一種通過半導體制冷的超硬刀具及控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及刀具領(lǐng)域,特指一種通過半導體制冷的超硬刀具及控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 超硬刀具具有高熱導率、高硬度、高耐磨性、高熱穩(wěn)定性等優(yōu)點,用于切削高速度、 高硬度的工件,而超硬刀具加工時的工作狀況一般比較惡劣,常常需要承受循環(huán)載荷,切削 部位會產(chǎn)生大量的切削熱以及較高的切削溫度,從而加劇刀具磨損,降低了刀具的使用壽 命,為此,我們研發(fā)了一種通過半導體制冷的超硬刀具及控制系統(tǒng),通過半導體與熱管散熱 技術(shù)的組合應(yīng)用降低了超硬刀具上切削部位的溫度,從而延長了超硬刀具的使用壽命,降 低了生產(chǎn)成本。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 本發(fā)明目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種通過半導體制冷的超硬刀具 及控制系統(tǒng),通過半導體與熱管散熱技術(shù)的組合應(yīng)用降低了超硬刀具上切削部位的溫度, 從而延長了超硬刀具的使用壽命,降低了生產(chǎn)成本。
[0004] 為達到上述目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種通過半導體制冷的超硬刀具,包 含半導體制冷片和頭部設(shè)置有超硬刀片、尾部設(shè)置有散熱片的刀體;所述刀體的內(nèi)部設(shè)置 有與外部相通散熱孔;所述半導體制冷片的制冷端分別設(shè)置在超硬刀片的刀尖和后刀面 上,散熱端與散熱孔相連接。
[0005] 優(yōu)選的,所述散熱孔的內(nèi)壁上設(shè)置有多孔毛細襯墊。
[0006] 優(yōu)選的,所述散熱孔與刀體的軸線重合。
[0007] 本發(fā)明的目的在于還提供了一種通過半導體制冷超硬刀具的控制系統(tǒng),包含處理 器、測溫電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、溫度補償電路、PWM控制輸出電路;所述測溫電路將測量的溫 度信號通過A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號發(fā)送給處理器;所述處理器經(jīng)過內(nèi)部處理得到電 流值;所述PWM控制輸出電路根據(jù)電流值控制半導體制冷片上制冷端的溫度;所述溫度補 償電路與處理器連接,對溫度進行補償。
[0008] 優(yōu)選的,所述通過半導體制冷超硬刀具的控制系統(tǒng),還包括分別與處理器連接的 串行接口電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、顯示接口電路、鍵盤接口電路;所述串行接口電路用于與PC 連接;所述D/A轉(zhuǎn)換電路用于輸出半導體制冷片上散熱端溫度的測量值;所述顯示接口電 路用于顯示數(shù)據(jù)和中文字幕提示;所述鍵盤接口電路用于向系統(tǒng)發(fā)出指示。
[0009] 優(yōu)選的,所述所述處理器包括CPU和CPLD,用于保證控制算法的實現(xiàn)、多項任務(wù)的 調(diào)度及數(shù)據(jù)的存儲和調(diào)用。
[0010] 優(yōu)選的,所述測溫電路采用熱電偶溫度傳感器。
[0011] 由于上述技術(shù)方案的運用,本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點: 本發(fā)明所述的通過半導體制冷的超硬刀具及控制系統(tǒng)通過半導體與熱管散熱技術(shù)的 組合應(yīng)用降低了超硬刀具上切削部位的溫度,從而延長了超硬刀具的使用壽命,降低了生 產(chǎn)成本。
【附圖說明】
[0012] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明技術(shù)方案作進一步說明: 附圖1為本發(fā)明所述的通過半導體制冷的超硬刀具的剖視圖; 附圖2為本發(fā)明所述的通過半導體制冷超硬刀具的控制系統(tǒng)框架圖; 其中:1、超硬刀片;2、半導體制冷片;21、制冷端;22、散熱端;3、刀體;31、散熱孔;4、 多孔毛細襯墊;5、散熱片。
【具體實施方式】
[0013] 下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0014] 附圖1為本發(fā)明所述的通過半導體制冷的超硬刀具,包含半導體制冷片2和頭部 設(shè)置有超硬刀片1、尾部設(shè)置有散熱片5的刀體3 ;所述刀體3的內(nèi)部設(shè)置有與外部相通且 與刀體3同軸線的散熱孔31 ;所述散熱孔31的內(nèi)壁上設(shè)置有多孔毛細襯墊,起隔熱作用; 所述半導體制冷片2的制冷端21分別設(shè)置在超硬刀片1的刀尖和后刀面上,散熱端22與 散熱孔31相連接;工作時:對半導體制冷片2通直流電源,其制冷端21從超硬刀片1的刀 尖及后刀面上導出熱量,經(jīng)刀體3內(nèi)部的散熱孔道和尾部的散熱片5將熱量排出; 其中半導體制冷片2上制冷端21的溫度IY與通過的電流I成如下關(guān)系,因此可通過 改變電流I來調(diào)節(jié)溫度?Υ;
公式中:R為電偶臂的總電阻;Kt為電偶臂的總熱導;Th為制冷片熱端溫度;Q。為熱電 偶的產(chǎn)冷量;α 5為P型電偶臂的電動勢率;α "為N型電偶臂的電動勢率。
