CN109746465A - 一种车削振动-车削变形-车削温度实时监测与分析系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车削振动‑车削变形‑车削温度实时监测与分析系统，包括数控机床及工件系统、振动测试系统、变形测试系统和温度测试系统；所述数控机床及工件系统主要由试验机床、车削刀具和工件组成；所述振动测试系统主要由振动传感器、振动信号采集仪组成，用于采集与分析刀具的三向振动；所述变形测试系统主要由涡电流位移传感器、前置放大器、稳压电源、电压信号采集仪组成，用于实时采集与分析旋转工件自由端的动态弯曲变形；所述温度测试系统主要由红外测温仪、表面式温度计组成，用于实时采集刀具前刀面刀尖处的温度。本发明能在车削时同步采集位移、三向加速度及温度三种信号，对车削系统的状态进行实时监测，并分析三种信号特征的相关性及相互影响。

Description

一种车削振动-车削变形-车削温度实时监测与分析系统

技术领域

本发明涉及一种车削振动-车削变形-车削温度实时监测与分析系统，特别是一种车削加工时同步获取刀具振动、工件变形及车削区域温度信号的测试与分析系统，属于机械加工技术领域。

背景技术

据了解，车削加工是机械加工的重要方式，是一种工件与车刀之间进行相对运动去除多余材料的过程。车削变形、车削热和车削振动是车削加工过程中的常见现象。车削过程中，旋转工件在车削力的作用下会产生弯曲变形；刀具与工件之间由于剪切和挤压的作用会产生大量的车削热，导致刀具和工件温度升高，车削热容易引起刀具磨损，在缩减刀具使用寿命的同时使工件的精度降低，车削温度升高还会在工件上产生残余应力，从而影响零件的使用性能；持续的车削力作用于刀具与工件组成的加工系统会引起加工系统发生振动，并与加工系统的固有振动叠加使得塑性变形区的位置、刀具前刀面与切屑的摩擦特性及刀具后刀面与工件的摩擦特性发生变化，相应的剪切热及摩擦热发生变化；当工件发生变形时，作用于加工系统的车削力、摩擦特性及剪切区的大小与位置也会随之发生变化，进而引发车削热及车削振动发生变化。由此可知，车削系统的热、力、变形、振动之间相互作用、相互影响。同时，车削振动、车削变形及车削温度对车削加工过程的影响不可忽视。目前，已有很多学者对车削过程进行了研究，但由于车削机理高度复杂，一般只局限于从理论或试验或数值模拟的角度来分析单独的应力场、温度场或振动位移的变化。尚未见有关于车削振动-车削变形-车削温度三者同步的实时测试与分析系统，同时也没有文献研究旋转工件车削变形、车削振动及车削热的相关性。因而，有必要设计车削振动-车削变形-车削温度实时监测系统与分析系统，在此基础上才能研究车削振动-车削变形-车削温度的特征，进而研究不同车削参数下、不同刀具状态下刀具车削振动、工件变形及刀具车削温度的变化规律，并分析三者的相互影响。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述现有技术存在的不足，提出一种车削振动-车削变形-车削温度实时监测与分析系统，能在车削时同步采集位移、三向加速度及温度三种信号，对车削系统的状态进行实时监测，并分析三种信号特征的相关性及相互影响。

为了达到以上目的，本发明的技术方案如下：一种车削振动-车削变形-车削温度实时监测与分析系统，包括数控机床及工件系统、振动测试系统、变形测试系统和温度测试系统；所述数控机床及工件系统主要由试验机床、车削刀具和工件组成；所述振动测试系统主要由振动传感器、振动信号采集仪组成，用于采集与分析刀具的三向振动；所述变形测试系统主要由涡电流位移传感器、稳压电源、电压信号采集仪组成，用于实时采集与分析旋转工件自由端的动态弯曲变形；所述温度测试系统主要由红外测温仪、表面式温度计组成，用于实时采集刀具前刀面刀尖处的温度。

