專利名稱：新型的凸輪軸在磨床上加工時熱應(yīng)力的測試裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)電工程領(lǐng)域中的熱應(yīng)力的測試方法，特別是一種能在較短時間間隔內(nèi) 連續(xù)拍攝凸輪加工表面溫度場的新型測試方法。
背景資料
磨削過程對于去除的單位體積材料有極高的能量輸入，這些能量幾乎全部轉(zhuǎn)化為熱量集 中在磨削區(qū)內(nèi)，導(dǎo)致磨削區(qū)的溫度升高，磨削溫度的升高對凸輪軸加工表面質(zhì)量及砂輪的使 用性能都有極大的影響。而凸輪軸是內(nèi)燃機(jī)主要的部件之一，其加工質(zhì)量的好壞嚴(yán)重影響著 發(fā)動機(jī)的動力性能，數(shù)控方法磨削凸輪軸時，磨削區(qū)的極高溫度是影響凸輪軸加工表面質(zhì)量 的主要因素。目前對凸輪軸在磨床上加工時熱應(yīng)力的測試方法還不能有效地在較短時間間隔 內(nèi)連續(xù)測出凸輪加工表面溫度場，從而不能有效控制凸輪軸加工表面的質(zhì)量。
因而需要開發(fā)一種新型的凸輪軸在磨床上加工時熱應(yīng)力的測試方法，在不影響凸輪軸加 工的過程中，能有效地在較短時間間隔內(nèi)連續(xù)拍攝到凸輪加工表面溫度場，從而有效控制凸 輪軸加工表面的質(zhì)量，并探討磨削凸輪軸表層溫度場分布的規(guī)律。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服目前各種凸輪軸在磨床上加工時熱應(yīng)力的測試方法的局限性， 提供一種新型的凸輪軸在磨床上加工時熱應(yīng)力的測試裝置及方法，能在較短時間間隔內(nèi)連續(xù) 測出凸輪軸加工表面的溫度場，進(jìn)而能對凸輪軸加工進(jìn)行實時監(jiān)測和控制，以保證加工中凸 輪軸表面的質(zhì)量，同時研究磨削熱現(xiàn)象，探討磨削凸輪軸表層溫度場分布規(guī)律。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明構(gòu)思是
本發(fā)明的測試裝置包括PC機(jī)、頭架電動機(jī)、頭架、紅外熱像儀、連桿、砂輪、被加工凸
輪軸、尾架、砂輪支架、直線電機(jī)，滾珠絲杠、伺服電機(jī)等部件，其特征在于P65型紅外熱
像儀能在較短時間間隔內(nèi)連續(xù)拍攝凸輪軸加工表面的溫度場，進(jìn)而對凸輪軸加工進(jìn)行實時監(jiān) 測和控制，以保證加工中凸輪軸表面的質(zhì)量。
頭架和尾架固定被加工凸輪軸。用連桿把P65型紅外熱像儀固定在砂輪支架上，使紅外 熱像儀隨著砂輪一起做進(jìn)給運動，保證紅外熱像儀的鏡頭始終對準(zhǔn)砂輪和凸輪軸的磨削線。 設(shè)定紅外熱像儀為定時拍攝，即每5秒鐘拍攝凸輪軸加工表面的溫度場。再用USB線把紅外 熱像儀和PC機(jī)連接起來，使凸輪軸的紅外熱圖像傳輸?shù)絇C機(jī)，以用專業(yè)軟件進(jìn)行處理分析 凸輪軸加工表面的溫度場等。這樣就可以對凸輪加工進(jìn)行實時監(jiān)測和控制，以保證加工中凸
輪表面的質(zhì)量，同時研究磨削熱現(xiàn)象，探討磨削凸輪表層溫度場分布規(guī)律。 根據(jù)上述發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案-
