本发明专利技术涉及一种航天惯性件双孔特征微细磨削温度测量装置，由温度传感器和辅助装置组成，辅助装置包括夹紧部件、XYZ位移部件、光栅及其固定件部件，温度传感器通过夹紧部件安装在XYZ位移部件上，且温度传感器位于XYZ位移部件一侧，XYZ位移部件另一侧放置光栅及其固定件部分。温度传感器采用圆柱体形状的热电偶载体，并在其中插入双极热电偶，在加工过程中热电偶和工件表面相接处，能够有效地测量工件表面温度，对加工过程中的温度进行实时监控。避免了对工件薄弱处的损害。能够将工件自身形状特征对温度测量的干扰降低到最小。针对当今高精度高效率的机械加工要求，本发明专利技术所研究的温度测量技术对保证航天惯性件的加工质量有着重要的意义。
【技术实现步骤摘要】
航天惯性件双孔特征微细磨削温度测量装置
本专利技术涉及了一种磨削温度测量装置，尤其是一种对航天惯性件的双孔微细磨削加工过程中所产生的磨削温度进行准确测量的装置。
技术介绍
航天惯性件磨削加工双孔形成的关键特征是加工零件结构复杂，尺寸微小，且能量耗散在磨削区产生塑性变形，在微细磨削加工过程中，能量转换成热聚集在磨削接触区域，使砂轮或工件的温度以非常高的温度速率上升，根据材料的性质，过高的温度会引起工件表面的热损伤等一系列危害，使其产生塑性变形，影响零件精度。故而磨削温度是控制磨削加工过程后的零件表面质量的最重要因素之一，磨削温度极大地影响了机械加工零件经磨削加工后的表层的物理化学状态和尺寸形状的精度偏差。所以在磨削加工过程中需要把磨削温升限定在某一许可范围来保证控制磨削制件的质量。因此，非常有必要通过温度测试避免磨削热对零件表面的损伤，选择合理的温度测试方案，设计相应的测试系统，实现在加工过程中时刻检测零件的受热情况，通过设计合理的测试方案、测试及其他辅助机构等来提高磨削过程控制的可靠稳定性和精确性。本研究所采用的航天惯性件如图9，10所示，对零件周向的凹槽内两小孔进行细微磨削加工，因为两小孔间距过小，故在加工过程中两小孔中间部分易受热在磨削区产生塑性变形，能量转换成热聚集在磨削接触区域，使砂轮或工件的温度以非常高的温度速率上升，影响加工质量，使得零件报废，故亟需测量出小孔间薄弱部分温度，建立准确测量磨削过程中温度所需的必要条件的模型，避免在加工过程中温度达到警戒值，对加工质量的保证有着非常重要的意义。本专利技术所研究的航天惯性件的形状结构十分精密，待加工的两小孔间距十分近，结构十分脆弱。因此普通的温度测试方案设计无法满足测温要求，即无法准确测量小孔薄壁处的磨削温度。故需要针对小孔特征专门进行温度测试方案设计，需主要解决的问题有：1）选择准确的测温方法，可以精准、实时测得磨削弧区的最高温度，有效避免热损伤；2）设计合理的测温传感器及其装夹定位装置，最大限度减小干扰；3）精准放置温度传感器，达到测温要求。温度对零件微细磨削加工的重要特性决定了磨削温度的测定一直是磨削零件质量控制及加工原理的研究重点，学界对此进行了大量深入的研究。目前对于磨削温度的测量方法主要是从两方面进行的，一个是直接测量，另一种是间接测量，即是通过分析磨削加工过的零件表面的成分变化来推导出磨削加工过程中的温度变化，这种方法因为受加工材料，加工时间等多因素干扰所以很难精准地推断出磨削过程中温度变化的情况。故本专利技术采用直接测量的方法来进行温度的检测，即采用热电偶来测量磨削温度。在零件上刻槽打孔，将热电偶的丝材或者箔材夹入或埋入槽或者孔中，在磨削过程中，热电偶输出的热电势经放大、采集等技术处理即可转化成温度信号。
技术实现思路
