[发明专利]一种切削区外逸荷电粒子流的检测装置

说明书

本发明提供一种切削区外逸荷电粒子流的检测装置，一种切削区外逸荷电粒子流的检测装置，包括荷电粒子发生区、荷电粒子流采集装置和荷电粒子流检测装置，荷电粒子发生区包括工件、刀具和切屑，荷电粒子流采集装置固定安装在刀具上，荷电粒子流检测装置由静电计、计算机、偏置电场板和高压静电发生器组成；荷电粒子流采集装置包括荷电粒子流采集板、绝缘片和挡屑板，荷电粒子流采集板远离刀具的一侧设有偏置电场板，偏置电场板通过偏置接线端子与高压静电发生器相连接，所述偏置电场板与所述荷电粒子流采集板间隔一定距离，形成偏置电场；本发明独立设置偏置电场板，消除直接在采集板上施加偏置电压时对测量准确性的影响，提高测量精度。

技术领域

本发明属于检测设备技术领域，具体涉及一种切削区外逸荷电粒子流的检测装置。

背景技术

不同切削加工环境下，工件-刀具接触区均存在材料的相互摩擦、切割、弹/塑性变形甚至是断裂，导致切削区存在荷电粒子发射现象，而检测已发射荷电粒子的极性和强度需要荷电粒子流采集装置，此装置需同时具备屏蔽切屑干扰、良好的绝缘性以及可靠区分荷电粒子流极性和强度的特点。但是，至今在加工工况下还没有同时具备上述特点的荷电粒子流检测装置。日本学者Nakayama(文献名称：Triboemission of Charged Particlesand Photons from Wearing Ceramic Surfaces in Various Gases)在真空环境下测量摩擦接触区所发射荷电粒子流强度和极性时，直接在采集板端设置偏置电压，进行采集；同样的，印度研究人员Jagadeesh Govindaraj(文献名称： Charged-particle emissionsduring material deformation,failure and tribological interactions ofmachining)在车削环境下，也通过直接在采集板端设置偏置电压，进行切削区荷电粒子的采集。采用这种施加偏置电压的方式可以区分荷电粒子流极性，但其缺点同样突出，主要是加载偏置电压的采集板，在空间可形成发散的电场，吸引极性相反的荷电粒子，理论上可改变有源测试回路的电流大小。但由于荷电粒子形成的电流极其微小，偏置电压源会干扰荷电粒子形成的电流，影响测量准确性，增加测量难度。针对目前的研究状况，发明一种切削区外逸荷电粒子流的检测装置，其结构主要包括荷电粒子流采集装置和荷电粒子流检测装置，特点是利用导电性良好的荷电粒子流采集板与偏置电场板相结合的方式，构成荷电粒子流检测装置，不仅可与机床其他部件稳定绝缘，还可分别检测正/负电性荷电粒子。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种切削区外逸荷电粒子流的检测装置，采取如下技术方案：

一种切削区外逸荷电粒子流的检测装置，包括荷电粒子发生区、荷电粒子流采集装置和荷电粒子流检测装置，所述荷电粒子发生区包括工件、刀具和切屑，所述荷电粒子流采集装置固定安装在刀具上，所述荷电粒子流检测装置由静电计、计算机、偏置电场板和高压静电发生器组成；

所述荷电粒子流采集装置包括荷电粒子流采集板、绝缘片和挡屑板，所述荷电粒子流采集板安装在绝缘片的一侧，所述绝缘片的另一侧安装刀具，所述绝缘片使荷电粒子流采集板与刀具保持绝缘状态，所述挡屑板设于刀具上方阻止切屑掉落，所述荷电粒子流采集板通过采集接线端子连接到静电计，所述静电计将采集到的数据传输至所述计算机，所述荷电粒子流采集板远离刀具的一侧设有偏置电场板，所述偏置电场板通过偏置接线端子与高压静电发生器相连接，所述偏置电场板与所述荷电粒子流采集板间隔一定距离，形成偏置电场。

进一步地，所述偏置电压单独施加于偏置电场板上，与荷电粒子流采集板平行设置，形成电场，用于测量不同极性荷电粒子。

进一步地，所述偏置电场板上的电压连续可调且可单独携带正电压或负电压，所述偏置电场板与荷电粒子流采集板间的平行间距为10mm，以保证能够施加足够大的偏置电场强度而不发生放电现象。

进一步地，所述偏置电场板横截面的面积与荷电粒子流采集板横截面的面积相同。