本发明的系统可以同时测量并绘制不同车削参数下刀具车削三向振动时域与频域特征曲线、旋转工件的变形特征曲线及最大变形、不同车削参数下刀具温度特性曲线；可以实时监测评估车削系统安全状态；可以建立车削温升、车削振动、车削工件变形、车削参数之间的相关性模型，分析相同车削参数下车削振动、车削温度、车削变形的相互影响规律；可以监测不同磨损状态的刀具其车削振动、车削变形及车削温度，以便于及时更换刀具。此外，本发明的系统中使用的非接触式红外测温仪及涡电流位移传感器可以有效避免车削过程中刀具与旋转工件相对移动发生导线缠绕造成的安全隐患。

本发明进一步优化的技术方案如下：

优选地，所述振动信号采集仪、电压信号采集仪、红外测温仪均与电脑相连，所述电脑中安装有振动信号采集与分析软件、位移信号采集与分析软件、温度信号采集与分析软件。

优选地，所述车削刀具安装在刀架上，所述车削刀具上安装有刀片，所述刀片为硬质合金刀片，所述刀架及工件安装在试验机床上，所述工件为圆柱形金属材料。

优选地，所述振动传感器为压电式三向加速度传感器，安装于刀柄前刀面靠近刀尖处的下方。

优选地，所述振动信号采集仪与振动传感器相连，所述振动信号采集仪为电荷信号输入式采集仪，所述电荷信号输入式采集仪内置放大器和滤波器。

优选地，所述涡电流位移传感器为非接触式位移传感器，所述非接触式位移传感器包括探头和前置放大器，所述探头垂直于旋转工件自由端放置，且与工件自由端留有间隙，所述探头与夹头连杆相连，所述夹头连杆通过磁力座架与车床床身固定连接。

优选地，所述电压信号采集仪为位移信号采集仪；所述位移信号采集仪为电压信号输入式采集仪。

优选地，试验时为了能感应并获取较小的车削变形，所述涡电流位移传感器的量程应尽量小，一般小于或等于1.5mm。

优选地，所述涡电流位移传感器的探头通过电缆线与前置放大器的输入端连接，所述前置放大器的输出端与电压信号采集仪的电压输入接口连接，所述前置放大器由稳压电源供电。

优选地，所述红外测温仪为手持式红外温度仪，所述表面式温度计用于辅助标定红外测温仪的发射率。每次车削试验前采用表面式温度计测定刀尖附近车削区域的温度，用来调整红外测温仪的发射率，使红外测温仪测温面板显示的温度和表面式温度计测得的温度一致，该发射率作为接下来车削试验中红外测温仪的发射率。

本发明的优点是给出了一套完整的车削振动-车削变形-车削温度实时监测与分析系统，可以实时观测车削振动、旋转工件车削变形及车削温度随车削时间及车削参数的变化；试验结束后可以提取相关信号并绘制刀具车削三向振动时域与频域特征曲线、不同车削参数下旋转工件的变形特征曲线及不同车削参数下刀具温度特性曲线，还可以根据实验数据构建车削温升值、车削振动、车削变形、车削参数之间的拟合模型，分析它们之间的相互影响规律；另外，本发明的系统使用的传感器比较通用、价格实惠，大大减少了试验成本。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

