一种在线检测液体静压主轴实时温度的装置的制作方法

本发明用于液体静压主轴温度检测，要求可以在线实时检测液体静压主轴温度。

背景技术：

液体静压主轴是高速数控机床的关键部件，其性能的优劣直接决定着数控机床整机的技术水平。主轴在高速旋转过程中，受到各种工况的影响，液体静压主轴的热特性不稳定将导致故障发生并减小其使用寿命，而液体静压主轴的损坏基本是因电主轴发热引起的。因此为了确保液体静压主轴工作时的精度和寿命，需对液体静压主轴的温升进行在线实时检测。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供了一种结构简单，可以在线实时检测液体静压主轴温度的装置。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种在线检测液体静压主轴实时温度的装置，包括数据采集卡1，液体静压轴2，空心主轴3，液体静压径向轴承4，温度传感器5，密封油垫6，工业计算机7。其特征在于：主轴3由固定的液体静压径-轴向轴承2和径向轴承4支撑，空心主轴3上通过螺纹连接有温度传感器5，每个温度传感器5的位置与液体静压轴承2和液体静压径向轴承4油腔中心位置对应，温度传感器5在空心主轴3内部与数据采集卡1相连，数据采集卡1外接工业计算机7。

所述主轴3为空心主轴，用于放置数据采集卡1和温度传感器5数据线。径向位置温度传感器5通过螺纹与主轴3直接连接，连接处用密封油垫6实现密封。轴向位置温度传感器5数据线通过主轴3上小孔进入主轴3内部，连接处用密封材料密封。

数据采集卡1固定在主轴3前段的槽内。

所述液体静压轴承2是径向轴承和止推轴承结合体，径向轴承有四个扇形油腔8，止推轴承有两个油腔。油腔8之间开有回油槽9。

由于采用以上技术方案，本发明的有益效果如下：本发明将温度传感器通过螺纹连接固定在主轴上，连接处通过密封油垫实现密封，保证油液不会进入主轴内部。在主轴内部，首先完成温度传感器与数据采集卡的连线，然后通过主轴前段沟槽将数据采集卡固定，数据采集卡外接工业计算机，实现数据实时传递。本设计首次采用径向轴承和止推轴承结合为一体的液体静压轴承，且径向承包含4个扇形供油油腔，油腔之间开有回油槽，这种分布提高了轴系的定心精度。采用两个液体静压轴承固定主轴，一个在主轴前端，一个在主轴后端，这种结构的布局主要优点是主轴受热后向后伸长，不影响周向精度，精度高，对提高主轴部件刚度有利。

附图说明

图1为本设计的结构示意图；

图2为液体静压轴承的止推轴承剖面结构示意图；

图3为液体静压径向轴承的剖面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。

图1所示，包括1数据采集卡，2液体静压轴承，3主轴，4液体静压径向轴承，5温度传感器,6密封油垫，7工业计算机，8油腔，9回油槽，10节流孔。主轴3由固定的液体静压轴承2和径向轴承4支撑，两个轴承在同一高度，以保证主轴同心度，空心主轴3上通过螺纹连接温度传感器5，每个温度传感器5的位置与液体静压轴承2和液体静压径向轴承4油腔中心位置对应，温度传感器5在空心主轴3内部与数据采集卡1相连，数据采集卡1外接工业计算机7。当主轴3工作时，油液通过节流孔10进入液体静压轴承2和液体静压径向轴承4，使主轴悬浮工作，随着工作时间累计，油腔8温度会发生变化，这时温度传感器5将数据传递给数据采集卡1，再传给工业计算机7，计算机7可以实时检测温度变化。

图2所示，是止推轴承剖面图，该轴承可以承受轴向载荷，有两个半圆环状油腔，油腔中心有节流孔10。

图3所示，是液体静压径向轴承剖面图，有四个带节流孔10的扇形油腔8，油腔周围有回油槽9，工作时，油液通过节流孔进入油腔8，多余的油液通过回油槽9回到油箱。

常规检测液体静压主轴温度时将温度传感器固定在轴承座上，且每个轴承位置只安装一个温度传感器，检测时只能检测某一位置的温度。为了实现液体静压主轴温度在线实时检测，本发明将温度传感5通过螺纹连接在空心主轴3上，在液体静压轴承2和液体静压径向轴承4的对应位置，每个轴承对应有四个温度传感器5在主轴上两两互成90°夹角呈对称分布，采用螺纹连接和对称结构既可以保证温度传感器5与主轴3的连接稳定性，又不会在主轴3工作时造成多余偏心质量，保证了主轴3工作时的平稳性。当主轴3工作时，温度传感5随着主轴3一起转动，随着工作时间的增加，油腔8内液压油温度升高，温度传感器5可以在旋转过程中检测主轴3与液体静压轴承2以及液体静压径向轴承4之间整个油膜的温度，且每个轴承对应的四个温度传感器5同时工作，同时采集实时温度，本发明改善了以往温度传感器5只能采集油腔8某个固定位置温度的问题，又避免了单一温度传感器5工作时造成误差。温度传感5将数据传到数据采集1，再将数据传给外接工业计算机7，在计算机7上可以检测液体静压主轴的实时温度。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种在线检测液体静压主轴实时温度的装置，主轴由固定的液体静压轴承和径向轴承支撑，两个轴承在同一高度，以保证主轴同心度，空心主轴上通过螺纹连接温度传感器，每个温度传感器的位置与液体静压轴承和液体静压径向轴承油腔中心位置对应，温度传感器在空心主轴内部与数据采集卡相连，数据采集卡外接工业计算机。当主轴工作时，油液通过节流孔进入液体静压轴承和液体静压径向轴承，流出的油液通过回油槽回到油箱，使主轴悬浮工作，随着工作时间累计，油腔温度会发生变化，这时温度传感器将数据传递给数据采集卡，再传给工业计算机，在计算机可以实时检测温度变化。本发明能够实现液体静压主轴温度实时在线检测。

技术研发人员：陈东菊;李源;李天宝;张世伟;李万岭
受保护的技术使用者：北京工业大学
技术研发日：2018.11.12
技术公布日：2019.01.29