CN103465106B - 车铣复合加工中心的切削温度测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车铣复合加工中心的切削温度测量装置，包括导电滑环和数据采集系统，无需对机床进行改动，可以在任何车铣复合加工中心上进行温度测量，具有不破坏原有机床结构，安装方便的特点。可以方便可靠地测量切削区域的平均温度，为研究车铣加工时的切削参数（如：工件转速、铣刀转速、进给量等）对切削温度的影响提供数据，并且可以在冷却条件下测量不同冷却条件对切削温度的影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种车铣复合加工中心，具体是一种车铣复合加工过程中的切削温度测量装置。
背景技术
车铣复合加工技术是利用工件旋转、铣刀的旋转和直线移动的合成运动——即车铣合成运动，实现对工件的切削加工，使工件在形状精度、位置精度、表面粗糙度及残余应力等多方面达到使用要求的一种先进切削加工方法。相对于传统的切削加工方式，车铣复合加工具有易于断屑和冷却、具有较小的切削力和较低的切削温度、较高的加工效率和较好的工件表面质量等优点，所以适用于包括难加工材料在内的各种材料的加工，既可以是大型锻件回转体毛坯的粗加工，也可以是薄壁回转类和微细轴类零件的加工。
因为车铣复合加工技术具有广泛的应用前景和范围，所以对其加工技术进行研究对于提高车铣加工效率、提高刀具耐用度和工件表面质量具有重要意义。切削温度的测量是进行车铣复合加工技术研究的前提和基础，是研究车铣复合加工机理的一个重要内容，对于深入研究车铣复合加工切屑形成机理、刀具磨损机理以及工件表面完整性具有重要作用。
由于车铣复合加工技术是工件和铣刀同时旋转，所以现在常用的铣削和车削测温方案都无法适用于车铣加工。车铣加工中心机床加工非常昂贵且结构复杂，如果在机床上进行结构改动会影响机床运行的精度和可靠性。目前还没有关于车铣复合加工过程中温度测量的资料和装置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种车铣复合加工中心的切削温度测量装置，无需对机床进行改动，可以在任何车铣中心机床上进行温度测量，方便可靠地测量切削区域的平均温度，为研究车铣加工时的切削条件（如：工件转速、铣刀转速、进给量、冷却条件等）对切削温度的影响提供数据。
为解决上述技术问题，本发明提供的一种车铣复合加工中心的切削温度测量装置包括第一导电滑环和第二导电滑环，所述第一、第二导电滑环均包括转子和定子，第一、第二导电滑环的转子分别固定在铣刀杆上和工件靠近加工部位的一端，转子导线分别连接在铣刀片上和工件靠近加工部位的区域，第一、第二导电滑环的定子位置通过夹持装置保持恒定不变，并且定子导线均与数据采集系统的输入端相连接。
作为上述方案的进一步改进，所述第一、第二导电滑环的转子内孔分别套装在铣刀杆上和工件靠近加工部位的一端，使用紧定螺钉将第一、第二导电滑环的转子固定在铣刀杆和工件上，保证导电滑环的转子能随着工件和铣刀杆同步旋转。
作为上述方案的再进一步改进，工件待加工部位前端预先加工成阶梯轴结构，第二导电滑环的转子固定在所述阶梯轴结构的轴颈上。
作为上述方案的另一种改进，所述第一导电滑环的转子导线夹在铣刀片底部，第二导电滑环的转子导线焊接在工件上。
作为上述方案的另一种改进，所述夹持装置包括止动片、止动杆、磁性台架，第一、第二导电滑环的定子上固定着止动片，止动片上设有圆槽，止动杆插入止动片的圆槽内，所述止动杆由磁性台架所夹持，而磁性台架安放在机床上
作为上述方案的进一步改进，所述第一导电滑环和第二导电滑环的定子通过圆头螺钉固定着止动片。
作为上述方案的另一种改进，所述数据采集系统为NIUSB-7212数据采集系统。NIUSB-7212数据采集系统和电脑相连，通过数据采集，并经过切削温度测试系统分析即可得出不同切削条件下的切削温度。
作为上述方案的另一种改进，工件通过三爪卡盘安装固定，在工件和三爪卡盘之间设置有绝缘层，保证工件和外界绝缘。
作为上述方案的进一步改进，所述绝缘层为绝缘纸。
作为上述方案的另一种改进，在第二导电滑环外围设置有密封罩，所述密封罩安装在工件上，防止冷却液对第二导电滑环采集信号产生影响。
本发明的车铣复合加工中心的切削温度测量装置通过导电滑环采集切削温度信号，可以方便地安装在工件和刀杆上，无需对机床进行改动，可以在任何车铣中心机床上进行温度测量，具有不破坏原有机床结构，安装方便的特点。可以方便可靠地测量切削区域的平均温度，为研究车铣加工时的切削参数（如：工件转速、铣刀转速、进给量等）对切削温度的影响提供数据，并且可以在冷却条件下测量不同冷却条件对切削温度的影响。
附图说明
图1为车铣复合加工中心的切削温度测量装置整体结构示意图；
图2为固定导电滑环定子夹持装置立体示意图。
具体实施方式
下面结合附图对发明的实施方式作详细说明。
