[發明專利]一種基于光纖傳感的切削溫度測量系統

在審

• 申請號: 201410013950.8
• 申請日: 2014-01-13
• 公開（公告）號: CN103737436A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 馮勇;賈丙輝;李宗靖
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: B23Q17/24
• 分類號: B23Q17/24
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本發明涉及一種溫度測量系統，尤其涉及一種基于光纖傳感的切削溫度測量系統。

背景技術

目前，隨著現代化大規模生產的需要，要求機械加工中的切削速度越來越快，然而，過快的切削速度必然會在刀具和工件上產生較高的溫度，而溫度變化必然會引起切削誤差，這種由溫度變化引起的誤差在機械加工的總體誤差中所占比例越來越大，已成為進一步提高加工精度的主要障礙之一。但是，目前對切削溫度的理論研究還遠落后于實際應用，因此，研究高速切削過程中的切削溫度具有理論價值和實際意義。

發展至今，切削溫度的測量方法大致包括接觸式測量法、非接觸式測量法和間接測量法。其中，接觸式測量法主要是采用熱電偶測量，由于它的測溫裝置具有結構簡單、測量方便的優點，因此成為了目前國內外應用較廣泛和成熟的方法。然而，長期使用中發現接觸式測量方法，還存在著一定的局限性，具體表現為熱電偶只能測量點溫和平均溫度，同時還存在響應速度慢、精度不高，且對于超硬刀具，熱電偶埋進去比較困難的缺陷與問題，因此，限制了接觸式測量法方法的使用。非接觸測量方法主要包括有紅外熱像儀法、輻射高溫計法、紅外照相法等，該非接觸測量方法測量溫度時具有直觀、簡便、可遠距離監測等優點，但是，僅限于測量工件、刀具表面的溫度，并且存在價格昂貴、難以確定材料的輻射率、測量響應比較慢、精度較差等缺陷與問題，因此，這種非接觸測量方法很難準確地得到切削溫度場。

光纖因其具有抗干擾能力強、絕緣性好，耐高溫好等優點，因此可以應用于多種傳感器的開發。相比于傳統測溫方法，光纖測溫具有抗電磁干擾、耐腐蝕、防爆性好、體積小、重量輕、可繞曲、靈敏度高、使用壽命長、傳輸距離遠、維護方便等諸多優點。光纖技術的飛速發展，為非接觸式溫度測量在生產中的應用提供了非常有利的條件。許多熱電偶和常規的紅外測溫儀無法解決的測溫問題，光纖測溫技術都可以解決，特別是在高溫測量領域，光纖測溫技術越來越表現出強大的生命力。在光纖測溫的應用中，早在1984年，冶金部自動化研究所（102所）開始對基于比色法的溫度測試儀進行研究，SW-I型比色光纖測溫儀是該所研制出來的首臺測溫儀，之后做了大量的試驗和理論分析，又研制出了光纖式紅外比色高溫計，這兩種儀表都能夠滿足設計上的性能指標。我國空軍第一航空學院研制了一種比色測溫儀，該測溫儀是利用擔酸鏗熱釋電探測器實現對火焰溫度在線的實時測量。沈陽工業大學應用了光纖測溫技術對于等離子加熱切削過程中溫度實現檢測。但是，目前國內外光纖測溫技術還未應用于機床切削的加工過程中，因此，還未有光纖測溫技術應用于機床切削加工溫度測量的研究資料。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種結構簡單、性能可靠、測量精度較高的基于光纖傳感的切削溫度測量系統。

為解決上述技術問題，本發明提供一種基于光纖傳感的切削溫度測量系統，包括具有開口的暗箱和能夠從所述開口伸入所述暗箱內部的主軸頭，所述主軸頭的端部可拆卸的安裝有刀具，所述主軸頭上固定安裝有軟管，所述軟管中設置有光纖溫度傳感器，所述光纖溫度傳感器的一端從所述軟管一端伸出靠近所述刀具，所述光纖溫度傳感器的另一端從所述軟管另一端伸出并與光電轉換電路相連接，所述光電轉換電路與數據采集模塊相連接，所述數據采集模塊與計算機相連接。

所述軟管通過卡箍固定安裝于所述主軸頭上。

所述卡箍與所述主軸頭之間設置有減震層。

所述暗箱的內壁上設置有隔熱層。

與現有技術相比，本發明的有益效果為：由于本發明的基于光纖傳感的切削溫度測量系統包括有較少的部件，所以精簡了測量系統，減少了額外的裝置，因此，測量更加穩定，所得測量結果更加準確可靠。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為圖1所示暗箱的結構示意圖；

圖3為圖1所示卡箍的結構示意圖；

圖中：開口91，暗箱9，主軸頭5，刀具8，軟管7，光纖溫度傳感器1，光電轉換電路2，數據采集模塊3，計算機4，隔熱層11，工件12，鎖緊機構13，法蘭孔15，減震層14。

具體實施方式