CN107250745A - 温度测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种温度测量装置，所述温度测量装置用于加工装置中以旋转轴为中心自由旋转的金属制旋转部件，所述加工装置夹持所述旋转部件并与所述旋转部件协作并同轴旋转。该温度测量装置包括：理想温度设定部，设定所述旋转部件的旋转中的理想温度；温度测量部，测量所述旋转部件的旋转中的实际温度；以及检测部，检测由所述温度测量部测量的实际温度和此时由所述理想温度设定部设定的理想温度之差是否超过预先设定的阈值。

Description

温度测量装置
技术领域
本发明涉及一种温度测量装置，在金属制工具等的旋转部件进行旋转动作的过程中，通过实时检测其摩擦磨损的临界点,从而可防止工具等的损坏或过度磨损。
背景技术
通常，存在通过像端铣刀(end-mill)、丝锥、钻这样的金属制工具等的旋转部件进行旋转，从而对固定的工件(加工对象物)进行加工的装置，或者，相反地，将工具等固定而旋转工件本身的车床用车刀等加工装置。这些金属加工装置的工具等在通常的加工中具有足够的强度，但是如果长时间使用或连续使用则会产生摩擦磨损，当超过预定阈值(磨损临界)时，由于巨大磨损或根据情况可能会瞬间损坏。在这种情况下，需要更换工具等。尤其在昼夜连续加工时，多数情况下人注意到并进行对应但为时已晚，并且还存在由于更换工具等而机械长时间停止从而加工时间增加，或者由于损坏或断裂的工具而导致工件(加工对象物)发生二次损伤的问题
因此，特别需要寻求提供一种方法，其在工具等的旋转部件动作中(旋转中)检测其断裂或耐用临界。对于这种需要，目前，根据经验法则对于每个工具等或工件调整加工装置的动作或工具等的更换时期。具体地，目前，通过工具前端发出的声音或工具的振动、由于摩擦热而工具前端部局部发生赤热时的色泽，根据匠人技艺进行预测和判断及应对，在使用相同材料相同直径的工具，相同条件(加工对象相同，加工速度、加工方法相同)的情况下，基于到那时发生损坏的时间经验来更换工具，从而在损坏之前就进行工具更换来防止损坏(下文将详细说明)。
但是，经验法则无法适当地事先对应工具等的损坏、断裂。另外，没有实时检测动作中在机器上施加于工具等的负荷或振动的方法，从这个角度看，不能实时防止工具等的损坏或过度摩擦磨损的产生。
另外，除了工具之外，近年来工业界实际应用的摩擦搅拌焊接装置的旋转工具也是产生巨大摩擦磨损的旋转部件，如何对对其机械性能的劣化或更换时期进行判断也很重要。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-92205号公报
发明内容
发明要解决的问题
因此，本发明为了解决上述问题而做出，其目的在于提供一种温度测量装置，对于与金属制工具等的旋转部件的断裂等关联的摩擦磨损的临界点，通过关注其在旋转中的温度上升并在旋转动作中进行实时预知(检测)，从而防止工具等的损坏或过度磨损，并且能够防止更换时间损失和工件的二次损伤。
解决问题的技术方案
本发明的第一方面是提供一种温度测量装置，所述温度测量装置用于加工装置中以旋转轴为中心自由旋转的旋转部件，所加工装置夹持所述旋转部件并与所述旋转部件协作并同轴旋转，所述温度测量装置包括：
理想温度设定部，设定所述旋转部件的旋转中的理想温度；
温度测量部，测量所述旋转部件的旋转中的实际温度；以及
检测部，检测由所述温度测量部测量的实际温度和由所述理想温度设定部设定的理想温度之差是否超过预先设定的阈值。
