专利名称：一种数控车床主轴的温升测试方法
技术领域：
本发明属于测试数控车床的技术领域，具体涉及一种数控车床主轴的温升测试方法。
背景技术：
目前，数控车床已经在我国得到了普遍应用，为我国的机械化制造和生产奠定了 坚实的基础。其中，主轴是数控机床的核心部件，因此对主轴的精度和刚性要求很高。 一般 而言，主轴各零件自身的精度误差和变形量是很小的，但在高速运转时，轴承发热量很大， 导致轴承温升很高，引起热变形，而热变形引起的误差远大于精度误差和变形量，而且热变 形直接改变了轴承的预紧状况，影响轴承的刚度特性和主轴的加工精度，严重时，甚至导致 轴承的热咬合，使主轴轴承毁坏。上述主轴发热问题会降低其在实际生产应用中的可靠性， 因此对主轴轴承温升进行合理的控制是非常有意义的。 针对上述问题，机械部发出了机械行业标准JB/T 4368. 3_96《数控卧式车床技术 条件》，其中的温升试验规定了机床主运动机构从低速起，作低、中、高速运转，每级速度的 运转时间不得少于2min，在最高转速时应运转足够的时间(不得少于lh)，使主轴轴承和动 力刀具主轴轴承达到稳定温度，检验主轴轴承和动力刀具主轴轴承的温度和温升；其温度 不得超过7(TC，温升不得超过35°C。 然而，按照上述标准进行测试时，由于主轴在低、中、高速运转的时间较短，主轴和 轴承之间还没达到充分稳定就跑到最高转速，并在最高转速时运转时间较长，使得主轴轴 承在最高转速时温度急剧上升，极易达到极限温度，从而对轴承造成损伤，进一步影响了主 轴部件的装配质量。
发明内容
本发明的目的是提供一种数控车床主轴的温升测试方法，以避免损伤主轴轴承， 并提高数控车床主轴轴承的装配质量。 为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是一种数控车床主轴的温升测试 方法，包括如下步骤 (1)依据数控车床的主参数设定主轴的起始速度、每级速度提升值和最高转速；
(2)实时测定主轴轴承的温度，在每一级速度下，若单位时间内温升超过设定温度 Tl时，控制主轴继续在该级速度下跑合，否则将当前速度提升到下一级速度；
(3)重复步骤(2)直至主轴达到最高转速，在最高转速下跑合时，实时测定主轴轴 承的温度，若单位时间内温升超过设定温度T2时，则继续跑合，直至符合上述温升标准，则 此时主轴轴承温度达到饱和，主轴温升合格，测试终止； 若在步骤(2)和(3)中，主轴轴承温度超过7(TC或主轴轴承温升超过35 °C /h时， 则判定主轴温升不合格，测试终止。 进一步的技术方案，所述步骤(2)中，在每一级速度下，若10分钟温升超过O. 5°C时，控制主轴继续在该级速度下跑合，否则将当前速度提升到下一级速度；所述步骤(3)
中，在最高转速下跑合时，若l小时温升超过5t:，则继续跑合，直至温升小于5t: /小时，则
此时主轴轴承温度达到饱和，主轴温升合格，测试终止。 上述方案只是一个实例，针对不同机型的数控车床可以设定不同的温升标准，即
设定不同的T1、 T2， Tl和T2可以相同或不同，对于同一个车床，也可以根据实际情况调
整该温升标准；以根据温升情况控制数控车床的主轴转速，通过对空运转试验过程中的温
度-速度的实时控制，提高数控车床主轴部件的装配质量。所述的温度测量可以通过配置
温度传感器来采集主轴温升，保证主轴温度、温升测量数据的准确性和实时性。 上文中，通过控制机床主运动系统的低、中、高各级转速的温升，使轴承在更低的
温度范围内达到热平衡，即在每个低速运转时都趋近于热平衡后，然后才进入最高转速，因
而在最高转速下主轴轴承很少会出现温度急剧上升的情况，从而防止了轴承达到极限温度
和损伤，因而有效提高了主轴部件的装配质量，这对提高主轴在加工中的稳定性和可靠性
都是极其重要的。当主轴温升试验开始时，热量还来不及传出，轴承温度逐渐上升；当轴承
温度上升到一定值时，油脂的粘度随之下降，轴承发热量相应的下降，同时轴承外环与箱体
外壁的温差增加，热传导量同时增加，散热量等于或大于发热量，轴承温度下降，并在某一
温度左右达到热平衡。 由于上述技术方案的采用，与现有技术相比，本发明具有如下优点 1.本发明通过控制机床主运动系统的低、中、高各级转速的温升，使轴承在更低的
温度范围内达到热平衡，即主轴在每个低速运转时都达到饱和后，然后才进入最高转速，因
而主轴轴承很少会出现温度急剧上升的情况，从而防止了轴承达到极限温度及损伤，因而
有效提高了主轴部件的装配质量。 2.本发明配置了温度传感器采集主轴温升，保证主轴温度、温升测量数据的准确 性和实时性，有效地提高工作效率。
3.本发明的测试方法可以通过计算机实现全自动测定和控制，无需人工操作，因 而测试效率高、准确可靠。 4.本发明的测试方法简单、易于实现，适于推广应用。
附图1是本发明实施例一的测试结果图；
附图2是本发明对比例一的测试结果图。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述
