阅读说明：本技术 一种数控机床热传递测量方法、装置、存储介质及设备 (A kind of numerical control machine heat transmitting measurement method, device, storage medium and equipment ) 是由 连桂豪 李宁 翟学涛 高云峰 于 2019-08-13 设计创作，主要内容包括：本发明涉及测试技术领域,尤其涉及一种数控机床热传递测量方法、装置、存储介质及设备。本发明提供的一种数控机床热传递测量方法通过分别在不覆盖、以所述预设间隔覆盖、紧密覆盖隔热材料的情况下测量处于工作状态下的待测部件在达到所述预设条件时的第一参数变化值、第二参数变化值、第三参数变化值,根据所述第一参数变化值、所述第二参数变化值和所述第三参数变化值计算得到热传递对所述待测部件的影响值；借助隔热材料测量处于工作状态下的待测部件数据进行对比,便能判断数控机床内部的热源与关键结构部件之间各种热传递路径的重要性,从而解决了使用常规热流计测量数控机床中各种热传递方式难以实现的技术问题。(The present invention relates to the field of test technology more particularly to a kind of numerical control machine heat transmitting measurement method, device, storage medium and equipment.A kind of numerical control machine heat transmitting measurement method provided by the invention by respectively do not cover, to measure first parameter variation value, second parameter variation value, third parameter variation value of the in running order lower the parts to be tested when reaching the preset condition in the case where preset interval covering, close covering heat-barrier material, heat is calculated according to first parameter variation value, second parameter variation value and the third parameter variation value and transmits influence value to the parts to be tested；By heat-barrier material measure it is in running order under the parts to be tested data compare, just the importance of various heat transfer paths between the heat source and critical structural component inside numerically-controlled machine tool can be judged, to solve using the technical issues of various thermaltransmission modes are difficult to realize in conventional heat-flow meter measurement numerically-controlled machine tool.)

一种数控机床热传递测量方法、装置、存储介质及设备

技术领域

本发明涉及测试技术领域，尤其涉及一种数控机床热传递测量方法、装置、存储介质及设备。

背景技术

加工精度是评价机床质量的重要指标，据资料显示机床行业由于热变形引起加工误差占总误差的40％以上，而产生热变形的原因是各种热源导致的机床温度场变化。热量的传递是自然界与工程技术中普遍的一种转移过程，按热力学第二定律，凡有温差的地方就有热量的传递，热量传递有三种方式：导热、对流与辐射，但对流仅能发生在流体中，而且必然伴随着有导热现象。在工程技术上大量遇到的是流体流过另一物体表面时所发生的热交换过程，有一个专门的名称叫对流换热。对流换热是流体的对流与导热联合作用的结果。数控机床内部的热传递方式可以分为：导热、对流换热和热辐射。

中高端的数控机床精度要求较高，温度的影响不能忽略，为此，就有必要针对数控机床的热变形这一问题采取相应优化措施，而这就不仅要了解关键结构部位的温度大小和变化，还需要判断热源与关键结构部位之间各种热传递方式的重要性。热传递测试的最常规方法是使用热流计直接测量各种热传递途径所传递热量，热流计可以分成接触式和非接触式的，其中接触式又可以分为埋入安装和表面贴装，埋入安装要求安装在零部件与零部件之间，还要求零部件的导热系数尽可能与热流传感器的导热系数一致；表面贴装要求恒温冷水。非接触式的热流计也要求提供恒温冷水，同时在测量过程中不能移动。实际上，这些测量条件对于使用中央水冷的生产车间和结构紧凑的高速高精数控机床而言，是很难实现的。因此，就有必要开发出一种适用于测量生产中的数控机床内部的热传递的测量方法。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提出了一种数控机床热传递测量方法、装置、存储介质及设备。

第一方面，本发明提供了一种数控机床热传递测量方法，所述方法包括：

获取预设的测量控制参数，所述预设的测量控制参数包括预设条件、预设间隔；

在不覆盖隔热材料的情况下，测量处于工作状态下的待测部件在达到所述预设条件时的第一参数变化值；

在以所述预设间隔覆盖隔热材料的情况下，测量处于工作状态下的待测部件在达到所述预设条件时的第二参数变化值；

在紧密覆盖隔热材料的情况下，测量处于工作状态下的待测部件达到所述预设条件时的第三参数变化值；

根据所述第一参数变化值、所述第二参数变化值和所述第三参数变化值计算得到热传递对所述待测部件的影响值。

在一个实施例中，所述预设条件包括：预设时长、预设温升中至少一种；

当所述预设条件为预设时长时，所述第一参数变化值、第二参数变化值、第三参数变化值为达到所述预设时长内上升的温度；

当所述预设条件为预设温升时，所述第一参数变化值、第二参数变化值、第三参数变化值为达到所述预设温升下所用时长。

在一个实施例中，所述预设的测量控制参数还包括预设开始温度，当处于工作状态下的待测部件的温度超过所述预设开始温度时开始测量所述待测部件得到达到所述预设时长内上升的温度和达到所述预设温升下所用时长。

