一种磨削弧区热力集成测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种磨削弧区热力集成测量装置及方法，具有导电性的第一固定件、第二固定件和应力件，还包括夹紧件、数据采集系统和计算机，所述的夹紧件用于使第一固定件和第二固定件相对固定，所述的第一固定件和第二固定件接触面构成用于放置应力件的空腔，且应力件的底部与第一固定件和第二固定件三者绝缘紧配合。本发明专利技术采用与磨削工件相同材质的金属T型悬臂梁与砂轮配合，在其悬臂梁上设置测力应变片，并在其弹性形变行程上设置测温热电偶，通过砂轮磨削力驱使T型悬臂梁向固定件处弯曲变形，与固定件处的热电偶搭接形成测温回路，从而实现了磨削弧区的磨削力和磨削温度的同步与集成测量，本发明专利技术测量结构简单，制作成本低、具有推广前景。

【技术实现步骤摘要】
一种磨削弧区热力集成测量装置及方法
本专利技术涉及磨削加工
，尤其涉及一种磨削弧区热力集成测量装置及方法。
技术介绍
目前，磨削作为精密加工的重要加工手段，对提高机械产品的精度、可靠性和寿命等起着至关重要的作用。磨削过程中单位体积材料去除的能耗高，且这些能量作为热量耗散于磨削弧区，导致弧区温度高达200~1500℃，进而造成工件的热损伤，如烧伤、相变、软化、残余拉应力、裂纹、疲劳强度降低。磨削力容易引起材料表面/亚表面的损伤，并且对能量消耗和磨削温度起着决定性作用，是分析磨削热特性的重要参数。另外，磨削力还对磨削电主轴系统的机电耦合特性，砂轮的磨损和工艺系统的变形等产生影响，最终影响到磨削系统的稳定性和零件加工质量。在磨削加工领域，磨削温度和磨削力是磨削加工中两个最重要的研究参数，在探究材料的磨削加工性、磨削过程机理以及提高加工精度和表面质量时，都需要大量的磨削温度和磨削力测量数据。平面磨削传统的测温和测力方式是“上测温、下测力”，即温度传感器置于试件中，测力仪置于试件下的方式；外圆磨削的传统测温和测力方式是“中测温、侧测力”，即温度传感器置于轴类试件中，侧边（顶尖处）设置测力仪。然而，以上的测量方式存在如下弊端：首先，两种测量仪器分开使用，未集成到磨削弧区，在测量时磨削温度和磨削力数据往往存在一定的时间滞后，而非绝对的“同步”测量，这就会对后续研究热力耦合效应带来一定影响；其次，由于测量时磨削力数据是连续的，磨削温度数据是间歇性的，所以难以从连续的磨削力数据中寻找对应磨削温度的力，进而增加了分析磨削弧区热力耦合效应的难度；再次，由于在磨削系统中增加了测力仪，降低了磨削系统的刚性，进而影响试件的磨削表面质量。最后，在磨削力测量过程中常用的测力仪价格昂贵，难以被企业接受。为了更深入地理解磨削弧区的热力耦合效应，更及时准确地监控磨削过程，有效地提高磨削质量和磨削效率，降低磨削温度和磨削力测量成本，迫切需要廉价实用的磨削弧区热/力集成测量装置及方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种磨削弧区热力集成测量装置及方法，不仅能够同步、准确地测量出磨削弧区内的磨削温度和磨削力，而且还可以将测温和测力集成到一起，降低设备造价成本。本专利技术采用的技术方案为：一种磨削弧区热力集成测量装置，包括具有导电性的第一固定件、第二固定件和应力件，还包括夹紧件、数据采集系统和计算机，所述的夹紧件用于使第一固定件和第二固定件相对固定，所述的第一固定件和第二固定件接触面构成用于放置应力件的空腔，且应力件的底部与第一固定件和第二固定件三者绝缘紧配合，应力件的上部与第一固定件和第二固定件均间隙设置，且三者装配完毕后，应力件的上端部不低于第一固定件和第二固定件的顶部；所述第一固定件和第二固定件相对应力件的位置垂直方向上分别对应开设有直槽，直槽内依次设置有绝缘层和热电偶，所述的应力件包括弹性件和应变片，应变片采用惠斯顿电桥电路粘贴设置在应变片上，且应变片和热电偶均分别通过外导线与数据采集系统的输入端连接，输出采集系统的输出端与计算机连接，弹性件与第一、第二固定件材质相同。所述的弹性件的上部与第一固定件和第二固定件的间隙均为0.01~0.1mm。所述的绝缘层为云母片。所述的第一固定件与第二固定件之间空腔的截面为倒T型。所述弹性件为带有悬臂梁的倒T型弹性件。所述悬梁臂的厚度H为1~10mm。一种基于磨削弧区热力集成测量装置的测量方法，所述的磨削弧区热/力集成测量装置包括具有导电性的第一固定件、第二固定件和应力件，还包括夹紧件、数据采集系统和计算机，所述的夹紧件用于使第一固定件和第二固定件相对固定，所述的第一固定件和第二固定件接触面构成用于放置应力件的空腔，且应力件的底部与第一固定件和第二固定件三者绝缘紧配合，应力件的上部与第一固定件和第二固定件均间隙设置，且三者装配完毕后，应力件的上端部不低于第一固定件和第二固定件的顶部，应力件的底部设置导线；所述第一固定件和第二固定件相对应力件的位置垂直方向上分别对应开设有直槽，直槽内依次设置有绝缘层和热电偶；所述的应力件包括弹性件和应变片，应变片采用惠斯顿电桥电路粘贴设置在应变片上，且应变片和热电偶均分别通过外导线与数据采集系统的输入端连接，输出采集系统的输出端与计算机连接；包括如下步骤：步骤A：首先通过加紧件对第一固定件、第二固定件和应力件三者在工作台上进行固定，使三者底部绝缘紧配合，应变片和热电偶分别通过数据线与连接数据采集系统和计算机；步骤B：启动设备，进行磨削作业，当砂轮开始磨削到应力件的悬臂梁71时，悬臂梁71发生弯曲和压缩，当弯曲到一定程度时，就会与第一固定件或第二固定件上设置的热电偶搭接，形成热电偶节T1或T2，进而形成热电势回路，数据采集系统采集热电势数据发送到计算机，同时悬臂梁上设置的应变片8输出此时的应变量到数据采集系统，数据采集系统将其发送到计算机；步骤C：计算机将接收到的热电势数据和应变量经过温度标定和应变校准后，即可输出磨削弧区内的温度和力。本专利技术采用与磨削工件相同材质的金属T型弹性件和设置在其两侧的固定件与砂轮配合，在T型弹性件的悬臂梁上设置测力应变片，并在其弹性形变行程上设置测温热电偶，通过砂轮磨削力驱使悬臂梁向固定件处弯曲变形，与固定件上的热电偶搭接形成测温回路，从而实现了磨削弧区的磨削力和磨削温度的同步与集成测量，应力件解决了传统的“上测温、下测力”或“中测温、侧测力”等分开测量难题，为更深入地理解磨削弧区的热力耦合效应，更及时准确地监控磨削过程，降低磨削温度和磨削力测量成。本专利技术提供了一套原理简单，制作成本低、值得推广的装置及方法。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术工作台向右移动时磨削状态示意图；图3为本专利技术工作台向左移动时磨削状态示意图；图4为本专利技术所述第一固定件或第二固定件的结构示意；图5为本专利技术所述应变片的安装位置示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1、2、3和4所示，本专利技术包括具有导电性的第一固定件3、第二固定件11和应力件，还包括夹紧件2、数据采集系统9和计算机10，所述的夹紧件用于使第一固定件3和第二固定件11相对固定，所述的第一固定件3和第二固定件11接触面构成用于放置应力件的空腔，且应力件的底部与第一固定件3和第二固定件11三者绝缘紧配合，实际使用中采用绝缘本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磨削弧区热力集成测量装置，其特征在于：包括具有导电性的第一固定件、第二固定件和应力件，还包括夹紧件、数据采集系统和计算机，所述的夹紧件用于使第一固定件和第二固定件相对固定，所述的第一固定件和第二固定件接触面构成用于放置应力件的空腔，且应力件的底部与第一固定件和第二固定件三者绝缘紧配合，应力件的上部与第一固定件和第二固定件均间隙设置，且三者装配完毕后，应力件的上端部不低于第一固定件和第二固定件的顶部；所述第一固定件和第二固定件相对应力件的位置垂直方向上分别对应开设有直槽，直槽内依次设置有绝缘层和热电偶；/n所述的应力件包括弹性件和应变片，应变片采用惠斯顿电桥电路粘贴设置在应变片上，且应变片和热电偶均分别通过外导线与数据采集系统的输入端连接，输出采集系统的输出端与计算机连接，所述弹性件的材质与第一、第二固定件的材质相同。/n

