[发明专利]一种基于半自然热电偶测量加工区域温度场的装置与方法

说明书

本发明是一种基于半自然热电偶测量加工区域温度场的装置与方法，其中测量装置包括外部绝缘的金属丝、数据采集卡和带有数据采集软件的数据采集装置；被加工工件采用导电材料制成；且表面阵列加工有若干通孔，金属丝穿过通孔并与通孔一一对应；被加工工件通过导线与数据采集卡模拟信号输入端连接；若干根金属丝分别与数据采集卡相应的模拟信号输入端连接，用于与被加工工件的输入形成差分输入；数据采集装置用于将数据采集卡输出的被加工工件和每根金属丝之间的电势差数据转换成温度信号，最终由数据采集装置绘制得到加工区域的温度场云图。该装置和方法可简便，快速，稳定，准确地测量出如铣削、磨削等加工过程中加工区域温度场。

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，具体的说是一种基于半自然热电偶测量加工区域温度场的装置与方法。

背景技术

机械加工过程中有时会产生大量的加工热，且加工温度较高。较高的加工温度会烧伤加工工件，导致工件的报废。准确测量加工过程中的加工温度在工艺优化过程中具有很大意义。

对于测量加工过程中的温度，目前常见两种方法：一种为在被加工工件中埋入标准热电偶，利用标准热电偶测量加工过程中工件上的温度。这种方式能够在被加工工件中埋入多个标准热电偶，并测量温度场。但是这种方式存在一些问题：当工具未加工到标准热电偶时，标准热电偶测量的不是加工区域的温度，而距离加工区域一定距离工件上的温度；当工具加工到热电偶时，此时热电偶测量到的是工具加工热电偶的温度而非工具加工被加工工件的温度。此外，标准热电偶因为存在较大的热阻尼，其响应速度不够快。

另一种方式是两个被加工工件之间分别夹住极薄的云目片包裹的金属片构成的“三明治”结构，在加工过程中形成半自然热电偶测量加工过程中的温度。这种方式虽然能够较为快速准确地测量加工过程温度，但是极薄的云母片往往只有几个微米厚非常容易破损，使得半自然热电偶失效。并且这种方式很难布置多个热电偶以测量多个区域的温度，遑论测量温度场。

有鉴于此，需要一种操作简单，能够多点布置，且能够准确测量加工温度的测温装置和方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于半自然热电偶测量加工区域温度场的装置与方法，能够简便，快速，稳定，准确地测量出加工区域温度场，可用于测量如铣削、磨削等加工过程中加工区域的温度场。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于半自然热电偶测量加工区域温度场的装置，其特征在于：包括外部绝缘的金属丝、数据采集卡和带有数据采集软件的数据采集装置；被加工工件采用导电材料制成；所述的被加工工件表面加工有若干通孔，所述的金属丝穿过通孔并与通孔一一对应；

所述的被加工工件通过导线与数据采集卡模拟信号输入端连接；若干根金属丝分别与数据采集卡相应的模拟信号输入端连接，用于与被加工工件的输入形成差分输入；

所述的数据采集装置用于将数据采集卡输出的被加工工件和每根金属丝之间的电势差数据转换成温度信号。

被加工工件表面设置的若干通孔阵列分布在被加工工件表面的加工区域范围内。

一种基于半自然热电偶测量加工区域温度场的方法，其特征在于：包括外部绝缘的金属丝、数据采集卡和带有数据采集软件的数据采集装置；被加工工件采用导电材料制成；获取被加工工件加工区域温度场的步骤具体如下：

步骤1，确定被加工工件的加工区域，并在加工区域内确定测温孔位置，所述的测温孔阵列分布；

步骤2，将金属丝一一对应插入测温孔；

步骤3，通过导线将金属丝接入数据采集卡相应的模拟信号输入端；通过导线将被加工工件接入数据采集卡的模拟信号输入端；将数据采集卡与数据采集装置信号连接；

步骤4，通过工具对被加工工件的加工区域进行加工；