CN104942318A - 一种智能瞬态切削测温刀具、制作方法及其测温方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能瞬态切削测温刀具、制作方法以及测温方法，所述刀具包括：刀具本体；镀附在所述刀具本体上的薄膜热电偶，所述薄膜热电偶包括镀附在所述刀具本体上的绝缘膜；镀附在该绝缘膜上的热电极一、热电极二、Si3N4保护膜；以及分别与所述热电极一、热电极二连接，用于搭接所述热电极一、热电极二的热接点；同时所述薄膜热电偶通过设置在所述刀具本体上的线槽将与所述热电极一、热电极二对应的热电偶丝一、热电偶丝二引出；集成安装在所述刀具本体上的温度采集终端，用于实时采集切削温度数据。本发明能够适应于精密、瞬态切削温度测试环境，具有响应速度快、测量精度高、能够在生产现场对切削区域瞬态温度进行准确和实时测量等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能切削测温刀具、制作方法及其测温方法，属于切削加工领域和先进制造技术领域，尤其涉及精密切削温度自动测试领域。
背景技术
在现代机械加工中，随着切削加工精度要求的不断提高和加工对象的进一步复杂化，由切削温度变化引起的误差在加工总误差中所占比例呈增加趋势，这已经成为进一步提高加工精度的主要障碍之一。切削热和切削温度是切削过程中重要的物理现象，由于切削温度是对切削过程进行自适应控制的重要参数，是对切削过程和刀具状态间接监控的重要信号，因此在开展切削加工理论研究、切削刀具性能试验及被加工材料加工性能试验等研究时，对切削温度进行准确测量是先进制造领域的研究重点之一。
在薄壁类零件的高速切削加工中，由于加工时其散热性差，热变形产生的误差大，使尺寸和形位误差难以达到图纸要求；如在精密切削加工过程中，由于切削深度小，切削热及由此产生的切削温度主要集中于切削刀具的刀尖位置，切削加工时，刀尖恰好嵌入切屑与工件之间，切削温度变化速度快，导致传统切削温度测量方法很难测量快速变化的刀尖温度；如在化爆材料加工过程中，由于化爆材料的不均匀性，其内部随机分布硬质点，当切到某个硬质点时，或由于切削变形和振动等原因，会突然产生大量的切削热而使工件出现瞬时高温脉冲，当这一瞬时高温超出一定范围时，会引爆工件而发生重大恶性事故。因此，研制一种响应速度快、能准确测量刀尖切削温度的方法和技术已成为精密切削加工急需解决的关键问题，对先进制造及国防军工部门的安全，高效生产具有重大的意义。
发明内容
鉴于已有技术存在的缺陷，本发明的目的是要提供一种智能瞬态切削测温刀具，其具有能够适应极端环境，响应速度快、测量精度高、能够在生产现场对切削区域瞬态温度进行准确和实时测量等优点。
为了实现上述目的，本发明的技术方案：
一种智能瞬态切削测温刀具，其特征在于：
其包括：
刀具本体；
镀附在所述刀具本体上的薄膜热电偶，所述薄膜热电偶包括镀附在所述刀具本体上的绝缘膜；镀附在该绝缘膜上的热电极一、热电极二以及Si3N4保护膜；以及分别与所述热电极一、热电极二连接，用于搭接所述热电极一、热电极二的热接点；同时所述薄膜热电偶通过设置在所述刀具本体上的线槽将与所述热电极一、热电极二对应的热电偶丝一、热电偶丝二引出；
集成安装在所述刀具本体上的温度采集终端，用于实时采集切削温度数据。
进一步的，所述热电极一为NiCr热电偶薄膜，所述热电极二为NiSi热电偶薄膜。
进一步的，所述刀具本体包括：镀附有所述薄膜热电偶的刀片结构以及集成安装有所述温度采集终端的刀杆结构；所述刀杆结构包括：与所述线槽连通，用于穿插来自所述热电偶丝一、热电偶丝二的垂直孔；与所述垂直孔连通，并将所述热电偶丝一、热电偶丝二引入到横向水平孔中的纵向槽；同时所述横向水平孔与所述温度采集终端嵌入槽连通，用于将所述热电偶丝一、热电偶丝二引入到所述温度采集终端嵌入槽中。
