[發(fā)明專利]一種銑削溫度測試裝置、系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910116794.0
• 申請日: 2019-02-15
• 公開（公告）號: CN109676435B
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發(fā)明（設計）人: 劉戰(zhàn)強;趙金富
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B23Q17/09
• 分類號: B23Q17/09
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

本發(fā)明公開了一種銑削溫度測試裝置、系統(tǒng)及方法，其技術方案為：包括用于采集銑削區(qū)內入射光線的光纖電纜、電磁感應器，所述光纖電纜連接測溫模塊，將入射光線信號傳輸至測溫模塊；電磁感應器接收測溫模塊的輸出電壓，并將電壓信號傳輸至上位機。本發(fā)明可以從銑削區(qū)域內部測量溫度，消除工件材料熱輻射系數(shù)的影響，可以進行銑削溫度的準確測量。

技術領域

本發(fā)明涉及溫度測量領域，尤其涉及一種銑削溫度測試裝置、系統(tǒng)及方法。

背景技術

切削加工溫度影響刀具磨損及刀具壽命，而且對加工后工件表面質量和加工精度具有重要影響，因此準確測量切削溫度對于表征切削加工工藝優(yōu)劣具有重要意義。切削溫度測量在切削加工領域中被公認為難題之一，而銑削刀具因轉動對銑削點位置遮擋等原因，使得準確測量銑削高溫相比測量車削溫度等更加困難。

目前常見的切削溫度測量方法包含紅外熱像儀法、單色及雙色高溫計法、熱噴涂料法、自然及人工熱電偶法、表層材料微觀變形法等。

發(fā)明人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術至少存在以下缺陷：

紅外熱像儀及單色高溫計法測量切削溫度時會受到工件表面熱輻射系數(shù)的影響，因此需要標定工件材料的熱輻射系數(shù)，材料熱輻射系數(shù)會受到材料屬性、溫度及表面粗糙度的影響，因此需要標定材料的熱輻射系數(shù)，才能得到準確的切削溫度，這兩種方法加大了準備成本，而且測量對象的可替換性較差。

雙色高溫計法消除了工件材料熱輻射系數(shù)的影響，但是雙色高溫計包含了冷卻裝置及斬波器等附加裝置，使得測溫裝置體積較大，因而只能從銑削區(qū)域外部進行測溫，由于銑削刀具轉動對銑削點位置遮擋及切屑對切削區(qū)域的遮擋，導致很難準確測得銑削區(qū)域的溫度。

熱噴涂料法是觀測沿工件切深方向的涂料顏色變化，對照涂料顏色-溫度表預測工件內部溫度分布，由于涂料顏色隨溫度變化并非十分敏感，導致該方法預測切削溫度并不準確。

自然熱電偶法是基于塞貝克效應，根據(jù)采用刀具-工件之間切削時產生的熱電勢預測切削區(qū)域平均溫度的方法，該方法需對具體工件材料進行切絲并且結合具體刀具類型才能準確標定，并且需要改造機床結構形成絕緣條件，此方法測試準備時間較長，而且測量對象的可替換性較差。

人工熱電偶法是將標準型熱電偶(K類，S類等)埋置于刀具或工件預先制備好的盲孔中，利用數(shù)學算法和測量點的溫度反求切削區(qū)域溫度。由于盲孔端部距離刀具前刀面或工件表面的距離很難準確保證，而且熱電偶放入盲孔中的實際位置很難保證處于盲孔的端部，這會造成測量點位置與反求溫度時的起始點位置不一致，從而造成切削區(qū)域溫度預測不準確。

表層材料微觀變形法是根據(jù)工件表層材料的彈塑性及微觀結構等隨溫度變化的規(guī)律，結合加工后工件表面層的微觀變形程度推測切削溫度的變化情況，由于材料彈塑性變形和微觀結構改變存在一定的溫度范圍，因而很難根據(jù)工件表面層的彈塑性變形和微觀結構改變準確預測切削溫度。

目前對切削過程測溫的研究一方面要求提供準確的測溫結果，另一方面要求被測對象具有可替換性。熱噴涂料法和表層材料微觀變形法由于本身測溫原理對溫度預測的不準確性，因而很難用于準確測量切削溫度。而今工件材料種類繁多，新興材料層出不窮，而且新型涂層刀具及陶瓷刀具等的崛起，使得面向不同類型刀具及工件材料組合的切削工藝種類增加，由于不同切削組合的熱輻射系數(shù)及熱電勢的充分標定需要耗費大量的人力物力，因此紅外熱像儀法、單色高溫計法以及自然熱電偶法在切削溫度測量時的應用受到極大限制。

由于銑削刀具轉動對銑削點位置遮擋及切屑對銑削區(qū)域的遮擋，導致體型較大的雙色高溫計很難從外部某一固定位置準確測得銑削區(qū)域溫度，因此雙色高溫計法的應用也受到限制。由于人工熱電偶的實際測量點位置與反求溫度時的起始點位置不一致，從而造成切削區(qū)域溫度預測不準確。

發(fā)明內容

本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種銑削溫度測試裝置、系統(tǒng)及方法。