半人工熱電偶瞬態(tài)銑削溫度測(cè)量的方法和裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種半人工熱電偶瞬態(tài)銑削溫度測(cè)量的方法和裝置。所述方法包括：a、在被測(cè)工件中沿水平方向植入熱電偶絲；b、在被測(cè)工件和熱電偶絲之間布置絕緣部件；c、使用引線分別將被測(cè)工件和熱電偶絲連接至數(shù)據(jù)采集設(shè)備；d、沿平行于熱電偶絲的方向銑削被測(cè)工件；e、對(duì)銑削過(guò)程中產(chǎn)生的熱電信號(hào)進(jìn)行采集和記錄。本發(fā)明將熱電偶絲平行于銑削進(jìn)給方向水平放置于工件之間，能夠在銑削過(guò)程中形成持續(xù)穩(wěn)定的熱電信號(hào)，可以更加準(zhǔn)確和快速獲得銑削溫度信號(hào)。解決了一般半人工熱電偶法測(cè)溫時(shí)，由于銑削進(jìn)給方向與熱電偶絲垂直導(dǎo)致的熱電信號(hào)不持續(xù)穩(wěn)定的問(wèn)題，并且可以在實(shí)驗(yàn)室和工作現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下快速、低成本、準(zhǔn)確的測(cè)量瞬態(tài)銑削溫度。
【專(zhuān)利說(shuō)明】半人工熱電偶瞬態(tài)銑削溫度測(cè)量的方法和裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半人工熱電偶瞬態(tài)銑削溫度測(cè)量的方法和裝置，用于金屬切削研究中的銑削溫度的在線測(cè)量。

【背景技術(shù)】
[0002]銑削溫度是工藝研究的一個(gè)重點(diǎn)問(wèn)題，而被測(cè)點(diǎn)溫度的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量是其關(guān)鍵技術(shù)。目前在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中用來(lái)測(cè)量銑削溫度的方法常用的主要有:光熱輻射法、金相結(jié)構(gòu)法、熱電偶法等。
[0003]采用光熱輻射法測(cè)量銑削溫度的原理是:刀具、切屑和工件材料受熱時(shí)都會(huì)產(chǎn)生一定強(qiáng)度的光、熱輻射，且輻射強(qiáng)度隨溫度升高而加大。但是，該方法只限于測(cè)量刀具或工件外表面的溫度，無(wú)法測(cè)量刀具切削刃和后刀面溫度。金相結(jié)構(gòu)法是基于金屬材料在高溫下會(huì)發(fā)生相應(yīng)的金相結(jié)構(gòu)變化這一原理進(jìn)行測(cè)溫的。該方法通過(guò)觀察刀具或工件切削前后金相組織的變化來(lái)判定切削溫度的變化，主要適用于高速鋼刀具，因?yàn)楫?dāng)溫度超過(guò)600°C時(shí)，高速鋼的紅硬性下降，組織結(jié)構(gòu)發(fā)生一系列變化，可通過(guò)經(jīng)拋光、腐蝕后的金相磨片來(lái)檢查其金相組織變化。但這種方法的應(yīng)用范圍局限于金屬材料制成的刀具，并且只有在高溫下才能觀察到材料明顯的組織結(jié)構(gòu)變化；此外，觀測(cè)和分析的工作量也較大。熱電偶法可細(xì)分為以下幾種:(I)自然熱電偶法。這種方法簡(jiǎn)便可靠，可方便地研究切削條件(如切削速度、進(jìn)給量等)對(duì)切削溫度的影響，但該方法只能測(cè)定切削區(qū)域的平均溫度，無(wú)法測(cè)得切削區(qū)指定點(diǎn)的溫度，同時(shí)，當(dāng)?shù)毒卟牧匣蚬ぜ牧献儞Q后，熱電偶的熱電特性曲線也必須重新標(biāo)定；(2)人工熱電偶法。人工熱電偶法可用于測(cè)量刀具、切屑和工件上指定點(diǎn)的溫度，并且可測(cè)得溫度分布場(chǎng)和最高溫度點(diǎn)的位置。其主要優(yōu)點(diǎn)是:對(duì)于特定的人工熱電偶材料只需標(biāo)定一次，熱電偶材料可靈活選擇。但由于將人工熱電偶埋入超硬刀具材料(如陶瓷、PCBN(聚晶立方氮化硼)、P⑶(聚晶金剛石)等)內(nèi)比較困難，因此限制了該方法的推廣應(yīng)用。(3)半人工熱電偶法。這種方法是由自然熱電偶法和人工熱電偶法結(jié)合而成的。但通常銑削使用的半人工熱電偶法測(cè)量瞬態(tài)銑削溫度時(shí)，進(jìn)給方向與熱電偶絲垂直，熱電信號(hào)不能持續(xù)穩(wěn)定，導(dǎo)致銑削溫度測(cè)量的精度大為下降。因此，迫切需要采取相關(guān)措施解決此類(lèi)問(wèn)題，以提高銑削溫度的測(cè)量精度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提出一種半人工熱電偶瞬態(tài)銑削溫度測(cè)量的方法和裝置，通過(guò)在工件中植入熱電偶絲來(lái)測(cè)量切削溫度，可以在實(shí)驗(yàn)室和工作現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境直接使用來(lái)實(shí)現(xiàn)快速、低成本、準(zhǔn)確的瞬態(tài)銑削溫度的測(cè)量。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種半人工熱電偶瞬態(tài)銑削溫度測(cè)量的方法，包括:
[0006]a、在被測(cè)工件中沿水平方向植入熱電偶絲；
[0007]b、在被測(cè)工件和所述熱電偶絲之間布置絕緣部件；
[0008]c、使用弓I線分別將所述被測(cè)工件和所述熱電偶絲連接至數(shù)據(jù)采集設(shè)備；
[0009]d、沿平行于所述熱電偶絲的方向銑削被測(cè)工件；
[0010]e、對(duì)銑削過(guò)程中產(chǎn)生的熱電信號(hào)進(jìn)行采集和記錄。
[0011]根據(jù)一種實(shí)施方式，所述被測(cè)工件為用夾具夾緊的兩個(gè)工件，所述夾具和所述被測(cè)工件之間布置絕緣部件。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種半人工熱電偶瞬態(tài)銑削溫度測(cè)量的裝置，其包括:熱電偶絲，其沿水平方向夾設(shè)于通過(guò)夾具夾緊的兩個(gè)被測(cè)工件之間；絕緣部件，其布置于所述熱電偶絲和所述被測(cè)工件之間，以及所述被測(cè)工件和所述夾具之間；數(shù)據(jù)采集設(shè)備，其經(jīng)由引線連接至所述被測(cè)工件和所述熱電偶絲，用于當(dāng)銑削工具沿平行于所述熱電偶絲的方向銑削被測(cè)工件時(shí)采集和記錄產(chǎn)生的熱電信號(hào)。
[0013]優(yōu)選地，所述熱電偶絲的材料為與所述被測(cè)工件的材料相異的金屬絲，例如，包括康銅絲、鎳鉻絲。
[0014]優(yōu)選地，所述絕緣部件包括云母片。
[0015]優(yōu)選地，所述絕緣部件的長(zhǎng)度和寬度等于所述被測(cè)工件的長(zhǎng)度和寬度，厚度為0.0lmm ?0.02mm。
[0016]優(yōu)選地，所述熱電偶絲的長(zhǎng)度等于所述被測(cè)工件的長(zhǎng)度，直徑為0.08?0.1mm。
[0017]本發(fā)明通過(guò)在兩個(gè)被測(cè)工件之間依次安裝云母片、熱電偶絲、云母片，再用夾具將工件、熱電偶絲、云母片壓緊，用兩根引線分別連接工件和熱電偶絲，形成半人工熱電偶瞬態(tài)銑削溫度測(cè)量的裝置。由于銑削進(jìn)給方向與熱電偶絲方向平行，當(dāng)切削刃經(jīng)過(guò)熱電偶絲時(shí)，熱電偶絲和工件之間的云母片被破壞，形成一個(gè)瞬時(shí)熱接點(diǎn)，構(gòu)成熱電偶的熱端。熱電偶絲和工件的另外一端由于距離銑削區(qū)域較遠(yuǎn)，溫度幾乎不發(fā)生變化，構(gòu)成熱電偶的冷端。這樣就由工件和熱電偶絲構(gòu)成了一個(gè)熱電偶，且能形成持續(xù)穩(wěn)定的熱電信號(hào)。對(duì)工件材料和熱電偶絲進(jìn)行標(biāo)定后，就可以通過(guò)冷端和熱端之間的熱電勢(shì)進(jìn)而測(cè)出當(dāng)時(shí)的銑削溫度。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:高速銑削時(shí)，刀具處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)且刀具的切削時(shí)間非常短，在采用熱電偶絲的半人工熱電偶測(cè)量裝置測(cè)量銑削溫度時(shí)，較細(xì)的熱電偶絲在切削時(shí)可以形成較小的熱結(jié)點(diǎn)，提高了測(cè)溫的響應(yīng)速度，可以直接獲得已加工表面的溫度和切削刃口的溫度，且銑削進(jìn)給方向平行熱電偶絲方向，能夠形成持續(xù)穩(wěn)定的熱電信號(hào)，可以更加準(zhǔn)確和快速獲得銑削溫度信號(hào)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]本發(fā)明的其它特征以及優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述的優(yōu)選實(shí)施方式更好地理解，其中:
[0020]圖1是根據(jù)本發(fā)明的半人工熱電偶瞬態(tài)銑削溫度測(cè)量的裝置的示意圖；
[0021]圖2是根據(jù)本發(fā)明的半人工熱電偶瞬態(tài)銑削溫度測(cè)量的裝置中熱電偶絲裝夾示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022]在以下實(shí)施方式的詳細(xì)描述中，以本發(fā)明技術(shù)方案為前提給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述實(shí)施例。
[0023]下面結(jié)合圖1和圖2對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0024]按照工藝參數(shù)和加工需求對(duì)被測(cè)工件4和工件12進(jìn)行加工，并將工件4和工件12用于夾絲的貼合面拋光，以提高兩工件的結(jié)合精度。將與工件材料相異的金屬絲(如康銅絲、鎳鉻絲等)制成長(zhǎng)度與工件相同，厚度為0.08?0.1mm的熱電偶絲3。在第一工件4和第二工件12之間依次安裝第一云母片10、熱電偶絲3、第二云母片11，云母片厚度為0.01?0.02mm,長(zhǎng)度和寬度加工成等于第一工件4與第二工件12結(jié)合面的長(zhǎng)度和寬度，再用夾具2將第一工件4、第一云母片10、熱電偶絲3、第二云母片11、第二工件12壓緊，用第一引線6和第二引線9分別連接工件和熱電偶絲，構(gòu)成熱電偶裝置。將熱電偶裝置和夾具安裝在銑床工作臺(tái)I上，第一引線6和第二引線9連接數(shù)據(jù)采集設(shè)備，例如數(shù)據(jù)采集卡7，并通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡7與計(jì)算機(jī)8相連。