进一步的，所述纵向槽通过挡板盖封，并用螺钉固定。
进一步的，所述温度采集终端包括：
与所述热电偶丝一、热电偶丝二连接，采集热电偶信号并进行信号放大、冷端补偿、模数转换和故障检测的A/D转换模块；
主控制器，接收所述A/D转换模块发送的数字温度信号并对其进行显示存储控制及无线传输；
与所述主控制器连接的温度显示模块，用于实现温度的实时显示；
与所述主控制器连接的温度数据存储模块，其采用SD卡作为存储媒介，用于实现测温数据的实时存储；
与所述主控制器连接的无线传输模块，该模块通过无线数传网络ZigBee技术将采集到的温度数据无线发送到与该模块对应的协调器，并通过所述协调器与计算机连接，以实现通过计算机对切削温度数据进行无线数据采集；
以及系统供电模块。
进一步的，所述温度采集终端还包括功能按键模块，用于实现对系统时间校对、温度显示控制以及测温数据控制。
本发明还要提供一种智能瞬态切削刀具制作方法，其特征在于：
其包括如下步骤：
1、制作所述测温刀具：
⑴、根据刀具设计要求将测温刀具刀片加工成所需刀片形状；
⑵、在所述测温刀具刀片上制备薄膜热电偶测温传感器即在所述测温刀具刀片上先后(如利用直流磁控溅射方法)沉积Al2O3绝缘膜、NiCr热电偶薄膜、NiSi热电偶薄膜以及Si3N4保护膜；
⑶、用导电银胶将NiCr热电偶丝的一端与NiCr热电偶薄膜粘结，并用导电银胶将NiSi热电偶丝一端与NiSi热电偶薄膜粘结；同时为了保证补偿导线间以及补偿导线与刀片间的绝缘，先在线槽底部固定绝缘片并涂绝缘胶，绝缘胶固化后，将作为补偿导线的各所述热电偶丝用密封胶在线槽内引出接线端，并将所述线槽灌封；
⑷、为了安装补偿导线，设置与所述测温刀具刀片配合使用的刀杆结构；并在刀杆结构的下底面先后依次加工纵向槽、与所述线槽连通的垂直孔、与所述线槽连通的横向水平孔；同时所述补偿导线安装绝缘护套后从所述测温刀具刀片底端引出，使其依次穿过刀杆结构的垂直孔、纵向槽，最后从横向水平孔引入到数据采集终端嵌入槽，便于其与该数据采集终端实现连接；
2、安装数据采集终端：
在数据采集终端嵌入槽四周的刀杆结构上设置若干水平通孔并将数据采集终端系统安装在数据采集终端嵌入槽中。
所述温度采集终端包括：
与所述热电偶丝一、热电偶丝二连接，采集热电偶信号并进行信号放大、冷端补偿、模数转换和故障检测的A/D转换模块；
主控制器，接收所述A/D转换模块发送的数字温度信号并对其进行显示和
存储控制以及无线传输；
与所述主控制器连接的温度显示模块，用于实现温度的实时显示；
与所述主控制器连接的温度数据存储模块，其采用SD卡作为存储媒介，用于实现测温数据的实时存储；
与所述主控制器连接的无线传输模块，该模块通过无线数传网络ZigBee技术将采集到的温度数据无线发送到与该模块对应的协调器，并通过所述协调器与计算机连接，以实现通过计算机对切削温度数据进行无线数据采集；
以及系统供电模块。
本发明还要提供一种基于所述智能瞬态切削刀具的瞬态切削测温方法，其特征在于：
其包括如下步骤：
I、安装所述智能瞬态切削刀具；
II、安装待加工工件；
III、进行切削测温实验：将可插拔式无线传输数据发送模块插入智能数据采集终端，通过串口实现上位机与协调器的通信，协调器与计算机连接同时开启计算机中温度数据采集软件；同时将所述智能数据采集终端进行通电并开始切削测试。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明通过在切削刀具上直接沉积薄膜热电偶切削测温传感器并集成智能数据采集终端的设计，使得本发明能够适应于精密、瞬态切削温度测试环境，具有响应速度可达毫秒或微秒级别、测量精度高、能够对切削区域瞬态温度进行准确和实时测量等优点；同时可实现切削温度在生产现场实时显示；切削温度数据实时存储；切削温度数据无线传输；模块化设计可以实现功能选择；有效避免了数据的丢失，使智能瞬态测温刀具具有较高可靠性和稳定性。实验结果表明，本发明能够满足切削过程中瞬态切削温度的测试要求。
