專利名稱：涂層-基體切削溫度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及瞬態(tài)切削溫度分布的測量方法。屬于溫度傳感器領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
涂層刀具的涂層材料和刀具基體對切削熱的產(chǎn)生和溫度場分布具有重要影響，切削溫度是選擇刀具基體和涂層的重要依據(jù)。切削熱對刀具磨損、刀具壽命、刀具涂層與基體之間的結(jié)合強度、刀具與切屑之間的摩擦系數(shù)以及刀具與工件已加工表面之間的摩擦系數(shù)等均有較大影響。通過切削溫度的測量可以監(jiān)控切削加工的過程，對刀具溫度的控制和刀具壽命提聞技術(shù)的研究有重要的意義。目前，公知的測量切削溫度的方法是量熱法、自然熱電偶(刀具-切屑/工件熱電偶)方法，埋置熱電偶方法、紅外熱像儀法、光學測量技術(shù)、利用金屬的微觀結(jié)構(gòu)和顯微硬 度的變化的測量方法、用熱敏材料的熔點的方法等，上述方法由于各自的特點，測量切削溫度均不夠精確?；陔S著溫度變化電阻變化或利用“Seebeck-Effect”(賽貝克效應)原理的熱電偶技術(shù)的薄膜傳感器因其時間常數(shù)較小，表現(xiàn)出了巨大的潛力，并被應用在切削溫度測量中，但仍存在一些不足，例如由于刀具前刀面的溫度梯度變化很大，薄膜熱電偶本身的尺寸對刀具的溫度有影響；材料不均勻、與絕緣物質(zhì)反應、隨溫度相變；另外薄膜熱電偶溫度傳感器的制作必須有絕緣層與基體和工件材料絕緣，切削中薄膜熱電偶溫度傳感器由于其材料特性，不能與工件直接接觸，否則很快被磨損掉，因此必須在薄膜熱電偶傳感器的上表面涂一層保護層。絕緣層和保護層不但影響了刀具的切削性能，對被測溫度肯定也是有影響的，在目前的研究中還沒有方法補償，沒有考慮其影響。薄膜熱電偶傳感器也沒有應用在涂層刀具的切削溫度測量中。

發(fā)明內(nèi)容
為解決切削中實時測量刀具前刀面切削溫度分布的困難、降低傳感器對刀具切削性能和刀具溫度分布的影響，針對涂層刀具切削加工，本發(fā)明提出一種利用蝕刻技術(shù)制作涂層-基體切削溫度傳感器來測量刀具前刀面瞬態(tài)切削溫度分布的方法。涂層-基體切削溫度傳感器集切削、測溫為一體，可用來快速、精確地測量出刀具前刀面切削溫度的分布。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是一種涂層-基體切削溫度傳感器的制備方法其制作的步驟如下I)選擇刀具溫度測試點；根據(jù)測試點制作掩膜板，掩膜板要能夠暴露出測試點；2)將掩膜板覆蓋到刀具涂層上，利用蝕刻技術(shù)將暴露的涂層去除；3)將直徑0. Imm的不銹鋼導線的一端用導電膠粘結(jié)到測試點上；4)利用蝕刻技術(shù)去掉涂層刀具側(cè)面的一部分涂層，暴露出基體材料；5)將直徑0. Imm的銅導線的一端用導電膠粘結(jié)到刀具基體上，形成涂層-基體切削溫度傳感器。本發(fā)明的有益效果是涂層-基體切削溫度傳感器集切削、測溫為一體，既是傳感器又是執(zhí)行器；利用蝕刻技術(shù)可以得到面積小的涂層區(qū)域，因此測量精度高；用蝕刻技術(shù)可以獲得多個的涂層區(qū)域，可以制作出多個的溫度傳感器；傳感器是由切削刀具本身制作而成的，抗干擾能力強。所以，利用這種方法得到的涂層-基體切削溫度傳感器能夠快速、精確地測量刀具前刀面的溫度分布。


圖I為掩膜板I。圖2為掩膜板II。圖3為掩膜板覆蓋到涂層刀具上。圖4為蝕刻后的涂層刀具。 圖5為涂層-基體切削溫度傳感器。圖中1、掩膜板1，2、掩膜板11，3、涂層刀具，4、涂層區(qū)域1，5、涂層區(qū)域11，6、涂層區(qū)域111，7、刀具基體，8、不銹鋼導線1，9、不銹鋼導線II，10、不銹鋼導線III，11、導電膠，
12、銅導線，
