一种用于端面车削温度测量的装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种用于端面车削温度测量的装置与方法，属于切削加工技术领域，适用于测量端面车削时切削区域产生的温度。本装置包含热电偶传感器、滑环以及经过特殊设计的实验工件。实验工件为待测车削温度材料制品。实验工件上设计的环状筋将端面车削转换成外圆车削。通孔与盲孔的设计使热电偶传感器合理地埋在工件内部，提高了车削过程的安全性以及信号的稳定性。同时，使用滑环结构排除了装置间的干扰。温度信号经滑环由数据采集卡采集并传输至计算机，最终得到较为精确的端面车削温度。本发明专利技术结构简单，操作方便，为实现端面车削温度的精确测量提供了良好的测量装置与方法。

【技术实现步骤摘要】
一种用于端面车削温度测量的装置与方法
本专利技术属于切削加工
，涉及一种端面车削温度的测量装置及其测量方法。
技术介绍
车削温度是车削过程中产生的一种重要的物理现象。车削过程中产生的热一部分散逸在周围介质中，其余传入刀具、切屑和工件中，使其获得一定的温度。不同的车削温度会导致不同的刀具、工件的热变形，从而影响零件的加工精度、刀具寿命，降低生产效率。同时，由于金属材料的组织也会随着车削温度的不同产生变化，所以车削温度也是影响工件表面质量的重要因素。因此，通过研究车削温度能够促进车削加工工艺得到进一步发展。在科学研究中，为了便于计算和建模，正交车削是经常采用的一种切削方式，而端面切削可以很方便地实现正交切削。此外，对于材料组织变化的研究通常也是提取端面正交车削后的组织材料。因此，研究端面车削温度测量的装置与方法对于研究车削加工工艺具有非常重要的意义。目前车削温度测量的方法有很多种，包括热电偶法、光辐射法、热辐射法、金相结构法等。其中，热电偶测温是目前比较成熟也较为常用的车削温度测量方法，其原理是两种不同的导体材料相连并在连接处存在温差时，会因表层电子溢出而产生溢出电动势，形成热电势，称为赛贝克效应(Seebeck)。由于特定两种材料在一定温度条件下形成的热电动势是一定的，因此，可根据热电势的大小来判断待测区域受热状态及其温度变化情况。但是对于车削温度的测量，由于工件的高速运转，给温度测量带来了很多不便，尤其是端面温度测量，存在较大的离心力，有一定的信号干扰，装置之间也容易相互干扰，导致目前现有的车削测温装置存在结构复杂、测量结果不够准确等缺点。专利技术内容为了解决以上问题，本专利技术提供了一种结构简单、操作方便、测量精度高，尤其适合端面车削温度测量的装置及其测量方法。本专利技术的技术方案：一种用于端面切削温度测量的装置，包括热电偶传感器5、滑环9、温度信号处理端16和实验工件1；实验工件1为待测车削温度材料制品，其为圆筒状，左侧预留夹持空间，右侧预留车削刀具宽度，中间为突出的环状筋2；环状筋2上有两个孔，一个为盲孔3，另一个为通孔4，盲孔3和通孔4的中心轴在一条直线上；在盲孔3中设有热电偶传感器5的探头，热电偶传感器5另一侧通过输入导线6与滑环的转子8连接；滑环的转子8位于实验工件1右侧外，二者通过螺钉7固定在转子的固定槽12上，保持滑环的转子8与实验工件1同轴，以抵消离心力；滑环的定子9通过输出导线15与温度信号处理端16连接，同时滑环的定子9通过挡板14固定在固定架13上，防止转动；刀具11的刀刃10用于车削环状筋2。实验工件1上环状筋2的数量为两个以上，环状筋2的高度为5～15mm，从左向右高度逐渐递减；环状筋2的厚度不超过刀刃10的宽度，如此即可把这种外圆车削过程等效成90°车刀端面车削过程；环状筋2中的凹槽是由切槽刀加工而成，凹槽保持一定宽度。盲孔3和通孔4由电火花打孔机一个工序加工而成，通孔4的直径比盲孔3大，由一个工步加工而成，然后通过通孔4加工与热电偶传感器5的探头直径相当的盲孔3，这样处理主要为防止加工盲孔3时上层通孔4的放电干扰。各环状筋2的孔在垂直轴向平面上成一定角分布，方便安装热电偶探头，同时平衡离心力。一种用于端面切削温度测量的装置测量方法，步骤如下：(1)安装待测装置，将装置加紧固定，并将信号输出线连接至数据采集卡；(2)用刀刃对准最右侧环状筋2，按照数据目标设定切削量，数据采集卡同时采集数据；逐渐进给刀具，直到切断热电偶传感器5的探头无法采集到温度数据为止；(3)重复以上操作，采取每个环状筋2所得到的温度数据；(4)取每一组温度曲线最后数个循环的波动数据，排除明显干扰数据，得到每组所测得的最高温度值，相互比较，取最大值，即为相对精确的端面车削温度。本专利技术的有益效果是直接通过埋进实验工件1的热电偶传感器5的探头采集车削过程中切削区域的温度数据，通过逐步进给直到切断探头为止，实现车削温度的准确测量。通过本装置的特殊环状筋2将90°端面车削转化成类似外圆车削的形式，使得实验过程更加方便。本装置通过将热电偶传感器5埋藏在装置内部保证了其安全性，同时实验工件1本身起到了一定的屏蔽作用，减少信号干扰。通过转子8的设计排除了装置之间的干扰问题，能够保证实验工件1的高速旋转。本专利技术装置结构简单，安装、操作方便，能够实现一定车削参数下材料车削温度的精确测量。附图说明图1是本专利技术的装置结构示意图。图2是本专利技术的装置结构右视图示意图。图3是本专利技术的装置实验完成之后结构示意图。具体实施方式以下结合附图和技术方案，进一步说明本专利技术的具体实施方式。如图1所示，该装置包括热电偶传感器5、滑环9、温度信号处理端16和实验工件1；实验工件1为待测车削温度材料制品，其为圆筒状，左侧预留夹持空间，右侧预留车削刀具宽度，中间为突出的环状筋2。实验工件1上环状筋2的数量为两个以上，环状筋2的高度为5～15mm，从左向右高度逐渐递减；环状筋2的厚度不超过刀刃10的宽度，如此即可把这种外圆车削过程等效成90°车刀端面车削过程；环状筋2中的凹槽是由切槽刀加工而成，凹槽保持一定宽度。环状筋2上有两个孔，一个为盲孔3，另一个为通孔4，盲孔3和通孔4的中心轴在一条直线上；盲孔3和通孔4由电火花打孔机一个工序加工而成，通孔4的直径比盲孔3大，由一个工步加工而成，然后通过通孔4加工与热电偶传感器5的探头直径相当的盲孔3，这样处理主要为防止加工盲孔3时，上层通孔4的放电干扰。每一个环状筋2的孔在垂直轴向平面上成一定角分布，方便安装热电偶探头，同时平衡离心力。在盲孔3中设有热电偶传感器5的探头，热电偶传感器5另一侧通过输入导线6与滑环的转子8连接；滑环的转子8位于实验工件1右侧外，二者通过螺钉7固定在转子的固定槽12上，保持滑环的转子8与实验工件1同轴，以抵消离心力；滑环的定子9通过输出导线15与温度信号处理端16连接，同时滑环的定子9通过挡板14固定在固定架13上，防止转动；刀具11的刀刃10用于车削环状筋2。温度信号处理端16选用采集频率比较高的，最好是同步信号采集卡。将装置安装到机床上，用三爪卡盘卡住装置左端。以相应的速度启动机床，用刀刃10以相应的进给量车削环状筋2，随着刀具离热电偶传感器5的探头距离的变化，所采取的温度信号随之改变，经过温度信号处理端16，温度信号呈现波浪形状，由于环状筋车削量的增加，距离探头越近，波峰依次增高，当刀刃10切过探头的一瞬间，此时测得的就是最接近真实车削温度的数据。进一步，热电偶传感器5探头损坏，不再接受温度数据。但是由于数据采集频率的存在，导致最后一次采集数据的位置距离探头的远近不一样，以至于最后一个信号数值不一样，因此需要根据多个环状筋2所测得的数据进行分析。车削过程完成之后，装置结构如图3所示。进一步，在终端导入并整理所得到的几组数据，对其进行光滑拟合。实验取每一组温度曲线最后数个循环的波动数据，排除明显干扰数据，得到每组所测得的最高温度值，相互比较，取最大值，即为相对精确的端面车削温度。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于端面切削温度测量的装置，其特征在于，该装置包括热电偶传感器(5)、滑环(9)、温度信号处理端(16)和实验工件(1)；实验工件(1)为待测车削温度材料制品，其为圆筒状，左侧预留夹持空间，右侧预留车削刀具宽度，中间为突出的环状筋(2)；环状筋(2)上有两个孔，一个为盲孔(3)，另一个通孔(4)，盲孔(3)和通孔(4)的中心轴在一条直线上；在盲孔(3)中设有热电偶传感器(5)的探头，热电偶传感器(5)另一侧通过输入导线(6)与滑环的转子(8)连接；滑环的转子(8)位于实验工件(1)右侧外，二者通过螺钉(7)固定在转子的固定槽(12)上，保持滑环的转子(8)与实验工件(1)同轴，以抵消离心力；滑环的定子(9)通过输出导线(15)与温度信号处理端(16)连接，同时滑环的定子(9)通过挡板(14)固定在固定架(13)上，防止转动；刀具(11)的刀刃(10)用于车削环状筋(2)。

