CN112903284B - 车床主轴温度测量系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种车床主轴温度测量系统，包括服务器、温度测量装置、用户端，温度测量装置、用户端与服务器通信连接。服务器包括温度信号预处理模块、主轴温度信息数据库、数据处理模块、图表模板数据库。温度测量装置包括衬设在主轴内的测温筒体，测温筒体内设有驱动丝杠，驱动丝杠与测温滑块形成螺纹传动连接，测温滑块上设有测温探头，测温探头嵌入测温筒体的内壁上的测温导槽内形成传热滑动连接，驱动丝杠的一端与驱动电机传动连接。本发明还公开了一种车床主轴温度测量方法，包括启动车床、采集数据、处理数据、显示数据等过程。本发明采用接触式动态测量车床主轴温度与网络数据处理相结合的方案，具有测量精度高以及数据处理效率高的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种温度测量系统及方法，特别涉及一种车床主轴温度测量系统及方法，属于车床领域。
背景技术
车床主轴通常是指机床上带动工件或刀具旋转的轴，常见的车床主轴由主轴体、轴承和传动件，例如齿轮或带轮等主要部件组成。车床主轴的功能，主要用来支撑传动零件，传递运动及扭矩，或用来装夹工件，大多数机床都有主轴部件。主轴部件的运动精度和结构刚度是决定加工质量和切削效率的重要因素，主轴旋转时在径向和轴向发生的跳动主要取决于主轴和轴承的制造和装配质量，主轴的动、静刚度主要取决于主轴的弯曲刚度、轴承的刚度和阻尼，主轴的速度适应性主要决定于轴承的结构和润滑，以及散热条件。目前，影响高速机床加工精度的主要因素之一是主轴部件的热变形误差，它是引起机床热变形误差的重要因素。主轴变形将严重降低机床的加工精度，导致次品率升高，因此对主轴轴温的精确测量是控制主轴温度的前提条件。
发明内容
本发明车床主轴温度测量系统及方法公开了新的方案，采用接触式动态测量车床主轴温度与网络数据处理相结合的方案，解决了现有方案测量偏差大，数据处理效率低的问题。
本发明车床主轴温度测量系统包括服务器、温度测量装置、用户端，温度测量装置、用户端与服务器通信连接。
服务器包括温度信号预处理模块、主轴温度信息数据库、数据处理模块、图表模板数据库，温度信号预处理模块用于预处理收到的温度信号，主轴温度信息数据库用于存储、管理主轴温度信息，数据处理模块用于处理主轴温度信息，图表模板数据库用于存储、管理图表模板。
温度测量装置包括衬设在主轴内形成传热连接的测温筒体，测温筒体内设有沿轴向延伸的驱动丝杠，驱动丝杠与测温滑块形成螺纹传动连接，测温滑块上设有测温探头，测温探头的采集端嵌入测温筒体的内壁上沿轴向延伸的测温导槽内形成传热滑动连接，驱动丝杠的一端伸出测温筒体与驱动电机传动连接。
用户端包括主轴温度信息页面，主轴温度信息页面用于显示主轴温度信息。
进一步，本方案的测温筒体的外侧上设有外螺纹段，主轴的内侧上设有内螺纹段，测温筒体与主轴形成螺纹传热连接。
进一步，本方案的驱动丝杠上沿轴向等距设有多个测温滑块，驱动电机通过上述螺纹传动连接驱动上述多个测温探头同时动态采集主轴的温度参数。
进一步，本方案的测温滑块是圆盘结构，测温滑块的中央设有内螺纹通孔，测温滑块通过内螺纹通孔与驱动丝杠形成螺纹传动连接，测温滑块的外沿端面上设有安装深槽，安装深槽内插接有测温探头。
更进一步，本方案的测温滑块的外沿端面上沿周向等距设有多个安装深槽，安装深槽内插接有对应的测温探头，驱动电机通过上述螺纹传动连接驱动上述多个安装深槽内的测温探头同时动态采集主轴的温度参数。
进一步，本方案的测温探头包括探头外壳，探头外壳的底部设有安装插杆，探头外壳内设有无线信号发生部件，无线信号发生部件与伸出探头外壳顶部的检测头信号连接，无线信号发生部件将检测头采集的温度信号传输给外部设备。
