[发明专利]一种具有车削区温度解耦功能的刀具

说明书

技术领域

本发明属于精密加工技术，具体涉及一种具有车削区温度解耦功能的刀具，该刀具利用高温光纤光栅在车削区的微区域内实现多点测试。

背景技术

车削加工过程中存在两个主要的热源区,即第一热源及第二热源,亦称为剪切带热源及刀屑接触热源。根据理论分析可知,第一热源对刀具前刀面温度分布影响较小,对刀尖位置影响较大。第二热源对刀屑接触面影响较大，对刀具其他区域影响较小，因此若能对第一、第二热源进行实时准确的测试，那么对于刀具关键参数设计及加工参数优化具有较大的影响意义。已有的车削区温度测试方法，可以归纳为接触式测量与非接触式测量，包括自然热电偶法、人工热电偶、红外辐射法及CCD相机法等。这些方法各有优缺点，电偶法测试直接、简单、数据可靠但存在布置电偶难度高、测量动态响应差的问题，红外等非接触测试法响应时间短、测量范围大但存在对环境要求较高、测量位置选择较难及精度较差等不足。另外，综述以上测试方法，存在的共同缺点是测试的切削温度为平均温度，不能对车削区温度进行解耦测试。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有车削区温度解耦功能的刀具，它可以在车削微区域内实现多点测量，动态特性好，能较好的对切削微区生热进行解耦。

本发明提供的一种具有车削区温度解耦功能的刀具，包括车削刀杆和安装在车削刀杆上的刀片，其特征在于：在刀片内有二个测试微细盲孔，均用于布置高温光纤光栅，一个盲孔位于刀具前刀面正下方，另一个盲孔亦位于刀片内部，盲孔底部紧靠刀尖位置。

作为上述技术方案的改进，所述一个盲孔的轴线垂直于切削刃，盲孔底部距离切削刃0.2至0.8mm，盲孔距离前刀面为0.5至1.2mm，并偏出刀尖1至1.5mm位置，用于测试刀屑接触面的温度分布。

作为上述技术方案的进一步改进，所述另一个盲孔距离刀尖外表面0.2至0.5mm，盲孔轴线与前刀面夹角为20至30°，并指向刀片内部，用于测试刀尖区域的温度分布。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

（1）本发明是基于高温光纤光栅传感技术实现的。由于高温光纤光栅具有较小的体积,并且可以在2mm传感区域内实现多点测量，就可以唯一测试出切削微区域内的温度分布状况。

（2）由于高温光纤光栅传感器所输出的检测信息是测量到的波长的变化量，所以温度变化具有自参照性；由于其以光信号作为传播介质，所以测量的抗干扰能力强；在整个测试刀具内由于采用独特的高温光纤光栅传感布置方式，可以很容易将切削微区内的温度进行解耦，这种形式结构简单、操作和测量结果可靠性高；由于对于不同的刀片信息，设置不同的高温光纤光栅布置方式，所以该刀具的适用性强。

附图说明

图1为本发明实施原理图。

图2为微车削区温度解耦原理图。

图3为车削区微细盲孔布置说明图。

图1、2和3中，1表示车刀杆，2表示车削用机夹刀片，3表示机夹刀片上的微细盲孔，4表示第一高温光纤光栅，5表示光纤光栅解调仪，6表示第二高温光纤光栅。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，车刀杆1上安装有车削用机夹刀片2，车削用机夹刀片上开有微细盲孔3，第一、第二高温光纤光栅4、6分别测试第一及第二热源区温度分布情况，高温光纤光栅4测试第一热源生热（剪切带热源），高温光纤光栅6测试第二热源（刀屑接触面热源）。通常而言，微细盲孔的直径小于1mm，高温光纤光栅是指环境适宜温度大于等于700℃的光纤光栅。

图2为本发明车削区温度解耦装置与方法的温度解耦原理图，在该图中表示了二维切削，在第二热源上布置高温光纤光栅，测试的温度仅为第二热源生热，并且最高的温度点在偏离刀尖位置，位于切屑成型并从前刀面上流出的区域内。

图3为本发明车削区微细盲孔布置说明图，两个微细盲孔中，一个位于刀具前刀面正下方，盲孔轴线垂直于切削刃，盲孔底部距离切削刃0.2mm，盲孔距离前刀面为0.5mm，并偏出刀尖1mm位置，用于测试刀屑接触面的温度分布。另一个亦位于刀片内部，盲孔底部紧靠刀尖位置，距离刀尖外表面0.2mm，盲孔轴线与前刀面夹角为20°，并指向刀片内部。