CN112799350A - 一种机床热机状态监测反馈系统、方法及机床 - Google Patents

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邱国生
李炎晶
张海波
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Abstract

本申请提供了一种机床热机状态监测反馈系统，包括：数据采集模块，其用于采集机床部件的温度数据和/或振动数据；处理模块，其用于将所述数据采集模块所采集的温度数据和/或振动数据与预设的温度数据和/或振动数据进行比较，判断所采集的温度数据是否大于预设的温度数据，和/或判断所采集的振动数据是否小于预设的振动数据，若是，则机床完成热机，若否，则机床未完成热机。本申请将机床的热机效果数据化，避免了依据热机时间判断热机效果的盲目性，从而减少了零件加工尺寸的不合格率，提高了生产效率。

Description

一种机床热机状态监测反馈系统、方法及机床
技术领域
本发明涉及机床状态监测技术领域，更具体地，设计一种机床热机状态监测反馈系统、方法及机床。
背景技术
热机，是指让机床不加工零件，空运行一段时间，以使机床达到热平衡，避免加工零件尺寸超差，同时也是为了建立运动部件的润滑油膜，防止设备磨损。之所以要进行热机，是因为机床在下班停机后长时间不进行工作，机床很多部件处于冷却状态，此时立即加工零件，产品尺寸会超差，只有机床达到热平衡并稳定时，加工精度才会满足要求。此外，主轴轴承，丝杠螺母以及滑块丝杠间的润滑油膜也会随着停机时间增长而慢慢消失，直接负载加工可能会加速摩擦部件的磨损，使机床各部件使用寿命降低。
目前热机的操作模式为，停机8小时后，加工前需要空循环热机30分钟或15分钟，以时间衡量热机效果，但没有数据指示，无法知道设备是否润滑完成或达到热平衡。
因此，急需一种机床热机状态监测反馈系统、方法及机床，用于解决上述部分或全部技术问题。
发明内容
针对上述现有技术中的问题，本申请提出了一种机床热机状态监测反馈系统、方法及机床，用于解决上述部分或全部技术问题。
第一方面，本申请一种机床热机状态监测反馈系统，包括：
数据采集模块，其用于采集机床部件的温度数据和/或振动数据；
处理模块，其用于将所述数据采集模块所采集的温度数据和/或振动数据与预设的温度数据和/或振动数据进行比较，判断所采集的温度数据是否大于预设的温度数据，和/或判断所采集的振动数据是否小于预设的振动数据，
若是，则机床完成热机，若否，则机床未完成热机。
在根据第一方面的一个实施方式中，所述数据采集模块包括振动加速度传感器及温度传感器，所述振动加速度传感器用于监测机床主轴、滑块和丝杠螺母的振动，所述温度传感器用于监测机床主轴和丝杠的温度。
在根据第一方面的一个实施方式中，所述振动加速度传感器分别设置在机床主轴、滑块和丝杠螺母上，所述温度传感器分别设置在机床主轴和丝杠上。
在根据第一方面的一个实施方式中，所述预设的温度数据和振动数据是通过收集多组机床正常工作时的温度数据和振动数据并将其求平均得到的。
在根据第一方面的一个实施方式中，还包括提示模块，所述提示模块与所述处理模块连接，在所述机床完成热机时，所述处理模块提示热机完成。
第二方面，本申请提供一种机床热机状态监测反馈方法，包括以下步骤：
采集机床部件的温度数据和/或振动数据；
将所采集的温度数据和/或振动数据与预设的温度数据和/或振动数据进行比较，判断所采集的温度数据是否大于预设的温度数据，和/或判断所采集的振动数据是否小于预设的振动数据，
若是，则机床完成热机，若否，则机床未完成热机。
第三方面，本申请提供一种机床，包括控制系统以及根据第一方面所述的机床热机状态监测反馈系统，
当所述机床热机状态监测反馈系统检测到机床热机完成时，将机床热机完成的信号传送至控制系统。
在根据第三方面的一个实施方式中，所述控制系统为数控系统。
与现有技术相比，本申请具有以下优点：
本申请将机床的热机效果数据化，通过机床部件的振动数据和/或温度数据来量化机床热机的效果，当振动数据和/或温度数据达到预设的目标值时，热机完成，从而将热机的效果科学量化，避免了依据热机时间判断热机效果的盲目性，从而避免了热机不充分损坏机床或热机时间过长导致时间浪费的问题，提高了生产效率。
上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本发明的目的。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1显示了根据本申请的一种机床热机状态监测反馈系统的示意图。
图2显示了根据本申请的一种机床的结构示意图。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
图1显示了根据本申请的一种机床热机状态监测反馈系统，包括数据采集模块和处理模块。数据采集模块用于采集机床部件的温度数据和/或振动数据；处理模块用于将所述数据采集模块所采集的温度数据和/或振动数据与预设的温度数据和/或振动数据进行比较，判断所采集的温度数据是否大于预设的温度数据，和/或判断所采集的振动数据是否小于预设的振动数据，若是，则机床完成热机，若否，则机床未完成热机。
其中，数据采集模块所采集的温度数据和振动数据可以择其一，也可以两个都采集。
数据采集模块包括振动加速度传感器及温度传感器，振动加速度传感器分别设置在机床主轴、滑块和丝杠螺母上，用于监测机床主轴、滑块和丝杠螺母的振动。温度传感器分别设置在机床主轴和丝杠上，用于监测机床主轴和丝杠的温度。
优选地，所述预设的温度数据和振动数据是通过收集多组机床正常工作时的温度数据和振动数据并将其求平均得到的。例如，可以通过收集机床正常工作时主轴和丝杠等部件的热伸长量与产品尺寸公差的关系，设定预设温度值。当检测到的主轴和丝杠等部件的温度大于预设温度值时，认为加工出的产品尺寸合格，因此，当检测到的主轴和丝杠等部件的温度大于预设温度值时，判断热机成功。还可以通过收集加工一段时间后，机床的主轴和滑块等部件的振动加速度作为预设振动值。当检测到的主轴和滑块等部件的振动加速度小于预设振动值时，认为润滑油膜形成，完成热机。
优选地，根据本申请的机床热机状态监测反馈系统还包括提示模块，提示模块与处理模块连接，在机床完成热机时，处理模块提示热机完成。
本申请还提供一种机床热机状态监测反馈方法，包括以下步骤：采集机床部件的温度数据和/或振动数据；将所采集的温度数据和/或振动数据与预设的温度数据和/或振动数据进行比较，判断所采集的温度数据是否大于预设的温度数据，和/或判断所采集的振动数据是否小于预设的振动数据，若是，则机床完成热机，若否，则机床未完成热机。
图2显示了根据本申请的一种机床，该机床包括控制系统以及根据本申请的机床热机状态监测反馈系统，当机床热机状态监测反馈系统检测到机床热机完成时，将机床热机完成的信号传送至控制系统。
振动加速度传感器分别设置在机床主轴、滑块和丝杠螺母上，温度传感器分别设置在机床主轴和丝杠上。
具体地，如图2所示，振动加速度传感器1分别设置在机床主轴3，滑块6和丝杠螺母8上，温度传感器2安装在主轴3和丝杠7上。滑块5,6滑动设置在导轨4上。振动加速度传感器1和温度传感器2通过传感器线9连接处理模块10，处理模块10通过网线11连接控制系统12。
综上所述，本申请具有以下优点：本申请将机床的热机效果数据化，通过机床部件的振动数据和/或温度数据来量化机床热机的效果，当振动数据和/或温度数据达到预设的目标值时，热机完成，从而将热机的效果科学量化，避免了依据热机时间判断热机效果的盲目性，从而减少了零件加工尺寸的不合格率，提高了生产效率。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (8)

