一種基于光纖傳感的切削溫度測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于光纖傳感的切削溫度測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于：包括具有開口（91）的暗箱（9）和能夠從所述開口（91）伸入所述暗箱（9）內(nèi)部的主軸頭（5），所述主軸頭（5）的端部可拆卸的安裝有刀具（8），所述主軸頭（5）上固定安裝有軟管（7），所述軟管（7）中設(shè)置有光纖溫度傳感器（1），所述光纖溫度傳感器（1）的一端從所述軟管（7）一端伸出靠近所述刀具（8），所述光纖溫度傳感器（1）的另一端從所述軟管（7）另一端伸出并與光電轉(zhuǎn)換電路（2）相連接，所述光電轉(zhuǎn)換電路（2）與數(shù)據(jù)采集模塊（3）相連接，所述數(shù)據(jù)采集模塊（3）與計(jì)算機(jī)（4）相連接。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、測(cè)量精度較高。
【專利說明】一種基于光纖傳感的切削溫度測(cè)量系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種溫度測(cè)量系統(tǒng)，尤其涉及一種基于光纖傳感的切削溫度測(cè)量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著現(xiàn)代化大規(guī)模生產(chǎn)的需要，要求機(jī)械加工中的切削速度越來越快，然而，過快的切削速度必然會(huì)在刀具和工件上產(chǎn)生較高的溫度，而溫度變化必然會(huì)引起切削誤差，這種由溫度變化引起的誤差在機(jī)械加工的總體誤差中所占比例越來越大，已成為進(jìn)一步提高加工精度的主要障礙之一。但是，目前對(duì)切削溫度的理論研究還遠(yuǎn)落后于實(shí)際應(yīng)用，因此，研究高速切削過程中的切削溫度具有理論價(jià)值和實(shí)際意義。
[0003]發(fā)展至今，切削溫度的測(cè)量方法大致包括接觸式測(cè)量法、非接觸式測(cè)量法和間接測(cè)量法。其中，接觸式測(cè)量法主要是采用熱電偶測(cè)量，由于它的測(cè)溫裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、測(cè)量方便的優(yōu)點(diǎn)，因此成為了目前國內(nèi)外應(yīng)用較廣泛和成熟的方法。然而，長期使用中發(fā)現(xiàn)接觸式測(cè)量方法，還存在著一定的局限性，具體表現(xiàn)為熱電偶只能測(cè)量點(diǎn)溫和平均溫度，同時(shí)還存在響應(yīng)速度慢、精度不高，且對(duì)于超硬刀具，熱電偶埋進(jìn)去比較困難的缺陷與問題，因此，限制了接觸式測(cè)量法方法的使用。非接觸測(cè)量方法主要包括有紅外熱像儀法、輻射高溫計(jì)法、紅外照相法等，該非接觸測(cè)量方法測(cè)量溫度時(shí)具有直觀、簡便、可遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，但是，僅限于測(cè)量工件、刀具表面的溫度，并且存在價(jià)格昂貴、難以確定材料的輻射率、測(cè)量響應(yīng)比較慢、精度較差等缺陷與問題，因此，這種非接觸測(cè)量方法很難準(zhǔn)確地得到切削溫度場(chǎng)。
[0004]光纖因其具有抗干擾能力強(qiáng)、絕緣性好，耐高溫好等優(yōu)點(diǎn)，因此可以應(yīng)用于多種傳感器的開發(fā)。相比于傳統(tǒng)測(cè)溫方法，光纖測(cè)溫具有抗電磁干擾、耐腐蝕、防爆性好、體積小、重量輕、可繞曲、靈敏度高、使用壽命長、傳輸距離遠(yuǎn)、維護(hù)方便等諸多優(yōu)點(diǎn)。光纖技術(shù)的飛速發(fā)展，為非接觸式溫度測(cè)量在生產(chǎn)中的應(yīng)用提供了非常有利的條件。許多熱電偶和常規(guī)的紅外測(cè)溫儀無法解決的測(cè)溫問題，光纖測(cè)溫技術(shù)都可以解決，特別是在高溫測(cè)量領(lǐng)域，光纖測(cè)溫技術(shù)越來越表現(xiàn)出強(qiáng)大的生命力。