本发明还公开了一种车床主轴温度测量方法，车床主轴温度测量方法基于车床主轴温度测量系统，车床主轴温度测量系统包括服务器、温度测量装置、用户端，温度测量装置、用户端与服务器通信连接。服务器包括温度信号预处理模块、主轴温度信息数据库、数据处理模块、图表模板数据库。温度测量装置包括衬设在主轴内形成传热连接的测温筒体，测温筒体内设有沿轴向延伸的驱动丝杠，驱动丝杠与测温滑块形成螺纹传动连接，测温滑块上设有测温探头，测温探头的采集端嵌入测温筒体的内壁上沿轴向延伸的测温导槽内形成传热滑动连接，驱动丝杠的一端伸出测温筒体与驱动电机传动连接。用户端包括主轴温度信息页面。方法包括过程：启动车床主轴进入稳定的运行状态，测温筒体与车床主轴形成等温状态，启动驱动电机，驱动电机驱动驱动丝杆旋转，驱动丝杆带动测温滑块以预定的速度运动，测温滑块上的测温探头沿测温导槽滑动来实时连续动态采集主轴的温度参数，采集的温度参数通过无线信号发生部件上传给服务器的温度信号预处理模块，温度信号预处理模块将收到的初始温度信息处理成预设格式的温度信息存入主轴温度信息数据库，用户通过主轴温度信息页面调用数据处理模块，数据处理模块调取主轴温度信息数据库内的信息根据图表模板数据库内指定的图表格式生成实时主轴温度分布图表发回主轴温度信息页面显示。
进一步，本方案方法的服务器还包括报警模块，用户端还包括报警信息页面，报警模块调取主轴温度信息数据库内的温度数据与预设的报警阈值比对判断温度数据是否超出报警阈值范围，报警模块根据温度数据超出报警阈值范围的判断结果生成报警信息发送到报警信息页面显示。
本发明车床主轴温度测量系统及方法采用接触式动态测量车床主轴温度与网络数据处理相结合的方案，具有测量精度高以及数据处理效率高的特点。
附图说明
图1是车床主轴温度测量系统的原理图。
图2是车床主轴的温度测量装置的安装示意图。
图3是温度测量装置的实例一的局部示意图。
图4是温度测量装置的实例二的局部示意图。
图5是温度测量装置的实例三的局部示意图。
图6是图5中A-A截面的剖视示意图。
图7是测温滑块、测温探头的示意图。
其中，100是测温筒体，110是驱动丝杠，120是测温滑块，130是测温探头，131是探头外壳，132是无线信号发生部件，133是检测头，140是测温导槽，210是驱动电机，300是主轴。
具体实施方式
本发明车床主轴温度测量系统包括服务器、温度测量装置、用户端，温度测量装置、用户端与服务器通信连接。服务器包括温度信号预处理模块、主轴温度信息数据库、数据处理模块、图表模板数据库，温度信号预处理模块用于预处理收到的温度信号，主轴温度信息数据库用于存储、管理主轴温度信息，数据处理模块用于处理主轴温度信息，图表模板数据库用于存储、管理图表模板。如图2、3所示，温度测量装置包括衬设在主轴内形成传热连接的测温筒体，测温筒体内设有沿轴向延伸的驱动丝杠，驱动丝杠与测温滑块形成螺纹传动连接，测温滑块上设有测温探头，测温探头的采集端嵌入测温筒体的内壁上沿轴向延伸的测温导槽内形成传热滑动连接，驱动丝杠的一端伸出测温筒体与驱动电机传动连接。用户端包括主轴温度信息页面，主轴温度信息页面用于显示主轴温度信息。
上述方案采用接触式动态测量车床主轴温度与网络数据处理相结合的方案，采用驱动电机驱动丝杠，驱动丝杠通过螺纹带动测温滑块运动，测温滑块上的测温探头与测温筒体的内侧接触采集行程上不同部位的温度参数，基于测温筒体与主轴的紧密导热连接，测温探头采集的温度参数可认为即是主轴的温度参数。因此，本方案采用连续动态采集主轴不同部位的温度参数的方式相比定点采集的方案更能够准确反映主轴的整体温度分布情况，提高了测量精度。同时采用远程服务器的数据预处理以及数据处理功能，使得采集的初始数据同步转变成系统可识别的数据信息，以及用户指定格式的图表信息，大幅提高了数据处理效率，满足了用户及时掌握温度数据的要求。
为了实现测温筒体与主轴的紧密导热接触，本方案的测温筒体的外侧上设有外螺纹段，主轴的内侧上设有内螺纹段，测温筒体与主轴形成螺纹传热连接。
为了提高测量的效率，缩短测量周期，本方案的驱动丝杠上沿轴向等距设有多个测温滑块，驱动电机通过上述螺纹传动连接驱动上述多个测温探头同时动态采集主轴的温度参数。如图5所示，采用两个测温滑块带动测温探头同时测量，缩短了一半的测量周期，提高了测量效率。