一種新型的凸輪軸在磨床上加工時熱應(yīng)力的測試裝置，包括由頭架和尾架夾緊安裝的被 加工凸輪軸、以及砂輪和砂輪支架。其特征在于有一個紅外熱像儀通過一根連桿固連在所述 砂輪支架上，所述紅外熱像儀通過USB線和一臺PC機(jī)連接。所述紅外熱像儀能隨著砂輪一起 做進(jìn)給運動，保證紅外熱像儀的鏡頭始終對準(zhǔn)砂輪和凸輪軸的磨削線。
上述紅外熱像儀為P65型紅外熱像儀，能自動地在給定間隔時間內(nèi)連續(xù)準(zhǔn)確拍攝到凸輪 軸加工表面的溫度場,對凸輪軸加工進(jìn)行實時監(jiān)測。
上述紅外熱像儀通過USB線和PC機(jī)連接,使凸輪軸的紅外熱圖像傳輸?shù)絇機(jī)。
一種新型的凸輪軸在磨床上加工時熱應(yīng)力的測試方法，采用新型的凸輪軸在磨床上加工 時熱應(yīng)力的測試裝置進(jìn)行測試，其特征在于首先由頭架和尾架夾緊被加工凸輪軸；接著，通 過連桿將紅外熱像儀固連在砂輪支架上，保證紅外熱像儀的鏡頭始終對準(zhǔn)砂輪和凸輪軸的磨 削線，并通過USB線將紅外熱像儀連接PC機(jī)；測試時，紅外熱像儀自動地在給定間隔時間 內(nèi)連續(xù)拍攝到凸輪軸加工表面的溫度場，并將拍攝到的溫度場信息實時傳輸?shù)絇C機(jī)；然后， 由PC機(jī)處理分析凸輪軸加工表面的溫度場。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有以下實質(zhì)性的特點和技術(shù)進(jìn)步-
(1) 不影響凸輪軸在數(shù)控磨床上的加工
(2) 紅外熱像儀能自動地在較短間隔時間內(nèi)連續(xù)準(zhǔn)確拍攝凸輪軸加工表面的溫度場
(3) 能對凸輪軸加工進(jìn)行實時監(jiān)測，以保證加工中凸輪軸表面的質(zhì)量
(4) 凸輪軸的紅外熱圖像能用于研究磨削熱現(xiàn)象，探討磨削凸輪表層溫度場分布規(guī)律。


圖1是本發(fā)明的一個實施例子的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明中凸輪軸、砂輪傳動機(jī)構(gòu)和紅外熱像儀的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例是參見圖1和圖2，本發(fā)明的凸輪軸在磨床上加工時熱應(yīng)力的 測試裝置，包括PC機(jī)1、頭架電動機(jī)2、頭架3、紅外熱像儀4、連桿5、砂輪6、被加工凸 輪軸7、尾架8、砂輪支架9、直線電機(jī)12，滾珠絲杠14、伺服電機(jī)15等部件。頭架3和尾 架8夾緊被加工凸輪軸7，使凸輪軸7在頭架電動機(jī)2的作用下做旋轉(zhuǎn)運動。砂輪6固連在 砂輪支架9上，在直線電機(jī)12、滾珠絲杠14和伺服電機(jī)15的作用下做直線進(jìn)給運動。連桿
5把紅外熱像儀4和砂輪支架9固連起來，使紅外熱像儀4隨著砂輪6 —起做進(jìn)給運動，保 證紅外熱像儀4的鏡頭始終對準(zhǔn)砂輪6和凸輪軸7的磨削線。然后用USB線把紅外熱像儀4 和PC機(jī)1連接起來，使凸輪軸的紅外熱圖像傳輸?shù)絇C機(jī)1，由PC機(jī)1進(jìn)行處理分析凸輪軸 加工表面的溫度場等。本新型的凸輪軸在磨床上加工時熱應(yīng)力的測試方法是采用上述的測 試裝置進(jìn)行測試，首先由頭架3和尾架8夾緊被加工凸輪軸7;接著，通過連桿5將紅外熱 像儀4固連在砂輪支架9上，保證紅外熱像儀4的鏡頭始終對準(zhǔn)砂輪和凸輪軸7的磨削線， 并通過USB線將紅外熱像儀4連接PC機(jī)1;測試時，紅外熱像儀4自動地在給定間隔時間 內(nèi)連續(xù)拍攝到凸輪軸7加工表面的溫度場，并將拍攝到的溫度場信息實時傳輸?shù)絇C機(jī)1;然 后，由PC機(jī)1處理分析凸輪軸7加工表面的溫度場。
