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切削温度实时测量传感器及其特性

电机与控制学报 2015年第4期19卷 87-93页

作者：于晓洋王震宇李广慧谭光宇哈尔滨理工大学测控技术与仪器黑龙江省高校重点实验室黑龙江哈尔滨150080 广东海洋大学工程学院广东湛江524088

为实时测量刀具切削温度,采用热电偶作为感温元件设计一种切削温度实时测量传感器。其中,将热电偶裸线对与刀具熔焊为一体,其热滞后可以忽略;采用两片AD交替采样将采样率提高1倍;采用无线传输解决刀具高速旋转导致的信号引出难的问题;... 详细信息

为实时测量刀具切削温度,采用热电偶作为感温元件设计一种切削温度实时测量传感器。其中,将热电偶裸线对与刀具熔焊为一体,其热滞后可以忽略;采用两片AD交替采样将采样率提高1倍;采用无线传输解决刀具高速旋转导致的信号引出难的问题;信号采集转换和传输环节采取小时间常数、小尺寸和低功耗设计。传感器特性分析和立铣机床切削温度测量实验结果表明：传感器量程为0~1 300℃,静态精确度为0.6%,分辨力为1℃;截止频率为1.5 k Hz,时间常数为0.408 ms。传感器实现了切削温度实时在线测量,能满足切削温度变化研究与实时监控的需求。

关键词：切削温度热电偶无线传输实时测量时间常数

C/E复合材料螺旋铣孔切屑形状与切削温度研究

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北京航空航天大学学报 2017年第2期43卷 328-334页

作者：谢海龙董志刚康仁科杨国林许君郭东明大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室大连116024

碳纤维增强环氧树脂基体(C/E)复合材料具有优异的性能,广泛用于制造飞行器结构件。在加工C/E复合材料连接孔过程中容易出现分层、撕裂等加工缺陷,而切削温度过高是导致加工缺陷的主要原因之一。螺旋铣孔作为新的制孔技术,加工C/E复合材... 详细信息

碳纤维增强环氧树脂基体(C/E)复合材料具有优异的性能,广泛用于制造飞行器结构件。在加工C/E复合材料连接孔过程中容易出现分层、撕裂等加工缺陷,而切削温度过高是导致加工缺陷的主要原因之一。螺旋铣孔作为新的制孔技术,加工C/E复合材料时表现出许多优于传统钻孔的特点,受到广泛关注。本文采用专用加工装备开展了C/E复合材料制孔试验,利用红外热像仪实时监测切削温度,分析了螺旋铣孔加工参数对切削温度的影响规律。根据螺旋铣孔运动学规律和切削原理,从未变形切屑形状特点入手分析了螺旋铣孔切削温度的来源和影响因素。研究结果可对深入理解螺旋铣孔加工机理、制定合理的螺旋铣孔加工工艺提供依据。

关键词：螺旋铣孔 C/E复合材料切削温度未变形切屑制孔

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切削温度测量信号的获取与处理

中国机械工程 2009年第5期10卷 573-576,584页

作者：全燕鸣赵婧何振威林金萍乐有树华南理工大学广州510640

切削温度是影响切削加工过程中刀具状况和工件表面质量的重要物理量,但切削温度信号的获取与处理存在一些实际问题。针对切削温度测量中的自然热电偶法、人工热电偶法以及红外热图像法,介绍了热电偶的固定、从旋转体上引出测量信号、自... 详细信息

切削温度是影响切削加工过程中刀具状况和工件表面质量的重要物理量,但切削温度信号的获取与处理存在一些实际问题。针对切削温度测量中的自然热电偶法、人工热电偶法以及红外热图像法,介绍了热电偶的固定、从旋转体上引出测量信号、自然热电偶的标定、工件和刀具表面发射率的标定,以及应用红外热像仪进行测温时切削实验的设计等一些实践做法。实践证明,开槽嵌夹绞丝热电偶方法的测量结果比较可靠;采用集流器引出旋转体热电势信号时所产生的摩擦附加电势可被定量测定并可将其从测温信号中减除;应用红外热像仪测量切削温度时应标定被测材料在各温度段的表面发射率并量化标定环境的影响。