实施例一 —种数控车床主轴的温升测试方法，包括如下步骤 (1)依据数控车床的主参数设定主轴的起始速度、每级速度提升值和最高转速；
(2)实时测定主轴轴承的温度，在每一级速度下，若10分钟温升超过0. 5°C时，控 制主轴继续在该级速度下跑合，否则将当前速度提升到下一级速度； (3)重复步骤(2)直至主轴达到最高转速，在最高转速下跑合时，实时测定主轴轴承的温度，若l小时温升超过5t:，则继续跑合，直至符合上述温升标准，则此时主轴轴承温
度达到饱和，主轴温升合格，测试终止； 若在步骤(2)和(3)中，主轴轴承温度超过7(TC或主轴轴承温升超过35 °C /h时， 则判定主轴温升不合格，测试终止。 当然，针对不同机型的数控车床可以设定不同的温升标准，根据温升情况控制数 控车床的主轴转速，通过对空运转试验过程中的温度_速度的实时控制，提高数控车床主 轴部件的装配质量。所述的温度测量可以通过配置温度传感器来采集主轴温升，保证主轴 温度、温升测量数据的准确性和实时性。 上文中，通过控制机床主运动系统的低、中、高各级转速的温升，使轴承在更低的 温度范围内达到热平衡，即在每个低速运转时都趋近于热平衡后，然后才进入最高转速，因 而在最高转速下主轴轴承很少会出现温度急剧上升的情况，从而防止了轴承达到极限温度 和损伤，因而有效提高了主轴部件的装配质量，这对提高主轴在加工中的稳定性和可靠性 都是极其重要的。当主轴温升试验开始时，热量还来不及传出，轴承温度逐渐上升；当轴承 温度上升到一定值时，油脂的粘度随之下降，轴承发热量相应的下降，同时轴承外环与箱体 外壁的温差增加，热传导量同时增加，散热量等于或大于发热量，轴承温度下降，并在某一 温度左右达到热平衡。 按照上述方案进行测试，最终得到的前轴承温度为39. rC，前轴承温升为
16.『C，参见附图l所示，主轴在达到最高转速前的时间也较长。此外，利用现场动平衡仪
进行频谱分析检测，测得其速度有效值的最大值为0. 25mm/s，可见利用本发明的测试方法
获得的主轴箱装配情况良好，主轴的低、中、高速的每一级转速均进行了充分跑和，有效地
减少轴承过热对机床精度的影响，提高轴承寿命，降低了装配不良的发生率，更好地控制主
轴箱装配质量。 对比例一 将上述实施例一中的车床主轴按照背景技术中的标准方法进行温升测试，即JB/T 4368. 3-96《数控卧式车床技术条件》进行测试，最终得到的前轴承温度为47. 8"C，前轴承 温升为26.9t:，参见附图2所示。 综上所述，在本发明的测试方法中主轴在每个低速运转时都达到饱和后才进入最 高转速，因而主轴轴承的温度和温升较低，很少会出现主轴轴承温度急剧上升的情况，从而 防止了轴承达到极限温度及损伤，同时也提高了主轴部件的装配质量。
权利要求
一种数控车床主轴的温升测试方法，其特征在于，包括如下步骤(1)依据数控车床的主参数设定主轴的起始速度、每级速度提升值和最高转速；(2)实时测定主轴轴承的温度，在每一级速度下，若单位时间内温升超过设定温度T1时，控制主轴继续在该级速度下跑合，否则将当前速度提升到下一级速度；(3)重复步骤(2)直至主轴达到最高转速，在最高转速下跑合时，实时测定主轴轴承的温度，若单位时间内温升超过设定温度T2时，则继续跑合，直至符合上述温升标准，则此时主轴轴承温度达到饱和，主轴温升合格，测试终止；若在步骤(2)和(3)中，主轴轴承温度超过70℃或主轴轴承温升超过35℃/h时，则判定主轴温升不合格，测试终止。
2. 根据权利要求1所述的数控车床主轴的温升测试方法，其特征在于所述步骤(2) 中，在每一级速度下，若10分钟温升超过0.5t:时，控制主轴继续在该级速度下跑合，否则 将当前速度提升到下一级速度；所述步骤(3)中，在最高转速下跑合时，若1小时温升超过 5t:，则继续跑合，直至温升小于5°C /小时，则此时主轴轴承温度达到饱和，主轴温升合格， 测试终止。
全文摘要
本发明公开了一种数控车床主轴的温升测试方法，包括如下步骤依据数控车床的主参数设定主轴的起始速度、每级速度提升值和最高转速；实时测定主轴轴承的温度，在每一级速度下，若单位时间内温升超过设定温度T1时，控制主轴继续在该级速度下跑合，否则将当前速度提升到下一级速度；重复上述步骤直至主轴达到最高转速，在最高转速下跑合时，实时测定主轴轴承的温度，若单位时间内温升超过设定温度T2时，则继续跑合，直至符合上述温升标准，则此时主轴温升合格，测试终止；若主轴轴承温度超过70℃或主轴轴承温升超过35℃/h时，则判定主轴温升不合格，测试终止。本发明可以避免轴承达到极限温度和损伤，有效提高主轴部件的装配质量。
文档编号G01K3/04GK101710002SQ20091023174
公开日2010年5月19日 申请日期2009年12月3日 优先权日2009年12月3日
发明者管强, 赵敏 申请人:纽威数控装备(苏州)有限公司