[0025]銑削時(shí)，當(dāng)銑刀5切過(guò)熱電偶裝置時(shí)，工件和熱電偶絲相互搭接，形成熱電偶接點(diǎn)，回路導(dǎo)通，由于工件和熱電偶絲材料屬性相異，銑削溫升會(huì)產(chǎn)生熱電信號(hào)，熱電信號(hào)通過(guò)引線6和9，兵經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)采集卡7后輸入計(jì)算機(jī)8記錄和實(shí)時(shí)顯示。以這種方式，根據(jù)工件材料和熱電偶絲的標(biāo)定，可以獲得銑削時(shí)瞬態(tài)銑削溫度。
[0026]本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容及技術(shù)特點(diǎn)已揭示如上，應(yīng)當(dāng)理解的是，上述實(shí)施方式存在許多修改方式，這些方式對(duì)相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是很明顯的。這些修改/變型落入本發(fā)明的相關(guān)領(lǐng)域中，也應(yīng)當(dāng)包括在所附的權(quán)利要求的范圍中。
【權(quán)利要求】
1.一種半人工熱電偶瞬態(tài)銑削溫度測(cè)量的方法，其特征在于，包括: a、在被測(cè)工件中沿水平方向植入熱電偶絲； b、在被測(cè)工件和所述熱電偶絲之間布置絕緣部件； C、使用引線分別將所述被測(cè)工件和所述熱電偶絲連接至數(shù)據(jù)采集設(shè)備； d、沿平行于所述熱電偶絲的方向銑削被測(cè)工件； e、對(duì)銑削過(guò)程中產(chǎn)生的熱電信號(hào)進(jìn)行采集和記錄。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述熱電偶絲的材料為與所述被測(cè)工件的材料相異的金屬絲。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述被測(cè)工件為用夾具夾緊的兩個(gè)工件，所述夾具和所述被測(cè)工件之間布置絕緣部件。
4.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述絕緣部件的長(zhǎng)度和寬度等于所述被測(cè)工件的長(zhǎng)度和寬度。
5.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述熱電偶絲的長(zhǎng)度等于所述被測(cè)工件的長(zhǎng)度。
6.一種半人工熱電偶瞬態(tài)銑削溫度測(cè)量的裝置，其特征在于，包括: 熱電偶絲，其沿水平方向夾設(shè)于通過(guò)夾具夾緊的兩個(gè)被測(cè)工件之間； 絕緣部件，其布置于所述熱電偶絲和所述被測(cè)工件之間，以及所述被測(cè)工件和所述夾具之間； 數(shù)據(jù)采集設(shè)備，其經(jīng)由引線連接至所述被測(cè)工件和所述熱電偶絲，用于當(dāng)銑削工具沿平行于所述熱電偶絲的方向銑削被測(cè)工件時(shí)采集和記錄產(chǎn)生的熱電信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述熱電偶絲的材料為與所述被測(cè)工件的材料相異的金屬絲。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述熱電偶絲包括康銅絲、鎳鉻絲。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述絕緣部件包括云母片。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述絕緣部件的長(zhǎng)度和寬度等于所述被測(cè)工件的長(zhǎng)度和寬度，厚度為0.0lmm?0.02mm。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述熱電偶絲的長(zhǎng)度等于所述被測(cè)工件的長(zhǎng)度，直徑為0.08?0.1mm。
【文檔編號(hào)】G01K7/08GK104330183SQ201410648514
【公開(kāi)日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月14日
【發(fā)明者】鄭興偉, 陳磊, 盧佳, 劉紅兵, 陳燕, 傅玉燦, 徐艷, 謝中亞 申請(qǐng)人:上海飛機(jī)制造有限公司, 中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司