【技术特征摘要】
1.一种磨削弧区热力集成测量装置，其特征在于：包括具有导电性的第一固定件、第二固定件和应力件，还包括夹紧件、数据采集系统和计算机，所述的夹紧件用于使第一固定件和第二固定件相对固定，所述的第一固定件和第二固定件接触面构成用于放置应力件的空腔，且应力件的底部与第一固定件和第二固定件三者绝缘紧配合，应力件的上部与第一固定件和第二固定件均间隙设置，且三者装配完毕后，应力件的上端部不低于第一固定件和第二固定件的顶部；所述第一固定件和第二固定件相对应力件的位置垂直方向上分别对应开设有直槽，直槽内依次设置有绝缘层和热电偶；
所述的应力件包括弹性件和应变片，应变片采用惠斯顿电桥电路粘贴设置在应变片上，且应变片和热电偶均分别通过外导线与数据采集系统的输入端连接，输出采集系统的输出端与计算机连接，所述弹性件的材质与第一、第二固定件的材质相同。


2.根据权利要求1所述的磨削弧区热力集成测量装置，其特征在于：所述的弹性件的上部与第一固定件和第二固定件的间隙均为0.01~0.1mm。


3.根据权利要求1所述的磨削弧区热力集成测量装置，其特征在于：所述第一固定件和第二固定件为磨削工件。


4.根据权利要求1所述的磨削弧区热力集成测量装置，其特征在于：所述的第一固定件与第二固定件之间空腔的截面为倒T型。


5.根据权利要求1所述的磨削弧区热力集成测量装置，其特征在于：所述弹性件为带有悬臂梁的倒T型弹性件。


6.根据权利要求5所述的磨削弧区热力集成测量装置，其特征在于：所述悬梁臂的厚度...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵金坠，冯克明，邢波，赵延军，朱建辉，王小光，
申请(专利权)人：郑州磨料磨具磨削研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41