图1为本发明中车削振动-车削变形-车削温度实时监测与分析系统的原理示意图。

图2为本发明中旋转工件车削弯曲变形测试系统的原理示意图。

图3为本发明中激光束与刀尖待测温度处的位置关系示意图

图4为本发明中四级转速下车削温度的时间历程曲线图。

图5为本发明中三种不同磨损状态下的刀具温度时间曲线图。

图6为本发明中刀具三向振动的时间历程曲线图。

图7为本发明中三向振动加速度均值随主轴转速的变化规律图。

图8为本发明中三向振动加速度均值随进给速度的变化曲线图。

图9为本发明中工件自由端变形的时间历程曲线图。

图10为本发明中工件自由端变形均方根值随主轴转速的变化曲线图。

图11为本发明中温升均值的拟合与实测值对比曲线图。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供一种车削振动-车削变形-车削温度实时监测与分析系统，如图1所示，包括数控机床及工件系统、振动测试系统、变形测试系统和温度测试系统。数控机床及工件系统主要由试验机床、车削刀具和工件组成，车削刀具安装在刀架上，车削刀具上安装有刀片，刀片为硬质合金刀片，刀架及工件安装在试验机床上，工件为圆柱形金属材料。振动测试系统主要由振动传感器、振动信号采集仪组成，用于采集与分析刀具的三向振动；变形测试系统主要由涡电流位移传感器、稳压电源、电压信号采集仪组成，用于实时采集与分析旋转工件自由端的动态弯曲变形；温度测试系统主要由红外测温仪、表面式温度计组成，用于实时采集刀具前刀面刀尖处的温度。其中，振动信号采集仪、电压信号采集仪、红外测温仪均与电脑相连，电脑中安装有振动信号采集与分析软件、位移信号采集与分析软件、温度信号采集与分析软件。

振动传感器为压电式三向加速度传感器，安装于刀柄前刀面靠近刀尖处的下方。振动信号采集仪与振动传感器相连，振动信号采集仪为电荷信号输入式采集仪，所述电荷信号输入式采集仪内置放大器和滤波器。

如图2所示，涡电流位移传感器为非接触式位移传感器，非接触式位移传感器包括探头和前置放大器，探头垂直于旋转工件自由端放置，且与工件自由端留有间隙，探头与夹头连杆相连，夹头连杆通过磁力座架与车床床身固定连接。电压信号采集仪为位移信号采集仪，该位移信号采集仪采用电压信号输入式采集仪(例如数字式应变仪)。试验时为了能感应并获取较小的车削变形，涡电流位移传感器的量程应尽量小，一般小于1.5mm。涡电流位移传感器的探头通过电缆线与前置放大器的输入端连接，前置放大器的输出端与电压信号采集仪的电压输入接口连接，前置放大器由稳压电源供电。

红外测温仪为手持式红外温度仪，表面式温度计用于辅助标定红外测温仪的发射率。

一种车削振动-车削变形-车削温度实时监测与分析系统，其建立方法如下：

步骤一、设计并组建试验系统

该试验系统包括(1)数控机床及工件系统，主要由试验机床、车削刀具及工件等组成；(2)振动测试系统通过三向加速度传感器及振动信号采集仪采集刀具前刀面刀尖处所对应的刀柄下表面处的三向振动信号，三向振动信号包括刀具沿工件轴向进给方向的振动、沿工件径向的振动和沿工件切向的振动；(3)变形测试系统通过涡电流位移传感器及电压信号输入式的位移信号采集仪采集旋转工件的变形信号；(4)温度测试系统通过红外测温仪采集刀具前刀面刀尖处的温度。

步骤二、工件的准备

工件材料的准备包括选材料、锯材料、粗精车材料等几个环节。

(1)首先根据试验方案以及试验室现有材料，选择金属棒(例如铝棒或铁棒等)作为车削工件；

(2)将选择好的车削材料固定在虎台钳上，手工用钢锯将铝棒锯成总长度l＝200mm的短棒；

(3)通过数控车床对锯完的铝棒进行粗车、精车加工得到待加工部分的试件直径，并设置待加工部分的长度为l。

步骤三、三向测振设备的连接及检测

(1)连线之前确保振动信号采集仪的电源处于关闭状态；

(2)将压电三向加速度传感器通过磁力座固定于刀柄下表面，其x向、y向、z向分别接入测振仪的3个电荷信号输入通道；

(3)根据传感器的型号在振动信号采集仪内设置传感器的灵敏度，并计算标定系数，创建标定文件；

(4)通过双向USB数据线将振动信号采集仪与计算机相连接；

(5)打开振动信号采集仪的开关使之处于打开状态；

(6)设定采集参数，单击振动信号采集软件面板上的“高速数据采集”，在弹出的面板上单击“采集文件(存)O”，选择保存文件的位置、文件名，完成后单击“保存”，接着设定“采集频率”、“采集时间”、“采集开始通道”和“采集结束通道”；

(7)采集清零与采集振动信号，在采集开始前单击界面上的“采集清零”，采集清零后点击“开始采集”，开始采集后轻拍传感器，观察示波器上的波形，采集设定的时间后自动结束采集。如能正确采集、示波则表示测振系统工作正常。