附图说明
图1本发明所述智能切削测温刀具结构总示意图；
图2本发明所述测温刀具刀片的结构示意图；
图3本发明所述测温刀具刀杆的结构示意图；
图4a-4c本发明所述NiCr/NiSi薄膜对应的掩膜示意图；
图5本发明所述智能数据采集终端结构示意图；
图6本发明所述工件与机床绝缘安装图；
图中：1、刀具本体、2、热接点，3、NiCr热电偶薄膜，4、NiSi热电偶薄膜，5、Al2O3绝缘膜，6、刀片，7、线槽，8(8’)-导电银胶，9、NiCr热电偶丝，10、NiSi热电偶丝，11、Si3N4保护膜，12、纵向槽，13、挡板，14、螺钉，15、横向水平孔，16、螺钉，17、温度采集终端嵌入槽，18、水平通孔，19、垂直孔，20、刀杆结构，21、智能数据采集终端，22、无线传输模块，23、无线传输端口，24、程序下载端口，25、显示模块，26、功能按键模块，27、供电模块，28、数据存储模块，29、机床，30、三爪卡盘，31、绝缘垫片，32、工件，33、绝缘电木，34、机床顶尖。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。
如图1-图6所示，所述新型智能瞬态切削测温刀具，其包括：
刀具本体1；所述刀具本体1包括：镀附有所述薄膜热电偶的刀片6以及集成安装有所述温度采集终端的刀杆结构20；所述刀杆结构20包括：与所述线槽7连通，用于穿插来自所述热电偶丝一9、热电偶丝二10的垂直孔19；与所述垂直孔19连通，并将所述热电偶丝一9、热电偶丝二10引入到横向水平孔15中的纵向槽11；同时所述横向水平孔15与所述温度采集终端嵌入槽17连通，用于将所述热电偶丝一9、热电偶丝二10引入到所述温度采集终端嵌入槽17中。
镀附在所述刀具本体上的薄膜热电偶，所述薄膜热电偶包括镀附在所述刀具本体上的Al2O3绝缘膜5；镀附在该绝缘膜上的热电极一、热电极二以及Si3N4保护膜11；以及分别与所述热电极一、热电极二连接，用于搭接所述热电极一、热电极二的热接点2；同时所述薄膜热电偶通过设置在所述刀具本体上的线槽7将与所述热电极一、热电极二对应的热电偶丝一9、热电偶丝二10引出作为接线端；所述热电极一为NiCr热电偶薄膜3，所述热电极二为NiSi热电偶薄膜4。所述纵向槽12通过挡板13盖封，并用螺钉14固定。
集成在所述刀具本体上的温度采集终端21，用于实现对瞬态切削温度数据的采集处理。其中，所述温度采集终端包括：
与所述热电偶丝一、热电偶丝二连接，采集热电偶信号并进行信号放大、冷端补偿、模数转换和故障检测的A/D转换模块；
主控制器，接收所述A/D转换模块发送的数字温度信号并对其进行处理；
与所述主控制器连接的温度显示模块24，用于实现温度的实时显示；
与所述主控制器连接的温度数据存储模块28，其采用SD卡作为存储媒介，实现将测温数据的实时存储；
与所述主控制器连接的无线传输模块22，该模块通过无线数传网络ZigBee技术将采集到的温度数据无线发送到协调器，通过串口实现上位机与协调器的通信，协调器与计算机连接，通过计算机对切削温度数据进行无线数据采集；
功能按键模块26，其用于实现对系统时间校对、温度显示控制以及测温数据控制；
以及供电模块27。
本发明还要提供一种智能瞬态切削刀具制作方法，其包括如下步骤：
1、制作所述测温刀具：
⑴、根据刀具设计要求将测温刀具刀片加工成所需刀片形状；
