机床温度测量讲解

机床配备的温度控制装置
温度传感器研究目录
?温度传感器的定义 ?温度传感器的特点 ?温度传感器的工作原理 ?温度传感器的分类 ?机床的热变形 ?减小机床误差
温度传感器的定义
利用物质各种物理性质随温度变化的规律把 温度转换为电量的传感器。这些呈现规律 性变化的物理性质主要有体。温度传感器 是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。 按测量方式可分为接触式和非接触式两大 类，按照传感器材料及电子元件特性分为 热电阻和热电偶两类。
? 1、机床温升控制。改善机床的冷却系统， 利用引入附加冷却热源的方法使温度得到 控制，从而减小因温度变化引起的误差。 这类方法对减小机床复杂变形具有良好的 效果，但是机床线性膨胀问题不能解决， 环境温度变化的影响呀较难补偿，对机床 结构也要进行改动。
? 2、改进机床结构和材料。通过采用新型材 料，改进设计方法和制造工艺，提高机床 的精度和刚度以降低加工误差，例如：增 加机床的刚性，采用高刚性低膨胀的材料 等。但是这种方法本身具有较大的局限性。
传感器直接与被测物体接触进行温度测量，由 于被测物体的热量传递给传感器，降低了被测 物体温度，特别是被测物体热容量较小时，测 量精度较低。因此采用这种方式要测得物体的 真实温度的前提条件是被测物体的热容量要足 够大。
非接触式温度传感器：
主要是利用被测物体热辐射而发出红外线， 从而测量物体的温度，可进行遥测。其 制造成本较高，测量精度却较低。优点 是：不从被测物体上吸收热量；不会干 扰被测对象的温度场；连续测量不会产 生消耗；反应快等。
机床温度测量
制作人：张靖
研究背景
? 现代工业的不断发展，使得现代制造业对机械产品的质量 要求越来越高，机械零件的精度取决于机床的加工精度， 因此提高机床的加工精度显的尤为重要，热误差是影响机 床精度的重要因素之一。机床内部和外部热源对机床的热 干扰导致机床产生热变形，从而产生热误差。机床的误差 主要有几何误差，热误差，和切削力误差，其中热误差占 机床总误差的40%~70%左右。热误差对高精度机械产品的 尺寸精度影响很大，进而也会影响到产品的加工过程质量， 生产效率和成本。随着机床制造技术的发展，集合误差已 经得到较好的解决，热误差成为影响机床加工精度的最主 要因素，也是最难以解决的问题。目前，学术界和工业界 正努力寻求可靠，实用的方法策略来评估热误差，进而减 小，避免热误差。
机床的热变形
机床在内外热源的影响下，各部件将发生不同 程度的热变形，使工件与道具之间的相对运动 关系遭到破坏，也使机床的精度下降。在通常 情况下，为了使机床的热变形达到稳定数值， 需要花费很多时间来预热机床，这就直接影响 了机床的生产率。对于数控机床来说，因为全 部加工尺寸是预先编制的指令控制的，热变形 的影响就更为严重。
机床产生热变形的原因
机床产生热变形的主要原因是热源及机床各部 分的温差。热源通常都包括加工中的切削热、 运动副的摩擦热和动力源的发热以及辐射与周 围环境等其他外界热源等。此外，机床零件的 材料、结构、形状和尺寸的不一致也是产生热 变形的重要因素。
切削温度的测量仪器 切削温度的测量
如何减小机床的热误差
妨碍了热误差补偿技术在工业生产中实际应
用，主要包括以下几种障碍：
? （1）热误差模型的精确性和鲁棒性不够 ? 在热误差补偿系统中，在加热和冷却过程中热误差模
型是否精确是一个很实际的问题，随时间变化的热误差相 对于几何误差更加难以建模。 ? （2）缺乏温度传感器最优布置方法 ? 热误差模型的精确度和鲁棒性和大程度上取决于温度 床干起的布置。在多数研究成功中如何确定温度传感器的 位置，有些凭经验，基于工程判断和研究者的个人经验， 通常是通过实验和误差处理达到的，机床温度场合热误差 的动态特性在这个过程中没有得到深入考虑。 ? （3）缺乏对热干扰，温度场合热误差动态特性分析的工 具 ? 建立精确，健壮的热误差模型和优化温度传感器布置， 要求彻底理解机床结构热干扰，温度场，热误差的动态特 性。大多数研究者试图通过实验得到这些动态特性，但是 这个过程是非常耗时，而且得到的结果总是很有限。所以 需要开发软件工具来寻求机床热系统和热弹性系统的动态 特性。
Biblioteka Baidu度传感器的特点：
测量精度高，性能稳定。其中铂热电阻 的测量精确度是最高的，它不仅广泛应 用于工业测温，而且被制成标准的基准 仪。
温度传感器的工作原理
? 温度传感器热电偶的应用原理 ? 温度传感器热电阻的应用原理 ? 温度传感器液体温度计的应用原理
温度传感器的热电偶工作原理：
将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起 来，构成一个闭合回路，当导体A和B的两 个执着点1和2之间存在温差时，两者之间 便产生电动势,因而在回路中形成一个大小 的电流,这种现象称为热电效应。温度传感 器热电偶就是利用这一效应来工作的。
温度传感器的热电阻工作原理： 温度传感器热电阻测温是基于金属导体 的电阻值随温度的增加而增加这一特性 来进 行温度测量的。
温度传感器液体温度计的应用原理： 液体温度计是利用感温液体受热膨胀 原 理工作的 。
温度传感器的分类：
1、接触式温度传感器 2、非接触式温度传感器
接触式温度传感器：
接触式温度传感器的检测部分与被测对象有 良好的接触，又称温度计。温度计通过传导或 对流达到热平衡，从而使温度计的示值能直接 表示被测对象的温度 。
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