切削工作时,由于切削液四处喷洒,机床工作空间内充满液体,导致传统的在外冷工况下使用接触触发式传感器测量的方法不适用,目前用于测量中空冷却结构电主轴在内冷工况下的热特性的装置或方法尚未成熟。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的上述不足,提出一种中空冷却结构电主轴内冷工况下的热特性测量装置与方法,通过对影响主轴热特性的六种冷热源进行分析,实施预先的温度优化布点,切削实验中以主轴空转和模拟换刀操作来模拟工业现场实际的机床工作状况,然后设计出一种特殊的工件用来进行循环多次切削,接着将工件移入三坐标测量机进行切削平面特征数据的测量,再通过拟合切削平面特征和计算切削平面高度差以及拟合主轴热特性,实现了在内冷工况下,综合了外水套水冷条件及主轴拉刀机构发热状况,方便通用地得出了主轴热特性。本专利技术是通过以下技术方案实现的:本专利技术涉及一种中空冷却结构电主轴内冷工况下的热特性测量装置,包括:若干抗干扰无线温度传感器、抗干扰有线温度传感器、位移传感器、温度监控模块、数控加工中心、热特性测量工件、三坐标测量机、数据处理模块,其中:抗干扰无 ...
【技术保护点】
1.一种中空冷却结构电主轴内冷工况下的热特性测量装置,其特征在于,包括:若干抗干扰无线温度传感器、抗干扰有线温度传感器、位移传感器、温度监控模块、数控加工中心、热特性测量工件、三坐标测量机、数据处理模块,其中:抗干扰无线温度传感器分别设置于主轴拉刀机构液压油管道回路与电主轴连接位置的出口管道上、主轴端与外冷却回路连接位置的出口管道上、主轴端与内冷却回路连接位置的进口管道上和主轴前轴承所在位置的电主轴外壳上并向温度监控模块输出温度数据信息;抗干扰有线温度传感器分别设置于机床外壳上和液压站表面外壳上并向温度监控模块输出温度数据信息,用于测量切削完毕后机床停机状态下的主轴回缩量的位移传感器设置于数控加工中心的工作台上,用于采集并记录温度数据信息的温度监控模块设置于数控加工中心的电控柜内。
【技术特征摘要】
1.一种中空冷却结构电主轴内冷工况下的热特性测量装置,其特征在于,包括:若干抗干扰无线温度传感器、抗干扰有线温度传感器、位移传感器、温度监控模块、数控加工中心、热特性测量工件、三坐标测量机、数据处理模块,其中:抗干扰无线温度传感器分别设置于主轴拉刀机构液压油管道回路与电主轴连接位置的出口管道上、主轴端与外冷却回路连接位置的出口管道上、主轴端与内冷却回路连接位置的进口管道上和主轴前轴承所在位置的电主轴外壳上并向温度监控模块输出温度数据信息;抗干扰有线温度传感器分别设置于机床外壳上和液压站表面外壳上并向温度监控模块输出温度数据信息,用于测量切削完毕后机床停机状态下的主轴回缩量的位移传感器设置于数控加工中心的工作台上,用于采集并记录温度数据信息的温度监控模块设置于数控加工中心的电控柜内。2.根据权利要求1所述装置的热特性测量方法,包括步骤:步骤1)将待切削的特殊设计的工件水平设置于数控加工中心的工作台上,在相应的温度敏感点处布置好温度传感器,完成对刀工作,编写好数控机床加工代码;步骤2)进行实际切削,一开始电主轴空转10分钟,为研究液压油驱动的主轴内拉刀机构工作发热的影响,此时进行1次模拟换刀操作,然后在工件的上表面沿垂直于框边的方向走刀铣削1次,铣削行程很短不超过30mm,相对于初始基准面铣削量为1mm,铣出1个小平面,同时通过温度监控模块记录此时各个温度传感器的数据;步骤3)同理,循环往复地,电主轴空转10分钟,进行1次模拟换刀,隔20mm位置处同样在工件的上表面沿垂直于框边的方向走刀铣削1次,铣削行程与上一刀相同,相对于初始基准面铣削量为...
【专利技术属性】
技术研发人员:杜正春,朱梦瑞,邓铭,姚晓栋,葛广言,李慧敏,杨建国,
申请(专利权)人:上海交通大学,
类型:发明
国别省市:上海,31
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