利用高精密线切割机床将高速钢材料根据刀具设计要求加工成普通刀片形式，在刀片底部开深度为1mm的线槽7。同时将上述刀片的后刀面分别用水砂纸从粗到细精磨，最后用粒度小于2.5μm的水溶性抛光膏抛光成镜面备用。样品清洗时，将刀片首先放入丙酮中清洗，然后用酒精清洗，再用13MΩ以上去离子水清洗，三步清洗都是在超声波清洗机上完成，烘干后放入真空室内并关严。
⑵、在所述测温刀具刀片上制备薄膜热电偶测温传感器即在所述测温刀具刀片上先后沉积Al2O3绝缘膜5、NiCr热电偶薄膜3、NiSi热电偶薄膜4以及Si3N4保护膜11；
即采用直流脉冲磁控溅射技术在其上先后沉积SiO2绝缘膜、NiCr热电偶薄膜、NiSi热电偶薄膜以及Si3N4保护膜；
其中过程包括利用掩膜把不需要镀NiCr薄膜的地方掩盖起来；镀NiSi薄膜时，需要换上另一种靶材及对应的掩膜。其所需掩膜的设计如图4a-4c所示。将电极一、热电极二与热电偶丝一、热电偶丝二连接处掩盖起来镀附Si3N4保护膜。
⑶、用耐高温导电银胶(DB5015乙组份和甲组分)将NiCr热电偶丝的一端与NiCr热电偶薄膜粘结，并用耐高温导电银胶(DB5015乙组份和甲组分)将NiSi热电偶丝一端与NiSi热电偶薄膜粘结；为了保证补偿导线间以及补偿导线与刀片间的绝缘，先在线槽底部固定绝缘片并涂绝缘胶，绝缘胶固化后，将作为补偿导线的各所述热电偶丝用密封胶在线槽内引出接线端，并将所述线槽灌封；同时采用温度计量炉、冰点器、放大电路、数据采集卡和计算机组成的热电偶标定系统，对测温传感器薄膜热电偶进行标定。如图6所示，将测温薄膜热电偶放入温度计量炉，NiCr热电偶丝和NiSi热电偶丝通过冰点器与放大电路和数据采集卡相连，数据采集卡也计算机连接通过软件对切削温度数据进行采集和标定。
⑷、为了安装补偿导线即为了安装NiCr/NiSi薄膜热电偶的引出NiCr热电偶丝9和NiSi热电偶丝10，设置与所述测温刀具刀片配合使用的刀杆结构(型号选用S45W25－4K16)；并在刀杆结构的下底面先后依次加工纵向槽、与所述线槽连通的垂直孔、与所述线槽连通的横向水平孔，打磨去毛刺；所述测温刀具刀杆结构如图3所示，NiCr热电偶丝9和NiSi热电偶丝10安装绝缘护套后从所述测温刀具刀片底端引出，使其依次穿过刀杆结构的垂直孔、纵向槽，最后从横向水平孔引入到数据采集终端嵌入槽16，便于其与该数据采集终端的MAX31855连接；最后纵向槽12使用挡板13盖封，并用螺钉16固定。
2、安装数据采集终端：
在数据采集终端嵌入槽四周的刀杆结构上设置若干水平通孔18并通过螺钉使其嵌入到数据采集终端嵌入槽内，从而实现数据采集终端与刀具本体的连接。
所述温度采集终端包括：
与所述热电偶丝一、热电偶丝二连接，采集热电偶信号并进行信号放大、冷端补偿、模数转换和故障检测的A/D转换模块；
主控制器，接收所述A/D转换模块发送的数字温度信号并对所述信号进行显示和存储控制以及无线传输；
与所述主控制器连接的温度显示模块，用于实现温度的实时显示；
与所述主控制器连接的温度数据存储模块，其采用SD卡作为存储媒介，用于实现测温数据的实时存储；
与所述主控制器连接的无线传输模块，该模块通过无线数传网络ZigBee技术将采集到的温度数据无线发送到与该模块对应的协调器，并通过所述协调器与计算机连接，以实现通过计算机对切削温度数据进行无线数据采集；
以及系统供电模块。
其中智能温度数据采集终端的软硬件电路设计包括：
第一步：选择智能温度数据采集终端的主要元器件的型号。其采用ATMEL公司生产的ATmega128作为主控制器，来实现对瞬态切削温度数据的采集，A/D转换模块选用美信公司生产的MAX31855，来实现热电偶信号放大、冷端补偿、模数转换和故障检测等功能；温度显示模块选用LCD1602字符型液晶；温度数据存储模块采用SD卡作为存储媒介；无线传输模块(图1中23为无线传输端口)采用无线数传网络ZigBee技术；
