[发明专利]高速外圆磨削弧区多点温度同时测试的传感器及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及高速磨削生产过程在线测试领域，特别是涉及一种高速与超高速外圆磨削过程中磨削弧区相关点温度同时测试的传感器及其装置。

背景技术

回顾近30年的高速磨削技术发展历程，传统磨削技术已经从精密光整加工方法发展成为一种精密且可高效的加工方法。国外著名专用磨床的砂轮线速度已达到120m/s，而我国生产的轴承磨床砂轮线速度都不超过60m/s，大多数磨床的线速度甚至不超过40m/s，实际生产中经常出现的磨削表面烧伤、工件内部残余应力导致裂纹等加工质量缺陷问题，磨削效率低下等制约生产力问题始终制约了我国高速磨削技术的发展、应用和高性能产品的制造能力，与国外现有先进制造技术与装备具有较大差距。

理论上，通过提高砂轮速度(V_s)，但不改变磨削深度(a_p)，可以使实际切屑厚度(a_e)减小，因此可以使单颗磨粒承受的磨削力相应减小、而砂轮耐用度可以提高。但是，提高砂轮速度(V_s)后，磨削热也会相应降低吗？如何把握高速与超高速磨削热的演变规律？如何揭示磨削热与磨削力的耦合效应？如何掌握高速与超高速磨削特性及其对不同磨削材料的影响规律？如何控制磨削质量和提高磨销效率已变得越来越迫切与重要了。

目前国内外平面磨削温度测量主要包括夹式测温试件和顶式测温试件两种结构。其中，两种试件均使用圆形截面热电偶丝。由于热电偶丝直径较粗，通常为125-250um。在搭接成热电偶节点时，存在滞后现象，甚至因圆形热电偶丝往往产生错位而无法搭接的现象。因热电偶法温度测量是测定节点金属体积内的平均温度，因此节点的大小直接影响测温的准确性。由于磨削温度在工件内部存在很大梯度，因此顶式测温试件往往只能测得磨削表面以下一定深度的平均温度，因此这两种结构均不适合高速和超高速磨削温度测量的情况。虽然采用红外热像仪等贵重仪器能够对高速和超高速磨削温度进行测量，但是实际测试结果与实际情况差距甚大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高速外圆磨削弧区多点温度同时测试的传感器及其装置，从根本上解决高速与超高速磨削弧区温度测试难题，尤其是外圆磨削温度测试的技术难题，为控制磨削质量和提高磨削效率提供基础数据和科学依据。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种高速外圆磨削弧区多点温度同时测试的传感器，包括外壳和热电偶，所述的外壳由左半圆柱体和右半圆柱体组成，内部镶嵌有N个所述的热电偶，其中，N≥1。

所述的左半圆柱体平面上等间距地刻有N条卡槽；所述的卡槽与左半圆柱体的中心轴线相互平行并且平分在中心轴向的两侧；所述的卡槽的宽度由所述的热电偶的厚度决定；所述的右半圆柱体与所述的左半圆柱体有相同的结构；所述的每条卡槽内放置有一个所述的热电偶；所述的左半圆柱体和右半圆柱体焊接在一起组成圆柱体外壳；所述的圆柱体外壳外部加工成外螺纹。

所述的热电偶由两个热电偶丝和三个绝缘云母片组成；在所述的三个并排的绝缘云母片与两个热电偶丝间隔排列，每两个绝缘云母片之间放置有一个所述的热电偶丝；所述的热电偶丝前端为扁平头部；所述的绝缘云母片的尺寸与所述的热电偶丝相配。

所述的热电偶的个数其中，l为磨削弧长、h为热电偶的厚度、d为卡槽的间距；所述的传感器外径D＝int(N×(h+d)+2)，其中，h为热电偶的厚度、d为卡槽的间距、N为热电偶个数。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种高速外圆磨削弧区多点温度同时测试的装置，包括依次连接的集流环、数据处理采集设备、信号处理软件和数显装置，所述的传感装置还包括S个传感器，其中，S≥1；所述的S个用于高速外圆磨削弧区多点温度同时测试的传感器拧入测试工件中，沿所述的测试工件磨削宽度方向排列，以形成沿磨削宽度方向连续的磨削弧区测试表面，用于在高速外圆磨削过程中采集磨削弧区相关点温度；所述的传感器引出的导线与所述的集流环外环引出线相连；所述的传感器的直径大于磨削弧区长度；所述的传感器与测试工件采用相同的材料制成。

所述的传感器的个数S根据测试工件磨削宽度B、传感器直径D和传感器间距A进行确定，即

所述的磨削弧区相关点包括沿测试工件磨削弧长上的N个温度测试点和测试工件磨削宽度方向的S个温度测试点。

有益效果