（1.武汉理工大学机电工程学院测控系测控1401班 湖北省武汉市 430070；
2.武汉理工大学机电工程学院机械工程系 湖北省武汉市 430070）
摘要：机床是现代制造行业的重要设备类型，然而机床在实际的应用中，会受到机床热特性的影响，引起机床的零部件出现结构变形的情况，进而严重干扰机床加工的精度和有效性。而且，引起机床热特性的因素较多。故此，需要结合机床热特性的基本情况，展开对机床热特性的研究。分析红外热象技术在具体的机床热特性研究中的运用进行阐述，旨在提升机床热的合理分布，推动机床的加工精度和加工质量。
关键词：红外热象技术；机床热特性；研究；运用
装备制造业是工业的支柱产业类型，随着信息技术的研发和应用，数控机床的自动化水平不断提升，有效提升了的机床的加工速度和加工精度，从而有效的提升机械制造的产量，积极推动机械制造产业的发展和进步。其中热特性是影响机床结构构件功能的基础，如不能有效解读热特性，就会严重影响加床加工精度。基于此，本文对运用红外热象技术，完成对机床热特性的研究，分析具体的测量流程，具体内容如下。
1机床热特性与红外热象技术分析
1.1机床热特性
机床热特性包括热环境、温度场分布、热力荷载等，但是，机床在实际运用中，可能会受到热源来历不清的情况，导致机床温度升高或是温度分布不均匀的情况，也就会导致机床的结构构件出现的变形的情况，从而引起机床加工精度发生变化，不能满足机械制造企业的基本需求。
热的传导形式可以分为热传递、热对流和热辐射三种形式。其中热传导是具有传热性能的两个物体接触，并发生能量交换。还可能是一个物体内部存在温差，就发生热传递。热辐射是指高能热源与周围流体之间发生热交换，并受到物体各部分温度差异，引起自然对流运动。热辐射，是物体间的借助电磁波的方式实现能量交换。
机床在实际的运用中，机床、夹具、刀具和加工零件之间的各个工艺环节中，都会产生热量，且会发生热传递和热变形。尤其是热变形，对工件加工的精度和准确性的影响十分显著。另外，针对机床的热源分析，可以大致分为外部热源和内部热源两部分，其中外部热源主要来源于周边环境，环境温度超出一定指标，就会引起机床温度上升，且出现变形。而且，内部热源主要是由机械能量消耗转换，传动部分摩擦热、切削热。
1.2红外热象技术
借助制冷的方式，形成一个不会影响电子器件或系统正常运行的低温条件，再探测器，完成对目标和周边环境的红外线差进行测定，借助光电转换、信号处理等技术类型，完成对目标温度分布图像的获取，进而完成对目标的分析。将红外热象技术应用到的机床热特性分析中，可以有效提升热特性的分析效率和质量。红外热象仪是以如下公式为基本原理，可以有效展开对目标温度的测量，且效果直观。
W=ЗσT4
其中σ=5.672×10-8W/㎡•K4，З表示物体表面的辐射率。
2红外热象技术在机床热特性研究中的应用
为完成对机床热特性的合理分析，借助红外热象技术，可以有效转变传统接触式测量的方式，并能完成对机床热特性的实时监控，保障机床热分布的合理性，从而降低热变形引起的精度问题，保障机床加工的效率和质量。
2.1测量过程
具体的测量时，需要合理的对热成象技术进行应用，首先，需要合理的对测量工作框图进行设计。由探测头对机床的热信号进行探测，并将其接收到的热信号进行转换，转化成电信号。为使得电信号的有效传输，需要实现对电信号的有效放大。完成后，由极阴射线管对其进行转换，从而使得电信号转化为视频信号。这一视频信号由显示器显示，则得到的热像图。则获得热像图后，可以展开进一步处理，从而得到热象剖面图。再展开有效的数据处理分析，实现对视频信号的模-数转换，并得到计算机可以识别数值，并由计算机展开对具体数值分析和处理，从而完成对机床热特性的分析。在具体红外热象技术应用时，为保障目标的辐射系数稳定，且为一个常数，需要预先对机床表面展开的石墨粉得涂施，石墨粉主要是由石墨和油基混合调匀，并均匀的涂施到的机床表面，具体的厚度控制在0.5mm左右。
测定完成后，能够得到具体的数据参数，在获得热值后，可以运用如下公式，完成对各个测点的绝对温度值。
上述公式中，I0表示目标的测量热值，L0为热点平均值，i0表示相对热值，τ0表示修正系数。
2.2结果分析
借助红外热象技术能够获取机床正常工作状态下温升曲线和温度场等情况。具体内容如下：
（1）温升曲线。运用红外热象技术可以完成对温升曲线的测定，其中温升曲线是影响基础热特性的关键指标，以主轴的温升曲线测定，多次展开不同型号的机床测定，big玩曾曲线拟合，从而得到如下温升曲线方程。
T=Aexp（Bt）+C
其中T表示温度，t表示时间，A、B、C为系数，受到测定的影响。通过对温升曲线的分析，控制温升的率和达到热平衡的时间，可以有效的对机床热特性进行变更，从而达到提升机床精确度的目的。
（2）温度场。它同样是机床热特性研究中的指标，为达到机床的热变形控制，需要加强对温度场的分析。选择红外热象仪，可以直接对目标机床表面的热源分布和等温曲线进行解读，再借助有限元法，完成对机床温度的分布情况分析。以主轴前段温度场为例，它受到时间变化的影响，且能够得到具体类型的温度场热象图。通过对不同情况下的热像图分析，可以得到温度场的具体变化情况。
3结束语
分析红外热象技术在机床热特性分析中的应用。先对红外热象技术的基本定义和机床热特性进行阐述。为获得的有效的参数数据和数据信息，展开对红外热象技术在机床热特性中的运用情况，结合具体的检验流程，分析机床具体的热特性。并根据分析得到的温度场和温升曲线，完成对机热特性的控制，进而达到提升机床整体稳定性和可靠性的目的，从而有效使得机床热分布均匀，减少温差，提升机床的加工精度和加工速度。
参考文献
[1]吕妍菲. 数控机床热特性分析计算及试验研究[D]. 大连理工大学, 2012:14-16.
[2]马雅丽,李少龙,申会鹏.基于接触热阻的机床热特性研究[J].组合机床与自动化加工技术, 2013(10):1-6.
[3]姜杉,赵志刚,孙明陆,等. 数控机床主轴热特性分析[J].天津大学学报, 2013, 46(9):846-850.
[4]纪艳丽.数控机床直线进给系统热特性分析技术研究和工具开发[D].南京理工大学, 2014:25-26.
作者简介
仝皓（1995-），男，汉，山西省大同市人，本科在读，研究方向：测控技术与仪器。
孙钊，男，汉，河北省邯郸市人，本科生在读。
卢子祺（1996-），男，汉，湖北省随州市人，在读本科生。
论文作者:仝皓1,孙钊2,卢子祺2
论文发表刊物:《电力设备》2017年第7期
论文发表时间:2017/7/4
标签：机床论文; 特性论文; 技术论文; 热源论文; 加工论文; 曲线论文; 精度论文; 《电力设备》2017年第7期论文;