第二步：对终端中各个模块进行电路搭建。包括：1)晶振电路，ATmegal28的时钟源可以通过恪丝位来设置,芯片默认工作晶振是内部IMHz RC振荡器,实际电路中,使用外接12M晶振；2)显示电路；3)串口通讯电路；4)按键电路；5)SD卡数据存储电路；6)ZigBee无线传输电路；
第三步：软件部分程序的编写。利用ATMEL公司提供的AVR Studio开发平台，并在AVR Studio开发平台上安装WinAVR作为开发平台，通过C语言来为整个系统各个模块编写相应程序，以满足整个设计的需要。然后进行调试和仿真。
第四步：电路图的绘制。利用Altium designer软件绘制整个系统的电路原理图，按照各个元器件的封装绘制电路PCB图，并印刷电路板。
第五步：对整个智能温度数据采集终端系统进行封装，使其外部结构满足智能瞬态测温刀具的需要，如图1中21所示。
本发明还要提供一种基于所述智能瞬态切削刀具的瞬态切削测温方法，其特征在于：
其包括如下步骤：
1、如图1所示安装所述智能瞬态切削刀具；为了保证切削过程中热电势不流失，应保证智能测温刀片6和刀杆结构20之间以及工件32和机床29之间的绝缘。当智能测温刀片安装到刀杆结构上时，需要在其下表面与刀杆结构间安装绝缘刀垫31；
2、安装待加工工件；如图6所示，为了满足机床29和工件32之间的绝缘，经过多次实验，最后确定采用电木加工成绝缘垫片31，做机床三爪卡盘30与工件32之间的绝缘，将电木加工成圆柱嵌入工件尾部，打中心孔定位，做机床顶尖34与工件32间的绝缘。经测试，该绝缘方案满足实验条件的需要。
3、进行切削测温实验：选用牌号为2A12T4的铝合金棒材进行切削试验。将可插拔式无线传输数据发送模块插入智能数据采集终端，通过串口实现上位机与协调器的通信，协调器与计算机连接同时开启计算机中温度数据采集软件。将整个智能数据采集终端系统进行通电并开始切削测试。
切削实验结果。切削试验在C620-A普通车床进行，切削材料为2A12T4铝合金，工件直径φ＝200mm；试验条件分别为转速n＝200r/min，切削深度ap＝1mm，改变进给量f(mm/r)其试验结果如下表。
| 进给量f(mm/r) | 0.1 | 0.15 | 0.2 | 0.25 | 0.3 |
| 温度t(℃) | 76 | 102 | 134 | 158 | 175 |
利用SD卡将瞬态切削温度数据进行存储和计算机通过接收ZigBee发送的温度数据来进行采集和处理。这种通过间接和直接对瞬态切削温度数据采集的方案避免了数据的丢失，使智能瞬态测温刀具具有较高可靠性和稳定性。实验结果表明，所发明的智能瞬态切削测温刀具能够满足切削过程中瞬态切削温度的测试要求。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种智能瞬态切削测温刀具，其特征在于：
其包括：
刀具本体；
镀附在所述刀具本体上的薄膜热电偶，所述薄膜热电偶包括镀附在所述刀具本体上的绝缘膜；镀附在该绝缘膜上的热电极一、热电极二以及Si3N4保护膜；以及分别与所述热电极一、热电极二连接，用于搭接所述热电极一、热电极二的热接点；同时所述薄膜热电偶通过设置在所述刀具本体上的线槽将与所述热电极一、热电极二对应的热电偶丝一、热电偶丝二引出；
集成安装在所述刀具本体上的温度采集终端，用于实时采集切削温度数据。
2.根据权利要求1所述的智能瞬态切削测温刀具，其特征在于：
所述热电极一为NiCr热电偶薄膜，所述热电极二为NiSi热电偶薄膜。
3.根据权利要求1所述的智能瞬态切削测温刀具，其特征在于：
