车床车刀切削温度的测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种工业装备工作状态参数实时检测装置，尤其涉及一种机械加工刀 具切削温度的测量装置，应用于机械加工技术领域。
【背景技术】
[0002] 切削加工金属材料的难易程度称为切削加工性能。一般由工件切削后的表面粗糙 度及切削温度等方面来衡量。金属材料的切削加工性比较复杂，很难用一个指标来评定，通 常用多个指标来综合评定：切削时刀具的切削温度、切削时的切削抗力、刀具的使用寿命、 切削后的表面粗糙度等情况。另外，也可以根据材料的硬度和韧性做大致的判断。其中，切 削温度的测量有接触式的自然测温法和人工测温法，以及非接触式的红外测温法。由于普 通车床的限制，我们采用人工测温法测量切削过程中刀具的温度。因为所用的标准刀具材 料是硬质合金，硬度、强度高，脆性大，用钻孔将热电偶埋进去的方法比较难以实现。如果采 用点焊焊接热电偶的方法，由于硬质合金焊接性能很差以及表面涂有不导电涂层，热电偶 很难焊接在硬质合金刀具上，且容易在切削过程中断裂，影响实验过程。而且，由于每次点 焊的位置都有所不同，也会导致不同次测量所得结果不精确，无法排除由于焊接位置不同 对实验结果的影响。
【发明内容】
[0003] 为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种 车床车刀切削温度的测量装置，通过改造标准刀具与热电偶的接触方式，将热电偶丝相对 封闭地安装在组合刀具之中，能够准确测量普通车床车刀在切削工件时，刀具切削温度随 时间、背吃刀量和热处理状态的变化情况，进而描绘出切削温度在切削过程中变化规律。相 对于普通的点焊方法固定热电偶，操作简单，成本低，结合强度高，且测量精度高、重复性 好。
[0004] 为达到上述发明创造目的，本发明采用下述技术方案： 一种车床车刀切削温度的测量装置，由k型热电偶、热电偶丝固定部件和测温仪器组 成，热电偶丝固定部件主要由刀柄、刀片和螺纹紧固部件组成，在与刀片接触的刀柄的内表 面上用铣刀开出两个相互交叉的沟槽，形成k型热电偶的热电偶丝的嵌入槽，沟槽的深度 不小于热电偶丝的横截面直径尺寸，沟槽的交叉点距离刀尖的距离不大于2mm，将两条热电 偶丝分别安装到沟槽内，使两条热电偶丝交叉位置形成测温点，通过螺纹紧固部件将刀片 固定到刀柄上，同时将热电偶丝限位安装于刀柄和刀片之间，并将k型热电偶的测温点封 装于刀具内部。
[0005] 上述沟槽的交叉点距离刀尖的距离优选接近2mm。
[0006] 上述沟槽的深度优选接近0· 4mm。
[0007] 本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点： 1.本发明通过改造刀具与热电偶的接触方式，在与标准刀片接触的刀柄上用铣刀开 出交叉沟槽，将两条k型热电偶分别安装在沟槽上，两条热电偶交叉的位置正是热电偶测 温的位置，通过刀片与刀柄紧紧锁定来防止热电偶松动，并使热电偶与刀具紧密的接触，结 合强度高，不会因为震动而脱落，并且热电偶与刀具接触的位置固定，确保了每次测量的都 是刀片同一位置的温度，测量精确； 2. 本发明被固定安装于刀具内部的热电偶在车削过程中不会产生跳动，实现更有效 的温度的测量，同时由于热电偶的测温点被安装在刀具内部，与空气的接触传热量较少，测 量的温度更加接近车刀的实际工况； 3. 本发明采用的热电偶丝缠绕和刀具组装实现测量普通车床刀具切削温度的热电偶 安装方法，测量操作简单方便。
【附图说明】
[0008] 图1是本发明优选实施例刀柄上的交叉沟槽的开槽位置。
[0009] 图2是本发明优选实施例的车床车刀切削温度的测量装置的热电偶安装结构分 解图。
[0010] 图3是本发明优选实施例的刀具与热电偶安装图。
[0011] 图4是对比例背吃刀量为0. 15mm时采用点焊固定热电偶，齿轮钢切削温度随热处 理状态的变化情况图。