本专利技术是要提供一种航天惯性件双孔特征微细磨削温度测量装置，采用圆柱体型的温度测试传感器，在磨削加工过程中，将其契合入待加工的孔洞内，形成完整的没有形状突变的整合体，能够测量出零件薄弱处的温度，大大简化了温度测试方案并且提高了温度测量的精度，避免了对工件薄弱处的损害，能够将工件自身形状特征对温度测量的干扰降低到最小。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种航天惯性件双孔特征微细磨削温度测量装置，由温度传感器和辅助装置组成，辅助装置包括夹紧部件、XYZ位移部件、光栅及其固定件部件，所述温度传感器通过夹紧部件安装在XYZ位移部件上，且温度传感器位于XYZ位移部件一侧，XYZ位移部件另一侧放置光栅及其固定件部分，且光栅中的三个光栅尺分别摆放在XYZ三轴的方向上来测量位移；所述温度传感器包含双极热电偶和圆柱形金属棒，金属棒由相对称的两部分粘合而成，双极热电偶通过环氧树脂固定在金属棒的外圆周面上的小孔内，使得热电偶丝在金属棒外圆周面形成测量点；所述夹紧部件的镰刀型曲杆通过曲杆定位零件插入夹紧部件的底板中，镰刀型曲杆一端连接螺杆及螺母，另一端连接温度传感器；所述XYZ位移部件的Z向上的气缸通过活塞杆与夹紧部件的底板连接，用于驱动夹紧部件及温度传感器上下移动，所述Z向上的气缸安装在X轴向托件上，X轴向托件连接X向上的气缸，并置于Y轴向托件，X轴向托件与Y轴向托件形成导轨配合连接，由X向上的气缸驱动X轴向托件在Y轴向托件上沿X轴向运动；所述Y轴向托件连接Y向上的两个气缸，由Y向上的两个气缸驱动Y轴向托件在导轨上沿Y轴向运动。进一步，所述金属棒的两个半圆形部分上均匀钻布个.mm×.mm的小圆孔。进一步，所述双极热电偶置于金属棒小孔中后，其热电偶丝通过金属棒的空心内圆心导出连接到信号采集卡上。进一步，所述夹紧部分由固定挡板、镰刀形曲杆、垫圈、螺杆和螺母组成；固定挡板通过销固定在底板上；固定挡板的两侧挡板呈直角，所述镰刀形曲杆前端部均开有间槽，所述垫圈、螺母旋在螺杆一端部，所述螺杆穿在固定挡板的滑动槽中；所述曲杆定位零件插入到底板中，使镰刀型曲杆可绕其转动；所述镰刀型曲杆通过连接件连接螺纹杆，且连接件与镰刀型曲杆和螺纹杆之间通过六角薄螺母、圆柱头内六角螺栓固定连接。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：针对航天惯性件的结构特点，创新性地设计出圆柱体型的温度测试传感器，在磨削加工过程中，将其契合入待加工的孔洞内，形成完整的没有形状突变的整合体，能够测量出零件薄弱处的温度，大大简化了温度测试方案并且提高了温度测量的精度，避免了对工件薄弱处的损害，能够将工件自身形状特征对温度测量的干扰降低到最小。可以基于合适的温度计算方法，确定实验测温的验证方法，对过量的磨削热产生预警，可有效保证加工质量。在温度测试装置的装夹方案上，利用机电控制XYZ轴方向的运动，并设计了将三轴向方向的零件整合在一起的设计方案，在保证运动功能实现的同时有效地降低了运动部分装置的空间，并且采用光栅尺位移传感器测量运动位置，并将位置坐标信息编程，保证了运动效率和位置精度。在温度传感器的夹紧方案上，采取气动和手动相结合的方式，在运动上采取精确度更高的气动方式，通过手动螺旋螺母的方式夹紧或放松曲杆实现对温度传感器的装卸，装置简单，容易操作效率高并且可有效保证精度。附图说明图1为本专利技术的航天惯性件微细磨削温度测量装置结构总装配图；图2为本装置的俯视图；图3为本装置的左视图；图4为图1中的Ⅰ处的局部放大图；图5为图3中的Ⅲ处的局部放大图；图6为图2中的Ⅱ处的局部放大图；图7为温度传感器结构剖视图；图8为图7中沿A－A的部视图；图9为本专利技术所研究的加工零件图；图10为图9的左视图；图11为镰刀形曲杆夹紧温度传感器的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例，详细的说明本专利技术的工作原理。如图1至图6所示，一种航天惯性件双孔特征微细磨削温度测量装置，由温度传感器100和辅助装置组成，辅助装置包括夹紧部件200、XYZ位移部件300、光栅及其固定件部件400。温度传感器100通过夹紧部件200安装在XYZ位移部件300上，且温度传感器100位于XYZ位移部件300一侧，XYZ位移部件300另一侧放置光栅及其固定件部分400，且光栅中的三个光栅尺3分别摆放在XYZ三轴的方向上来测量位移。