步骤四、变形测试设备的连接及检测

测量变形前，首先将探头垂直于旋转工件自由端、沿着工件径向放置，且与工件自由端留有间隙，间隙距离根据传感器使用说明设置，然后按照图2正确接线并进行状态检测，其具体步骤如下：

(1)连线之前确保电压输入式信号采集仪(如动态应变仪)的电源处于关闭状态；

(2)将涡电流位移传感器的探头通过电缆线与前置放大器的输入端连接，如图2所示；

(3)前置放大器的输出端与动态应变仪的电压输入接口连接；

(4)采用24V直流稳压电源对前置放大器进行供电，连线如图2所示；

(5)将涡电流位移传感器的夹头连杆通过磁力座架固定在车床床身上，使传感器的触头靠近工件；

(6)根据涡电流位移传感器说明书的灵敏度计算标定系数；

(7)创建标定文件，设置采集参数，将应变仪与电脑相连，开启电压输入式信号采集仪电源，打开计算机上与信号采集仪配套的电压信号采集软件，单击“创建标定文件”设置标定系数，单击“高速数据采集”，完成设置后单击“保存”；

(8)采集清零与采集位移信号，在采集开始前，先单击面板上的“采集清零”，接着点击“开始采集”进行设备的测试。

步骤五、测温设备的连接及检测

测温前需正确接线并进行状态检测，具体步骤如下：

(1)将红外测温仪通过一根专用数据线与个人计算机连接；

(2)购买5号电池若干，对应好正负极，在红外测温仪里放入4节5号电池，使红外测温仪处于供电状态；

(3)打开红外测温仪的电源，双击食指处的扣板，使红外测温仪保持锁定状态；

(4)打开计算机中安装的温度采集软件，点击软件面板上的“FIND查找红外设备，查找到设备后面板上出现“GO”；

(5)测量铝棒的温度来对测温系统进行检测，查询发射率表，找到铝棒的发射率，点击温度软件采集面板上的“SETTING”按钮，在弹出的面板上设置材料的发射率及采样频率，设置完成后点击“OK”；

(6)根据透镜与激光束之间的位置偏差值，长按红外测温仪的扣板使红外测温仪发出激光，使激光照在铝棒偏下位置，点击温度面板上的“GO”，1min后点击面板上的“END”，弹出保存文件对话框，在对话框里选择保存文件的位置，文件名以及文件格式。如能顺利采集则表示测温系统连接完毕且可以正常工作。

步骤六、激光定位点的标注

根据红外测温仪的透镜与激光束之间的距离，可计算出刀具上激光束所在的位置(见图3)。具体步骤为：

(1)图3中，A为刀尖附近待测区域，C为激光束位置，测量红外线温度计的透镜与激光束之间的距离，确定二者的相对位置关系，其中OA垂直于进给速度，OA＝24.5mm；

(2)根据待测温度点，使用尺子、游标卡尺等工具量得刀具上激光束所在位置，并使用双面胶交叉贴在刀具上作为标记(详细位置关系如图3所示)，试验时使激光束对准标记位置C，则红外测温仪的透镜与A对齐，即可实现刀尖附近位置温度的测量，OC＝8.5mm。

步骤七、操作人员分工方案

制定车削试验方案，按照设定的车削参数顺次进行车削试验。同步采集车削温度信号、车削振动信号及工件的变形振动信号，需要6个人合作完成。其中，温度信号采集需要2个人，1人负责拿红外测温仪对准车刀，1人负责操控温度采集软件；刀具振动信号采集需要1个人，负责振动采集软件的操作；工件变形振动信号需1人；操作车床需要1人；此外还需要1个人负责试验过程中报读每次车削的车削参数以及记录车削试验。人员的任务分配及车削时的步骤如下：