所述刀具本体包括：镀附有所述薄膜热电偶的刀片结构以及集成安装有所述温度采集终端的刀杆结构；所述刀杆结构包括：与所述线槽连通，用于穿插来自所述热电偶丝一、热电偶丝二的垂直孔；与所述垂直孔连通，并将所述热电偶丝一、热电偶丝二引入到横向水平孔中的纵向槽；同时所述横向水平孔与所述温度采集终端嵌入槽连通，用于将所述热电偶丝一、热电偶丝二引入到所述温度采集终端嵌入槽中。
4.根据权利要求3所述的智能瞬态切削测温刀具，其特征在于：
所述纵向槽通过挡板盖封，并用螺钉固定。
5.根据权利要求1所述的智能瞬态切削测温刀具，其特征在于：
所述温度采集终端包括：
与所述热电偶丝一、热电偶丝二连接，采集热电偶信号并进行信号放大、冷端补偿、模数转换和故障检测的A/D转换模块；
主控制器，接收所述A/D转换模块发送的数字温度信号并对其进行显示存储控制及无线传输；
与所述主控制器连接的温度显示模块，用于实现温度的实时显示；
与所述主控制器连接的温度数据存储模块，其采用SD卡作为存储媒介，用于实现测温数据的实时存储；
与所述主控制器连接的无线传输模块，该模块通过无线数传网络ZigBee技术将采集到的温度数据无线发送到与该模块对应的协调器，并通过所述协调器与计算机连接，以实现通过计算机对切削温度数据进行无线数据采集；
以及系统供电模块。
6.根据权利要求5所述的智能瞬态切削测温刀具，其特征在于：
所述温度采集终端还包括功能按键模块，用于实现对系统时间校对、温度显示控制以及测温数据控制。
7.一种智能瞬态切削刀具制作方法，其特征在于：
其包括如下步骤：
㈠、制作所述权利要求1所述的测温刀具：
⑴、根据刀具设计要求将测温刀具刀片加工成所需刀片形状；
⑵、在所述测温刀具刀片上制备薄膜热电偶测温传感器即在所述测温刀具刀片上先后沉积Al2O3绝缘膜、NiCr热电偶薄膜、NiSi热电偶薄膜以及Si3N4保护膜；
⑶、用导电银胶将NiCr热电偶丝的一端与NiCr热电偶薄膜粘结，并用导电银胶将NiSi热电偶丝一端与NiSi热电偶薄膜粘结；同时为了保证补偿导线间以及补偿导线与刀片间的绝缘，先在线槽底部固定绝缘片并涂绝缘胶，绝缘胶固化后，将作为补偿导线的各所述热电偶丝用密封胶在线槽内引出接线端，并将所述线槽灌封；
⑷、为了安装补偿导线，设置与所述测温刀具刀片配合使用的刀杆结构；并在刀杆结构的下底面先后依次加工纵向槽、与所述线槽连通的垂直孔、与所述线槽连通的横向水平孔；同时所述补偿导线安装绝缘护套后从所述测温刀具刀片底端引出，使其依次穿过刀杆结构的垂直孔、纵向槽，最后从横向水平孔引入到数据采集终端嵌入槽，便于其与该数据采集终端实现连接；
㈡、安装数据采集终端：
在数据采集终端嵌入槽四周的刀杆结构上设置若干水平通孔并将数据采集终端系统安装在数据采集终端嵌入槽中。
8.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于：
所述温度采集终端包括：
与所述热电偶丝一、热电偶丝二连接，采集热电偶信号并进行信号放大、冷端补偿、模数转换和故障检测的A/D转换模块；
主控制器，接收所述A/D转换模块发送的数字温度信号并对其进行显示存
储控制及无线传输；
与所述主控制器连接的温度显示模块，用于实现温度的实时显示；
与所述主控制器连接的温度数据存储模块，其采用SD卡作为存储媒介，用于实现测温数据的间接传输存储；
与所述主控制器连接的无线传输模块，该模块通过无线数传网络ZigBee技术将采集到的温度数据无线发送到与该模块对应的协调器，并通过所述协调器与计算机连接，以实现通过计算机对切削温度数据进行无线数据采集；
以及系统供电模块。
9.一种基于如权利要求1所述智能瞬态切削刀具的瞬态切削测温方法，其特征在于：
其包括如下步骤