在本发明第一方面中,当工具等的旋转部件的理想温度与实测温度之差超过预先设定的预定阈值时,可以检测到损坏等的征兆。
可以得知工具部件等的旋转部件的内部温度与损坏等的征兆有关系，因此在本发明第一方面中,判定实际温度与预先设定的理想温度的乖离是否超过预定的阈值，当超过阈值时，检测为损坏等的临界温度。下文将示出理想温度设定的代表性具体实施例。
优选地，通过预先设定有所述旋转部件和所述温度测量装置的运转条件下的理想温度的计算式计算由所述理想温度设定部设定的理想温度。
另外，所述计算式的实施例为
T＝Ts+(T0-Ts)exp(-t/Tm) 数1
Ts：设定密度为ρ，比热为C，与外部的热传导率为α，圆柱的初始温度为T0，发生急剧变化时阶跃响应的外部阶跃温度
Tm：ρCD/4α。
在本实施例中，可以由事先根据材质和运转条件在理论上预先设定了理想温度的数学式来导出。
另外，优选地，由所述理想温度设定部设定的理想温度根据示出预定时间和温度的关系的时间/温度表确定
理想温度除了可以根据预定的计算式计算之外，用户还可以根据加工条件等预先验证、设定理想温度，据此确定理想温度。关于判断哪个阶段是否为断裂等的征兆，完全可以由用户分别设定。
在这两个示例中，鉴于难以将旋转部件的形状、材质或运转条件、环境条件全部用理论数学式对应，可以设定包含误差等的优选温度/时间表，或者，作为旋转部件或旋转条件、环境条件特有的温度，可设定为由用户根据经验法则导出的理想温度。
另外，所述检测部也可以将在超过阈值时检测为临界温度，所述临界温度在根据上述计算式获得的理想温度、用户设定的理想温度或两者的任一个超过阈值时作为临界温度检测。
本发明的第二方面是提供一种温度测量装置，所述温度测量装置用于加工装置中的以旋转轴为中心自由旋转的旋转部件，所加工装置夹持所述旋转部件并与所述旋转部件协作并同轴旋转，所述温度测量装置包括：
温度测量部，测量所述旋转部件的旋转中的实际温度；
温度变化检测部，检测由所述温度测量部测量的实际温度的变化度；
以及临界检测部，将由所述温度变化检测部检测出的实际温度的变化度是否超过预先设定的条件作为临界温度进行检测。
另外，上述温度测量装置还可以包括：
理想温度设定部，设定所述旋转部件的旋转中的预定时间中的理想温度；
检测部，检测所述温度测量部检测的实际温度和当时所述理想温度设定部设定的理想温度之差是否超过预设的阈值。
在本发明第二方面中，不设定温度上升量的临界，而设定实际温度的变化度的临界。在本发明第一方面中，根据温度的上升量检测作为损坏等的征兆的临界温度，但是可知仅仅如此可能无法恰当地检测损坏等征兆。的确，本发明第一方面中，可由用户设定理想温度，从而可以高自由度地对应，但是在即将损坏等之前为止温度上升较小，在即将损坏之前温度一下子上升的情况下，有时仅仅根据温度的变化量难以捕捉征兆。
在本发明第二方面中，考虑上述情况进行验证的结果为，可知温度上升量变大之前实际温度的变化度(例如变化率(温度倾斜))增大的情况，将其作为损坏等的临界征兆检测。另一方面，仅靠实际温度的变化度可能无法对应所有情况，因此可以将设定理想温度作为实际温度的变化量的阈值的本发明第一方面和本发明第二方面组合。
另外，本发明第二方面中，所述温度测量部可以针对每一个预定时间执行预定时间的实际温度测量，
所述温度测量部可以针对所述旋转部件的每一个动作在各动作时间中执行实际温度测量。
考虑实际温度在每个加工时间进行测量的情况和在每个加工(例如端铣刀的穿孔加工的各加工或侧面加工的各过程)进行测量的情况。
另外，优选地，对于由所述温度测量部测量的实际温度，将各测量时间中的最高温度设定为实际温度值。
