專利名稱：切削溫度實驗數據處理裝置的制作方法
專利說明 本實用新型涉及一種數字數據處理裝置。
切削溫度的測量及其數據處理是切削實驗研究中的重要技術。在用來研究各因素，如切削速度V、走刀量f、切削深度ap對切削溫度的影響，一般通過大量實驗，由測溫儀測得切削溫度后，把所得到的數據，用數字方法進行處理，從而將影響關系以指數公式表現出來。當所考慮的因素較多時，所得到的實驗數據也多，若以人工方法進行數據處理，既花時，又易出差錯，且有較大的誤差。
本實用新型的目的是由測溫儀測得的切削溫度，把所得到的數據進行自動處理，然后把結果，即各因素對切削溫度的影響以指數關系式打印出來。
為完成上述目的，本實用新型所采用的技術方案是熱電偶測溫部件，它包括一個能作縱向移動的絲桿，裝有熱電偶并能作橫向移動的絲桿，熱電偶的觸頭能與被測刀具主剖面相接觸。數據采集部件，它包括由熱電偶，與熱電偶連接的放大器，與放大器輸出端連接的A／D轉換器組成的輸入放大和模擬轉換電路；由單片微機，地址鎖存器，程序存貯器，數據存貯器組成的單片微機測量及數據處理電路；由鍵盤顯示器，可編程接口芯片組成的顯示及鍵盤輸入電路；由可編程接口芯片和微打印機組成的打印輸出電路。
本實用新型與現有技術相比其優(yōu)點是 1.由于利用單片微機技術處理標準熱電偶輸出特性非線性及冷端溫度補償，提高測量精度，且不受環(huán)境溫度、元器件離散性影響。
2.本處理裝置不僅能對切削刀具溫度數據實時顯示、處理、自動打印，而且還能與不同的傳感器相兼容，從而用于其他領域中某些物理量的數據讀取，數據處理并打印有關結果。將人們從冗長的數據讀取、處理中解脫出來。
以下結合附圖對本實用新型作詳細描述。
圖1、本實用新型的熱電偶測溫部件機械結構圖； 圖2、本實用新型的電路結構框圖； 圖3、數據處理部件的電路結構圖。
整個切削溫度實驗數據處理裝置是在應用程序的控制下進行的，應用程序主要由監(jiān)控程序模塊、數據采集模塊、數據處理模塊和打印輸出模塊所組成。
1.監(jiān)控程序模塊它負責監(jiān)督管理數據處理裝置的全部操作，單片微機上電或復位后即進入本監(jiān)控程序，它首先對系統(tǒng)初始化，然后調用顯示及鍵掃描子程序以等待鍵盤輸入，若無鍵按下，則繼續(xù)調用顯示及鍵掃描子程序。從鍵盤輸入的值有熱電偶冷端溫度T0，工件直徑d，車床轉速n，切削速度v，走刀量f，切削深度ap。命令鍵有采樣鍵s，數據處理鍵Cs，打印鍵p，認可鍵E。單片微機根據按鍵進行不同的處理。
2.數據采集模塊如圖1所示，熱電偶測溫部件中的K型熱電偶3與切削過程中的刀具連為一體，方便地夾固在機床刀架上，調節(jié)縱向移動絲桿1和橫向移動絲桿2，可使熱電偶3的觸頭移至被測刀具主剖面所需測量部位。如圖3、圖4所示，熱電偶感應被測刀具主部面上待測部位的溫度，將其輸出的電勢送至高精度OP07放大器4，放大到合適的電平，放大后的電壓經3 1/2 位雙積分式5G14433A／D轉換器5，轉換成BCD碼數字量。由8031單片微機6、74LS373地址鎖存器7、2764程序存貯器8組成的數據采集系統(tǒng)，以中斷的方式把轉換后BCD碼存入內部數據緩沖區(qū)。然后按K型熱電偶非線性校正方程T℃＝－0.007X4＋0.149X3－0.973x2＋26.543X－0.694計算出被測溫度值(式中X為被測溫度校正電勢)，改變不同的切削條件，可得到相對應的溫度值，并存入RAM6116數據存貯器9中。
3.數據處理模塊主要功能是對采集來的溫度信號進行適當處理，根據切削溫度經驗公式的數學模型T＝CT*VZ*fy*axp確定有關系數，現在闡述有關系數的計算方法，我們選用單因素法，即固定兩個因素求另一因素對溫度的影響。如固定切削速度v、走刀量f，則切削深度ap與切削溫度T之間有
同理有 綜合后有