关键词：切削温度人工热电偶自然热电偶红外热像仪

切削参数对单晶锗微切削温度及表面粗糙度的影响

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稀有金属 2021年第9期45卷 1086-1094页

作者：李金乐李珊杨晓京杨沆林马一鸣昆明理工大学机电工程学院云南昆明650500 昆明南旭光电技术有限公司云南昆明650214

为了提高单晶锗元件的表面质量,采用红外热像仪对单点金刚石车削单晶锗过程中的温度进行在线测量,并通过轮廓仪测量其加工后的表面粗糙度(R_(a))值,研究了不同进给速度、主轴转速、切削深度下的温度分布以及对表面粗糙度的影响,通过蒙... 详细信息

为了提高单晶锗元件的表面质量,采用红外热像仪对单点金刚石车削单晶锗过程中的温度进行在线测量,并通过轮廓仪测量其加工后的表面粗糙度(R_(a))值,研究了不同进给速度、主轴转速、切削深度下的温度分布以及对表面粗糙度的影响,通过蒙特卡罗模拟获得切削温度和表面粗糙度对切削参数的灵敏度,并确定了切削参数的最佳范围。研究结果表明:进给速度对实验结果高度显著,切削温度和表面粗糙度对进给速度最敏感,其灵敏度分别为63.8%,64.6%。进给速度越大,表面粗糙度值越大、温度越高,最高温度为28.1℃。不同的切削参数下,切削温度高的表面质量低于切削温度低的表面质量,表面粗糙度(R_(a))值最小为7.85 nm,最佳切削参数组合为进给速度12 mm·min^(-1)、主轴转速3000 r·min^(-1)、切削深度3μm。

关键词：单晶锗微车削切削温度表面粗糙度蒙特卡罗模拟

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基于热四极法的涂层刀具切削温度分布研究

中国机械工程 2020年第19期31卷 2316-2321页

作者：高健赵自强王文中北京理工大学机械与车辆学院北京100081

为研究涂层在切削过程中对刀具温度分布的影响,建立了涂层刀具的三维瞬态热传导分析模型,发展了基于热四极法的切削过程涂层刀具三维温度场求解算法,得到了涂层刀具的瞬态温度分布。研究了涂层厚度、热对流以及界面热阻对涂层刀具切削... 详细信息

为研究涂层在切削过程中对刀具温度分布的影响,建立了涂层刀具的三维瞬态热传导分析模型,发展了基于热四极法的切削过程涂层刀具三维温度场求解算法,得到了涂层刀具的瞬态温度分布。研究了涂层厚度、热对流以及界面热阻对涂层刀具切削温度分布的影响,为切削加工中涂层厚度的确定、切削液的选择以及涂层刀具的失效诊断提供了理论依据。

关键词：涂层刀具三维瞬态分析模型热四极法切削温度

单晶锗纳米切削温度场分布及各向异性对切削温度的影响研究（英文）

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稀有金属材料与工程 2019年第4期48卷 1130-1134页

作者：罗良杨晓京刘宁耿瑞文昆明理工大学云南昆明650500

为深入理解单晶锗纳米切削特性,提高纳米锗器件光学表面质量,首次采用三维分子动力学(MD)的方法研究了单晶锗纳米切削过程中工件原子的温度分布情况,研究了晶体的各向异性(100),(110),(111)晶面对切削温度的影响及切削温度对切削力的影... 详细信息

为深入理解单晶锗纳米切削特性,提高纳米锗器件光学表面质量,首次采用三维分子动力学(MD)的方法研究了单晶锗纳米切削过程中工件原子的温度分布情况,研究了晶体的各向异性(100),(110),(111)晶面对切削温度的影响及切削温度对切削力的影响。结果表明,在切削过程中最高切削温度分布在切屑当中,达到了460 K。刀具的后刀面与已加工表面之间的区域也有较高的温度,在400 K以上。在3个不同的晶面中,(111)晶面的切削温度最高,(111)晶面的原子密度最大,即为单晶锗的密排面,释放出的能量最多。切削温度对切削力也有影响,切削温度越高,工件中原子受到的切削力越小。

关键词：单晶锗各向异性分子动力学切削温度切削力

化爆材料瞬态切削温度的NiCr/NiSi薄膜热电偶温度传感器的研制

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机械工程学报 2006年第3期42卷 206-211页

作者：曾其勇孙宝元徐静贾颖崔云先邓新禄徐军大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室大连116024 大连理工大学三束国家重点实验室大连116024