[0012] 图5是对比例背吃刀量0. 23mm采用点焊固定热电偶，齿轮钢切削温度随热处理状 态的变化情况图。
[0013] 图6是对比例采用点焊固定热电偶，退火态齿轮钢切削温度随背吃刀量的变化情 况图。
[0014] 图7是本发明优选实施例的背吃刀量0. 50mm时，齿轮钢切削温度随热处理状态的 变化情况图。
[0015] 图8是本发明优选实施例的背吃刀量0. 75mm时，齿轮钢切削温度随热处理状态的 变化情况图。
[0016] 图9是本发明优选实施的退火态齿轮钢切削温度随背吃刀量的变化情况图。
[0017] 图10是本发明优选实施例的正火态齿轮钢切削温度随背吃刀量的变化情况图。
【具体实施方式】
[0018] 本发明的优选实施例详述如下： 在本实施例中，参见图1?图3、图7?图10, 一种车床车刀切削温度的测量装置，由热 电偶丝直径为〇. 3mm的k型镍铬-镍硅热电偶、热电偶丝固定部件和测温仪器组成，热电偶 丝固定部件主要由刀柄1、刀片2和螺纹紧固部件3组成刀具，刀具应用于C0630车床上， 在与刀片2接触的刀柄1的内表面上用铣刀开出两个相互交叉的沟槽（5、6,形成k型热电 偶的热电偶丝7的嵌入槽，沟槽（5、6的深度为0. 4mm，沟槽（5、6的交叉点距离刀尖4的距 离为2mm，将两条热电偶丝7分别安装到沟槽（5、6内，使两条热电偶丝7交叉位置形成测温 点，通过螺纹紧固部件3将刀片2固定到刀柄1上，同时将热电偶丝7限位安装于刀柄1和 刀片2之间，并将k型热电偶的测温点封装于刀具内部，防止热电偶松动。本实施例通过改 造标准刀具与热电偶的接触方式，使热电偶与标准刀具紧密的接触，结合强度高，不会因为 震动而脱落，并且热电偶与刀具接触的位置固定，测量精确。
[0019] 在本实施例中，测量刀具切削时的温度变化情况，所使用的材料为齿轮钢，其成分 如下表1
【主权项】
1. 一种车床车刀切削温度的测量装置，其特征在于：由k型热电偶、热电偶丝固定部件 和测温仪器组成，所述热电偶丝固定部件主要由刀柄（1)、刀片（2)和螺纹紧固部件（3)组 成，在与所述刀片（2)接触的所述刀柄（1)的内表面上用铣刀开出两个相互交叉的沟槽（5、 6)，形成所述k型热电偶的热电偶丝（7)的嵌入槽，所述沟槽（5、6)的深度不小于所述热电 偶丝（7)的横截面直径尺寸，所述沟槽（5、6)的交叉点距离刀尖（4)的距离不大于2mm，将 两条所述热电偶丝（7)分别安装到所述沟槽（5、6)内，使两条所述热电偶丝（7)交叉位置形 成测温点，通过所述螺纹紧固部件（3)将所述刀片（2)固定到所述刀柄（1)上，同时将所述 热电偶丝（7)限位安装于所述刀柄（1)和所述刀片（2)之间，并将所述k型热电偶的测温点 封装于刀具内部。
2. 根据权利要求1所述车床车刀切削温度的测量装置，其特征在于：所述沟槽（5、6)的 交叉点距离刀尖（4)的距离接近2mm。
3. 根据权利要求1或2所述车床车刀切削温度的测量装置，其特征在于：所述沟槽（5、 6)的深度接近0. 4mm。
【专利摘要】本发明公开了一种车床车刀切削温度的测量装置，在标准刀具与刀片接触面上用铣刀开出交叉沟槽，两条k型热电偶交叉安放在刀柄所开的槽上后，交叉点形成测温点，将刀片与刀柄紧紧锁定，防止热电偶松动。本发明通过改造标准刀具与热电偶的接触方式，使热电偶与标准刀具紧密的接触，结合强度高，不会因为震动而脱落，并且热电偶与刀具接触的位置固定，能够准确测量普通车床车刀在切削工件时，刀具切削温度随时间、背吃刀量和热处理状态等的变化情况，进而描绘出切削温度在切削过程中变化规律。相对于普通的点焊方法固定热电偶，操作简单，成本低，结合强度高，且测量精度高、重复性好。
【IPC分类】B23Q17-09
【公开号】CN104589157
【申请号】CN201410689521
【发明人】张恒华, 林振铭, 李婧, 金曼, 邵光杰, 许珞萍
【申请人】上海大学
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2014年11月26日