一种实时测量刀尖瞬态温度的智能铣削刀具制造技术

本实用新型专利技术公开了一种实时测量刀尖瞬态温度的智能铣削刀具，通过采用先进的薄膜热电偶瞬态测温方法，结合自行设计的温度采集模块，实现温度数据的自动采集、自动处理、自动存储以及无线传输，其具体包括：安装于温度采集终端固定组件内的温度采集终端；数控刀柄；以及与所述数控刀柄配合连接的面铣刀盘，所述面铣刀盘上固定有薄膜热电偶测温刀片。本实用新型专利技术能够适用于高速切削、薄壁件以及精密和超精密加工，具有响应速度快、测量精度高、能够在生产现场对切削区域瞬态温度进行准确和实时测量等优点。

An intelligent milling tool for measuring the transient temperature of the blade tip in real time

The utility model discloses an intelligent milling tool for real-time measurement of transient temperature by using the tip of the thin film thermocouple transient temperature measuring method is advanced, combined with the temperature acquisition module is designed, realize the temperature automatic data collection, automatic processing, automatic storage and transmission line, which includes: mounted on the temperature acquisition temperature acquisition terminal fixed component; NC tool shank; and disc cutter connected with the numerical control handle with a thin film thermocouple the face milling cutter blade is fixed on the. The utility model can be applied to high speed cutting, thin-walled parts, precision and ultra precision machining, and has the advantages of fast response speed and high measuring accuracy, and can accurately and real-time measure the transient temperature in cutting area in the production field.