①、安装所述智能瞬态切削测温刀具；
②、安装待加工工件；
③、进行切削测温实验：将可插拔式无线传输数据发送模块插入智能数据采集终端，通过串口实现上位机与协调器的通信，协调器与计算机连接同时开启计算机中温度数据采集软件；同时将所述智能数据采集终端进行通电并开始切削测试。
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105458312A (zh) * | 2015-12-14 | 2016-04-06 | 华中科技大学 | 一种微织构封装测温刀具 |
| CN105908142A (zh) * | 2016-04-15 | 2016-08-31 | 大连交通大学 | 一种高温薄膜应变计及其制作方法 |
| CN106197719A (zh) * | 2016-08-09 | 2016-12-07 | 大连交通大学 | 一种用于测量瞬态切削温度的薄膜热电偶引线夹紧机构 |
| CN108757740A (zh) * | 2018-05-29 | 2018-11-06 | 河南科技大学 | 一种基于复合膜系结构的温度型自感知轴承 |
| CN109759900A (zh) * | 2019-03-21 | 2019-05-17 | 中国工程物理研究院化工材料研究所 | 适于含能材料切削加工的测温刀具 |
| CN114224426A (zh) * | 2021-12-13 | 2022-03-25 | 大连交通大学 | 一种嵌入式多参数原位测量用骨钻削监测装置 |
| CN114274225A (zh) * | 2021-12-24 | 2022-04-05 | 杭州电子科技大学 | 用于ptfe切削加工的瞬态测温刀具及其使用方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1752724A (zh) * | 2004-09-23 | 2006-03-29 | 大连理工大学 | 一种薄膜热电偶温度传感器 |
| CN101324471A (zh) * | 2008-07-14 | 2008-12-17 | 大连理工大学 | 采用多层复合薄膜温度传感器测试瞬态切削温度的方法 |
| CN202985257U (zh) * | 2013-01-11 | 2013-06-12 | 浙江机电职业技术学院 | 一种切削温度测量装置 |
| CN103900727A (zh) * | 2014-04-18 | 2014-07-02 | 大连交通大学 | 一种用于瞬态温度测量的薄膜传感器及其制作方法 |
| US20140269837A1 (en) * | 2013-03-14 | 2014-09-18 | Magnadrive Corporation | Apparatus, systems, and methods for monitoring elevated temperatures in rotating couplings and drives |
-
2015
- 2015-07-01 CN CN201510378232.5A patent/CN104942318B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1752724A (zh) * | 2004-09-23 | 2006-03-29 | 大连理工大学 | 一种薄膜热电偶温度传感器 |
| CN101324471A (zh) * | 2008-07-14 | 2008-12-17 | 大连理工大学 | 采用多层复合薄膜温度传感器测试瞬态切削温度的方法 |
