[發明專利]一種內置式光纖實時連續紅外測溫刀柄

有效

• 申請號: 201410052903.4
• 申請日: 2014-02-17
• 公開（公告）號: CN103801986A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 譚光宇;李廣慧;王震宇;蘇顏麗;劉煥牢
• 申請（專利權）人: 譚光宇;廣東海洋大學
• 主分類號: B23Q17/00
• 分類號: B23Q17/00;G01J5/10;G08C17/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種高速機床用內置式實時連續測溫刀柄，尤其適用于高速小直徑立銑刀和鉆實時連續測量的光纖紅外測溫刀柄。

背景技術

當物體的溫度處在絕對零度（-273℃）以上時就會發出紅外光，于是人們利用紅外輻射原理測量物體的表面溫度。紅外測溫系統一般由光學系統、紅外探測器、信號處理器和顯示輸出等部分組成。遠距離測溫時，光學系統需要采用光纖來傳導紅外輻射波，稱為光纖紅外測溫。光學系統匯聚其視場內目標的紅外輻射能量，送給紅外探測器轉變成電訊號，通過濾波、放大等處理，再經軟件換算得到物體表面溫度或溫度分布。紅外測溫技術具有使用方便、快速、準確、非接觸無損測量等優點，廣泛用于鋼鐵、冶金、機械加工等行業。在紅外測溫中，被測溫物體材料的發射率隨著溫度變化而改變，為了消除或有效地減小這一影響，以及減小環境干擾、器件老化等因素帶來的測量誤差，發明了雙色紅外測溫法，也稱為比色法或雙波段紅外測溫法。

高速銑削和高速鉆削過程所產生的切削熱，對立銑刀和鉆產生熱疲勞沖擊，加劇刀具磨損破損甚至失效，同時也會影響工件加工精度。由于立銑刀和鉆高速旋轉，尤其是小直徑立銑刀和鉆，無法連續測量刀具切削部位的切削溫度。

現有技術中對于高速銑削、鉆削過程，采用切割夾絲熱電偶和埋入工件內部的光纖測量刀具切削刃上切割點的切削溫度；或者運用紅外熱成像儀、光纖紅外測溫法從切出一側測量切削溫度，刀具旋轉一周只能測量一次，無法實現實時連續測量并讀取、顯示溫度數據。

實用新型專利CN26525590Y公開了一種應用于加工機床刀具高速旋轉情況下的切削過程中切削溫度的測量裝置。該測溫裝置在高速旋轉的刀具彈簧夾頭和刀具之間安裝一個具有外環槽的紫銅環套，套連于該外環槽的紫銅線張緊后連接到電子放大器，從工件上引出的紫銅連線也接到電子放大器，當刀具切削工件時形成了自然熱電偶，用于直接測量刀具與工件界面溫度。該實用新型采用的是自然熱電偶，只能測量刀具和工件接觸區的平均溫度，無法測量刀具和工件接觸區的實時溫度，并要求通過切割工件埋入其內部測量定點溫度則破壞了工件，而且工件與工件臺、刀具與刀柄之間、埋入工件的熱電偶絲都需要嚴格的絕緣處理。

申請號為CN201310072128.4的發明專利申請文件公開了一種用于高速鉆削加工的切削溫度監測裝置，其溫度監測系統安裝在溫度支架組件之中，溫度支架組件設置于切削刀柄主體上，采用存儲子模塊存儲熱電偶的熱電勢信號。該裝置結構復雜，裝配要求嚴格，設置于刀柄主體上的溫度監測系統和溫度支架組件的質量回轉半徑大，不適用于本發明所述的高速旋轉，讀取溫度監測記錄時需要拆卸3個零件才能取出存儲式溫度采集子模塊，無法實現直接連續實時讀取和顯示溫度數據，另外該申請中檢測系統采用外置方式，結構笨重繁瑣，不適宜高速加工領域。

發明內容

針對現有技術存在的問題和不足，本發明專利將數據采集模塊裝入刀柄內部，采用充電電池供電或電刷供電，采用無線傳輸數據，實現刀具切削溫度的實時連續測量和同步顯示的目的，同時簡化結構，適宜于高速加工領域。

為實現上述所述目的，本發明通過下述技術方案得以實現的：所述的光纖紅外測溫刀柄進行加長改進，所述光纖優選為紅外光纖，其具有良好的適應惡劣環境和抗振、抗強磁場干擾性能，并且測溫范圍寬，將并排的2根光纖通過刀具的內冷卻孔，直接達到切削刃區，通過光纖把刀具切削刃區發出的紅外熱輻射信號傳導到數據采集模塊上的光電探測器，經過光電轉換、濾波、放大、A/D轉換和微處理器處理，送給無線數據發送模塊，無線發送到無線數據接收模塊，再傳輸到上位機上讀取并比色轉換為溫度值實時顯示，實現高速切削刀具切削刃區切削溫度的直接、實時、連續測量。

在所述的測溫刀柄主體內孔壁上加工兩條平行于軸線的軸向矩形槽，用于安裝數據采集模塊電路板，使其處于回轉中心的位置，減小電路板上處于偏心位置的電子元器件質量產生慣性力，使得測溫刀柄能夠具備更好的動平衡特性，所述的兩條軸向矩形槽帶動數據采集模塊電路板與刀柄主體同步旋轉。

在所述的測溫刀柄主體內孔壁上加工一條垂直于軸線的周向矩形槽，用于安裝內孔擋圈，以便軸向鎖住數據采集模塊電路板。

將所述的數據采集模塊電路板沿著軸向矩形槽推入測溫刀柄主體內孔中，將內孔擋圈嵌入周向矩形槽內，從而鎖住數據采集模塊電路板。

所述的光纖連接到數據采集模塊上的光電探測器，然后通過刀具內冷卻孔，其另一端到達刀具切削刃區內定點位置。