[发明专利]一种数控机床主轴单元热力耦合误差测量系统

权利要求书

1.一种数控机床主轴单元热力耦合误差测量系统，其特征在于，具体包括：数控机床主轴、温度传感器、数控机床主轴壳体、工件夹具、虎钳、三向力传感器、激光位移传感器夹具、延长刀柄、挡光盘、激光位移传感器、信号数据采集系统和PC机；

所述数控机床主轴位于数控机床主轴壳体之内，数控机床主轴壳体外表面放置温度传感器，待加工工件通过螺钉固定在工件夹具之上，工件夹具与三向力传感器相连接，三向力传感器通过虎钳固定，数控机床主轴与激光位移传感器夹具相连接，激光位移传感器通过螺栓固定在激光位移传感器夹具上，激光位移传感器夹具与延长刀柄相连接，延长刀柄穿过挡光盘中心孔；

所述温度传感器、三向力传感器、激光位移传感器分别与信号数据采集系统相连接，信号数据采集系统与PC机相连接；

所述温度传感器，用于检测数控机床主轴单元工作时温度变化信号，并将温度变化信号传递给数据采集系统；

所述三向力传感器，用于实时测量机床负载加工时工件受力情况，并将受力信号传递给数据采集系统；

所述激光位移传感器，安装位置为选取数控机床的X向布置位移传感器S₁和S₂，通过对延长刀柄径向误差的测定间接反映数控机床主轴的径向偏移误差，布置位移传感器S₃，使其激光射线指向Z轴负方向，并通过延长刀柄与挡光盘辅助测量主轴偏移误差；并将传感器S₁、S₂和S₃测量的距离数据传递到数据采集系统；

所述的激光位移传感器S₁和S₂测量延长刀柄主轴径向偏移误差l₁和l₂，S₃到挡光盘的距离为主轴在Z轴上的偏移误差l₃，S₁和S₂之间的距离为L，则延长刀柄在数控机床X方向上的偏转角θ的计算公式如下：

使用延长刀柄和挡光盘进行辅助测量，挡光盘安装在延长刀柄一端，与激光位移传感器S₃处于有效测量范围内；

所述的信号数据采集系统，采用LabView软件实现，包括屏蔽接线盒、数据采集卡、24V直流稳压电源，并将已经采集的数据传递给PC机；

所述已经采集的数据，包括从温度传感器、三向力传感器、激光位移传感器分别传递给信号数据采集系统的数据；

所述屏蔽接线盒与PC机相连接，用于与PC机传递数据；

所述数据采集卡，用于采集所有传感器数据；

所述24V直流稳压电源，为所有传感器供电；

所述PC机，用来存储和显示从信号数据采集系统中传递过来的数据。

2.根据权利要求1所述数控机床主轴单元热力耦合误差测量系统，其特征在于，所述温度传感器，为磁吸式温度传感器，吸附在数控机床主轴及数控机床主轴壳体上。

3.根据权利要求1所述数控机床主轴单元热力耦合误差测量系统，其特征在于，所述温度传感器放置位置，具体为：通过热成像仪呈现的数控机床主轴及数控机床主轴壳体在机床工作时温度场的分布，选取热成像仪显示颜色为红色区域安放温度传感器。

4.根据权利要求1所述数控机床主轴单元热力耦合误差测量系统，其特征在于，所述待加工工件通过螺钉固定在工件夹具之上，具体为：在数控机床Y向的正负方向各有10个对待加工工件起到紧固作用的螺钉，起到调节待加工工件位置的作用。

5.根据权利要求1所述数控机床主轴单元热力耦合误差测量系统，其特征在于，所述激光位移传感器夹具与数控机床主轴间添加橡胶垫片，后用螺栓拧紧固定。