權(quán)利要求
1.一種新型的凸輪軸在磨床上加工時熱應(yīng)力的測試裝置，包括由頭架(3)和尾架(8)夾緊安裝的被加工凸輪軸(7)、以及砂輪(6)和砂輪支架(9)。其特征在于有一個紅外熱像儀(4)通過一根連桿(5)固連在所述砂輪支架(9)上，所述紅外熱像儀(4)通過USB線和一臺PC機(jī)(1)連接。所述紅外熱像儀(4)能隨著砂輪(6)一起做進(jìn)給運動，保證紅外熱像儀(4)的鏡頭始終對準(zhǔn)砂輪(6)和凸輪軸(7)的磨削線。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型的凸輪軸在磨床上加工時熱應(yīng)力的測試裝置，其特征在于所述 紅外熱像儀(4)為P65型紅外熱像儀，能自動地在給定間隔時間內(nèi)連續(xù)準(zhǔn)確拍攝到凸輪軸 (7)加工表面的溫度場,對凸輪軸(7)加工進(jìn)行實時監(jiān)測。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型的凸輪軸在磨床上加工時熱應(yīng)力的測試裝置，其特征在于所述 的紅外熱像儀(4)通過USB線和PC機(jī)(1)連接，使凸輪軸(7)的紅外熱圖像傳輸?shù)絇C機(jī)(1)。
4. 一種新型的凸輪軸在磨床上加工時熱應(yīng)力的測試方法，采用根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型的 凸輪軸在磨床上加工時熱應(yīng)力的測試裝置進(jìn)行測試，其特征在于首先由頭架(3)和尾架(8) 夾緊被加工凸輪軸(7);接著，通過連桿(5)將紅外熱像儀(4)固連在砂輪支架(9)上，保證 紅外熱像儀(4)的鏡頭始終對準(zhǔn)砂輪和凸輪軸(7)的磨削線，并通過USB線將紅外熱像儀連 接PC機(jī)(1);測試時，紅外熱像儀(4)自動地在給定間隔時間內(nèi)連續(xù)拍攝到凸輪軸(7)加工 表面的溫度場，并將拍攝到的溫度場信息實時傳輸?shù)絇C機(jī)(1);然后，由PC機(jī)(1)處理分 析凸輪軸(7)加工表面的溫度場。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新型的凸輪軸在磨床上加工時熱應(yīng)力的測試裝置及方法。本裝置包括頭架和尾架夾緊安裝的被加工凸輪軸，以及砂輪和砂輪支架，砂輪支架通過連桿固連一個紅外熱像儀，紅外熱像儀連接一臺PC機(jī)。本方法是加工時，凸輪軸的加工表面會積聚大量熱量，由紅外熱像儀對凸輪軸加工表面溫度場進(jìn)行實時拍攝，紅外熱像儀能在給定時間間隔內(nèi)連續(xù)拍攝到凸輪軸加工表面的溫度場，然后傳輸?shù)絇C機(jī)進(jìn)行處理分析。從而能對凸輪軸加工進(jìn)行實時監(jiān)測和控制，以保證加工中凸輪軸表面的質(zhì)量，同時研究磨削熱現(xiàn)象，探討磨削凸輪軸表層溫度場分布規(guī)律。
文檔編號B24B49/12GK101367199SQ200810200300
公開日2009年2月18日 申請日期2008年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月24日
發(fā)明者靜 李, 李松生, 沈南燕, 程維明, 胡志宏, 陳榮蓮 申請人:上海大學(xué)