半人工熱電偶瞬態(tài)銑削溫度測量的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種半人工熱電偶瞬態(tài)銑削溫度測量的方法和裝置。所述方法包括：a、在被測工件中沿水平方向植入熱電偶絲；b、在被測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工件；e、對銑削過程中產(chǎn)生的熱電信號進(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，能夠在銑削過程中形成持續(xù)穩(wěn)定的熱電信號，可以更加準(zhǔn)確和快速獲得銑削溫度信號。解決了一般半人工熱電偶法測溫時，由于銑削進(jìn)給方向與熱電偶絲垂直導(dǎo)致的熱電信號不持續(xù)穩(wěn)定的問題，并且可以在實驗室和工作現(xiàn)場環(huán)境下快速、低成本、準(zhǔn)確的測量瞬態(tài)銑削溫度。
【專利說明】半人工熱電偶瞬態(tài)銑削溫度測量的方法和裝置

【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量。

【背景技術(shù)】
[0002]銑削溫度是工藝研究的一個重點問題，而被測點溫度的實時動態(tài)測量是其關(guān)鍵技術(shù)。目前在實驗過程中用來測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]采用光熱輻射法測量銑削溫度的原理是:刀具、切屑和工件材料受熱時都會產(chǎn)生一定強度的光、熱輻射，且輻射強度隨溫度升高而加大。但是，該方法只限于測量刀具或工件外表面的溫度，無法測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發(fā)生相應(yīng)的金相結(jié)構(gòu)變化這一原理進(jìn)行測溫的。該方法通過觀察刀具或工件切削前后金相組織的變化來判定切削溫度的變化，主要適用于高速鋼刀具，因為當(dāng)溫度超過600°C時，高速鋼的紅硬性下降，組織結(jié)構(gòu)發(fā)生一系列變化，可通過經(jīng)拋光、腐蝕后的金相磨片來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。這種方法簡便可靠，可方便地研究切削條件(如切削速度、進(jìn)給量等)對切削溫度的影響，但該方法只能測定切削區(qū)域的平均溫度，無法測得切削區(qū)指定點的溫度，同時，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量刀具、切屑和工件上指定點的溫度，并且可測得溫度分布場和最高溫度點的位置。其主要優(yōu)點是:對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量瞬態(tài)銑削溫度時，進(jìn)給方向與熱電偶絲垂直，熱電信號不能持續(xù)穩(wěn)定，導(dǎo)致銑削溫度測量的精度大為下降。因此，迫切需要采取相關(guān)措施解決此類問題，以提高銑削溫度的測量精度。


【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)銑削溫度測量的方法和裝置，通過在工件中植入熱電偶絲來測量切削溫度，可以在實驗室和工作現(xiàn)場環(huán)境直接使用來實現(xiàn)快速、低成本、準(zhǔn)確的瞬態(tài)銑削溫度的測量。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種半人工熱電偶瞬態(tài)銑削溫度測量的方法，包括:
[0006]a、在被測工件中沿水平方向植入熱電偶絲；
[0007]b、在被測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工件；
[0010]e、對銑削過程中產(chǎn)生的熱電信號進(jìn)行采集和記錄。
[0011]根據(jù)一種實施方式，所述被測工件為用夾具夾緊的兩個工件，所述夾具和所述被測工件之間布置絕緣部件。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種半人工熱電偶瞬態(tài)銑削溫度測量的裝置，其包括:熱電偶絲，其沿水平方向夾設(shè)于通過夾具夾緊的兩個被測工件之間；絕緣部件，其布置于所述熱電偶絲和所述被測工件之間，以及所述被測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工件時采集和記錄產(chǎn)生的熱電信號。
[0013]優(yōu)選地，所述熱電偶絲的材料為與所述被測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，所述絕緣部件的長度和寬度等于所述被測工件的長度和寬度，厚度為0.0lmm ?0.02mm。
[0016]優(yōu)選地，所述熱電偶絲的長度等于所述被測工件的長度，直徑為0.08?0.1mm。
[0017]本發(fā)明通過在兩個被測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)過熱電偶絲時，熱電偶絲和工件之間的云母片被破壞，形成一個瞬時熱接點，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)成了一個熱電偶，且能形成持續(xù)穩(wěn)定的熱電信號。對工件材料和熱電偶絲進(jìn)行標(biāo)定后，就可以通過冷端和熱端之間的熱電勢進(jìn)而測出當(dāng)時的銑削溫度。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:高速銑削時，刀具處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)且刀具的切削時間非常短，在采用熱電偶絲的半人工熱電偶測量裝置測量銑削溫度時，較細(xì)的熱電偶絲在切削時可以形成較小的熱結(jié)點，提高了測溫的響應(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，可以更加準(zhǔn)確和快速獲得銑削溫度信號。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]本發(fā)明的其它特征以及優(yōu)點將通過以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述的優(yōu)選實施方式更好地理解，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)銑削溫度測量的裝置中熱電偶絲裝夾示意圖。

【具體實施方式】
[0022]在以下實施方式的詳細(xì)描述中，以本發(fā)明技術(shù)方案為前提給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述實施例。
[0023]下面結(jié)合圖1和圖2對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說明。
[0024]按照工藝參數(shù)和加工需求對被測工件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，并通過數(shù)據(jù)采集卡7與計算機8相連。
[0025]銑削時，當(dāng)銑刀5切過熱電偶裝置時，工件和熱電偶絲相互搭接，形成熱電偶接點，回路導(dǎo)通，由于工件和熱電偶絲材料屬性相異，銑削溫升會產(chǎn)生熱電信號，熱電信號通過引線6和9，兵經(jīng)過數(shù)據(jù)采集卡7后輸入計算機8記錄和實時顯示。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)特點已揭示如上，應(yīng)當(dāng)理解的是，上述實施方式存在許多修改方式，這些方式對相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員來說是很明顯的。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)銑削溫度測量的方法，其特征在于，包括: a、在被測工件中沿水平方向植入熱電偶絲； b、在被測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工件； e、對銑削過程中產(chǎn)生的熱電信號進(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，所述被測工件為用夾具夾緊的兩個工件，所述夾具和所述被測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，所述絕緣部件的長度和寬度等于所述被測工件的長度和寬度。
5.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述熱電偶絲的長度等于所述被測工件的長度。
6.一種半人工熱電偶瞬態(tài)銑削溫度測量的裝置，其特征在于，包括: 熱電偶絲，其沿水平方向夾設(shè)于通過夾具夾緊的兩個被測工件之間； 絕緣部件，其布置于所述熱電偶絲和所述被測工件之間，以及所述被測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工件時采集和記錄產(chǎn)生的熱電信號。
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，所述絕緣部件的長度和寬度等于所述被測工件的長度和寬度，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，所述熱電偶絲的長度等于所述被測工件的長度，直徑為0.08?0.1mm。
【文檔編號】G01K7/08GK104330183SQ201410648514
【公開日】2015年2月4日 申請日期: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 申請人:上海飛機制造有限公司, 中國商用飛機有限責(zé)任公司