针对化爆材料的切削特点,研制出一种集切削和测温功能于一体的NiCr／NiSi薄膜热电偶快速响应温度传感器。用多弧离子镀将NiCr/NiSi热电偶薄膜直接镀于高速钢刀头内。薄膜热电偶电极与高速钢之间采用最先进的多层镀膜法绝缘,即用微波ECR... 详细信息

针对化爆材料的切削特点,研制出一种集切削和测温功能于一体的NiCr／NiSi薄膜热电偶快速响应温度传感器。用多弧离子镀将NiCr/NiSi热电偶薄膜直接镀于高速钢刀头内。薄膜热电偶电极与高速钢之间采用最先进的多层镀膜法绝缘,即用微波ECR等离子体源增强射频反应非平衡磁控溅射技术首次成功在W18Cr4V高速钢基底上沉积绝缘性能良好的SiO2膜。对研制的薄膜热电偶温度传感器进行了静态和动态标定,结果表明传感器在0- 600℃测温范围内具有很好的线性和热稳定性,而且响应快,时间常数小于0．8 ms。热电偶薄膜与绝缘膜、绝缘膜与基体之间有足够的附着强度。该温度传感器已安装在现场使用,为国防工业部门的高效、安全生产提供了有力的保障。

关键词：薄膜热电偶切削温度磁控溅射离子镀化爆材料

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镶嵌固体润滑剂的自润滑刀具切削温度研究

农业机械学报 2010年第1期41卷 205-210页

作者：宋文龙邓建新吴泽颜培张辉山东大学机械工程学院济南250061

在刀具前刀面月牙洼磨损区域加工装填MoS2固体润滑剂的微孔,制备了一种镶嵌固体润滑剂的自润滑刀具(SLT-1),并与前刀面有孔但无固体润滑剂的刀具(SLT-2)以及传统刀具(SLT-3)进行切削对比试验。用TH5104红外热像仪测试了3种刀具切削45号... 详细信息

在刀具前刀面月牙洼磨损区域加工装填MoS2固体润滑剂的微孔,制备了一种镶嵌固体润滑剂的自润滑刀具(SLT-1),并与前刀面有孔但无固体润滑剂的刀具(SLT-2)以及传统刀具(SLT-3)进行切削对比试验。用TH5104红外热像仪测试了3种刀具切削45号淬火钢的切削温度变化规律。结果表明:SLT-1自润滑刀具的切削温度明显降低,比传统刀具SLT-3降低15%～20%,SLT-2刀具比SLT-3降低5%～10%。通过切削温度理论分析表明,由于自润滑刀具SLT-1在前刀面形成润滑膜,降低了前刀面剪切应力以及减少了刀屑接触面积,使得切削温度显著降低。

关键词：干切削切削温度自润滑刀具摩擦磨损特性

碳纤维增强热塑性树脂基复合材料周铣过程中刀-工-屑热量分配比例计算与切削温度预测

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复合材料学报 2024年第4期41卷 2099-2110页

作者：王福吉姜向何魏钢周洪岩葛连恒大连理工大学机械工程学院大连116024 高性能精密制造全国重点实验室大连116024

碳纤维增强热塑性树脂基复合材料(简称“热塑性复材”)对温度变化敏感。针对碳纤维/聚醚醚酮(CF/PEEK)热塑性复材周铣加工过程,建立了包括各向异性材料塑性变形与刀-工-屑多面摩擦作用的复合热源模型,求解了以不同纤维方向切削热塑性复... 详细信息

碳纤维增强热塑性树脂基复合材料(简称“热塑性复材”)对温度变化敏感。针对碳纤维/聚醚醚酮(CF/PEEK)热塑性复材周铣加工过程,建立了包括各向异性材料塑性变形与刀-工-屑多面摩擦作用的复合热源模型,求解了以不同纤维方向切削热塑性复材时刀-工-屑的切削热量分配比例,最终构建了热塑性复材周铣温度预测模型,并由此分析了纤维方向、切削速度、进给量等工艺参数的影响。经实验验证,模型平均预测误差低于11.5%。结果表明:大角度切削时,流入工件的热量比例更高,导致铣削温度更高。随切削速度的增大,铣削温度先上升后下降,切削速度临界值在100 m/min附近;而随着进给量增加,铣削温度总体呈下降趋势,当进给量由0.01 mm/r增大到0.1 mm/r时,铣削温度下降40%以上。

关键词：热塑性复材 PEEK 周铣加工热分配比例系数切削温度