(1)负责试验记录的人员根据试验的次数报读车削参数；

(2)负责操作车床的人员在车床的操作面板上输入所报参数并询问是否准备好开始试验；

(3)负责拿红外线温度计的人员使红外线温度计激光点对准车刀上表面激光标记点后，说明已经准备好测量；

(4)负责操作温度采集软件的人员点击界面上的“GO”，计时5s后发出开始指令；

(5)5s后数控车床开始车削，点击振动采集界面上的“开始采集”；

(6)采集结束后，对温度数据进行保存，对振动数据进行转换，设置下一次试验的数据保存位置及名称，并进行清零，为下一次试验做准备。

步骤八、基于试验数据提取所需的特征值

使用振动信号采集仪配套的分析软件进行刀具三向振动信号的时域及频域特征分析，从采集的刀具振动数据中提取不同车削参数下刀具的加速度、加速度最大值、加速度均方根值等时域特征值及自功率谱值、互功率谱值等频域特征值；从采集的工件变形数据中提取不同车削参数下的变形最大值及变形均方根值；从采集的刀尖温度数据中提取不同车削参数下刀尖的温度最大值及温度升高平均值(相对于车削前的初始温度)等基本特征参数。

步骤九、绘制信号曲线

基于采集的试验数据，绘制刀具车削三向振动时域与频域特征曲线、不同车削参数下工件的变形特征曲线及不同车削参数下刀具温度特性曲线。

步骤十、功能的进一步诠释，车削温升、车削振动、车削变形三者之间的相互影响分析

改变车削进给速度、切削深度及主轴转速，可以绘制同种材料不同车削参数下的刀具车削三向振动时域与频域特征曲线、工件的变形特征曲线及刀具温度特性曲线，对车削试验中的变量进行回归拟合分析，可以建立车削温度升高值(实时车削温度减去初始环境温度)关于车削振动(或车削变形)与车削参数之间的拟合模型，从而可以进行相关性分析，得到车削振动、车削参数或车削变形对车削温度的影响规律以及车削振动对车削变形的影响规律等。

设v为车削速度，v_f为进给速度，a_p为车削深度。为设定车削参数车削走刀过程中的温度升高平均值的实测值，为某一方向加速度的均方根，旋转工件自由端的最大变形记为y_max。可以建立车削温升关于车削振动、车削参数或车削变形三者之间或其中部分之间的拟合模型，分析其相互影响。建立模型方法如下：

其中，为拟合温升平均值；C为拟合系数；x,y,z,w,u均为指数，将式(a)两端取对数，得到

对上式基于实测数据，运用最小二乘法拟合得到待定参数C,x,y,z,w,u等。

本实施例的系统建立后，采用常温低速干车削试验，为了测试具体的车削温度，试验过程中未使用冷却液。刀片为硬质合金刀片，试验过程中的车削参数有车床主轴转速n、轴向进给速度v_f和车削深度a_p。采用长度l＝300mm，直径d＝45mm的铝棒作为车削工件。采用北京波谱有限公司生产的YD-21型三向加速度传感器、振动冲击采集及分析系统；采用北京波谱有限公司生产的涡电流位移传感器，量程为1.5mm(此量程为该公司生产的最小量程，量程越小能测出的位移越精确)。采用24伏的稳压电源给涡电流传感器的前置放大器提供电压，采用数字式应变仪及其配套软件采集并分析涡电流位移传感器的电压信号；采用美国OMEGA公司生产的手持式OS523E-2系列非接触式红外温度仪及其采集软件采集存储温度信号。每次车削试验时间为1分钟。车削试验方案如表1所示，其中n为主轴转速800r/min、1200r/min、1600r/min、2000r/min四个水平，进给速度v_f有40mm/min、80mm/min、160mm/min三个水平，车削深度a_p有0.3mm、0.5mm、0.8mm三个水平。采样频率为5005Hz。选定初期磨损刀片(D1)、中期磨损刀片(D2)、严重磨损刀片(D3)这三种不同磨损状态下的刀具进行车削试验，每种车刀可按表1的方案进行试验。

表1车削试验方案

(1)车削温度随车削时间的变化规律

可以比较不同车削参数下刀具车削温度随时间的变化规律。图4给出了中期磨损刀具在给定车削深度a_p＝0.5mm、进给速度v_f＝40mm/min、转速n＝800r/min的车削温度随车削时间的变化规律。

