[實(shí)用新型]一種實(shí)時(shí)測(cè)量刀尖瞬態(tài)溫度的智能銑削刀具

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720493805.3
• 申請(qǐng)日: 2017-05-05
• 公開（公告）號(hào): CN206869196U
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔云先;劉義;劉秋雨;薛帥毅;胡曉勇;牟瑜;楊琮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連交通大學(xué)
• 主分類號(hào): B23C5/02
• 分類號(hào): B23C5/02;B23Q17/09
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司21212
• 代理人: 王丹,李洪福

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于先進(jìn)制造及切削技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及瞬態(tài)銑削溫度測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)是涉及一種基于薄膜熱電偶的智能瞬態(tài)銑削測(cè)溫刀具。

背景技術(shù)

在現(xiàn)代機(jī)械加工中，隨著切削加工精度要求的不斷提高和加工對(duì)象的進(jìn)一步復(fù)雜化，促使高速、精密及超精密加工得到快速發(fā)展。切削熱是加工過程中不可避免的物理現(xiàn)象，切削溫度與零件加工質(zhì)量及刀具的磨損直接相關(guān)，而對(duì)于高速、精密及超精密加工來(lái)說(shuō)，切削熱主要集中在刀具刀尖處且溫度變化快，溫度來(lái)不及傳導(dǎo)造成刀具刀尖溫度驟升，為避免瞬間高溫加劇刀具磨損或?qū)σ鸭庸け砻嬖斐蓳p傷，能及時(shí)測(cè)量切削區(qū)域溫度變化并實(shí)時(shí)反饋，特別是瞬態(tài)溫度的測(cè)量尤為重要。

薄膜熱電偶是一種基于熱電轉(zhuǎn)換機(jī)理的新型瞬態(tài)溫度傳感器，由于薄膜熱電偶具有的突出優(yōu)點(diǎn)是熱容量小、體積小、響應(yīng)速度快，能夠捕捉瞬時(shí)溫度變化，雖然薄膜狀態(tài)的熱電偶容易在實(shí)際加工過程受到磨損，但應(yīng)用于高速、精密及超精密加工時(shí)，薄膜熱電偶磨損量小，其測(cè)溫性能變化不大，仍能滿足瞬態(tài)溫度的采集。而由于銑削加工主軸處于高速旋轉(zhuǎn)，傳統(tǒng)測(cè)溫方法布線復(fù)雜，測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)傳輸困難，造成了測(cè)量銑削切削區(qū)域溫度技術(shù)發(fā)展瓶頸。因此有必要研究一種新的銑削測(cè)溫刀具，通過采用基于熱電效應(yīng)的薄膜熱電偶法，將薄膜熱電偶直接嵌入在刀具刀尖處，解決了傳統(tǒng)測(cè)量方法復(fù)雜布線的技術(shù)短板，并將溫度采集單元嵌入銑刀刀桿，既可以實(shí)現(xiàn)本地溫度數(shù)據(jù)傳輸存儲(chǔ)，又可以通過無(wú)線傳輸方式傳輸至上位機(jī)以圖像和數(shù)據(jù)的方式直接顯示實(shí)時(shí)溫度，為實(shí)現(xiàn)銑削加工中心實(shí)時(shí)反饋進(jìn)而控制加工進(jìn)程提供可能，為銑削區(qū)域瞬態(tài)溫度的測(cè)量提供新的技術(shù)途徑。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于已有技術(shù)存在的缺陷，本實(shí)用新型的目的是要提供一種實(shí)時(shí)測(cè)量刀尖瞬態(tài)溫度的智能銑削刀具，其采用先進(jìn)的薄膜熱電偶測(cè)溫技術(shù)，將薄膜熱電偶直接沉積在被測(cè)對(duì)象的表面并參與切削，不破壞被測(cè)部件結(jié)構(gòu)，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)切削區(qū)域瞬態(tài)溫度變化即其能夠?qū)⒈∧犭娕记度朐诘镀都獾闹悄芩矐B(tài)銑削測(cè)溫刀具，因而具有響應(yīng)速度快、測(cè)量精度高、能夠在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)切削區(qū)域瞬態(tài)溫度進(jìn)行準(zhǔn)確和實(shí)時(shí)測(cè)量等特點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案：

一種實(shí)時(shí)測(cè)量刀尖瞬態(tài)溫度的智能銑削刀具，其特征在于，包括：

安裝于溫度采集終端固定組件內(nèi)的溫度采集終端；

數(shù)控刀柄；

與所述數(shù)控刀柄配合連接的面銑刀盤，所述面銑刀盤上固定有薄膜熱電偶測(cè)溫刀片。

進(jìn)一步的，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選

所述薄膜熱電偶測(cè)溫刀片為表面鍍附有薄膜熱電偶的銑削用硬質(zhì)合金刀片。

進(jìn)一步的，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選

所述薄膜熱電偶包括：

鍍附在所述硬質(zhì)合金刀片上表面的SiO₂絕緣薄膜；

依次沉積于所述SiO₂絕緣薄膜上且相互搭接成熱接點(diǎn)的NiCr熱電極薄膜及 NiSi熱電極薄膜；

以及鍍附在所述NiCr熱電極薄膜及NiSi熱電極薄膜上的保護(hù)薄膜。

進(jìn)一步的，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選

所述保護(hù)薄膜采用SiN_xO_y材料，其由N₂、O₂與硅靶釋放的Si原子經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)生成。

進(jìn)一步的，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選

所述溫度采集終端所采集到切削溫度數(shù)據(jù)能夠通過本地?cái)?shù)據(jù)傳輸存儲(chǔ)方式或者能夠以無(wú)線發(fā)射所采集到的溫度數(shù)據(jù)方式向上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸存儲(chǔ)。

進(jìn)一步的，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選

所述溫度采集終端裝載于能夠嵌入所述數(shù)控刀柄的溫度采集終端保護(hù)外殼內(nèi)。

進(jìn)一步的，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選

所述溫度采集終端保護(hù)外殼通過固定薄板固定于所述溫度采集終端固定組件上。

進(jìn)一步的，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選

所述固定薄板為呈回字形結(jié)構(gòu)的薄板。

進(jìn)一步的，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選

所述溫度采集終端固定組件的中心部位上設(shè)置有與數(shù)控刀柄過盈配合的中心通孔。

進(jìn)一步的，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選

所述溫度采集終端固定組件、溫度采集終端保護(hù)外殼及所述固定薄板均采用聚四氟乙烯材料制作而成。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果：