另外，所述温度变化检测部将所测量的实际温度和之前测量的实际温度的变化率作为所述变化度计算，
在所述临界温度测量部中，检测算出的变化度是否超过预设的阈值。
作为检测的实际温度的变化度，还考虑设定实际温度的变化率的临界作为阈值。
另外，所述温度变化检测部将所测量的实际温度和之前测量的实际温度的温度差作为所述变化度计算，
在所述临界温度测量部中，检测算出的变化度是否超过预设的阈值
作为检测的实际温度的变化度，除观察上述实际温度的变化率的情况之外，考虑设定当前的实际温度和算之前测量的实际温度的温度差的临界作为阈值，例如与1次之前(或数次之前)的差或与数次量的平均的差等。
而且，所述温度变化检测部将各预定时间或各动作时间的所述实际温度的积分值作为所述变化度计算，
在所述临界温度测量部中，检测算出的变化度是否超过预设的阈值
还考虑设定实际温度的积分值的临界作为阈值。在实际的测量数据中，不仅有温度不断上升的情况，还有反复上升、下降而整体趋势是温度上升的情况，对这种情况特别适合。
另外，在本发明第一方面和第二方面中，可以在检测到所述临界温度时发出警告信号。
另外，当检测到所述临界温度时，可以进行控制以使得所述旋转部件的旋转减速或停止。
检测临界温度，判断为断裂等的征兆时，通过进行控制以使得旋转部件的旋转减速或停止，从而可以在实际发生工具的断裂等现象之前回避发生这些现象，从而可以降低由于工具的断裂等而产生的更换时间损失。
另外，所述温度测量部包括：温度测量元件，设置在所述旋转部件上，测量所述旋转部件的温度；以及发送部，从所述温度测量元件发送使用所述温度测量部生成的温度测量结果。
另外，优选地，所述旋转部件例如是端铣刀、丝锥、钻或者摩擦搅拌焊接用的旋转工具，通过这些对固定的加工对象物进行加工。
另外，本发明的另一方面，提供一种温度测量装置，所述温度测量装置用于治具，所述治具在旋转装置中抵接以旋转轴为中心自由旋转的旋转部件并加工所述旋转部件，所述旋转装置夹持所述旋转部件并与所述旋转部件协作并同轴旋转，所述温度测量装置包括：
理想温度设定部，设定所述治具的理想温度；
温度测量部，测量所述治具的实际温度；以及
检测部，检测由所述温度测量部测量的实际温度和当时由所述理想温度设定部设定的理想温度之差是否超过预先设定的阈值
另外，本发明的又一方面，提供一种温度测量装置，所述温度测量装置用于治具，所述治具在旋转装置中抵接以旋转轴为中心自由旋转的旋转部件并加工所述旋转部件，所述旋转装置夹持所述旋转部件并与所述旋转部件协作并同轴旋转，所述温度测量装置包括：
温度测量部，测量所述治具的实际温度；
温度变化检测部，检测由所述温度测量部测量的实际温度的变化度；以及
临界检测部，将由所述温度变化检测部检测的实际温度的变化度是否超过预先设定的条件作为临界温度进行检测。
旋转部件是加工对象物，可以用于对固定的加工治具本身检测上述温度上升所造成的断裂等的征兆。
所述治具例如是车刀或刨刀。
发明效果
根据本发明的温度测量装置，对于金属制工具等的旋转部件的断裂等的摩擦磨损的临界点，通过关注其在旋转中的温度上升并在旋转动作中进行实时预知(检测)，从而防止工具等的损坏或过度磨损，并且能够防止更换时间损失和工件的二次损伤。
附图说明
图1是示出具有本发明的温度测量装置的加工装置(端铣刀)的图，左图是加工装置的纵向大致截面图，右图是加工装置的照片。
图2是示出电信号的流动的一个实施例的框图，该电信号示出由温度测量部测量的切削工具的温度。