(2)三种磨损状态刀具在相同车削参数下的车削温度变化规律

可以比较不同磨损状态刀具的车削温度随车削时间的变化规律，图5给出了三种磨损状态刀具在给定车削深度a_p＝0.5mm、进给速度v_f＝40mm/min时，转速n＝800r/min时的车削温度随车削时间的变化规律。可见，相同车削参数下严重磨损刀具的车削温度明显高于初期磨损刀具的车削温度，而且其温度变化波动幅度大，而初期磨损刀具的温度时间曲线相对平稳。

(3)刀具三向振动随车削时间的变化规律及比较

给定车削参数下的车削试验，可以得到刀具的轴向、径向及切向加速度振动随时间的变化规律，并比较三向振动的最大加速度a_max或加速度均值等，通过一组数据可以分析哪个方向的振动最显著。

图6给出了初期磨损刀具在车削深度a_p＝0.3mm，进给速度v_f＝40mm/min、转速n＝800r/min时的三向加速度振动的时域曲线，图6中(a)为轴向(x向)振动，(b)为径向(y向)振动，(c)为切向(z向)振动。

图7给出了进给速度v_f＝40mm/min、车削深度a_p＝0.5mm时，中期磨损刀具三向振动加速度均值随主轴转速的变化规律。

图8给出了车削深度a_p＝0.3mm、转速n＝1200r/min时，中期磨损刀具三向振动加速度均值a随轴向进给速度的变化规律。

由图7可知，随着转速的增加，三向振动的加速度均值均减少。相同车削参数下切向振动加速度均值最大，振动最显著。

由图8可知，随着进给速度的增加，三向振动加速度平均值存在增加趋势。且进给速度越大，切向加速度的平均值越大，切向振动最明显。

(4)工件自由端变形的时间历程曲线

工件一端固定一端自由，由材料力学理论知，在集中力的作用下自由端的变形最大，又因为车刀在移动及振动，则自由端的变形随车削时间发生动态的变化。对于沿径向的弯曲变形，可以在自由端沿工件径向布置一个非接触式的涡电流位移传感器。车削时探头端面与被测工件的径向间隙发生变化，前置器产生随间隙线性变化的输出电压并输入到信号采集仪，通过连接采集仪的电脑及采集分析软件可得到工件自由端弯曲变形随时间的变化规律。

图9给出了中期磨损刀具在几个车削参数下工件自由端变形的时间曲线，图9中(a)的车削参数：n＝1600r/min，v_f＝160mm/min，a_p＝0.3mm，(b)的车削参数：n＝2000r/min，v_f＝160mm/min，a_p＝0.3mm，(c)的车削参数：n＝1600r/min，v_f＝160mm/min，a_p＝0.5mm，(d)的车削参数：n＝800r/min，v_f＝160mm/min，a_p＝0.5mm。值得说明的是若要测量工件不同位置的变形或振动位移，需在不同位置布置小量程的涡电流位移传感器。在本实施例中，由于试验条件的限制，实验室只有一个量程1.5mm的涡电流位移传感器，只测得了工件自由端这一个截面的位移，且因为工件的弹性弯曲变形很小，只有在刀具刚开始接触到工件的几秒钟能感应到位移，这时刀具在自由端附近。随着车削的进行，刀具离开自由端越来越远，此时自由端的变形也越来越小，则由于传感器精度的限制，较小的变形测量不到。在试验条件允许的前提下可以配置稍高精度的传感器，能感应整个车削过程工件的变形。但若只测最大变形，则一定在自由端，只需要一个传感器即可。

(5)不同转速下工件自由端变形均方根比较曲线

可以分析不同车削参数对工件自由端变形的影响，图10给出了工件自由端在给定进给速度v_f＝40mm/min、背吃刀量a_p＝0.3mm时，对应四个转速的车削过程中，工件自由端振动位移均方根的变化曲线。