为了实现测温滑块的功能，如图6所示，本方案的测温滑块是圆盘结构，测温滑块的中央设有内螺纹通孔，测温滑块通过内螺纹通孔与驱动丝杠形成螺纹传动连接，测温滑块的外沿端面上设有安装深槽，安装深槽内插接有测温探头。基于以上方案，为了在主轴同一部位满足多个测量值的采集要求，实现周向温度分布的测量，如图4、6所示，本方案的测温滑块的外沿端面上沿周向等距设有多个安装深槽，安装深槽内插接有对应的测温探头，驱动电机通过上述螺纹传动连接驱动上述多个安装深槽内的测温探头同时动态采集主轴的温度参数。
为了实现测温探头的采集功能，同时满足实时无线数据传输的要求，如图7所示，本方案的测温探头包括探头外壳，探头外壳的底部设有安装插杆，探头外壳内设有无线信号发生部件，无线信号发生部件与伸出探头外壳顶部的检测头信号连接，无线信号发生部件将检测头采集的温度信号传输给外部设备。
本发明还公开了一种车床主轴温度测量方法，车床主轴温度测量方法基于车床主轴温度测量系统，车床主轴温度测量系统包括服务器、温度测量装置、用户端，温度测量装置、用户端与服务器通信连接。服务器包括温度信号预处理模块、主轴温度信息数据库、数据处理模块、图表模板数据库。温度测量装置包括衬设在主轴内形成传热连接的测温筒体，测温筒体内设有沿轴向延伸的驱动丝杠，驱动丝杠与测温滑块形成螺纹传动连接，测温滑块上设有测温探头，测温探头的采集端嵌入测温筒体的内壁上沿轴向延伸的测温导槽内形成传热滑动连接，驱动丝杠的一端伸出测温筒体与驱动电机传动连接。用户端包括主轴温度信息页面。方法包括过程：启动车床主轴进入稳定的运行状态，测温筒体与车床主轴形成等温状态，启动驱动电机，驱动电机驱动驱动丝杆旋转，驱动丝杆带动测温滑块以预定的速度运动，测温滑块上的测温探头沿测温导槽滑动来实时连续动态采集主轴的温度参数，采集的温度参数通过无线信号发生部件上传给服务器的温度信号预处理模块，温度信号预处理模块将收到的初始温度信息处理成预设格式的温度信息存入主轴温度信息数据库，用户通过主轴温度信息页面调用数据处理模块，数据处理模块调取主轴温度信息数据库内的信息根据图表模板数据库内指定的图表格式生成实时主轴温度分布图表发回主轴温度信息页面显示。
为了满足温度超标报警的要求，本方案方法的服务器还包括报警模块，用户端还包括报警信息页面，报警模块调取主轴温度信息数据库内的温度数据与预设的报警阈值比对判断温度数据是否超出报警阈值范围，报警模块根据温度数据超出报警阈值范围的判断结果生成报警信息发送到报警信息页面显示。
本方案公开的系统、装置、模块等除有特别说明外，均可以采用本领域公知的通用、惯用的方案实现，例如，无线信号发生部件以及与其信号连接的检测头，均可选用现有公开的类似功能的产品。涉及到的算法可以采用本领域公知的或惯用的算法，也可以作出适应性修改。
本方案车床主轴温度测量系统及方法并不限于具体实施方式中公开的内容，实施例中出现的技术方案可以基于本领域技术人员的理解而延伸，本领域技术人员根据本方案结合公知常识作出的简单替换方案也属于本方案的范围。
Claims (8)
1.车床主轴温度测量系统，其特征是包括服务器、温度测量装置、用户端，所述温度测量装置、用户端与所述服务器通信连接，
所述服务器包括温度信号预处理模块、主轴温度信息数据库、数据处理模块、图表模板数据库，所述温度信号预处理模块用于预处理收到的温度信号，所述主轴温度信息数据库用于存储、管理主轴温度信息，所述数据处理模块用于处理主轴温度信息，所述图表模板数据库用于存储、管理图表模板，
所述温度测量装置包括衬设在所述主轴内形成传热连接的测温筒体，所述测温筒体内设有沿轴向延伸的驱动丝杠，所述驱动丝杠与测温滑块形成螺纹传动连接，所述测温滑块上设有测温探头，所述测温探头的采集端嵌入所述测温筒体的内壁上沿轴向延伸的测温导槽内形成传热滑动连接，所述驱动丝杠的一端伸出所述测温筒体与驱动电机传动连接，
所述用户端包括主轴温度信息页面，所述主轴温度信息页面用于显示主轴温度信息。
2.根据权利要求1所述的车床主轴温度测量系统，其特征在于，所述测温筒体的外侧上设有外螺纹段，所述主轴的内侧上设有内螺纹段，所述测温筒体与所述主轴形成螺纹传热连接。
3.根据权利要求1所述的车床主轴温度测量系统，其特征在于，所述驱动丝杠上沿轴向等距设有多个所述测温滑块，所述驱动电机通过所述螺纹传动连接驱动所述多个测温探头同时动态采集所述主轴的温度参数。
