[發明專利]機床主軸實際切削狀態下熱力耦合變形監測系統和方法

有效

• 申請號: 201710233768.7
• 申請日: 2017-04-11
• 公開（公告）號: CN106903552B
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發明（設計）人: 許超;馮平法;黃雙剛;葉健
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳研究生院
• 主分類號: B23Q17/00
• 分類號: B23Q17/00
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 44223
• 代理人: 王震宇

1.一種機床主軸實際切削狀態下熱力耦合變形監測系統，其特征在于,包括支撐架、固定機構、平移支架、平移驅動機構、旋轉支架、旋轉驅動機構、位移傳感器以及控制裝置，所述固定機構、所述平移支架、所述平移驅動機構、所述旋轉支架和所述旋轉驅動機構安裝在所述支撐架上，所述控制裝置與所述平移驅動機構、所述旋轉驅動機構、所述位移傳感器通過線路連接，所述固定機構用于將所述監測系統固定安裝在機床上，所述平移驅動機構耦合到所述平移支架以驅動所述平移支架作平移運動，所述旋轉支架安裝在所述平移支架上，所述位移傳感器安裝在所述旋轉支架上，所述旋轉驅動機構耦合到所述旋轉支架以驅動所述旋轉支架作旋轉運動。

2.如權利要求1所述的監測系統，其特征在于,所述位移傳感器為LVDT位移傳感器。

3.如權利要求1所述的監測系統，其特征在于,所述固定機構還隔離床身振動。

4.如權利要求1所述的監測系統，其特征在于,所述支撐架包括主橫梁和從主橫梁上延伸出來的分支臂，所述分支臂與所述主橫梁形成夾角。

5.如權利要求4所述的監測系統，其特征在于，所述支撐架由碳纖維桿組成。

6.如權利要求4所述的監測系統，其特征在于,所述固定機構包括設置在所述分支臂上的第一磁力座、第一隔振器以及設置在所述主橫梁上的第二磁力座、第二隔振器和第三磁力座、第三隔振器，所述第一磁力座、所述第二磁力座和所述第三磁力座用于吸附機床床身，所述第一隔振器、所述第二隔振器、所述第三隔振器用于隔離床身振動。

7.如權利要求1至5任一項所述的監測系統，其特征在于,所述平移驅動機構包括第一舵機、齒輪齒條機構、第一直線導軌以及第二直線導軌，所述齒輪齒條機構包括齒輪和與所述齒條嚙合的齒條，所述第一舵機的轉軸與所述齒輪同軸線過盈配合以驅動所述齒輪轉動，所述齒條安裝在所述平移支架上，所述平移支架通過滑塊安裝在所述第一直線導軌和所述第二直線導軌上，所述第一舵機輪通過所述齒輪齒條機構驅動所述平移支架沿所述第一直線導軌和所述第二直線導軌作平移運動。

8.如權利要求1至5任一項所述的監測系統，其特征在于,所述旋轉驅動機構包括第二舵機和轉軸，所述第二舵機與所述轉軸通過聯軸器連接，所述轉軸與所述旋轉支架相連，所述第二舵機通過所述轉軸驅動所述旋轉支架作旋轉運動。

9.如權利要求1至5任一項所述的監測系統，其特征在于,所述控制裝置包括安裝在所述支撐架上的主控板，所述主控板控制所述平移驅動機構和所述旋轉驅動機構以調整所述位移傳感器的位置和姿態，接收所述位移傳感器的測量數據，并對機床異常狀況進行預警。

10.如權利要求9的所述監測系統，其特征在于,所述主控板將測量數據存儲在所述主控板上插接的SD卡中。

11.如權利要求1至5任一項所述的監測系統，其特征在于,所述位移傳感器的位置和姿態經控制以使監測過程中測量方向正對且垂直于機床主軸軸心線。

12.如權利要求1至5任一項所述的監測系統，其特征在于,所述支撐架為可調組裝方式的組裝式結構，通過不同的組裝方式實現對機床主軸實際切削狀態下x、y、z三個方向的熱力耦合變形的測量。

13.如權利要求12所述的監測系統，其特征在于,所述組裝式結構的各部分通過螺栓連接。

14.如權利要求12所述的監測系統，其特征在于，所述支撐架設置有多個加強筋。

15.一種機床主軸實際切削狀態下熱力耦合變形監測方法，其特征在于,使用如權利要求1至14任一項所述監測系統對機床主軸實際切削狀態下熱力耦合變形進行監測。