[发明专利]一种用于车铣加工准确测量切削温度的装置

说明书

本发明公开了一种用于车铣加工准确测量切削温度的装置，包括工件测温试样、导电滑环、多个热电偶丝、筒状绝缘管、固定支架和数据采集系统，先根据所需车铣的工件材质，采用相同材质制成工件测温试样；进行车铣时，当铣刀的切削刃经过部件Ⅰ和部件Ⅱ的连接处时，各个热电偶丝一端与工件测温试样电连接、分别形成一个瞬时热接点，即构成热电偶的热端；热电偶丝另一端和圆盘上靠近空心轴的一点构成热电偶的冷端；即此时工件测温试样、导电滑环和多个热电偶丝构成一个热电偶；最终测量出当前的切削温度；调整不同的车铣参数，能准确测量出对应的不同切削温度，最终确定该种材质车铣的最优参数；从而有效提高加工效率、刀具寿命和加工表面质量。

技术领域

本发明涉及一种测量切削温度的装置，具体是一种用于车铣加工准确测量切削温度的装置。

背景技术

车铣加工通过铣刀和工件的共同旋转以及铣刀的移动完成轴类零件的高效精密加工，现在已广泛应用于航空航天领域中的难加工材料(如：钛合金、高温合金、不锈钢等)和特殊结构件(如：细长杆、机匣、起落架等)的加工。

相对于车削的连续切削，车铣加工断续切削的特点有助于降低切削温度，从而提高刀具寿命和加工表面质量，这也是车铣加工广泛应用于切削导热率低的难加工材料的重要原因。车铣加工时，准确测量不同切削参数下刀具的切削温度有助于优化切削参数，从而提高加工效率、刀具寿命和加工表面质量。

目前常用的切削温度测量方法主要有热电偶法、热辐射法、光辐射法、涂色法等。其中热电偶法是最为准确的测量方法，但是对于车铣加工来说，由于铣刀和工件的共同旋转造成车铣采用热电偶法存在热电偶不方便安装的技术困难。目前涉及车铣测温的技术很少，其中专利号：ZL2013104102758，名称为《车铣复合加工的切削温度测量装置》的发明专利采用的是自然热电偶法，测的是加工区域的平均温度，其需要对刀具材料进行标定，增加了标定试样的制作过程，且只适合于单材质的刀具，对于涂层刀具不适用；另外论文《AnInvestigation of Workpiece Temperature in Orthogonal Turn-Milling CompoundMachining》(Journal of Manufacturing Science and Engineering，2015,137(1)：1-10)采用的测温方法需要的试样加工困难，且采集信号端不连续会造成采集的信号波动大。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种用于车铣加工准确测量切削温度的装置，能准确测量切削温度并确定所需工件的最优车铣参数，从而提高加工效率、刀具寿命和加工表面质量。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于车铣加工准确测量切削温度的装置，包括工件测温试样、导电滑环、多个热电偶丝、筒状绝缘管、固定支架和数据采集系统，

所述工件测温试样由部件Ⅰ和部件Ⅱ组成，部件Ⅰ和部件Ⅱ的材料相同，部件Ⅰ的形状为圆柱形，部件Ⅱ的形状为一端带有圆盘的空心轴，部件Ⅱ的圆盘直径与部件Ⅰ的直径相同，部件Ⅱ的圆盘一端面开设多个沟槽，每个沟槽两端分别与圆盘中心的空心轴一端和圆盘外沿连接，筒状绝缘管伸入并固定在空心轴内；部件Ⅰ一端通过卡盘固定，部件Ⅰ另一端和开设沟槽的圆盘表面均设有绝缘膜，多个热电偶丝处于两个绝缘膜之间、且每个热电偶丝分别放置在一个沟槽内，各个热电偶丝的一端与圆盘外沿平齐、另一端沿沟槽在空心轴一端汇集后穿过筒状绝缘管从空心轴另一端伸出；部件Ⅰ另一端和部件Ⅱ开设沟槽的圆盘表面通过螺钉紧固连接、且部件Ⅰ和部件Ⅱ的空心轴同轴；

所述导电滑环由空心转子和定子组成，空心转子处于定子内、且能相对定子转动；空心转子固定套设在空心轴外表面、并能随空心轴同轴旋转，定子与固定支架固定连接、使定子保持静止状态，空心转子通过导线与圆盘上靠近空心轴的一点连接，定子通过导线与数据采集系统其中一个输入端连接，数据采集系统的另一个输入端通过导线与各个热电偶丝的另一端连接。