| CN202985257U (zh) * | 2013-01-11 | 2013-06-12 | 浙江机电职业技术学院 | 一种切削温度测量装置 |
| US20140269837A1 (en) * | 2013-03-14 | 2014-09-18 | Magnadrive Corporation | Apparatus, systems, and methods for monitoring elevated temperatures in rotating couplings and drives |
| CN103900727A (zh) * | 2014-04-18 | 2014-07-02 | 大连交通大学 | 一种用于瞬态温度测量的薄膜传感器及其制作方法 |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105458312A (zh) * | 2015-12-14 | 2016-04-06 | 华中科技大学 | 一种微织构封装测温刀具 |
| CN105908142A (zh) * | 2016-04-15 | 2016-08-31 | 大连交通大学 | 一种高温薄膜应变计及其制作方法 |
| CN105908142B (zh) * | 2016-04-15 | 2018-08-14 | 大连交通大学 | 一种高温薄膜应变计及其制作方法 |
| CN106197719A (zh) * | 2016-08-09 | 2016-12-07 | 大连交通大学 | 一种用于测量瞬态切削温度的薄膜热电偶引线夹紧机构 |
| CN106197719B (zh) * | 2016-08-09 | 2018-08-14 | 大连交通大学 | 一种用于测量瞬态切削温度的薄膜热电偶引线夹紧机构 |
| CN108757740B (zh) * | 2018-05-29 | 2019-09-06 | 河南科技大学 | 一种基于复合膜系结构的温度型自感知轴承 |
| CN108757740A (zh) * | 2018-05-29 | 2018-11-06 | 河南科技大学 | 一种基于复合膜系结构的温度型自感知轴承 |
| CN109759900A (zh) * | 2019-03-21 | 2019-05-17 | 中国工程物理研究院化工材料研究所 | 适于含能材料切削加工的测温刀具 |
| CN109759900B (zh) * | 2019-03-21 | 2024-03-12 | 中国工程物理研究院化工材料研究所 | 适于含能材料切削加工的测温刀具 |
| CN114224426A (zh) * | 2021-12-13 | 2022-03-25 | 大连交通大学 | 一种嵌入式多参数原位测量用骨钻削监测装置 |
| JP2023087681A (ja) * | 2021-12-13 | 2023-06-23 | 大連交通大学 | 埋め込み式マルチパラメーター原位置測定用骨掘削監視装置 |
| CN114224426B (zh) * | 2021-12-13 | 2023-11-14 | 大连交通大学 | 一种嵌入式多参数原位测量用骨钻削监测装置 |
| CN114274225A (zh) * | 2021-12-24 | 2022-04-05 | 杭州电子科技大学 | 用于ptfe切削加工的瞬态测温刀具及其使用方法 |
| CN114274225B (zh) * | 2021-12-24 | 2024-02-06 | 杭州电子科技大学 | 用于ptfe切削加工的瞬态测温刀具及其使用方法 |
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