[0015] 附圖2為本發(fā)明所述的通過半導體制冷超硬刀具的控制系統(tǒng),包含處理器、測溫 電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、溫度補償電路、PWM控制輸出電路、串行接□電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、顯 示接口電路、鍵盤接口電路;所述處理器包括CPU及CPLD (Complex Programmable Logic Device,復雜互編程邏輯器住),用于保證控制算法的實現(xiàn)、多項任務(wù)的調(diào)度及數(shù)據(jù)的存儲 和調(diào)用;所述測溫電路將測量的溫度信號通過A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號發(fā)送給處理 器;所述處理器經(jīng)過內(nèi)部處理得到電流I值;所述PWM控制輸出電路根據(jù)電流I值控制半 導體制冷片2上制冷端21的溫度?Υ;所述溫度補償電路與處理器連接,對溫度進行補償,滿 足檢測所需的精度要求;所述半導體制冷片2的制冷端21分別設(shè)置在超硬刀片1的刀尖和 后刀面上,需要有2個PWM控制輸出電路分別控制;所述測溫電路采用熱電偶溫度傳感器; 所述A/D轉(zhuǎn)換電路包括模擬調(diào)節(jié)電路、調(diào)制器、可編程數(shù)據(jù)濾波器等,將直接測量的多路溫 度信號進行A/D轉(zhuǎn)換;所述模擬調(diào)節(jié)電路還包括緩沖器和增益可編程放大器;所述串行接 口電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、顯示接口電路、鍵盤接口電路分別與處理器連接;所述串行接口電 路用于與PC連接;所述D/A轉(zhuǎn)換電路用于輸出半導體制冷片2上散熱端22溫度的測量值; 所述顯示接口電路用于顯示數(shù)據(jù)和中文字幕提示,方便監(jiān)控;所述鍵盤接口電路用于向系 統(tǒng)發(fā)出指示,實現(xiàn)人機交互。
[0016] 由于上述技術(shù)方案的運用,本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點: 本發(fā)明所述的通過半導體制冷的超硬刀具及控制系統(tǒng)通過半導體與熱管散熱技術(shù)的 組合應(yīng)用降低了超硬刀具上切削部位的溫度,從而延長了超硬刀具的使用壽命,降低了生 產(chǎn)成本。
[0017] 以上僅是本發(fā)明的具體應(yīng)用范例,對本發(fā)明的保護范圍不構(gòu)成任何限制。凡采用 等同變換或者等效替換而形成的技術(shù)方案,均落在本發(fā)明權(quán)利保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種通過半導體制冷的超硬刀具,包含頭部設(shè)置有超硬刀片的刀體,其特征在于: 還包括半導體制冷片;所述刀體的內(nèi)部設(shè)置有與外部相通散熱孔,尾部設(shè)置有散熱片;所 述半導體制冷片的制冷端分別設(shè)置在超硬刀片的刀尖和后刀面上,散熱端與散熱孔相連 接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過半導體制冷的超硬刀具,其特征在于:所述散熱孔的內(nèi) 壁上設(shè)置有多孔毛細襯墊。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的通過半導體制冷的超硬刀具,其特征在于:所述散熱孔 與刀體的軸線重合。4. 一種通過半導體制冷超硬刀具的控制系統(tǒng),其特征在于:包含處理器、測溫電路、A/ D轉(zhuǎn)換電路、溫度補償電路、PWM控制輸出電路;所述測溫電路將測量的溫度信號通過A/D轉(zhuǎn) 換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號發(fā)送給處理器;所述處理器經(jīng)過內(nèi)部處理得到電流值;所述PWM控 制輸出電路根據(jù)電流值控制半導體制冷片上制冷端的溫度;所述溫度補償電路與處理器連 接,對溫度進行補償。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的通過半導體制冷的超硬刀具,其特征在于:還包括分別與處 理器連接的串行接口電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、顯示接口電路、鍵盤接口電路;所述串行接口電 路用于與PC連接;所述D/A轉(zhuǎn)換電路用于輸出半導體制冷片上散熱端溫度的測量值;所述 顯示接口電路用于顯示數(shù)據(jù)和中文字幕提示;所述鍵盤接口電路用于向系統(tǒng)發(fā)出指示。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的通過半導體制冷的超硬刀具,其特征在于:所述所述處理器 包括CPU和CPLD,用于保證控制算法的實現(xiàn)、多項任務(wù)的調(diào)度及數(shù)據(jù)的存儲和調(diào)用。7. 根據(jù)權(quán)利要求4或5或6所述的通過半導體制冷的超硬刀具,其特征在于:所述測 溫電路采用熱電偶溫度傳感器。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種通過半導體制冷的超硬刀具及控制系統(tǒng),其中通過半導體制冷的超硬刀具包含半導體制冷片和頭部設(shè)置有超硬刀片、尾部設(shè)置有散熱片的刀體;所述刀體的內(nèi)部設(shè)置有與外部相通散熱孔;所述半導體制冷片的制冷端分別設(shè)置在超硬刀片的刀尖和后刀面上,散熱端與散熱孔相連接;本發(fā)明通過半導體與熱管散熱技術(shù)的組合應(yīng)用降低了超硬刀具上切削部位的溫度,從而延長了超硬刀具的使用壽命,降低了生產(chǎn)成本。
【IPC分類】B23B27/10
【公開號】CN104942320
【申請?zhí)枴緾N201510387321
【發(fā)明人】郭彩芬, 董志, 萬長東, 寧海霞
【申請人】蘇州市職業(yè)大學
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年6月30日