本发明专利技术涉及一种高速外圆磨削弧区多点温度同时测试的传感器及其装置。传感器由内侧开有若干条卡槽的左半圆柱和右半圆柱焊接而成，每条卡槽内安装有一个热电偶。将若干个该传感器拧入测试工件中，沿测试工件磨削宽度方向排列，并与测试工件形成连续的磨削弧区表面。传感器的输出端依次与集流环、数据处理采集设备、信号处理软件和数显装置相连组成测试装置。在高速外圆磨削过程中传感器对磨削弧区相关点温度进行采集，并将数据输出到信号处理软件进行后续处理，同时测试磨削弧长上多个点的瞬间温度及其变化，从而解决高速与超高速磨削弧区温度测试难题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高速磨削生产过程在线测试领域，特别是涉及一种高速与超高速外圆 磨削过程中磨削弧区相关点温度同时测试的传感器及其装置。
技术介绍
回顾近30年的高速磨削技术发展历程，传统磨削技术已经从精密光整加工方法 发展成为一种精密且可高效的加工方法。国外著名专用磨床的砂轮线速度已达到120m/s， 而我国生产的轴承磨床砂轮线速度都不超过60m/s，大多数磨床的线速度甚至不超过40m/ s，实际生产中经常出现的磨削表面烧伤、工件内部残余应力导致裂纹等加工质量缺陷问 题，磨削效率低下等制约生产力问题始终制约了我国高速磨削技术的发展、应用和高性能 产品的制造能力，与国外现有先进制造技术与装备具有较大差距。理论上，通过提高砂轮速度(Vs)，但不改变磨削深度(ap)，可以使实际切屑厚度 (ae)减小，因此可以使单颗磨粒承受的磨削力相应减小、而砂轮耐用度可以提高。但是，提 高砂轮速度(Vs)后，磨削热也会相应降低吗？如何把握高速与超高速磨削热的演变规律？ 如何揭示磨削热与磨削力的耦合效应？如何掌握高速与超高速磨削特性及其对不同磨削 材料的影响规律？如何控制磨削质量和提高磨销效率已变得越来越迫切与重要了。目前国内外平面磨削温度测量主要包括夹式测温试件和顶式测温试件两种结构。 其中，两种试件均使用圆形截面热电偶丝。由于热电偶丝直径较粗，通常为125-250um。在 搭接成热电偶节点时，存在滞后现象，甚至因圆形热电偶丝往往产生错位而无法搭接的现 象。因热电偶法温度测量是测定节点金属体积内的平均温度，因此节点的大小直接影响测 温的准确性。由于磨削温度在工件内部存在很大梯度，因此顶式测温试件往往只能测得磨 削表面以下一定深度的平均温度，因此这两种结构均不适合高速和超高速磨削温度测量的 情况。虽然采用红外热像仪等贵重仪器能够对高速和超高速磨削温度进行测量，但是实际 测试结果与实际情况差距甚大。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种高速外圆磨削弧区多点温度同时测试的 传感器及其装置，从根本上解决高速与超高速磨削弧区温度测试难题，尤其是外圆磨削温 度测试的技术难题，为控制磨削质量和提高磨削效率提供基础数据和科学依据。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种高速外圆磨削弧区多点温 度同时测试的传感器，包括外壳和热电偶，所述的外壳由左半圆柱体和右半圆柱体组成，内 部镶嵌有N个所述的热电偶，其中，1。所述的左半圆柱体平面上等间距地刻有N条卡槽；所述的卡槽与左半圆柱体的中 心轴线相互平行并且平分在中心轴向的两侧；所述的卡槽的宽度由所述的热电偶的厚度决 定；所述的右半圆柱体与所述的左半圆柱体有相同的结构；所述的每条卡槽内放置有一个 所述的热电偶；所述的左半圆柱体和右半圆柱体焊接在一起组成圆柱体外壳；所述的圆柱体外壳外部加工成外螺纹。所述的热电偶由两个热电偶丝和三个绝缘云母片组成；在所述的三个并排的绝缘 云母片与两个热电偶丝间隔排列，每两个绝缘云母片之间放置有一个所述的热电偶丝；所 述的热电偶丝前端为扁平头部；所述的绝缘云母片的尺寸与所述的热电偶丝相配。所述的热电偶的个数vVdnKy^ + l)，其中，1为磨削弧长、h为热电偶的厚度、dh+d为卡槽的间距；所述的传感器外径D = int(NX (h+d)+2)，其中，h为热电偶的厚度、d为卡 槽的间距、N为热电偶个数。