如图7，8所示，温度传感器100包含双极热电偶17和圆柱形金属棒18，金属棒18由相对称的两部分粘合而成，双极本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种航天惯性件双孔特征微细磨削温度测量装置，由温度传感器（100）和辅助装置组成，辅助装置包括夹紧部件（200）、XYZ位移部件（300）、光栅及其固定件部件（400），其特征在于：所述温度传感器（100）通过夹紧部件（200）安装在XYZ位移部件（300）上，且温度传感器（100）位于XYZ位移部件（300）一侧，XYZ位移部件（300）另一侧放置光栅及其固定件部分（400），且光栅中的三个光栅尺（3）分别摆放在XYZ三轴的方向上来测量位移；所述温度传感器（100））包含双极热电偶（17）和圆柱形金属棒（18），所述金属棒（18）由相对称的两部分粘合而成，所述双极热电偶（17）通过环氧树脂固定在金属棒（18））的外圆周面上的小孔内，使得热电偶丝在金属棒外圆周面形成测量点；所述夹紧部件（200）的镰刀型曲杆（29）通过曲杆定位零件（30）插入夹紧部件（200）的底板（19）中，镰刀型曲杆（29）一端连接螺杆（20）及螺母（21），另一端连接温度传感器（100）；所述XYZ位移部件（300）的Z向上的气缸（4）通过活塞杆（25）与夹紧部件（200）的底板（19）连接，用于驱动夹紧部件（200）及温度传感器（100）上下移动，所述Z向上的气缸（4）安装在X轴向托件（12）上，X轴向托件（12）连接X向上的气缸（4），并置于Y轴向托件（14），X轴向托件（12）与Y轴向托件（14）形成导轨配合连接，由X向上的气缸（4）驱动X轴向托件（12）在Y轴向托件（14）上沿X轴向运动；所述Y轴向托件（14）连接Y向上的两个气缸（4），由Y向上的两个气缸（4）驱动Y轴向托件（14）在导轨上沿Y轴向运动。...
【技术特征摘要】
1.一种航天惯性件双孔特征微细磨削温度测量装置，由温度传感器（100）和辅助装置组成，辅助装置包括夹紧部件（200）、XYZ位移部件（300）、光栅及其固定件部件（400），其特征在于：所述温度传感器（100）通过夹紧部件（200）安装在XYZ位移部件（300）上，且温度传感器（100）位于XYZ位移部件（300）一侧，XYZ位移部件（300）另一侧放置光栅及其固定件部分（400），且光栅中的三个光栅尺（3）分别摆放在XYZ三轴的方向上来测量位移；所述温度传感器（100））包含双极热电偶（17）和圆柱形金属棒（18），所述金属棒（18）由相对称的两部分粘合而成，所述双极热电偶（17）通过环氧树脂固定在金属棒（18））的外圆周面上的小孔内，使得热电偶丝在金属棒外圆周面形成测量点；所述夹紧部件（200）的镰刀型曲杆（29）通过曲杆定位零件（30）插入夹紧部件（200）的底板（19）中，镰刀型曲杆（29）一端连接螺杆（20）及螺母（21），另一端连接温度传感器（100）；所述XYZ位移部件（300）的Z向上的气缸（4）通过活塞杆（25）与夹紧部件（200）的底板（19）连接，用于驱动夹紧部件（200）及温度传感器（100）上下移动，所述Z向上的气缸（4）安装在X轴向托件（12）上，X轴向托件（12）连接X向上的气缸（4），并置于Y轴向托件（14），X轴向托件（12）与Y轴向托件（14）形成...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁子珊，李兆瑞，郭淼现，江小辉，李郝林，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31
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