基于虚拟仪器的高速主轴温升检测系统开发.pdf

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1、2011年9月机床与液压Sep．2011第39卷第17期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．39No．17DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2011．17．024基于虚拟仪器的高速主轴温升检测系统开发何雅娟，白海清，彭玉海(陕西理工学院机械工程学院，陕西汉中723003)摘要：针对影响高速主轴性能的热态特性问题，通过红外温度传感器对高速主轴锥孔温度进行测量，采取虚拟仪器与智能仪器相结合的方法，构建温度测量系统。通过现场试验，完成对测试系统的调试，实现高速主轴温度

2、的在线监控。关键词：高速主轴；虚拟仪器技术；红外检测；温升曲线中图分类号：TH823文献标识码：B文章编号：1001—3881(2011)17—080—3DevelopmentofTemperatureMeasuringSystemofHigh-speedSpindleBasedonVirtualInstrumentHEY~uan，BAIHaiqing，PENGYuhai(SchoolofMechanicalEngineering，ShaanxiUniversityofTechnology，Hanzh

3、ongShaanxi723003，China)Abstract：Accordingtothethermal—statecharacteristicproblemaffectinghigh—speedspindleproperty，thetemperaturemeasure—mentsystemwasbuiltbycombiningthevirtualinstrumentandintelligentinstrumentandmeasuringthetaper·-holetemperatureinhigh

4、·speedspindlebyusinganinfraredtemperaturesensor．Thedebuggingofmeasuringsystemwasfinishedbyfieldexperiment．Theon—linemonitoringtemperatureinhigh—speedspindleisimplemented．Keywords：High—speedspindle；Virtualinstrumenttechnology；Infrareddetection；Temperatur

5、ecurve高速加工技术是以大幅度提高切削速度来达到提见，温度最高的位置用红色表示，其次为黄色和绿高生产率、加工精度、加工质量，降低成本的现代制色，因此前轴承的轴承内圈的温度最高，这是因为前造技术。随着高速加工技术的发展，对高速主轴的需轴承的轴承本身发热量较大且散热条件不好，热量不求也越来越多。高速主轴的发热问题是制约高速主轴能迅速有效地导出，因而温升较高。发展的重要因素之一，因而成为一个亟待解决的重大难题。针对影响高速主轴性能的热态特性问题，运用有限元方法分析得出高速主轴温度场分布云图，确定测量位置

6、；通过红外温度传感器对高速主轴锥孔温度进行测量，采取虚拟仪器与智能仪器相结合的方法，构建了温度测量系统。通过现场试验，完成对测试系统的调试，实现高速主轴温度的在线监控。利用温度测量系统获得温度相关参数，通过数据处理生成温升曲线。图1高速主轴稳态温度场分布云图1高速主轴温升特性分析2高速主轴温度检测系统开发依据温度场与时间的变化关系，ANSYS热分析该数据采集系统的任务主要是实现对高速主轴温可以分为稳态传热和瞬态传热。各种设备在持续稳定度信号的采集。由高速主轴温升特性分析可知：高速运行时的热传递过程属于

7、稳态过程，在对高速主轴进主轴温升最大的部位为轴承内圈。因为轴承内圈受热行热分析时，以持续稳定运行时的热传递过程为主考变形产生的热膨胀会增加轴承的预载，使得轴承自身虑。因此，高速主轴热传递过程属于稳态过程。的发热更加严重。．对高速主轴建立模型、划分网格并施加载荷后，由上述结论作者认为，温升问题的一大焦点集中可得到高速主轴稳态温度场分布云图，如图1所示。在了高速主轴的轴承温度上。因此，检测高速主轴轴温度场是根据热光谱的色彩显示的。由图1可收稿日期：2010—08—05基金项目：陕西省重点实验室项目(08J

8、Z19)作者简介：何雅娟(1983一)，女，助教，主要研究方向为机械装备的设计与制造。E—mail：hexiaoya1983@163．COmo第l7期何雅娟等：基于虚拟仪器的高速主轴温升检测系统开发·81·承的温度尤其重要。集，此型号传感器不需要进行标定，测量温度与信号2．1测量系统总体方案输出满足线性关系(关系式为：T=20V)。其测温范采用虚拟仪器开发测量系统，可精简测量装置，围为0～100℃，环境温度要求是一25～100℃，响由于硬件除传感器、信号