(6)车削温度与刀具振动、车削参数或工件振动位移之间的相关性分析

通过试验得到的部分数据如下表2，记每一次车削试验(1min)时间实测的车削温度升高平均值为车削速度为v，且n为转速；为刀具径向加速度均方根值。

表2部分车削试验数据

不失一般性，以建立车削温升关于径向车削振动与车削速度的拟合模型为例，建立车削温度升高模型：

其中，为拟合温升平均值；为径向加速度均方根值；v为车削速度；C为拟合系数；x,w为指数。

对式(1)两端取对数得：

令车削温升均值的拟合值与实测值之间的差值为：

差值的平方和为：

由最小二乘法借助MATLAB进行编程，求出C，x,w。得到C＝0.003，x＝1.06,w＝-0.39,拟合的相关性系数R＝0.96。说明车削温升的平均值与径向振动及车削参数的相关性高，即径向振动及车削参数对车削温度升高有很大影响。将求得的拟合参数C，x,w代入式(1)得到相应的车削温升均值的拟合值，从而可以把每次试验的车削温升均值的实测值与拟合值进行比较，比如前四次实验结果对比如图11所示。

Claims (10)

1.一种车削振动-车削变形-车削温度实时监测与分析系统，其特征在于：包括数控机床及工件系统、振动测试系统、变形测试系统和温度测试系统；所述数控机床及工件系统主要由试验机床、车削刀具和工件组成；所述振动测试系统主要由振动传感器、振动信号采集仪组成，用于采集与分析刀具的三向振动；所述变形测试系统主要由涡电流位移传感器、稳压电源、电压信号采集仪组成，用于实时采集与分析旋转工件自由端的动态弯曲变形；所述温度测试系统主要由红外测温仪、表面式温度计组成，用于实时采集刀具前刀面刀尖处的温度。

2.根据权利要求1所述一种车削振动-车削变形-车削温度实时监测与分析系统，其特征在于：所述振动信号采集仪、电压信号采集仪、红外测温仪均与电脑相连，所述电脑中安装有振动信号采集与分析软件、位移信号采集与分析软件、温度信号采集与分析软件。

3.根据权利要求2所述一种车削振动-车削变形-车削温度实时监测与分析系统，其特征在于：所述车削刀具安装在刀架上，所述车削刀具上安装有刀片，所述刀片为硬质合金刀片，所述刀架及工件安装在试验机床上，所述工件为圆柱形金属材料。

4.根据权利要求3所述一种车削振动-车削变形-车削温度实时监测与分析系统，其特征在于：所述振动传感器为压电式三向加速度传感器，安装于刀柄前刀面靠近刀尖处的下方。

5.根据权利要求4所述一种车削振动-车削变形-车削温度实时监测与分析系统，其特征在于：所述振动信号采集仪与振动传感器相连，所述振动信号采集仪为电荷信号输入式采集仪，所述电荷信号输入式采集仪内置放大器和滤波器。

6.根据权利要求5所述一种车削振动-车削变形-车削温度实时监测与分析系统，其特征在于：所述涡电流位移传感器为非接触式位移传感器，所述非接触式位移传感器包括探头和前置放大器，所述探头垂直于旋转工件自由端放置，且与工件自由端留有间隙，所述探头与夹头连杆相连，所述夹头连杆通过磁力座架与车床床身固定连接。

7.根据权利要求6所述一种车削振动-车削变形-车削温度实时监测与分析系统，其特征在于：所述电压信号采集仪为位移信号采集仪；所述位移信号采集仪为电压信号输入式采集仪。

8.根据权利要求7所述一种车削振动-车削变形-车削温度实时监测与分析系统，其特征在于：所述涡电流位移传感器的量程小于或等于1.5mm。

9.根据权利要求8所述一种车削振动-车削变形-车削温度实时监测与分析系统，其特征在于：所述涡电流位移传感器的探头通过电缆线与前置放大器的输入端连接，所述前置放大器的输出端与电压信号采集仪的电压输入接口连接，所述前置放大器由稳压电源供电。

10.根据权利要求9所述一种车削振动-车削变形-车削温度实时监测与分析系统，其特征在于：所述红外测温仪为手持式红外温度仪，所述表面式温度计用于辅助标定红外测温仪的发射率。