图3是对本实施方式中的端铣刀的温度测量方法的一个实施例进行说明的流程图。
图4是示出由端铣刀对加工对象物(被切削材料)进行干式切削加工和MQL加工后的端铣刀内部的实测温度以及理想温度(计算温度)与加工时间的关系、实测温度与理想温度之差、以及示出该差的临界的阈值的曲线图，其中，左图示出干式切削加工时的状态，右图示出MQL加工时(MQL：向端铣刀加入油剂的加工)的状态。
图5是说明进行干式切削加工时的端铣刀的温度上升与前进方向(Y方向)的切削力的上升随时间变化的差异的曲线图。
图6是说明进行MQL加工时的端铣刀的温度上升与前进方向(Y方向)的切削力的上升随时间变化的差异的曲线图。
图7是示出由端铣刀通过MQL法(MQL法：向端铣刀加入油剂的加工)对加工对象物(被切削材料)进行侧面加工后的端铣刀内部的实测温度和加工时间的关系的曲线图，其中，图(a)中以1次侧面加工(＝1过程(pass))为单位时间，示出过程数与工具内部温度的关系，图(b)示出第1次过程(参考图7(a)的(1))中时间与工具内部温度的关系，图(c)示出第124次过程(参考图7(a)的(2))中时间与工具内部温度的关系。
图8是示由端铣刀通过干式切削加工出对加工对象物进行侧面加工后的端铣刀内部的实测温度和加工时间的关系的曲线图，以1次侧面加工(＝1过程(pass))为单位时间，示出过程数与工具内部温度的关系，对于工具内部温度，显示各过程的最高温度。
图9是示出由端铣刀通过供给水溶性油剂而对加工对象物进行沟槽加工后的端铣刀内部的实测温度和加工时间的关系的曲线图，以1过程为单位时间，示出过程数与工具内部温度的关系。
图10是示出通过供给水溶性油剂而对加工对象物(被切削材料)进行穿孔加工后的端铣刀内部的实测温度和加工时间的关系的曲线图，以1次穿孔加工(＝1加工)为单位时间，示出加工数与工具内部温度的关系。
图11是示出通过供给水溶性油剂而对加工对象物(被切削材料)进行穿孔加工后的端铣刀内部的实测温度和加工时间的关系的曲线图。
具体实施方式
图1是示出具有本发明第一和第二温度测量装置的加工装置(端铣刀装置)的示例图，左图是加工装置的纵向大致截面图，右图是加工装置的照片。另外，虽然使用端铣刀作为工具，但是工具也可以是端铣刀以外的钻、丝锥、摩擦搅拌焊接用的旋转工具。
图1示出使用端铣刀作为旋转部件的情况下具有第一本温度测量装置的加工装置，如右图所示，第一本温度测量装置具有主轴，作为进行轴旋转的主体部；以及筒状的工具保持部，在主轴的下端与主轴在同一轴线上连接并与主轴协作旋转，工具保持部在其下端沿同一轴线夹持端铣刀，端铣刀与主轴协作旋转。另外，如图1的左图所示，作为温度测量部，本温度测量装置具有热电对；电子基板，处理来自热电对的信号；发送机(发送部)，将由电子基板处理过的信号向外部发送；以及电源供给部(未示出)。电子基板中具有放大器，对来自热电对的模拟信号进行放大；以及A/D转换器，将放大的模拟信号转换为数字信号。
另外，保持部中设置有沿轴向在下端开放的中空空间，并形成从该保持部的外周部连通中空空间的连通孔。虽然未示出，但是连通孔形成为向相对于保持部的轴长度方向大体正交的方向延伸。另外，在工具保持部的前端附近夹头螺母装入保持部，通过工具保持部的前端保持端铣刀。
另外，端铣刀中还设置有沿轴向的中空孔，这里，中空孔从上端到下端贯通，但是在本说明书中，所谓贯通孔还包括从上端到下端的途中为止开孔的半贯通孔的状态。