在光纖測(cè)溫的應(yīng)用中，早在1984年，冶金部自動(dòng)化研究所(102所)開始對(duì)基于比色法的溫度測(cè)試儀進(jìn)行研究，Sff-1型比色光纖測(cè)溫儀是該所研制出來的首臺(tái)測(cè)溫儀，之后做了大量的試驗(yàn)和理論分析，又研制出了光纖式紅外比色高溫計(jì)，這兩種儀表都能夠滿足設(shè)計(jì)上的性能指標(biāo)。我國空軍第一航空學(xué)院研制了一種比色測(cè)溫儀，該測(cè)溫儀是利用擔(dān)酸鏗熱釋電探測(cè)器實(shí)現(xiàn)對(duì)火焰溫度在線的實(shí)時(shí)測(cè)量。沈陽工業(yè)大學(xué)應(yīng)用了光纖測(cè)溫技術(shù)對(duì)于等離子加熱切削過程中溫度實(shí)現(xiàn)檢測(cè)。但是，目前國內(nèi)外光纖測(cè)溫技術(shù)還未應(yīng)用于機(jī)床切削的加工過程中，因此，還未有光纖測(cè)溫技術(shù)應(yīng)用于機(jī)床切削加工溫度測(cè)量的研究資料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、測(cè)量精度較高的基于光纖傳感的切削溫度測(cè)量系統(tǒng)。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于光纖傳感的切削溫度測(cè)量系統(tǒng)，包括具有開口的暗箱和能夠從所述開口伸入所述暗箱內(nèi)部的主軸頭，所述主軸頭的端部可拆卸的安裝有刀具，所述主軸頭上固定安裝有軟管，所述軟管中設(shè)置有光纖溫度傳感器，所述光纖溫度傳感器的一端從所述軟管一端伸出靠近所述刀具，所述光纖溫度傳感器的另一端從所述軟管另一端伸出并與光電轉(zhuǎn)換電路相連接，所述光電轉(zhuǎn)換電路與數(shù)據(jù)采集模塊相連接，所述數(shù)據(jù)采集模塊與計(jì)算機(jī)相連接。
[0007]所述軟管通過卡箍固定安裝于所述主軸頭上。
[0008]所述卡箍與所述主軸頭之間設(shè)置有減震層。
[0009]所述暗箱的內(nèi)壁上設(shè)置有隔熱層。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:由于本發(fā)明的基于光纖傳感的切削溫度測(cè)量系統(tǒng)包括有較少的部件，所以精簡了測(cè)量系統(tǒng)，減少了額外的裝置，因此，測(cè)量更加穩(wěn)定，所得測(cè)量結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1所示暗箱的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為圖1所示卡箍的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中:開口 91，暗箱9，主軸頭5，刀具8，軟管7，光纖溫度傳感器1，光電轉(zhuǎn)換電路2，數(shù)據(jù)采集模塊3，計(jì)算機(jī)4，隔熱層11，工件12，鎖緊機(jī)構(gòu)13，法蘭孔15，減震層14。
【具體實(shí)施方式】
[0012]以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明:一種基于光纖傳感的切削溫度測(cè)量系統(tǒng)，包括有一個(gè)頂壁具有開口 91的暗箱9，該暗箱9的上方設(shè)置有能夠從開口 91伸入暗箱9內(nèi)部的主軸頭5，該主軸頭5靠近暗箱9的端部可拆卸的安裝有用于切削工件的刀具8，在主軸頭5上套裝有一能夠緊固于主軸頭5上的卡箍6，該卡箍6上固定安裝有一軟管7，該軟管7中設(shè)置有光纖溫度傳感器1，該光纖溫度傳感器I的一端從軟管7 一端伸出并靠近刀具8，光纖溫度傳感器I的另一端從軟管7另一端伸出并與光電轉(zhuǎn)換電路2相連接，該光電轉(zhuǎn)換電路2與數(shù)據(jù)采集模塊3相連接，數(shù)據(jù)采集模塊3與計(jì)算機(jī)4相連接。
