[实用新型]一种实时测量刀尖瞬态温度的智能铣削刀具

说明书

技术领域

本实用新型属于先进制造及切削技术领域，特别涉及瞬态铣削温度测试技术领域，具体的说是涉及一种基于薄膜热电偶的智能瞬态铣削测温刀具。

背景技术

在现代机械加工中，随着切削加工精度要求的不断提高和加工对象的进一步复杂化，促使高速、精密及超精密加工得到快速发展。切削热是加工过程中不可避免的物理现象，切削温度与零件加工质量及刀具的磨损直接相关，而对于高速、精密及超精密加工来说，切削热主要集中在刀具刀尖处且温度变化快，温度来不及传导造成刀具刀尖温度骤升，为避免瞬间高温加剧刀具磨损或对已加工表面造成损伤，能及时测量切削区域温度变化并实时反馈，特别是瞬态温度的测量尤为重要。

薄膜热电偶是一种基于热电转换机理的新型瞬态温度传感器，由于薄膜热电偶具有的突出优点是热容量小、体积小、响应速度快，能够捕捉瞬时温度变化，虽然薄膜状态的热电偶容易在实际加工过程受到磨损，但应用于高速、精密及超精密加工时，薄膜热电偶磨损量小，其测温性能变化不大，仍能满足瞬态温度的采集。而由于铣削加工主轴处于高速旋转，传统测温方法布线复杂，测温数据传输困难，造成了测量铣削切削区域温度技术发展瓶颈。因此有必要研究一种新的铣削测温刀具，通过采用基于热电效应的薄膜热电偶法，将薄膜热电偶直接嵌入在刀具刀尖处，解决了传统测量方法复杂布线的技术短板，并将温度采集单元嵌入铣刀刀杆，既可以实现本地温度数据传输存储，又可以通过无线传输方式传输至上位机以图像和数据的方式直接显示实时温度，为实现铣削加工中心实时反馈进而控制加工进程提供可能，为铣削区域瞬态温度的测量提供新的技术途径。

发明内容

鉴于已有技术存在的缺陷，本实用新型的目的是要提供一种实时测量刀尖瞬态温度的智能铣削刀具，其采用先进的薄膜热电偶测温技术，将薄膜热电偶直接沉积在被测对象的表面并参与切削，不破坏被测部件结构，可实时监测切削区域瞬态温度变化即其能够将薄膜热电偶嵌入在刀片刀尖的智能瞬态铣削测温刀具，因而具有响应速度快、测量精度高、能够在生产现场对切削区域瞬态温度进行准确和实时测量等特点。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案：

一种实时测量刀尖瞬态温度的智能铣削刀具，其特征在于，包括：

安装于温度采集终端固定组件内的温度采集终端；

数控刀柄；

与所述数控刀柄配合连接的面铣刀盘，所述面铣刀盘上固定有薄膜热电偶测温刀片。

进一步的，作为本实用新型的优选

所述薄膜热电偶测温刀片为表面镀附有薄膜热电偶的铣削用硬质合金刀片。

进一步的，作为本实用新型的优选

所述薄膜热电偶包括：

镀附在所述硬质合金刀片上表面的SiO₂绝缘薄膜；

依次沉积于所述SiO₂绝缘薄膜上且相互搭接成热接点的NiCr热电极薄膜及 NiSi热电极薄膜；

以及镀附在所述NiCr热电极薄膜及NiSi热电极薄膜上的保护薄膜。

进一步的，作为本实用新型的优选

所述保护薄膜采用SiN_xO_y材料，其由N₂、O₂与硅靶释放的Si原子经过化学反应生成。

进一步的，作为本实用新型的优选

所述温度采集终端所采集到切削温度数据能够通过本地数据传输存储方式或者能够以无线发射所采集到的温度数据方式向上位机进行数据传输存储。

进一步的，作为本实用新型的优选

所述温度采集终端装载于能够嵌入所述数控刀柄的温度采集终端保护外壳内。

进一步的，作为本实用新型的优选

所述温度采集终端保护外壳通过固定薄板固定于所述温度采集终端固定组件上。

进一步的，作为本实用新型的优选

所述固定薄板为呈回字形结构的薄板。

进一步的，作为本实用新型的优选

所述温度采集终端固定组件的中心部位上设置有与数控刀柄过盈配合的中心通孔。

进一步的，作为本实用新型的优选

所述温度采集终端固定组件、温度采集终端保护外壳及所述固定薄板均采用聚四氟乙烯材料制作而成。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：