作为温度测量装置中的温度测量元件(温度测量部)，有热电对、热变电阻以及白金测温电阻体等，能够安装在端铣刀的贯通孔中。温度测量元件在被安装于贯通孔下部的状态下能够实时测量与工具保持部进行同轴旋转的端铣刀的温度。并且，温度测量元件还能够通过上述电子基板、外部接收机向数据采集及解析用PC发送信号。
电子基板(微型计算机)、A/D转化器、放大器以及发送机设置在工具保持部的内部或者外周部。来自电子基板的信号经由发送机将端铣刀的温度实时地以无线或有线方式发送至接收机。发送机与数据采集及解析用PC连接，采集并分析端铣刀的温度数据。
图2是示出电信号的流动的一个实施例的框图，该电信号示出由温度测量部测量的切削工具的温度。在本实施例中示出来自热电对的电信号的流动。图2中的各个箭头是示出由热电对测量的端铣刀的温度的电信号的流动，根据信号传输路径的形式，以实线表示有线方式，以虚线表示无线方式。在本实施例中，由零接点补偿电路、电势差放大部、A/D(模拟/数字)转换器以及仪器内控制回路构成温度接收部。另外，在本实施例中，由控制器和无线通信仪器构成发送部。
另外，如图2所示，在本实施例中，由无线接收及记录输出装置构成外部单元。无线接收及记录输出装置沿电信号的流动从上游侧到下游侧具有无线接收仪器、串行USB(通用串行总线)转换器、个人计算机等记录运算装置以及显示器或打印机等输出装置。另外，对于图2中的虚线示出的无线接收仪器间的无线通信标准，可以使用Wi-Fi(无线保真)、Blue-tooth(蓝牙)、无线LAN(局域网)以及Zigbee(紫蜂协议)。
接着，参考图3,说明本实施方式中的端铣刀的温度测量方法的一个实施例。作为温度测量方法的一个实施例，可以举出依次进行如下步骤所执行的温度测量方法，即，步骤S1，准备工具保持部；步骤S2，在工具保持部2的前端安装端铣刀；步骤S3，在端铣刀的中空孔安装温度测量元件；步骤S4，使用温度测量元件，测量与工具保持部同轴旋转的端铣刀的温度；以及步骤S5，由电子基板(放大器、A/D转换器、微型计算机)接收温度测量元件的测量结果。
在工具保持部内部配置温度测量单元，将与其连接的热电对等的温度测温元件利用在内部轴方向形成的细孔插入端铣刀前端的切削刃附近，通过使温度测量元件到达适于观测端铣刀与加工对象物的接触面的温度因该两者的摩擦热所产生的升温，从而可以获得端铣刀的到达温度，也就是加工中的端铣刀的前端温度，可以获得与加工现场的温度真实值极为相近的值。
并且，通过与在旋转中的端铣刀内部设置的温度测量元件电连接的发送机，将温度测量结果发送至电脑(数据采集及处理用终端)，从而可以实时监视正确的工具温度，并且通过解析温度的时间推移来识别与端铣刀的损坏相关的征兆。接着，对解析实际测量的工具的实测温度以及检测断裂的征兆的方法进行说明。
图4是示出由端铣刀对加工对象物(被切削材料)进行干式切削加工和MQL加工后的端铣刀内部的实测温度以及理想温度(计算温度)与加工时间的关系、实测温度与理想温度之差、以及示出该差的临界的阈值的曲线图，其中，左图示出干式切削加工时的状态，右图示出MQL加工时(MQL：向端铣刀加入油剂的加工)的状态。另外，图4的各曲线图下方示出切削条件、被切削部件以及端铣刀。而且，根据图4的下段示出的预先计算得出的计算式实时计算理想温度。阈值是预先设定的固定值。
在图4左图的干式切削条件下，从9.0秒附近实测温度从理想温度偏离并开始增加，实测温度在10.8秒附近开始急剧上升，在11.0秒发生断裂。根据本图可以理解，如果检测从在端铣刀发生断裂的预定时间前t(＝不足1.0秒)的实测温度与理想温度的差，则可以检测断裂的征兆。具体地，在图3左图的情况下，如果预先设定实测温度与理想温度之差的阈值为预定温度(20℃)，则可以在断裂的1.0秒左右前预测断裂。在本温度测量装置中，设定当超过该阈值时发出警告信号。优选地，控制停止加工装置的旋转。