【技术特征摘要】
1.一种用于端面切削温度测量的装置，其特征在于，该装置包括热电偶传感器(5)、滑环(9)、温度信号处理端(16)和实验工件(1)；实验工件(1)为待测车削温度材料制品，其为圆筒状，左侧预留夹持空间，右侧预留车削刀具宽度，中间为突出的环状筋(2)；环状筋(2)上有两个孔，一个为盲孔(3)，另一个通孔(4)，盲孔(3)和通孔(4)的中心轴在一条直线上；在盲孔(3)中设有热电偶传感器(5)的探头，热电偶传感器(5)另一侧通过输入导线(6)与滑环的转子(8)连接；滑环的转子(8)位于实验工件(1)右侧外，二者通过螺钉(7)固定在转子的固定槽(12)上，保持滑环的转子(8)与实验工件(1)同轴，以抵消离心力；滑环的定子(9)通过输出导线(15)与温度信号处理端(16)连接，同时滑环的定子(9)通过挡板(14)固定在固定架(13)上，防止转动；刀具(11)的刀刃(10)用于车削环状筋(2)。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的实验工件(1)上环状筋(2)的数量为两个以上，环状筋(2)的高度为5～15mm...

【专利技术属性】
技术研发人员：段春争，寇文能，孙玉文，张方圆，刘朋和，孙伟，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21