[发明专利]利用高温红外热成像实现工件优化加工的装置

权利要求书

1.一种利用高温红外热成像实现工件优化加工的装置，其特征在于，其包括数控机床系统、高温红外热像仪系统、存储器系统、热分析系统、处理器及控制器系统，其中，

高温红外热像仪系统与机床系统相邻，以能采集获得机床系统中加工区域温度，数控系统用作机加工的场所，存储器系统同时与热分析系统和处理器及控制器系统相连，热分析系统用于获取理想的加工工况温度并将该理想的加工工况温度存储在存储器系统中，处理器及控制器系统用于根据高温红外热像仪系统获取的数据、热分析系统获取的数据处理获得数控机床系统的控制参数，并根据数控机床系统的控制参数和存储器系统中的相关参数对数控系统实施加工控制，以实现加工过程中工艺参数优化和加工能耗的优化控制。

2.如权利要求1所述的一种利用高温红外热像仪实现工件优化加工的装置，其特征在于，数控机床系统包括数控机床(1)、转轴夹具(2)、能用于安装高温红外热像仪的机架(3)、能够被处理器及控制器系统控制而自动调节的刀具进给运动机构(4)以及冷却单元(5)，其中，转轴夹具(2)被设置在数控机床(1)上，转轴夹具(2)用于夹持轴类零件旋转，刀具在刀具进给运动机构(4)的推动下与加工工件接触，进行机加工，同时，能用于安装高温红外热像仪的机架(3)设置在刀具附近，高温红外热像仪安装在高温红外热像仪机架上，用于对加工中的刀具进行红外摄影并测量实际温度，冷却单元(5)设置在机加工刀具附近，并正对刀具，冷却单元(5)喷洒冷却液，能降低加工位置处的温度。

3.如权利要求2所述的一种利用高温红外热像仪实现工件优化加工的装置，其特征在于，热分析系统包括工件三维结构图模块、工艺参数表模块、CAE热分析模块及刀具参数列表模块，工作时，通过CAE热分析模块对输入至工件三维结构图模块的工件三维结构图进行热分析、对输入至工艺参数表模块的工艺参数表和输入至刀具参数列表模块的刀具参数进行热分析，从而能获得理想的工况温度。

4.如权利要求2所述的一种利用高温红外热像仪实现工件优化加工的装置，其特征在于，存储器系统包括加工区域温度存储器、理想工况温度存储器、偏差温度存储器、预测理想转速存储器、预测理想进给量存储器和预测理想冷却液输出量存储器，其中，加工区域温度存储器用于存储检测到的加工工件与刀具接触位置及周边的实时温度，理想工况温度存储器用于存储不同材料和刀具最适合工作的温度区间，偏差温度存储器用于存储理论最大温度值与实际加工温度的偏差数据，预测理想转速存储器存储理论计算的加工转速数据，预测理想进给量存储器存储理论计算获得的最佳进给量数据，预测理想冷却液输出量存储器存储理论计算获得的冷却液输出量数据。

5.如权利要求2所述的一种利用高温红外热像仪实现工件优化加工的装置，其特征在于，处理器及控制器系统包括中央处理器和控制器，其中，中央处理器用于根据温度偏差计算获得各类机床控制参数，而控制器用于根据计算得到的控制参数对机床进行实时控制，各类机床控制参数包括加工转速、进给量和冷却液输出量。

6.如权利要求5所述的一种利用高温红外热像仪实现工件优化加工的装置，其特征在于，还包括上位机，上位机用于安装热分析系统和存储器系统。

7.如权利要求6所述的一种利用高温红外热像仪实现工件优化加工的装置，其特征在于，工作时，在加工前，对工件和刀具进行CAE热分析，并输出理想工况温度，然后，在实际加工过程中对高温红外热像仪系统的实时监测温度进行分析，并保存至存储器系统，在实时监测的温度数据超过CAE热分析系统的理想工况温度时，控制器发出变更加工参数或停机的指令，直到实时加工温度与理想工况温度偏差在理论范围内，依次方式，形成闭环控制最终使得刀具使用达到最优。