在图4右图的MQL条件下，从21.0秒附近实测温度从理想温度偏离并开始增加，实测温度在24.1秒附近开始大幅上升，在26.0秒前后发生损坏(没有到断裂的地步)，之后，实测温度大幅下降。根据本图可以理解，如果检测从在端铣刀发生断裂的预定时间前t(＝不足2.0秒)的实测温度与理想温度的差，则可以检测损坏的征兆。具体地，在图3右图的情况下，如果预先设定实测温度与理想温度之差的阈值为预定温度(50℃)，则可以在断裂的2.0秒左右前预测断裂。在本温度测量装置中，设定当超过该阈值时发出警告信号。优选地，控制停止加工装置的旋转。
在根据上述可以理解，即使变更加工条件，在金属材料的工具中，对实测温度和理想温度之差设置阈值，如果将其作为临界条件进行检测，则可以检测有摩擦磨损造成的损坏、断裂的征兆，从而事先控制装置的动作而防止损坏、断裂。还验证了在端铣刀以外的上述金属制的旋转部件(工具)同样符合上述结论。另外，还验证了对于即使在不至于断裂、损坏的情况下但是超过耐用限度而需要更换的工具，也可以同样地检测。
接着，在图5至图6中说明不同条件下进行干式切削加工时和进行MQL加工时的端铣刀的温度上升与前进方向(Y方向)的切削力的上升随时间变化的差异。
在旋转型的加工装置的情况下，可以测量工具的前进方向(Y方向)的切削力。该行进方向(Y方向)的切削力在工具即将断裂、损坏之前急剧上升。因此，如果测量该切削力则可以检测断裂、损坏的征兆。但是，考虑还有由于切削力的变化在即将断裂等之前的短时间急剧产生，即使检测到该变化也来不及进行停止装置的控制的情况。与之相对，大多情况下，与切削力上升相比，在更早的阶段检测到温度上升，在这种意义下，像温度测量装置使用的通过温度上升预测断裂的方法在大多情况下可以事先控制装置的动作，该结论的验证结果如图5至图6所示。
可知，图5的干式切削加工的情况下，与测量工具的前进方向(Y方向)的切削力相比，测量温度上升可以早1秒检测断裂等的征兆，图6的MQL加工的情况下，与测量工具的前进方向(Y方向)的切削力相比，测量温度上升可以早2秒检测断裂等的征兆。
接着说明在本发明第二温度测量装置中，对实际测量的工具的实测温度进行解析以及检测断裂的征兆的方法。具有第二本温度测量装置的加工装置与图1至图3相同，因此省略说明。图7是示出由端铣刀通过MQL法(MQL法：向端铣刀加入油剂的加工)对加工对象物(被切削材料)进行侧面加工后的端铣刀内部的实测温度和加工时间的关系的曲线图，其中，图(a)中以1次侧面加工(＝1过程(pass))为单位时间，示出过程数与工具内部温度的关系，图(b)示出第1次过程(参考图7(a)的(1))中时间与工具内部温度的关系，图(c)示出第124次过程(参考图7(a)的(2))中时间与工具内部温度的关系。另外，对于图7(a)-(c)所示的工具内部温度，显示各过程的最高温度。
另外，在图7的试验例中，作为端铣刀，使用SUS304材料的φ5涂层高速(coatedHSS)端铣刀，并且设定切削条件为：切削速度Vc＝80m/分，每1刃的送料量fz＝0.02mm，半径方向的切入深度ae＝1.25mm,轴向的切入深度ap＝7.5mm。
参考图7(b)可知，由于向端铣刀供给油剂，因此各过程的工具内部温度最初从近似室温的温度上升，到达最高温度(图7(b)中为约200℃)，温度大体不变，加工结束后温度下降。
