[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

权利要求书

1.一种基于半自然热电偶测量加工区域温度场的方法，应用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：基于半自然热电偶测量加工区域温度场的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；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；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；

步骤5，当工具切削到被加工工件和金属丝交界处时，所述的被加工工件与金属丝搭上并导通，导通处即形成一个半自然热电偶的测温点；

步骤6，开启数据采集，数据采集卡采集得到每个测温孔处被加工工件和金属丝之间因温差形成电势差；

步骤6.1，被加工工件上加工沿进给方向的测温点总数为m个，沿轴向的测温点总数为n个；获得阵列中每个测温点随加工时间的温度变化数据；

步骤6.2，在其中任意时刻t，提取被加工工件由工具切入端沿轴向的n个测温点的温度；提取t时刻在沿进给方向距离切入端测温点第1列，第2列，一直到第（m-1）列上面n个测温点的温度；将提取的数据按照测量位置形成如下矩阵：

其中，Pij为沿进给方向距离切入端第（j-1）列上第i个测温点上提取出的温度数据；

步骤7，将获得的矩阵即为加工区域温度场，并绘制成温度场云图；

所述的步骤1中在加工区域内确定测温孔位置的方法具体为：根据加工参数计算工具与被加工工件之间的接触区域长度L，按照测温孔直径D和需要获得的温度场精度要求计算出阵列测温孔之间的间距d；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；所述的金属丝和被加工工件采用不同的导电材料制成。