【技术实现步骤摘要】
一种实时测量刀尖瞬态温度的智能铣削刀具
本技术属于先进制造及切削
，特别涉及瞬态铣削温度测试
，具体的说是涉及一种基于薄膜热电偶的智能瞬态铣削测温刀具。
技术介绍
在现代机械加工中，随着切削加工精度要求的不断提高和加工对象的进一步复杂化，促使高速、精密及超精密加工得到快速发展。切削热是加工过程中不可避免的物理现象，切削温度与零件加工质量及刀具的磨损直接相关，而对于高速、精密及超精密加工来说，切削热主要集中在刀具刀尖处且温度变化快，温度来不及传导造成刀具刀尖温度骤升，为避免瞬间高温加剧刀具磨损或对已加工表面造成损伤，能及时测量切削区域温度变化并实时反馈，特别是瞬态温度的测量尤为重要。薄膜热电偶是一种基于热电转换机理的新型瞬态温度传感器，由于薄膜热电偶具有的突出优点是热容量小、体积小、响应速度快，能够捕捉瞬时温度变化，虽然薄膜状态的热电偶容易在实际加工过程受到磨损，但应用于高速、精密及超精密加工时，薄膜热电偶磨损量小，其测温性能变化不大，仍能满足瞬态温度的采集。而由于铣削加工主轴处于高速旋转，传统测温方法布线复杂，测温数据传输困难，造成了测量铣削切削区域温度技术发展瓶颈。因此有必要研究一种新的铣削测温刀具，通过采用基于热电效应的薄膜热电偶法，将薄膜热电偶直接嵌入在刀具刀尖处，解决了传统测量方法复杂布线的技术短板，并将温度采集单元嵌入铣刀刀杆，既可以实现本地温度数据传输存储，又可以通过无线传输方式传输至上位机以图像和数据的方式直接显示实时温度，为实现铣削加工中心实时反馈进而控制加工进程提供可能，为铣削区域瞬态温度的测量提供新的技术途径。
技术实现思路
鉴于已有技术存在的缺陷，本技术的目的是要提供一种实时测量刀尖瞬态温度的智能铣削刀具，其采用先进的薄膜热电偶测温技术，将薄膜热电偶直接沉积在被测对象的表面并参与切削，不破坏被测部件结构，可实时监测切削区域瞬态温度变化即其能够将薄膜热电偶嵌入在刀片刀尖的智能瞬态铣削测温刀具，因而具有响应速度快、测量精度高、能够在生产现场对切削区域瞬态温度进行准确和实时测量等特点。为了实现上述目的，本技术的技术方案：一种实时测量刀尖瞬态温度的智能铣削刀具，其特征在于，包括：安装于温度采集终端固定组件内的温度采集终端；数控刀柄；与所述数控刀柄配合连接的面铣刀盘，所述面铣刀盘上固定有薄膜热电偶测温刀片。进一步的，作为本技术的优选所述薄膜热电偶测温刀片为表面镀附有薄膜热电偶的铣削用硬质合金刀片。进一步的，作为本技术的优选所述薄膜热电偶包括：镀附在所述硬质合金刀片上表面的SiO2绝缘薄膜；依次沉积于所述SiO2绝缘薄膜上且相互搭接成热接点的NiCr热电极薄膜及NiSi热电极薄膜；以及镀附在所述NiCr热电极薄膜及NiSi热电极薄膜上的保护薄膜。进一步的，作为本技术的优选所述保护薄膜采用SiNxOy材料，其由N2、O2与硅靶释放的Si原子经过化学反应生成。进一步的，作为本技术的优选所述温度采集终端所采集到切削温度数据能够通过本地数据传输存储方式或者能够以无线发射所采集到的温度数据方式向上位机进行数据传输存储。进一步的，作为本技术的优选所述温度采集终端装载于能够嵌入所述数控刀柄的温度采集终端保护外壳内。进一步的，作为本技术的优选所述温度采集终端保护外壳通过固定薄板固定于所述温度采集终端固定组件上。进一步的，作为本技术的优选所述固定薄板为呈回字形结构的薄板。进一步的，作为本技术的优选所述温度采集终端固定组件的中心部位上设置有与数控刀柄过盈配合的中心通孔。进一步的，作为本技术的优选所述温度采集终端固定组件、温度采集终端保护外壳及所述固定薄板均采用聚四氟乙烯材料制作而成。与现有技术相比，本技术的有益效果：本技术可以应用于瞬态铣削温度的测量，通过将薄膜传感器嵌入在硬质合金刀片刀尖处，能够实现对加工工件及刀具没有损伤，且薄膜传感器直接参与切削过程使其具有热容量小、体积小、响应速度快，能够捕捉瞬时温度变化等优点，本技术为瞬态切削温度测试提供了新的方法，为智能铣削测温刀具的研究与开发提供了新的技术途径。附图说明图1为本技术所述智能瞬态铣削测温刀具结构实施例总示意图；图2是图1中A处局部放大图；图3是本技术所述薄膜热电偶测温刀片分层图；图4是本技术所述温度采集终端固定组件三维示意图；图5是图4的主视图；图6是图4的左视图；图7是图4的俯视图；图8是本技术所述固定薄板三维示意图；图9是本技术所述温度采集终端保护外壳三维示意图；图10是图9的主视图；图11是本技术所述智能瞬态铣削测温刀具切削温度智能监测系统框图组成。图中：1、BT40-FMB27-100型数控刀柄，2、温度采集终端固定组件，2-1、凹槽，2-2、孔i，2-3、正方形通槽，2-4、孔ii，2-5、螺纹孔，3、固定薄板，3-1、固定薄板沉孔，3-2、固定薄板内圈，4、螺钉，5、补偿导线i，6、补偿导线ii，7、面铣刀盘，8、NiCr热电极或热电极i，9、NiSi热电极或热电极ii，10、热接点，11、SiO2绝缘薄膜，12、SiNxOy保护薄膜，13、常温快干导电银胶，14、单组份室温固化硅橡胶(704W)，15、紧固螺钉，16、硬质合金刀片，17、温度采集终端，17-1、温度采集终端供电接头，17-2、温度采集终端信号输入端，17-3、温度采集终端OLED显示屏，17-4、温度采集终端塞贝克系数调节按键，18、温度采集终端保护外壳，18-1、温度采集终端保护外壳上盖，18-2、温度采集终端保护外壳下板，18-3、锂电池接线通槽，18-4、温度采集终端供电接头通槽，18-5、孔iii，18-6、温度采集终端信号输入端通槽，18-7、温度采集终端OLED显示屏接口通槽，18-8、温度采集终端塞贝克系数调节按键通槽。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。本技术设计了一种将薄膜热电偶嵌入在刀片刀尖的智能瞬态铣削测温刀具，以实现对加工工件及刀具没有损伤且薄膜传感器直接参与切削过程，使智能瞬态铣削测温刀具具有响应速度快、测量精度高、能够在生产现场对切削区域瞬态温度进行准确和实时测量等特点。如图1-图11所示，基于上述设计目的，本技术所述智能瞬态铣削测温刀具，其包括：(I)温度采集终端，其安装于温度采集终端固定组件内；进一步的，作为本技术的优选方案，所述温度采集终端通过机械紧固的方式装载于能够嵌入所述数控刀柄的温度采集终端保护外壳内并将所述温度采集终端保护外壳18嵌入温度采集终端固定组件2内。更进一步的，作为本技术的优选方案，所述温度采集终端所采集到切削温度数据能够通过本地数据传输存储方式或者能够以无线发射所采集到的温度数据方式向上位机进行数据传输存储。如为保证数据低丢包率，本地数据传输存储方式采用SD卡存储数据，以便于后期处理绘制温度数据曲线；如无线发射方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实时测量刀尖瞬态温度的智能铣削刀具，其特征在于，包括：安装于温度采集终端固定组件内的温度采集终端；数控刀柄；以及与所述数控刀柄配合连接的面铣刀盘，所述面铣刀盘上固定有薄膜热电偶测温刀片。

【技术特征摘要】
1.一种实时测量刀尖瞬态温度的智能铣削刀具，其特征在于，包括：安装于温度采集终端固定组件内的温度采集终端；数控刀柄；以及与所述数控刀柄配合连接的面铣刀盘，所述面铣刀盘上固定有薄膜热电偶测温刀片。2.根据权利要求1所述的实时测量刀尖瞬态温度的智能铣削刀具，其特征在于：所述薄膜热电偶测温刀片为表面镀附有薄膜热电偶的铣削用硬质合金刀片。3.根据权利要求2所述的实时测量刀尖瞬态温度的智能铣削刀具，其特征在于：所述薄膜热电偶包括：镀附在所述硬质合金刀片上表面的SiO2绝缘薄膜；依次沉积于所述SiO2绝缘薄膜上且相互搭接成热接点的NiCr热电极薄膜及NiSi热电极薄膜；以及镀附在所述NiCr热电极薄膜及NiSi热电极薄膜上的保护薄膜。4.根据权利要求3所述的实时测量刀尖瞬态温度的智能铣削刀具，其特征在于：所述保护薄膜的材料为SiNxOy。5.根据权利要求1所述的实时测量刀尖瞬态温度的智能铣削刀具，其特征在于：所述温度采集终...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔云先，刘义，刘秋雨，薛帅毅，胡晓勇，牟瑜，杨琮，
申请(专利权)人：大连交通大学，
类型：新型
国别省市：辽宁,21