如图7(a)所示，即使反复过程(图中圆形记号)，到100过程左右为止温度缓慢上升，在110-120过程中温度上升幅度稍微增大，而在超过120过程附近温度更加急剧上升，在124过程处工具断裂。如图7(c)所示，对于最后的124过程中的工具内部温度，最高温度为约400℃并且在中途与其他过程相同观察不到温度上升，而从18秒附近开始温度急剧上升，工具立即损坏。因此，即使检测到该过程中的温度上升，但是到断裂为止时间短，不适合作为断裂预测的指标。
另外，在上述本发明第一温度测量装置的情况下，考虑图7(a)所示的工具内部温度的各过程的最高温度在上升到预定温度以上时判断处于断裂前状态，但是在如图7示出的实施例的情况下，由于在110-120过程附近温度上升量本身没有那么大，因此难以判断将阈值设定为什么温度。当将阈值设定较小时，则如果考虑测量精度和实际切削时的误差，可能将与断裂无关的时间判断为断裂征兆。相反，当将阈值设定较大时，在超过120过程的状态下，无法捕捉断裂征兆，在最后的过程或其之前温度一下子上升而造成断裂的情况下设定阈值则可能难以预测断裂。
另外，在图7(a)的实施例中，从超过100过程附近开始温度上升率(温度变化度)明显大幅改变。可知与实际温度的上升量相比温度的变化度更大。在本发明第二温度测量装置中，将该温度变化度的上升捕捉并检测为断裂征兆。温度变化度的捕捉，检测到预定以上的变化度时将其判断为临界温度的具体方法将在下文说明。
接着，验证其他试验例。
图8是示出由端铣刀通过干式切削对加工对象物进行侧面加工后的端铣刀内部的实测温度和加工时间的关系的曲线图，与图7(a)相同，以1次侧面加工(＝1过程(pass))为单位时间，示出过程数与工具内部温度的关系，对于工具内部温度，显示各过程的最高温度。
另外，在图8的试验例中，除了通过干式切削加工进行侧面加工之外，其他切削条件与图7的实施例相同。
如图8所示，如果反复过程(图中圆形记号)则到25过程左右为止温度缓慢上升。与图7(a)相比上升率高，考虑其原因是由于在干式切削条件下冷却效率降低。之后，如果超过25过程则温度急剧上升，在28过程处工具断裂。
在图8的实施例中，可知在超过20过程附近开始温度上升率(温度的变化度)明显大幅改变，与实际温度的上升量相比温度的变化度更大。因此，在本实施例中，将该温度变化度的上升捕捉并检测为断裂征兆，可以在检测到预定以上变化度时将其判断为临界温度。
图9是示出由端铣刀通过供给水溶性油剂而对加工对象物进行沟槽加工后的端铣刀内部的实测温度和加工时间的关系的曲线图，与图7(a)和图8相同，以1过程为单位时间，示出过程数与工具内部温度的关系。另外，在图9的试验例中，除了通过供给水溶性油剂进行沟槽加工之外，其他切削条件与图7、图8的实施例相同。
如图9所示，如果反复过程(图中圆形记号)则经过到85过程左右为止温度缓慢上升，之后，温度急剧上升，在90过程处工具断裂。
在图9的实施例中，温度缓慢上升期的一端有温度下降的情况，特别是仅对实际温度本身的上升量设定阈值则难以预测断裂征兆，因此不仅是对温度的变化度，还考虑组合对实际温度的上限设置阈值，或象本发明第一实施方式那样检测与理想温度之差并判断其是否在预定阈值的范围内的方法。
在图8的实施例中，可知在超过20过程附近开始温度上升率(温度的变化度)明显大幅改变，与实际温度的上升量相比温度的变化度更大。因此，在本实施例中，将该温度变化度的上升捕捉并检测为断裂征兆，可以在检测到预定以上变化度时将其判断为临界温度。