如图1和图2所示，首先将工件3待加工部位前端预先加工成阶梯轴结构，根据该阶梯轴结构直径较小的轴颈直径和铣刀杆5直径、工件3和铣刀杆5的转速、信号类型选择合适的第一、第二导电滑环6、11。第一、第二导电滑环6、11均有转子和定子两部分主要结构，转子处有转子导线，定子处有定子导线。所述第一、第二导电滑环6、11的内孔分别套装在铣刀杆5上部和工件3阶梯轴结构的轴颈上，使用紧定螺钉13将第一、第二导电滑环6、11的转子固定在铣刀杆5和工件3，第一、第二导电滑环的转子均能随着工件和铣刀杆同步旋转。第一、第二导电滑环6、11的定子上通过圆头螺钉8固定着止动片9，止动片9上设有圆槽，止动杆10插入止动片9中的圆槽内，所述止动杆10由磁性台架14所夹持，止动杆10的位置可以通过磁性台架14进行调整，磁性台架14底部具有磁力，可以方便固定其在机床上任何位置。这样第一、第二导电滑环6、11的定子位置就会恒定不变，不随转子的旋转而转动。
第一导电滑环6的转子导线夹在铣刀片7底部，通过固定铣刀片7即可固定该转子导线，第二导电滑环11的转子导线焊接在工件3上接近加工部位的区域。第一、第二导电滑环6、11的定子导线均与NIUSB-7212数据采集系统的输入端相连接，NIUSB-7212数据采集系统和电脑相连。NIUSB-7212是一款USB总线供电，在高采样率下也能保持高精度，采用即插即用的安装方式的数据采集系统。
为测量冷却条件下的切削温度，在工件3上通过螺钉连接安装密封罩12，防止冷却液对第二导电滑环11采集信号产生影响。
铣刀杆5安装固定在铣刀主轴4上，工件3外圈包裹绝缘纸2，然后通过三爪卡盘1安装固定，保证工件3和外界绝缘。铣刀片7和工件3是不同的材料，当铣刀片7铣削到工件3时，铣刀片7和工件3接触形成回路，其接触部分存在较高的切削温度，即为热电偶的热端；两个导电滑环11的输出导线和NIUSB-7212数据采集系统相连端，即为冷端。采用热电偶的方法对切削温度进行测量。不同的切削条件（如：工件转速、铣刀转速、进给量、冷却条件等）下，铣刀片7和工件3铣削区域的平均温度是不同的，所以在回路中产生的热电势也是不同的，NIUSB-7212数据采集系统和电脑相连，通过数据采集，并经过切削温度测试系统分析即可得出不同切削条件下的切削温度。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种车铣复合加工中心的切削温度测量装置，其特征在于：包括第一导电滑环（6）和第二导电滑环（11），所述第一、第二导电滑环（6、11）均包括相互匹配的转子和定子，其转子分别固定在铣刀杆（5）上和工件（3）靠近加工部位的一端，转子导线分别连接在铣刀片（7）上和工件（3）靠近加工部位的区域，第一、第二导电滑环（6、11）的定子位置通过夹持装置保持恒定不变，并且定子导线均与数据采集系统的输入端相连接；所述夹持装置包括止动片（9）、止动杆（10）、磁性台架（14），第一、第二导电滑环（6、11）的定子上固定着止动片（9），止动片（9）上设有圆槽，止动杆（10）插入止动片（9）的圆槽内，所述止动杆（10）由磁性台架（14）所夹持，而磁性台架（14）安放在机床上。
2.根据权利要求1所述的车铣复合加工中心的切削温度测量装置，其特征在于：所述第一、第二导电滑环（6、11）的转子内孔分别套装在铣刀杆（5）上和工件（3）靠近加工部位的一端，使用紧定螺钉（13）将第一、第二导电滑环（6、11）的转子固定在铣刀杆（5）和工件（3）上。
3.根据权利要求1或2所述的车铣复合加工中心的切削温度测量装置，其特征在于：所述工件（3）待加工部位前端预先加工成阶梯轴结构，第二导电滑环（11）的转子固定在所述阶梯轴结构的轴颈上。
4.根据权利要求1或2所述的车铣复合加工中心的切削温度测量装置，其特征在于：所述第一导电滑环（6）的转子导线夹在铣刀片（7）底部，第二导电滑环（11）的转子导线焊接在工件（3）上。
5.根据权利要求1所述的车铣复合加工中心的切削温度测量装置，其特征在于：所述第一、第二导电滑环（6、11）的定子上通过圆头螺钉（8）固定着止动片（9）。
6.根据权利要求1或2所述的车铣复合加工中心的切削温度测量装置，其特征在于：所述数据采集系统为NIUSB-7212数据采集系统。
7.根据权利要求1或2所述的车铣复合加工中心的切削温度测量装置，其特征在于：工件（3）通过三爪卡盘（1）安装固定，在工件（3）和三爪卡盘（1）之间设置有绝缘层。
8.根据权利要求7所述的车铣复合加工中心的切削温度测量装置，其特征在于：所述绝缘层为绝缘纸（2）。
9.根据权利要求1所述的车铣复合加工中心的切削温度测量装置，其特征在于：在第二导电滑环（11）外围设置有密封罩（12），所述密封罩（12）安装在工件（3）上。
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