4.根据权利要求1所述的车床主轴温度测量系统，其特征在于，所述测温滑块是圆盘结构，所述测温滑块的中央设有内螺纹通孔，所述测温滑块通过所述内螺纹通孔与所述驱动丝杠形成螺纹传动连接，所述测温滑块的外沿端面上设有安装深槽，所述安装深槽内插接有所述测温探头。
5.根据权利要求4所述的车床主轴温度测量系统，其特征在于，所述测温滑块的外沿端面上沿周向等距设有多个安装深槽，所述安装深槽内插接有对应的测温探头，所述驱动电机通过所述螺纹传动连接驱动所述多个安装深槽内的测温探头同时动态采集所述主轴的温度参数。
6.根据权利要求1所述的车床主轴温度测量系统，其特征在于，所述测温探头包括探头外壳，所述探头外壳的底部设有安装插杆，所述探头外壳内设有无线信号发生部件，所述无线信号发生部件与伸出所述探头外壳顶部的检测头信号连接，所述无线信号发生部件将所述检测头采集的温度信号传输给外部设备。
7.车床主轴温度测量方法，所述车床主轴温度测量方法基于车床主轴温度测量系统，所述车床主轴温度测量系统包括服务器、温度测量装置、用户端，所述温度测量装置、用户端与所述服务器通信连接，所述服务器包括温度信号预处理模块、主轴温度信息数据库、数据处理模块、图表模板数据库，所述温度测量装置包括衬设在所述主轴内形成传热连接的测温筒体，所述测温筒体内设有沿轴向延伸的驱动丝杠，所述驱动丝杠与测温滑块形成螺纹传动连接，所述测温滑块上设有测温探头，所述测温探头的采集端嵌入所述测温筒体的内壁上沿轴向延伸的测温导槽内形成传热滑动连接，所述驱动丝杠的一端伸出所述测温筒体与驱动电机传动连接，所述用户端包括主轴温度信息页面，其特征是包括过程：
启动车床主轴进入稳定的运行状态，测温筒体与车床主轴形成等温状态，启动驱动电机，驱动电机驱动驱动丝杆旋转，驱动丝杆带动测温滑块以预定的速度运动，测温滑块上的测温探头沿测温导槽滑动来实时连续动态采集主轴的温度参数，采集的温度参数通过无线信号发生部件上传给服务器的温度信号预处理模块，温度信号预处理模块将收到的初始温度信息处理成预设格式的温度信息存入主轴温度信息数据库，用户通过主轴温度信息页面调用数据处理模块，数据处理模块调取主轴温度信息数据库内的信息根据图表模板数据库内指定的图表格式生成实时主轴温度分布图表发回主轴温度信息页面显示。
8.根据权利要求7所述的车床主轴温度测量方法，其特征在于，所述服务器还包括报警模块，所述用户端还包括报警信息页面，报警模块调取主轴温度信息数据库内的温度数据与预设的报警阈值比对判断温度数据是否超出报警阈值范围，报警模块根据温度数据超出报警阈值范围的判断结果生成报警信息发送到报警信息页面显示。
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Effective date of registration: 20240229 Address after: No. 3 Jinfu 1st Road, Gunan Street, Qijiang District, Chongqing, 400800 Applicant after: CHONGQING JINGJIANG AUTO SEMI-AXLE Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: 430070 5A / F, future mansion, 378 Wuluo Road, Hongshan District, Wuhan City, Hubei Province Applicant before: Wuhan yizhiniao Technology Co.,Ltd. Country or region before: China |
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| GR01 | Patent grant | ||
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