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种高速外圆磨削弧区多点 温度同时测试的装置，包括依次连接的集流环、数据处理采集设备、信号处理软件和数显装 置，所述的传感装置还包括S个传感器，其中，S ^ 1 ；所述的S个用于高速外圆磨削弧区多 点温度同时测试的传感器拧入测试工件中，沿所述的测试工件磨削宽度方向排列，以形成 沿磨削宽度方向连续的磨削弧区测试表面，用于在高速外圆磨削过程中采集磨削弧区相关 点温度；所述的传感器引出的导线与所述的集流环外环引出线相连；所述的传感器的直径 大于磨削弧区长度；所述的传感器与测试工件采用相同的材料制成。 所述的传感器的个数S根据测试工件磨削宽度B、传感器直径D和传感器间距A进行确定，即 J=int(^^-1)。 D+A所述的磨削弧区相关点包括沿测试工件磨削弧长上的N个温度测试点和测试工 件磨削宽度方向的S个温度测试点。有益效果由于采用了上述的技术方案，本专利技术与现有技术相比，具有以下的优点和积极效 果通过将传感器安装在磨削弧区工件表面的相关点，包括沿工件磨削弧长(圆周方向)的 温度测试点和工件磨削宽度方向的温度测试点，可以准确地获取磨削弧区不同位置的工件 表面瞬间温度、关键位置点(如磨粒进入点、离开点、最大磨削深度点等)的温差、最高温度 点位置，进而掌握磨削弧区不同点温度的相互耦合作用等。用于测试的传感器将多个热电 偶丝(片)与用于绝缘的云母片集为一体，并通过相位超前校正网络，可以同时测试磨削弧 长上多个点的瞬间温度及其变化，并使系统响应达到ms级，从根本上解决高速与超高速外 圆磨削弧长多点温度同时测试的技术瓶颈。本专利技术的实现方式不但简单方便，而且具有很 好的适应性和柔性，从根本上解决了高速与超高速磨削弧区温度测试难题，尤其是外圆磨 削温度测试的技术难题，可以有效地为控制磨削质量和提高磨削效率提供基础数据和科学 依据，填补了该领域的空白。附图说明图1是本专利技术中传感器结构示意图；图2是本专利技术中传感器内热电偶组成示意图；图3是本专利技术中热电偶丝示意图；图4是本专利技术中测试装置结构框图；图5是本专利技术中传感器安装在工件上的示意图；图6是本专利技术中工件圆弧面ADC示意图7是图6的展开图；图8是本专利技术测试装置测试原理图；图9是本专利技术实施例1的磨削几何接触弧长示意图；图10是本专利技术实施例2的磨削几何接触弧长示意图。具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术 而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人 员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定 的范围。本专利技术涉及一种高速外圆磨削弧区多点温度同时测试的传感器，如图1所示，包 括外壳和热电偶4，所述的外壳由左半圆柱体2和右半圆柱体3组成，内部镶嵌有N个所述 的热电偶4，其中，N > 1。所述的左半圆柱体2平面上等间距地刻有N条卡槽5;所述的卡 槽5与左半圆柱体2的中心轴线相互平行并且平分在中心轴向的两侧；所述的卡槽5的宽 度由所述的热电偶4的厚度决定；所述的右半圆柱体3与所述的左半圆柱体2有相同的结 构；所述的每条卡槽5内放置有一个所述的热电偶4 ；所述的左半圆柱体2和右半圆柱体3 焊接在一起组成圆柱体外壳；所述的圆柱体外壳外部加工成外螺纹。该传感器的制造步骤 如下首先通过模具制作出左半圆柱体和右半圆柱体，然后将热电偶安装在左、右半圆柱体 内部的卡槽中，同时将导线与热电偶相连卡入导线槽中，再将左、右半圆柱体焊接好，最后制作外表面的螺纹。所述的热电偶的个数#=int(^^+l)，其中，1为磨削弧长、h为热电偶的厚度、d为卡槽的间距；所述的传感器外径D = int(NX (h+d)+2)，其中，h为热电偶的厚 度、d为卡槽的间距、N为热电偶个数。如图2所示，所述的热电偶4由两个热本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高速外圆磨削弧区多点温度同时测试的传感器，包括外壳和热电偶（４），其特征在于，所述的外壳由左半圆柱体（２）和右半圆柱体（３）组成，内部镶嵌有Ｎ个所述的热电偶（４），其中，Ｎ≥１。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李蓓智，庞静珠，杨建国，倪嘉铭，周振新，周哓琴，黄海涛，
申请(专利权)人：东华大学，上海机床厂有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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