在一个实施例中，所述预设的测量控制参数还包括预设开始时间，当处于工作状态下的待测部件工作时长超过时所述预设开始时间时开始测量所述待测部件得到达到所述预设时长内上升的温度和达到所述预设温升下所用时长。

在一个实施例中，所述以所述预设间隔覆盖隔热材料、紧密覆盖隔热材料中覆盖的隔热材料是同一个隔热材料。

在一个实施例中，在所述隔热材料远离所述待测部件的一侧覆盖隔热性高的材料以提高阻隔所述待测部件热辐射效果。

第二方面，本发明还提供了一种数控机床热传递测量装置，所述装置包括：

测量控制参数管理模块，用于存储测量需要的参数；

测量模块，用于获取预设的测量控制参数，所述预设的测量控制参数包括预设条件、预设间隔，在不覆盖隔热材料的情况下测量处于工作状态下的待测部件在达到所述预设条件时的第一参数变化值，在以所述预设间隔覆盖隔热材料的情况下测量处于工作状态下的待测部件在达到所述预设条件时的第二参数变化值，在紧密覆盖隔热材料的情况下测量处于工作状态下的待测部件达到所述预设条件时的第三参数变化值；

热传递的重要性计算模块，用于根据所述第一参数变化值、所述第二参数变化值和所述第三参数变化值计算得到热传递对所述待测部件的影响值。

在一个实施例中，所述装置还包括接触式测温平台，所述接触式测温平台包括接触式测温传感器、控制箱，所述接触式测温传感器安装在所述待测部件上以实现接触式测量所述待测部件的温度，所述控制箱与所述接触式测温传感器电连接以用于接收所述接触式测温传感器测量的模拟信号并且把所述模拟信号转换为数字信号。

第三方面，本发明还提供了一种存储介质，存储有计算机指令程序，所述计算机指令程序被处理器执行时，使得所述处理器执行第一方面任一项所述方法的步骤。

第四方面，本发明还提供了一种计算机设备，包括至少一个存储器、至少一个处理器，所述存储器存储有计算机指令程序，所述计算机指令程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行第一方面任一项所述方法的步骤。写独权的有益效果。

综上所述，本发明提供的一种数控机床热传递测量方法通过分别在不覆盖、以所述预设间隔覆盖、紧密覆盖隔热材料的情况下测量处于工作状态下的待测部件在达到所述预设条件时的第一参数变化值、第二参数变化值、第三参数变化值，根据所述第一参数变化值、所述第二参数变化值和所述第三参数变化值计算得到热传递对所述待测部件的影响值；借助隔热材料测量处于工作状态下的待测部件数据进行对比，便能判断数控机床内部的热源与关键结构部件之间各种热传递路径的重要性，从而解决了使用常规热流计测量数控机床中各种热传递方式难以实现的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1为一个实施例中一种数控机床热传递测量方法的流程图；

图2为数控机床的结构示意图；

图3为不覆盖隔热材料时的待测部件结构示意图；

图4为以所述预设间隔覆盖隔热材料时的待测部件结构示意图；

图5为紧密覆盖隔热材料时的待测部件结构示意图；

图6为一个实施例中数控机床热传递测量装置的结构框图；

图7为一个实施例中计算机设备的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图5所示，在一个实施例中，提供了一种数控机床热传递测量方法，所述方法包括如下步骤：

S102、获取预设的测量控制参数，所述预设的测量控制参数包括预设条件、预设间隔；

所述预设的测量控制参数用于测量待测部件的相关条件参数。比如：预设条件、预设间隔等，用户可以对该参数进行调整。可以理解的是，所述预设的测量控制参数的具体数值根据不同待测部件可能存在差异。