式中x、y、z是與切削深度、走刀量、切削速度有關的系數(曲線的斜率)。
分別為切削深度、切削速度、走刀量變化而引起曲線截距變化的一個常數。
下面闡述以平均選點法求取T＝
的系數
及指數x。設有n個試驗點，分成兩組，前半部n1個試驗點，后半部n2個試驗點。如n為偶數，則n1＝n2＝ (n)/2 ；如為奇數，則n1＝n2＝ (n＋1)/2 。前半部n1個試驗點的點系中心坐標
后半部n2個試驗點的點系中心坐標，如n為偶數
如n為奇數
則
或
同理有
根據上述有關計算經驗公式的數學模型，我們把數據處理模塊分若干個子程序模塊進行編程，把有關中間處理結果存入數據存貯器，最后綜合成切削溫度數據處理經驗公式，供打印機打印。
4.打印輸出模塊本裝置溫度檢測結果除經8255A可編程接口芯片12，在鍵盤顯示器11上予以實時顯示外，還可以由操作者通過鍵盤輸入打印命令p，由PP40微型四色繪圖打印機打印出有關切削條件，切削溫度及切削溫度實驗處理經驗公式，打印結果如下表所示 CUTTING TEMPERATURE DATA PROCESSING The cold end temperature is000020 The diameter of workpiece is00050 Date **************************************** fo〔mm／r〕 No〔r／min〕 Apo〔mm〕 Vo〔m／min〕 0000.1 063. 000001 000010 **************************************** N〔r／min〕 V〔m／min〕 T〔C〕 031. 000005 0184.3 063. 000010 0229.0 0095. 000015 0255.8 00127 000020 0270.5 **************************************** f〔mm／r〕 T〔C〕 Ap〔mm〕 T〔C〕 0000.1 0237.7 0000.5 0222.3 000.22 0271.1 000001 0234.8 000.25 0276.7 0001.5 0242.3 0000.3 0286.1 000002 0250.7 **************************************** The experiment formula is T＝177.96*〔f**0.1677〕*〔Ap**0.0845〕*〔V*0.2841〕
權利要求一種切削溫度實驗數據處理裝置，包括能作縱向移動的絲桿[1]，裝有熱電偶[3]并能作橫向移動的絲桿[2]，熱電偶[3]的觸頭能與被測刀具主剖面相接觸，本實用新型的特征是
a.由熱電偶[3]，與熱電偶[3]連接的放大器[4]，與放大器[4]輸出端連接的A/D轉換器[5]組成的輸入放大和模數轉換電路；
b.由單片微機[6]，地址鎖存器[7]，程序存貯器[8]，數據存貯器[9]組成的單片微機測量及數據處理電路；
c.由鍵盤顯示器[11]，可編程接口芯片[12]組成的顯示及鍵盤輸入電路；
d.由可編程接口芯片[12]和微打印機[10]組成的打印輸出電路。
專利摘要一種切削溫度實驗數據處理裝置。包括熱電偶測溫部件和由放大器、A/D轉換器、單片微機、鎖存器、程序存貯器、數據存貯器、可編程接口芯片、鍵盤、打印機等組成的數據采集部件。它根據不同的切削條件進行溫度測量，并連續(xù)顯示，然后對數據存貯器中存放的有關切削條件和切削溫度進行數據處理，打印出有關處理數據和經驗公式，將人們從冗長的數據讀取、處理中解脫出來。
文檔編號G01K7/04GK2135775SQ9222889
公開日1993年6月9日 申請日期1992年7月22日 優(yōu)先權日1992年7月22日
發(fā)明者戴振松, 張維紀 申請人:浙江大學