[0013]需要進(jìn)一步說明的是:光纖溫度傳感器I安裝于軟管7中，不僅可以可靠的定位光纖溫度傳感器I，還便于調(diào)節(jié)光纖溫度傳感器I的位置。如圖2所示，在暗箱9的內(nèi)壁上設(shè)置一層隔熱層11，實(shí)際應(yīng)用中要求隔熱層11的材料剛度較大且不宜過厚，并且與工件相接觸的外表面應(yīng)具有較大的摩擦系數(shù)，這樣隔熱層11即可有效的保證工件12的夾持可靠性又可減少測(cè)量過程中熱量的散失；而暗箱9由非透明的柔性金屬材料制成，這樣可以確保測(cè)溫環(huán)境在相對(duì)的暗室環(huán)境內(nèi)進(jìn)行，既可使得測(cè)試環(huán)境不受外界光線影響，又可保證測(cè)量信號(hào)的完整性。如圖3所示，卡箍6為一非封閉的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，在兩個(gè)端部設(shè)置有鎖緊機(jī)構(gòu)13，該鎖緊機(jī)構(gòu)13可以是設(shè)置在兩個(gè)端部與螺栓相配合的孔，在卡箍6上設(shè)置有用于固定軟管7的法蘭孔15，在卡箍6上與主軸頭5相接觸的表面上粘貼有減震層14，該減震層14可以減少加工過程中機(jī)床振動(dòng)對(duì)光纖傳感器I測(cè)溫精度的影響。
[0014]使用時(shí)，將工件12置于暗箱9中，并通過虎鉗10固定，刀具8深入暗箱9中對(duì)工件12進(jìn)行切削，切削過程中，靠近刀具8的光纖傳感器I完成溫度測(cè)量，并將測(cè)得的光信號(hào)依次通過光電轉(zhuǎn)換電路2及數(shù)據(jù)采集模塊3傳至計(jì)算機(jī)4進(jìn)行保持處理。為達(dá)到較高的測(cè)量質(zhì)量，可以通過調(diào)節(jié)軟管7使光纖溫度傳感器I的位置改變，并使光纖溫度傳感器I的端面法向垂直于刀具8切削的方向，從而增大光纖的感溫面積，同時(shí)在切削的過程中，光纖溫度傳感器I的移動(dòng)方向平行于刀具8切削的方向，并跟隨刀具8同步運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到隨動(dòng)測(cè)量的目的。
[0015]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不以上述實(shí)施方式為限，但凡本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明所揭示內(nèi)容所作的等效修飾或變化，皆應(yīng)納入權(quán)利要求書中記載的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于光纖傳感的切削溫度測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:包括具有開口(91)的暗箱(9 )和能夠從所述開口( 91)伸入所述暗箱(9 )內(nèi)部的主軸頭(5 )，所述主軸頭(5 )的端部可拆卸的安裝有刀具(8)，所述主軸頭(5)上固定安裝有軟管(7)，所述軟管(7)中設(shè)置有光纖溫度傳感器(I )，所述光纖溫度傳感器(I)的一端從所述軟管(7) —端伸出靠近所述刀具(8)，所述光纖溫度傳感器(I)的另一端從所述軟管(7)另一端伸出并與光電轉(zhuǎn)換電路(2)相連接，所述光電轉(zhuǎn)換電路(2)與數(shù)據(jù)采集模塊(3)相連接，所述數(shù)據(jù)采集模塊(3)與計(jì)算機(jī)(4)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切削溫度測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:所述軟管(7)通過卡箍(6)固定安裝于所述主軸頭(5)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的切削溫度測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:所述卡箍(6)與所述主軸頭(5)之間設(shè)置有減震層(14)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的切削溫度測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:所述暗箱(9)的內(nèi)壁上設(shè)置有隔熱層(11)。
【文檔編號(hào)】B23Q17/24GK103737436SQ201410013950
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2014年1月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月13日
【發(fā)明者】馮勇, 賈丙輝, 李宗靖 申請(qǐng)人:南京工程學(xué)院