如图2所示，所述待测部件21是指数控机床内部可以放置隔热材料31的关键结构部件，比如，X轴连杆、Y轴连杆、主轴，在此举例不作具体限定。

如图3所示，所述预设间隔41是隔热材料31与待测部件21之间的间隙的距离，比如，10mm、15mm、20mm，在此举例不作具体限定。

S104、在不覆盖隔热材料的情况下，测量处于工作状态下的待测部件在达到所述预设条件时的第一参数变化值；

具体而言，如图3所示，对待测部件不放置隔热材料，直接对处于工作状态下的待测部件进行接触式测量得到在达到所述预设条件时的第一参数变化值。

在不放置隔热材料时，热源与所述待测部件之间的热传递方式包括导热、对流换热和热辐射。

S106、在以所述预设间隔覆盖隔热材料的情况下，测量处于工作状态下的待测部件在达到所述预设条件时的第二参数变化值；

具体而言，对待测部件以所述预设间隔覆盖隔热材料，对处于工作状态下的待测部件进行接触式测量得到在达到所述预设条件时的第二参数变化值。

如图4所示，在以所述预设间隔41覆盖隔热材料31时，热源与所述待测部件21之间的热传递方式包括导热、对流换热。

所述隔热材料即能阻滞热流传递的材料，又称热绝缘材料。传统绝热材料，如玻璃纤维、石棉、岩棉、硅酸盐等，新型绝热材料，如气凝胶毡、真空板等。隔热材料的导热系数越低和厚度越大，其热阻就越大，即隔热效果越好。隔热材料根据实际情况进行选择。将隔热材料围在关键结构部件的外表面，能有效阻隔热源与关键结构部件之间的对流换热和热辐射这两种热传递途径。比如，高密度发泡材料丁腈橡胶，厚度为20mm，在此举例不作具体限定。

S108、在紧密覆盖隔热材料的情况下，测量处于工作状态下的待测部件达到所述预设条件时的第三参数变化值；

具体而言，对待测部件紧密覆盖隔热材料，对处于工作状态下的待测部件进行接触式测量得到达到所述预设条件时的第三参数变化值。

如图5所示，在紧密覆盖隔热材料31时，使得所述待测部件21断绝与空气的接触，从而使热源与所述待测部件21之间的热传递方式只有导热这一方式。

S110、根据所述第一参数变化值、所述第二参数变化值和所述第三参数变化值计算得到热传递对所述待测部件的影响值。

具体而言，根据所述第一参数变化值、所述第二参数变化值和所述第三参数变化值计算得到导热、对流换热和热辐射对热源导致所述待测部件温度上升的影响值。

借助隔热材料测量处于工作状态下的待测部件数据进行对比，便能判断数控机床内部的热源与关键结构部件之间各种热传递路径的重要性，从而解决了使用常规热流计测量数控机床中各种热传递方式难以实现的技术问题。通过判断数控机床内部的热源与关键结构部件之间各种热传递路径的重要性使后续能对数控机床进行准确的降温处理，从而使数控机床在不同的工作环境中通过准确的降温处理以确保数控机床的关键结构部件始终在要求的温度范围内工作，提高了数控机床加工的精度，提高了数控机床工作的稳定性。

在一个实施例中，所述预设条件包括：预设时长、预设温升中至少一种；当所述预设条件为预设时长时，所述第一参数变化值、第二参数变化值、第三参数变化值为达到所述预设时长内上升的温度；当所述预设条件为预设温升时，所述第一参数变化值、第二参数变化值、第三参数变化值为达到所述预设温升下所用时长。可以理解的是，所述预设条件可以是预设时长、预设温升、预设时长及预设温升。

所述预设时长是预设的测量的时间长度，比如，测量5分钟、测量10分钟，在此举例不作具体限定。

所述预设温升是预设的测量的温度上升度数，比如，上升10℃、上升20℃，在此举例不作具体限定。

所述达到所述预设时长内上升的温度是指在所述预设时长内所述待测部件上升的温度。

所述达到所述预设温升下所用时长是指所述待测部件温度上升度数为所述预设温升所用的时长。

如图3至图5所示，所示测量处于工作状态下的待测部件21通过把接触式测温传感器22安装在所述待测部件21上以实现接触式测量所述待测部件21的温度，然后再把所述接触式测温传感器22测量的模拟信号转换为数字信号，再根据所述预设的测量控制参数得出达到所述预设时长内上升的温度、达到所述预设温升下所用时长。

