[发明专利]一种碳纤维复合材料超声振动磨削温度场监测系统及方法

权利要求书

1.一种碳纤维复合材料超声振动磨削温度场监测系统，它包括碳纤维复合材料制成的加工工件，加工工件包括水平加工表面和竖直加工表面，其特征在于：它还包括与加工工件材料相同的参考工件，一个加工工件和一个参考工件粘接构成一组工件，参考工件与加工工件粘接的一侧设有缺槽；每组工件中的加工工件包含1或2条安装孔，且不同组的工件中，安装孔的位置不同，使得所有组工件组合后包含以下所有第一至第四安装孔：

在加工工件贴近水平加工表面处，沿进给方向设有第一安装孔，第一安装孔的顶面与水平加工表面重合；第一安装孔按从左到右的顺序分别位于加工刀具直径的0、1/4、1/2、5/8、3/4、7/8、1的位置；

在加工工件贴近竖直加工表面处，沿进给方向设有第二安装孔，第二安装孔的一个侧面与竖直加工表面重合；第二安装孔设置在竖直加工表面的底部和中部；

选取第一安装孔，沿竖直方向平行设有第三安装孔；

选取第二安装孔，沿水平方向平行设有第四安装孔；

参考工件上设有与加工工件位置、数量均相同的安装孔；

每个安装孔内均固定有光纤，光纤上设有测温光栅和测振光栅；加工工件与参考工件相同位置的安装孔中的光纤通过延时光纤连接，所有延时光纤设置在所述的缺槽中；

所有光纤延伸至加工工件外部通过光纤耦合器与脉冲光源和解调与数据处理系统连接，通过时分复用技术获取测温光栅和测振光栅的数据。

2.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料超声振动磨削温度场监测系统，其特征在于：对称的竖直加工表面只在一侧设置安装孔。

3.根据权利要求1或2所述的碳纤维复合材料超声振动磨削温度场监测系统，其特征在于：所述的加工工件和参考工件使用预浸料模压成型工艺制作而成，并预留所述的安装孔。

4.根据权利要求3所述的碳纤维复合材料超声振动磨削温度场监测系统，其特征在于：所述的安装孔截面为正方形，测温光栅通过导热脂固定，测振光栅通过绝热胶固定。

5.根据权利要求1或2所述的碳纤维复合材料超声振动磨削温度场监测系统，其特征在于：所述的加工工件的水平加工表面和竖直加工表面均为待加工表面，所述的参考工件中与加工工件的水平加工表面相平的表面、与加工工件设有安装孔的竖直加工表面相平的表面，均为不参与加工的成型表面。

6.一种使用如权利要求1所述的碳纤维复合材料超声振动磨削温度场监测系统的监测方法，其特征在于：它包括以下步骤：

S1、制作加工工件和参考工件，在预设的位置预留安装孔；

S2、在安装孔内穿入带有所述的测温光栅和测振光栅的光纤，对测温光栅和测振光栅进行温度和振动标定；

S3、以一个加工工件和一个参考工件构成一组工件，刀具进入切削状态后保持工艺参数不变，刀具轴线离开加工工件后即停止加工，该组工件加工部分完成；

同样加工参数下，对10至15组工件进行加工，获得所有测点的温度数据。

7.根据权利要求6所述的监测方法，其特征在于：S1中的安装孔具体按以下方式设置：

紧贴水平加工表面，从左至右，依次在加工刀具直径左端、1/4、1/2、5/8、3/4、7/8、右端处水平布置监测点，位于第一安装孔中；分别在左端、1/4处沿竖直方向每间隔0.6mm布置一处监测点，各布置两处监测点，各监测点位于第三安装孔中；

紧贴一侧竖直加工表面，从下至上，在该竖直加工表面下部和中点处布置监测点，若竖直加工表面长度小于0.9mm，则仅布置下部测点，位于第二安装孔中；在下部的监测点处每间隔0.6mm水平布置一处监测点，共布置两处监测点，位于第四安装孔。