CN104889820B - 一种用于钻削加工的切削温度监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于钻削加工的切削温度监测装置，其包括热电偶固定支架组件和钻削温度测量夹具，所述热电偶固定支架组件吸附于主轴箱上，所述钻削温度测量夹具安装在工作台上，该夹具为热电偶沿轴向的移动留有充足的空间。本发明可通过一次装夹试件的实验设置，可以实现整个试件钻孔过程切削温度的连续监测。

Description

一种用于钻削加工的切削温度监测装置

技术领域

本发明涉及钻削温度测量试验中，一种用于钻削加工的切削温度监测装置。

背景技术

钻削加工作为传统机械加工工艺中最为基本的一种切削加工方法，用来在工件上生成孔，钻孔工序约占机械加工总量的40～50％。近年来随着机械结构零部件材料－结构一体化的趋势，装配连接制孔工艺所占的比重快速上升，为了保证制孔质量、提高加工效率，钻削技术被广泛重视。然而，钻削本身作为一种半封闭式的机械加工方法，切削条件相对恶劣，钻削热都集中地产生在钻削刀具与工件相互作用的切削区域内，极易造成材料剧烈变形所形成的大切削热量集中所形成的钻削高温。其中，钻削温度对钻削工艺的影响随着钻削技术的应用更加显著，过高的钻削温度会直接导致钻屑变形复杂、钻头磨损严重、使用寿命短等问题，这也会间接导致孔加工精度和孔加工表面质量的下降。

对于开放式切削加工(如车削，铣削)的温度测量一般采用辐射温度原理获取，最常用的是红外热像仪法和光纤红外温度计法。由于钻削加工的切削区域半封闭，辐射无法直接到达，因此这类方法对于钻削加工的切削温度测量是不适用的。

目前对钻削温度的测量仍然以瞬时切削温度的采集为主，还无法对钻削温度的变化进行连续的监测。钻削瞬时切削温度的实验测量则一般采用在工件中埋入热电偶的方法来获取某点瞬时温度值。常见的方法有两种，一是人工热电偶法，直接埋入热电偶对来采集距离切削刃较近的工件上某点的瞬时钻削温度，二是半人工热电偶法，利用工件材料作为热电偶对中的一极，与埋入工件材料的另一极热电偶组成热电偶对，直接测量切削刃上某一点的瞬时钻削温度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于人工热电偶测温原理的用于钻削加工的切削温度测量装置，其将实验装置固定在机床的主轴箱上，能够通过该实验设置，简化实验设置，且通过一次实验设置能够测得一个试件完整切削过程的切削温度，便于我们获取稳定状态下温度值。

本发明是通过以下技术方案来解决其技术问题的：

一种用于钻削加工的切削温度监测装置，其包括热电偶固定支架组件和钻削温度专用测量夹具两部分，所述热电偶固定支架组件吸附于机床主轴箱上，钻削温度专用测量夹具必须具有充足的空间，以便热电偶能够与钻削刀具在轴向上保持同步移动。

所述的热电偶固定支架组件包括：磁性吸块，支撑杆和夹持器。磁性吸块通过转动手柄，控制与主轴箱的吸附和脱离，操作简单方便并且结构整体刚度高；使用该种装置便于伸缩和定位。

该方法的主要特点：首先，在工件上待钻孔区域通过电火花(激光)打微孔；其次，通过所设计装置保持钻削刀具在钻削过程中始终与热电偶在钻孔方向固定距离(0.5-1mm)，通过对钻削区域温度的持续测量，最终获取稳定状态下的钻削温度。

与现有的技术比较，本发明可以对钻削过程温度进行持续性的测量，可以获得稳定情况下的钻削温度，避免瞬时测量钻削温度带来的随机误差。通过对钻削过程温度的持续测量，可以使钻削区域温度逐步积累直至达到稳定状态，即为该钻削参数下钻削温度，使钻削温度值更加可靠。

附图说明

图1，为本发明的结构示意图。

图2，为本发明的三维结构示意图。

图3，为本发明钻削温度测量夹具的三维结构示意图。

图中，1机床主轴箱，2钻头，3试件，4热电偶，5夹持器，6磁性吸块，7紧固螺钉，8支撑杆，9十字卡扣，10，数据采集器

具体实施方法

本发明是一种用于钻削系统中连续变化切削温度监测的装置，其基于人工热电偶测温原理，通过将实验装置一次设置在机床主轴箱上，实现整个试件孔加工周期内的长时间、连续的切削温度监测，具体是利用热电偶固定支架组件及钻削温度专用测量夹具，使热电偶沿轴向上时刻与钻削刀具保持同步运动，实现长时间、连续切削温度的采集。

下面结合实施例和附图对本发明作详细说明，本实施例以发明技术方案为前提，给出了详细的实施方法和具体操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

首先，对试件待加工区域进行电火花(激光)打一个微孔，为了保证钻削温度测量的准确性，微孔的直径应尽可能小。

其次，将钻削温度测量专用夹具固定到机床工作台上。

第三，通过钻削温度测量专用夹具将试件固定，加紧；并通过手动操作机床进行对刀，使试件上的微孔处于刀具主切削刃的1/2处，由于该区域为钻削温度最高。

第四，热电偶的夹装与固定：首先，通过磁性吸块的吸附作用，将热电偶支撑杆固定在机床主轴箱上；其次，通过调节各个支撑杆，使热电偶夹持器中心与试件上微孔处于同一轴线上；第三，对热电偶进行装夹，将热电偶丝穿过微孔，使热电偶与钻削刀具之间有(0.5-1mm)距离，通过夹持器将热电偶与支撑杆连接一起；使热电偶随着主轴箱同步移动。

第五，操作机床开始钻削实验，并时刻观察数据采集器上钻削温度的变化情况，当钻削温度达到稳定时，记录下该温度(即为该钻削条件下钻削温度)。

Claims (3)

1.一种用于钻削加工的切削温度监测装置，其特征在于：所述切削温度监测装置包括热电偶固定支架组件和钻削温度专用测量夹具，所述热电偶固定支架组件吸附固定在主轴箱上，所述钻削温度专用测量夹具固定在机床工作台上，所述热电偶固定支架组件固定夹持有热电偶，所述的热电偶固定支架组件包括：磁性吸块，支撑杆和夹持器，磁性吸块通过转动手柄控制与主轴箱的吸附和脱离，所述夹持器夹持热电偶；所述钻削温度专用测量夹具下方留有便于热电偶与钻削刀具在轴向上保持同步移动的空间；

对试件待加工区域打一个轴向微孔，微孔处于钻削刀具主切削刃的1/2处，夹持器中心与微孔处于同一轴线上，热电偶丝穿过微孔。

2.根据权利要求1所述的一种用于钻削加工的切削温度监测装置，其特征在于：所述热电偶固定支架组件必须具有足够的刚度要求，保证热电偶始终与工件接触以及热电偶与钻削刀具之间的距离，便于获取稳定的钻削区域温度。

3.根据权利要求1所述的一种用于钻削加工的切削温度监测装置，其特征在于：所述钻削温度专用测量夹具下方必须留有足够的空间，便于支撑杆和夹持器的安放以及夹持器沿轴向的移动，同时保证钻削温度专用测量夹具具有足够刚度和强度防止产生震颤，影响钻削过程。