比如，以所述预设间隔覆盖隔热材料测量得到的达到所述预设时长内上升的温度与不覆盖隔热材料测量得到的达到所述预设时长内上升的温度的差值为热辐射导致所述待测部件达到所述预设时长内上升的温度，紧密覆盖隔热材料测量得到的达到所述预设时长内上升的温度与以所述预设间隔覆盖隔热材料测量得到的达到所述预设时长内上升的温度的差值为对流换热导致所述待测部件达到所述预设时长内上升的温度，紧密覆盖隔热材料测量得到的达到所述预设时长内上升的温度与不覆盖隔热材料测量得到的达到所述预设时长内上升的温度的差值为热辐射及对流换热导致所述待测部件达到所述预设时长内上升的温度；以所述预设间隔覆盖隔热材料测量得到的达到所述预设温升下所用时长与不覆盖隔热材料测量得到的达到所述预设温升下所用时长的差值为热辐射导致所述待测部件达到所述预设温升下所用时长，紧密覆盖隔热材料测量得到的达到所述预设温升下所用时长与以所述预设间隔覆盖隔热材料测量得到的达到所述预设温升下所用时长的差值为对流换热导致所述待测部件达到所述预设温升下所用时长，紧密覆盖隔热材料测量得到的达到所述预设温升下所用时长与不覆盖隔热材料测量得到的达到所述预设温升下所用时长的差值为热辐射及对流换热导致所述待测部件达到所述预设温升下所用时长，在此举例不作具体限定。

在一个实施例中，所述预设的测量控制参数还包括预设开始温度，当处于工作状态下的待测部件的温度超过所述预设开始温度时开始测量所述待测部件得到达到所述预设时长内上升的温度和达到所述预设温升下所用时长。

所述预设开始温度是指所述待测部件上升到预设的温度开始测量，比如20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃，在此举例不作具体限定。通过预设开始温度后进行测量，避免数控机床刚开始启动时待测部件温度非正常快速上升对本方法判断数控机床内部的热源与关键结构部件之间各种热传递路径的重要性的准确性的影响。

可以理解的是，选择所述待测部件启动10分钟后的待测部件的温度作为预设开始温度，可以更好的避免数控机床刚开始启动时待测部件温度非正常快速上升对本方法判断数控机床内部的热源与关键结构部件之间各种热传递路径的重要性的准确性的影响。

在另一个实施例中，所述预设的测量控制参数还包括预设开始时间，当处于工作状态下的待测部件工作时长超过时所述预设开始时间时开始测量所述待测部件得到达到所述预设时长内上升的温度和达到所述预设温升下所用时长。

所述预设开始时间是指所述待测部件启动到预设的开始时间开始测量，比如10分钟、12分钟、15分钟、20分钟、25分钟、60分钟，在此举例不作具体限定。可以理解的是，选择所述待测部件启动10分钟后作为预设开始时间，可以更好的避免数控机床刚开始启动时的不稳定对本方法判断数控机床内部的热源与关键结构部件之间各种热传递路径的重要性的准确性的影响。

在一个实施例中，所述以所述预设间隔覆盖隔热材料、紧密覆盖隔热材料中覆盖的隔热材料是同一个隔热材料。从而提高了本方法判断数控机床内部的热源与关键结构部件之间各种热传递路径的重要性的准确性的影响的准确性。

在一个实施例中，在所述隔热材料远离所述待测部件的一侧覆盖隔热性高的材料以提高阻隔所述待测部件热辐射效果。从而提高了本方法判断数控机床内部的热源与关键结构部件之间各种热传递路径的重要性的准确性的影响的准确性。

所述隔热性高的材料是指比覆盖待测部件的隔热材料的隔热性高的材料，比如，金属箔，在此举例不作具体限定。

如图6所示，在一个实施例中，提供一种数控机床热传递测量装置，所述装置包括：

测量控制参数管理模块601，用于存储测量需要的参数；

测量模块602，用于获取预设的测量控制参数，所述预设的测量控制参数包括预设条件、预设间隔，在不覆盖隔热材料的情况下测量处于工作状态下的待测部件在达到所述预设条件时的第一参数变化值，在以所述预设间隔覆盖隔热材料的情况下测量处于工作状态下的待测部件在达到所述预设条件时的第二参数变化值，在紧密覆盖隔热材料的情况下测量处于工作状态下的待测部件达到所述预设条件时的第三参数变化值；