具體實施例方式下面結(jié)合技術(shù)方案和附圖，以測量涂層刀具前刀面的3個點的溫度為例，詳細說明本發(fā)明具體實施過程，制作涂層-基體切削溫度傳感器具體步驟如下第一步制作掩膜板利用激光切割器制作出厚度為Imm的正方形掩膜板，內(nèi)部用用激光切割器切除3正方形的通孔，制成掩膜板1(1)，如圖I。正方形的落料作為掩膜板II (2)，如圖2。第二步蝕刻涂層刀具如圖3，將掩膜板覆蓋到涂層刀具(3)的前刀面上，采用蝕刻技術(shù)將刀具前刀面的涂層區(qū)域I (4)、涂層區(qū)域II (5)、涂層區(qū)域III (6)三個測溫區(qū)域分割出來，蝕刻深度要求完全暴露出刀具基體材料。得到蝕刻后的涂層刀具，如圖4。第三步粘結(jié)不銹鋼導線如圖5，將直徑0.1mm的不銹鋼導線1(8)的一端用導電膠(11)粘結(jié)到涂層區(qū)域I⑷上；將直徑0. Imm的不銹鋼導線II (9)的一端用導電膠(11)粘結(jié)到涂層區(qū)域II (5)上；將直徑0. Imm的不銹鋼導線III (10)的一端用導電膠(11)粘結(jié)到涂層區(qū)域III (6)上。第三步去除涂層刀具側(cè)面的涂層利用蝕刻技術(shù)去掉涂層刀具側(cè)面的一部分涂層，去除部分為等腰直角三角形，三角形的直角邊長為4_，如圖4，暴露出刀具基體(7)。第四步粘結(jié)銅導線將直角0. Imm的銅導線(12)的一端用導電膠(11)粘結(jié)到刀具基體(7)上，如圖5。第五步制成涂層-基體切削溫度傳感器分別由不銹鋼導線I⑶、涂層區(qū)域I⑷、銅導線(12)，不銹鋼導線II (9)、涂層區(qū)域II (5)、銅導線(12)，以及不銹鋼導線III (10)、涂層區(qū)域III (6)、銅導線(12)形成測量涂層區(qū)域I (4)、涂層區(qū)域II (5)、涂層區(qū)域III (6)的溫度的涂層-基體切削溫度傳感器。
使用時，不銹鋼導線1(8)的另一端、銅導線(12)與第一路信號放大、數(shù)據(jù)采集裝置相連；不銹鋼導線II (9)的另一端、銅導線(12)與第二路信號放大、數(shù)據(jù)采集裝置相連； 不銹鋼導線III(IO)的另一端、銅導線(12)與第三路信號放大、數(shù)據(jù)采集裝置相連。切削時，由于產(chǎn)生的切削熱使得涂層-基體切削溫度傳感器產(chǎn)生熱電動勢，將熱電動勢放大、采集處理后，送入計算機轉(zhuǎn)換成溫度輸出。
權(quán)利要求
1.一種利用掩模板制作涂層-基體切削溫度傳感器的制作方法，包括以下步驟 1)選擇刀具溫度測試點；根據(jù)測試點制作掩模板，掩模板要能夠暴露出測試點； 2)將掩模板覆蓋到刀具涂層上，利用蝕刻技術(shù)將暴露的涂層去除； 3)將直徑0.Imm的不銹鋼導線的一端用導電膠粘結(jié)到測試點上； 4)利用蝕刻技術(shù)去掉涂層刀具側(cè)面的一部分涂層，暴露出基體材料； 5)將直徑0.Imm的銅導線的一端用導電膠粘結(jié)到刀具基體上；形成涂層-基體切削溫度傳感器。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種涂層-基體切削溫度傳感器的制作方法，屬于溫度傳感器領(lǐng)域，涉及涂層刀具前刀面瞬態(tài)切削溫度分布測試方法，包括以下步驟(1)選擇刀具溫度測試點；根據(jù)測試點制作掩膜板，掩膜板要能夠暴露出測試點；(2)將掩膜板覆蓋到刀具涂層上，利用蝕刻技術(shù)將暴露的涂層去除；(3)將直徑0.1mm的不銹鋼導線的一端用導電膠粘結(jié)到測試點上；(4)利用蝕刻技術(shù)去掉涂層刀具側(cè)面的一部分涂層，暴露出基體材料；(5)將直徑0.1mm的銅導線的一端用導電膠粘結(jié)到刀具基體上，形成涂層-基體切削溫度傳感器。利用蝕刻技術(shù)可以得到面積小的涂層區(qū)域，可以制作出多個的溫度傳感器。涂層-基體切削溫度傳感器集切削、測溫為一體。所以，利用這種方法得到的涂層-基體切削溫度傳感器能夠快速、精確地測量涂層刀具前刀面的溫度分布。
文檔編號G01K7/00GK102759412SQ201110109108
公開日2012年10月31日 申請日期2011年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月29日
發(fā)明者張士軍, 張明勤, 張瑞軍, 徐楠, 李乃根 申請人:山東建筑大學