1.一种机床热机状态监测反馈系统，其特征在于，包括：
数据采集模块，其用于采集机床部件的温度数据和/或振动数据；
处理模块，其用于将所述数据采集模块所采集的温度数据和/或振动数据与预设的温度数据和/或振动数据进行比较，判断所采集的温度数据是否大于预设的温度数据，和/或判断所采集的振动数据是否小于预设的振动数据，
若是，则机床完成热机，若否，则机床未完成热机。
2.根据权利要求1所述的机床热机状态监测反馈系统，其特征在于，所述数据采集模块包括振动加速度传感器及温度传感器，所述振动加速度传感器用于监测机床主轴、滑块和丝杠螺母的振动，所述温度传感器用于监测机床主轴和丝杠的温度。
3.根据权利要求1所述的机床热机状态监测反馈系统，其特征在于，所述振动加速度传感器分别设置在机床主轴、滑块和丝杠螺母上，所述温度传感器分别设置在机床主轴和丝杠上。
4.根据权利要求1所述的机床热机状态监测反馈系统，其特征在于，所述预设的温度数据和振动数据是通过收集多组机床正常工作时的温度数据和振动数据并将其求平均得到的。
5.根据权利要求1-4任一项所述的机床热机状态监测反馈系统，其特征在于，还包括提示模块，所述提示模块与所述处理模块连接，在所述机床完成热机时，所述处理模块提示热机完成。
6.一种机床热机状态监测反馈方法，其特征在于，包括以下步骤：
采集机床部件的温度数据和/或振动数据；
将所采集的温度数据和/或振动数据与预设的温度数据和/或振动数据进行比较，判断所采集的温度数据是否大于预设的温度数据，和/或判断所采集的振动数据是否小于预设的振动数据，
若是，则机床完成热机，若否，则机床未完成热机。
7.一种机床，其特征在于，包括根据权利要求1-5任一项所述的机床热机状态监测反馈系统以及控制系统，
当所述机床热机状态监测反馈系统检测到机床热机完成时，将机床热机完成的信号传送至控制系统。
8.根据权利要求7所述的机床，其特征在于，所述控制系统为数控系统。
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