热传递的重要性计算模块603，用于根据所述第一参数变化值、所述第二参数变化值和所述第三参数变化值计算得到热传递对所述待测部件的影响值。

借助隔热材料测量处于工作状态下的待测部件数据进行对比，便能判断数控机床内部的热源与关键结构部件之间各种热传递路径的重要性，从而解决了使用常规热流计测量数控机床中各种热传递方式难以实现的技术问题。通过判断数控机床内部的热源与关键结构部件之间各种热传递路径的重要性使后续能对数控机床进行准确的降温处理，从而使数控机床在不同的工作环境中通过准确的降温处理以确保数控机床的关键结构部件始终在要求的温度范围内工作，提高了数控机床加工的精度，提高了数控机床工作的稳定性。

在一个实施例中，所述一种数控机床热传递测量装置还包括接触式测温平台，所述接触式测温平台包括接触式测温传感器、控制箱，所述接触式测温传感器安装在所述待测部件上以实现接触式测量所述待测部件的温度，所述控制箱与所述接触式测温传感器电连接以用于接收所述接触式测温传感器测量的模拟信号并且把所述模拟信号转换为数字信号。

接触式测温传感器通过与待测部件之间通过热交换，最终达到热平衡，通过接触式测温传感器本身的温度反映待测部件的温度。接触式测温传感器可以采用Pt100铂电阻，A级精度，在此举例不作具体限定。所述控制箱用于把接触式测温传感器实时测量处于工作状态下的待测部件产生的所述模拟信号转换为数字信号，再根据所述预设的测量控制参数得出达到所述预设时长内上升的温度和达到所述预设温升下所用时长。所述控制箱可以工控机和/或PLC(可编程逻辑控制器，Programmable Logic Controller)和/或FPGA(现场可编程逻辑门阵列，Field Programmable Gate Array)，在此举例不作具体限定。

图7示出了一个实施例中计算机设备的内部结构图。该计算机设备包括但不限于高性能计算机、高性能计算机集群、手机、平板电脑、智能手表、笔记本电脑、台式电脑、车载电脑。如图7所示，该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该计算机设备的非易失性存储介质存储有操作系统，还可存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器实现数控机床热传递测量方法。该内存储器中也可储存有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器执行数控机床热传递测量方法。本领域技术人员可以理解，图7中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，本申请提供的数控机床热传递测量方法可以实现为一种计算机程序的形式，计算机程序可在如图7所示的计算机设备上运行。计算机设备的存储器中可存储组成数控机床热传递测量装置的各个程序模板。比如，测量控制参数管理模块601、测量模块602、热传递的重要性计算模块603。

在一个实施例中，一种存储介质，存储有计算机指令程序，所述计算机指令程序被处理器执行时，使得所述处理器执行时实现如下步骤：

获取预设的测量控制参数，所述预设的测量控制参数包括预设条件、预设间隔；

在不覆盖隔热材料的情况下，测量处于工作状态下的待测部件在达到所述预设条件时的第一参数变化值；

在以所述预设间隔覆盖隔热材料的情况下，测量处于工作状态下的待测部件在达到所述预设条件时的第二参数变化值；

在紧密覆盖隔热材料的情况下，测量处于工作状态下的待测部件达到所述预设条件时的第三参数变化值；

根据所述第一参数变化值、所述第二参数变化值和所述第三参数变化值计算得到热传递对所述待测部件的影响值。

在一个实施例中，一种计算机设备，包括至少一个存储器、至少一个处理器，所述存储器存储有计算机指令程序，所述计算机指令程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行时实现如下步骤：

获取预设的测量控制参数，所述预设的测量控制参数包括预设条件、预设间隔；

在不覆盖隔热材料的情况下，测量处于工作状态下的待测部件在达到所述预设条件时的第一参数变化值；

在以所述预设间隔覆盖隔热材料的情况下，测量处于工作状态下的待测部件在达到所述预设条件时的第二参数变化值；

在紧密覆盖隔热材料的情况下，测量处于工作状态下的待测部件达到所述预设条件时的第三参数变化值；

根据所述第一参数变化值、所述第二参数变化值和所述第三参数变化值计算得到热传递对所述待测部件的影响值。

需要说明的是，上述数控机床热传递测量方法、数控机床热传递测量装置、计算机设备及计算机可读存储介质属于一个总的发明构思，数控机床热传递测量方法、数控机床热传递测量装置、计算机设备及计算机可读存储介质实施例中的内容可相互适用。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。