[实用新型]非接触式切削温度检测设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及机械加工检测领域，特别涉及一种非接触式切削温度检测设备。

背景技术

切削加工是机械制造中广泛采用的一种方法，零件在机切削加工时会产生切削温度，切削热会分布到刀具、材料、切屑以及环境中，使刀具和工件迅速升温，温度过高会影响工件的加工质量、加剧刀具的磨损、影响刀具使用寿命等，甚至引起工件的热变形。随着数控机床、加工中心的推广与应用，对零件的精度和加工质量要求越来越高，切屑力和切削热对加工质量的影响引起了广泛的关注。因此，切削温度的检测对提高工件加工质量、提高刀具寿命以及研究切削机理、刀具磨损机理以及材料变形机理都有重要意义。

目前机械加工过程中常规的温度检测方法有接触式测量和非接触式测量两种。较普遍的接触式温度测量方式包括电阻式和热电偶式，具有结构简单，精度较高，操作方面等优点，但不足之处在于影响被测物体温度场分布，反应较慢，一些测量方式工艺复杂，如薄膜热电偶，需要多点测量时布线复杂、应用不便。非接触式测量红外线测温、CCD(高强度照相机)法、光导纤维测温法等，其中红外测温法由于反应速度快、测温范围宽、远近距离测量均可以及获得温度场分布等优点，被广泛应用到电力、钢铁、化工以及国防等领域。但是在使用红外测温仪测量切削温度时，常规做法是操作人员手持测温仪记录切削温度，受环境温度、操作者操作稳定性、距离以及机床防护罩干扰等多因素影响，造成测量误差；另一方面，基于高精度的质量要求以及特种加工、高速切削等加工工艺要求，需实时获得切削温度，检测数据的在线处理和实时反馈尤为重要。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种非接触式切削温度检测设备，可采用红外成像的方式采集切削加工过程中的图像数据，并便于定位在数控机床上，以达到有效检测数控机床加工时的切削温度，提高零件加工质量的目的。

本实用新型的非接触式切削温度检测设备，包括底座、机械手及红外测温仪；所述底座的底部设有用于磁性吸附金属体的磁性底板，所述机械手连接在底座上，所述红外测温仪连接在机械手上并由机械手带动在空间中移动。

进一步，所述磁性底板为电磁吸附式结构。

进一步，所述机械手包括从上往下依次连接的上臂、中臂和下臂，所述上臂与中臂通过转动关节Ⅰ单自由度转动连接，所述中臂与下臂通过转动关节Ⅱ单自由度转动连接，所述下臂连接于底座，所述红外测温仪连接在上臂远离转动关节Ⅰ的一端。

进一步，所述下臂通过一回转平台与底座相连，所述回转平台与磁性底板平行设置，所述回转平台由固定于底座的回转电机驱动而旋转。

进一步，该设备还包括驱动电机Ⅰ、驱动电机Ⅱ及驱动电机Ⅲ；所述转动关节Ⅰ由驱动电机Ⅰ驱动而旋转，所述转动关节Ⅱ由驱动电机Ⅱ驱动而旋转；所述上臂通过轴承与转动关节Ⅰ相连，且所述上臂由驱动电机Ⅲ驱动而自轴旋转。

进一步，所述上臂为轴向伸缩式结构，该设备还包括用于驱动上臂伸缩的气动直线气缸；所述红外测温仪随上臂的伸缩而沿上臂轴向移动。

进一步，该设备还包括一自动控制系统，所述自动控制系统包括处理控制器、距离传感器、无线通信器及取电器；所述处理控制器分别与红外测温仪、回转电机、驱动电机Ⅰ、驱动电机Ⅱ、驱动电机Ⅲ、无线通信器及取电器相连；所述距离传感器设在红外测温仪上，用于实时探测红外测温仪的测温端头与待检测工件之间的平行距离；所述无线通信器设于底座，用于实现处理控制器与外置手持式终端的通信；所述取电器设于底座，用于与供电电源相连以实现各用电部件的电能供应。

进一步，所述供电电源包括太阳能光伏组件、MPPT控制器、蓄电池及逆变器，所述太阳能光伏组件的输出端与MPPT控制器的输入端相连，所述MPPT控制器的输出端与蓄电池的输入端相连，所述蓄电池的输出端与逆变器的输入端相连，所述逆变器的输出端与取电器的电力输入端相连。

进一步，所述太阳能光伏组件括电池总成和用于固定电池总成的边框，所述电池总成包括从上往下依次设置的前板玻璃、前层胶膜、电池片、后层胶膜和背板玻璃；所述前板玻璃和背板玻璃四周固定密封连接，所述前层胶膜、电池片及后层胶膜固定在由前板玻璃和背板玻璃形成的密封空间中。

进一步，所述边框上一体成型有用于安装MPPT控制器、蓄电器及逆变器的电路盒。