[发明专利]一种实时测量铣削过程中机床主轴温度的装置

说明书

本发明公开了一种实时测量铣削过程中机床主轴温度的装置，包括套在铣刀柄下部的测温模块支架，测温模块支架上设有2～4个在周向上均布的测温模块，在铣刀柄上部位于与主轴接触的区域设有按照周向上均布、且数量与测温模块数量相同的热电偶热节点，测温模块与热电偶热节点之间均采用热电偶一一对应相连；测温模块设有与计算机匹配的插接件；计算机安装有数据采集软件，测温模块与计算机连接后，通过数据采集软件获得铣削过程中机床主轴的温度。本发明基于人工热电偶测温原理，采用固定在旋转刀柄上的自供电测温模块，连接固定在铣刀柄上端的标准热电偶，能够实现对机床主轴内部与铣刀柄上端相接触位置特定点进行温度实时测量。

技术领域

本发明涉及一种铣削加工设备，尤其涉及一种机床主轴温度实时测量装置。

背景技术

作为切削加工中最常用的方法之一的铣削加工，拥有允许高转速、多刀多刃切削、去除工件材料效率高等特点。随着工件材料制造质量要求的提高，对铣削加工的要求也越来越高。在机床加工过程中，机床精度不可避免的受到热源的影响，进而影响加工工件材料表面质量。经查阅，引起机床主轴热变形最主要的原因为加工过程中的切削热、机床主轴高速自转生成热，此外，热辐射、环境温度在精加工中对机床主轴也有较大影响。机床主轴由于热变形，刀具和工件间产生相对位移，使得零件的精加工精度下降。在实际的铣削加工过程中，由于机床主轴高速旋转，采用传统的方法很难实时测量铣削过程中机床主轴内部的温度。

对于机床主轴温度的检测主要集中在非接触式的测量和接触式的机床主轴外部温度测量，尚没有对铣削加工过程中机床主轴的内部温度进行实时测量，难以获得机床主轴内部温度在加工过程中的变化情况，无法建立准确的机床主轴温升与机床主轴位移变化之间的关系，难以获得准确的机床主轴轴向和径向的热误差补偿模型，因此获取到铣削加工过程中机床主轴内部的温升，可以优化机床主轴热误差补偿模型，可以为降低机床主轴热误差提供依据，提高机床的加工精度，对提高工件材料加工的表面质量有重要的意义。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提出一种实时测量铣削过程中机床主轴温度的装置，基于人工热电偶测温原理，采用固定在旋转刀柄上的电测温模块(OMEGA温度存储模块(型号：OM-CP-TC101A)电脑自带的软件提供了图形数据、表格数据和摘要数据等功能用来帮助用户进行数据分析)，连接固定在铣刀柄上端的标准热电偶，能够实现对机床主轴内部与铣刀柄上端相接触位置特定点进行温度实时测量。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种实时测量铣削过程中机床主轴温度的装置，包括套在铣刀柄下部的测温模块支架，所述测温模块支架上设有2～4个在周向上均布的测温模块，在铣刀柄上部位于与主轴接触的区域设有按照周向上均布、且数量与测温模块数量相同的热电偶热节点，所述测温模块与热电偶热节点之间均采用热电偶一一对应相连；所述测温模块设有与计算机匹配的插接件；所述计算机安装有数据采集软件，所述测温模块与所述计算机连接后，通过数据采集软件获得铣削过程中机床主轴的温度。

进一步讲，本发明中，所述测温模块支架的主体为圆筒，所述主体的内回转表面与所述铣刀柄下部的外回转表面配合，所述主体上设有多个用于安装测温模块的安装孔，所述主体的上端设有热电偶过线槽，所述铣刀柄上设有多个热电偶穿线孔，所述铣刀柄的上部、设有用于安装热电偶热节点的阶梯孔，所述阶梯孔内设有铜柱，所述铜柱设有中心孔，所述铜柱的内端与阶梯孔的阶梯面之间固定有压力弹簧，所述铜柱的外端为外凸的球面；所述热电偶的一端与所述热电偶插头固结，所述热电偶的另一端为工作端，该工作端依次通过热电偶过线槽、热电偶穿线孔、阶梯孔、铜柱的中心孔，并与所述铜柱外端的球面为同一曲面。

所述铜柱中心孔的直径与热电偶的类型和规格匹配，所述热电偶的工作端插入铜柱中心孔后用树脂固定。

所述主体上设有8个顶丝孔，8个顶丝孔按照径向上均布4个、且上下两圈布置；所述铣刀柄上设有与8个顶丝孔位置对应的顶丝平台；每个顶丝孔内均配合有顶丝；固定所述测温模块支架时，锁紧上下对应的成90°分布的两对顶丝，其他四个顶丝起平衡配重作用。