一种监测机床基础温度变化的实验装置的制作方法

本发明属于重型机床工作环境实验技术领域，具体涉及监测机床基础温度变化和温度场模拟的实验装置。

背景技术：

基于重型机床的精度及精度稳定性的设计要求，考虑温度变化对机床精度的影响具有长周期性，要研究温度变化对重型机床加工精度及其稳定性的影响，就要求长期监测重型机床基础的温度变化，导出温度变化对其的影响规律，以优化系统的温度场分布。

目前，一方面，研究温度变化对重型机床加工精度及其稳定性的影响主要重心在机床主体，而没有针对重型机床―基础系统的实验监测和验证。另一方面，实验所采用的传统测试方法和设备易受电磁干扰，不耐腐蚀，精度和稳定性易受外界因素干扰，而且实验监测周期较长，很大程度上影响数据采集的精确性和耗费大量的时间及代价。由于现代对机床加工精度及其稳定性要求越来越高，而且机床精度受周边工作环境的温度变化幅度的影响尤为显著，所以对温度监测的技术有更高的要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种重型机床系统的工作环境温度变化的模拟监测系统，以克服现有技术存在的上述不足。

本发明通过以下技术方案来实现：

一种重型机床系统的工作环境温度变化的模拟监测实验装置，该实验装置包括太阳光源模拟装置、机床基础实验平台和数据采集系统，机床基础实验平台放置于一个环境模拟空间内，该环境模拟空间不受外界环境因素影响。太阳光源模拟装置经过实验设计进行排布，其发射的光线形成均匀的照射区域，完全覆盖机床基础实验平台。太阳光源模拟装置能够实现不同角度的旋转以模拟实际太阳角度变化情况，能够满足辐照的均匀性和稳定性的实验模拟环境。机床基础实验平台与数据采集系统相连接。

太阳光源模拟装置包括小型太阳光模拟器、旋转机构和支撑机构。小型太阳光模拟器固定在旋转机构上，小型太阳光模拟器的排布方式由实验要求来确定。旋转机构能够调试角度以模拟不同方向的光照，旋转机构固定在支撑机构上，支撑机构根据实验条件要求提供对旋转机构和太阳光模拟器的支撑和固定。

光照方向与地面的夹角在15°～45°范围内变化。

小型太阳光模拟器为氙灯光源。

本发明的监测机床基础温度变化的实验装置可用于各种有关温度监测的应用试验，比如机床热误差模型预测、关键部件热特性试验和机床基础热变形预测等，应用广泛。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果。

本实验方案成本低，可以从实验周期和实验材料综合考虑以节约成本。方案基于太阳光模拟器辐照的均匀性和稳定性，实验结果能够准确的反应实际情况，实施效果更加准确有效。本方案合理高效，去除了不必要的操作，具有非常高的效率。

附图说明

图1为监测机床基础系统环境温度变化的实验装置示意图。

图2为机床基础实验平台结构图。

图中：1-支撑机构，2-旋转机构，3-小型太阳光模拟器，4-环境模拟空间(遮光罩)，5-机床基础实验平台，6-数据采集系统。

具体实施方式

以下结合说明书附图，对本发明的具体实施加以详细说明。此处所描述的具体实施案例仅用于解释本发明装置，并不限定该发明装置的应用。

1.实验装置结构设计

图1为监测机床基础的温度变化的实验装置结构简图。该实验装置主要由太阳光源模拟装置、机床基础实验平台和数据采集系统组成。太阳光源模拟装置主要部件是太阳光模拟器，光源采用500W的氙灯，布置在机床基础实验平台的四面，每面两个，能够提供满足太阳光的光谱分布等指标要求的发射光。太阳光源模拟装置的辅助部件包括支撑机构和旋转机构，支撑机构满足整体的支撑和固定等功能，旋转机构主要用于太阳光模拟器的角度调试和转动。

图2为机床基础实验平台结构图。机床基础实验平台由机床基础模型和光纤传感器组成。机床基础模型尺寸为1500mm*1500mm*1200mm，其承重荷载有标准质量块模拟机床。光纤传感器预先埋置于基础内和布置于基础表面，测点经过有限元分析计算，基础内测点固定于钢筋框架上,基础表面测点布置在基础顶部和底部。

数据采集系统采用SA-GXGS机架型光纤传感分析仪，用于光纤光栅传感器的信号解调和数据在线采集。

2.数据测定与分析

施加预压载荷期间，设定好连接传感器的仪器的采样间隔，使仪器自动记录实验数据，采集记录实验数据为每月的前十天早上、中午和晚上，后二十天随机采样，记录基础模型的温度变化。结束后，根据实验数据用Matlab拟合出预压期间机床基础模型温度变化曲线，分析机床基础模型的温度场变化。

本发明不局限于上述实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在结构和形式下作任何变化，凡是与本申请相同或相似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。