图10是示出通过供给水溶性油剂而对加工对象物(被切削材料)进行穿孔加工后的端铣刀内部的实测温度和加工时间的关系的曲线图，以1次穿孔加工(＝1加工)为单位时间，示出加工数与工具内部温度的关系。另外，在图9的试验例中，除了通过供给水溶性油剂进行沟槽加工之外，其他切削条件与图7、图8的实施例相同。另外，对于图10示出的工具内部温度，显示各加工步骤中的最高温度。
另外，在图10的试验例中，通过钻进行穿孔加工，使用SUS304材料的φ10涂层高速钻作为钻，切削条件为：切削速度Vc＝15m/分，每次旋转的送料量f＝0.15mm/rev，深度d＝1.5mm。
如图10所示，反复加工(图中圆形记号)，到加工数90左右为止温度缓慢上升，但是在加工数90处温度一下子上升，工具断裂。
与图10相同，图11是示出通过供给水溶性油剂而对加工对象物(被切削材料)进行穿孔加工后的端铣刀内部的实测温度和加工次数(穿孔加工数)的关系的曲线图，使用SUS304材料的φ8涂层高速钻作为钻，切削条件为：切削速度Vc、每次旋转的送料量f与图10相同，深度d＝12mm。
如图11所示，反复加工(图中圆形记号)，到加工数11左右为止温度缓慢上升，但是在加工数12-13处温度一下子上升，工具断裂。
接着，举例说明温度变化的变化度的具体计算方法。这里，
(1)将所测量的实际温度和之前测量的实际温度的变化率作为变化度计算的方法；
(2)将所测量的实际温度和之前测量的实际温度的温度差作为所述变化度计算的方法；
(3)将各预定时间或各动作时间的实际温度的积分值作为所述变化度计算的方法。
以上根据附图对本发明实施方式进行了说明，但是本发明的具体结构不限于上述这些实施方式。本发明的范围由附权利要求而非上述实施方式的说明示出，并且还包括与权利要求具有相同意义和相同范围内的所有变更。

Claims (21)

1.一种温度测量装置，所述温度测量装置用于加工装置中以旋转轴为中心自由旋转的旋转部件，所述加工装置夹持所述旋转部件并与所述旋转部件协作并同轴旋转，其特征在于，
所述温度测量装置包括：
理想温度设定部，设定所述旋转部件的旋转中的理想温度；
温度测量部，测量所述旋转部件的旋转中的实际温度；以及
检测部，检测由所述温度测量部测量的实际温度和由所述理想温度设定部设定的理想温度之差是否超过预先设定的阈值。
2.如权利要求1所述的温度测量装置，其特征在于，
通过预先设定有所述旋转部件和所述温度测量装置的运转条件下的理想温度的计算式来计算由所述理想温度设定部设定的理想温度。
3.如权利要求1或2所述的温度测量装置，其特征在于，
所述计算式为
T＝Ts+(T0-Ts)exp(-t/Tm) 数1
Ts：密度为ρ，比热为C，与外部的热传导率为α，圆柱的初始温度为T0，发生急剧变化时阶跃响应中的外部阶跃温度
Tm：ρCD/4α。
4.如权利要求1所述的温度测量装置，其特征在于，
由所述理想温度设定部设定的理想温度根据示出预定时间和温度的关系的时间/温度表来确定。
5.如权利要求1至4中任一项所述的温度测量装置，其特征在于，所述检测部在超过所述阈值时检测出临界温度。
6.一种温度测量装置，其特征在于，所述临界温度在权利要求2至4中任一项所述的理想温度中的任一个温度超过阈值时作为临界温度进行检测。
7.一种温度测量装置，所述温度测量装置用于加工装置中以旋转轴为中心自由旋转的旋转部件，所述加工装置夹持所述旋转部件并与所述旋转部件协作并同轴旋转，其特征在于，
所述温度测量装置包括：
温度测量部，测量所述旋转部件的旋转中的实际温度；
温度变化检测部，检测由所述温度测量部测量的实际温度的变化度；以及
临界检测部，将由所述温度变化检测部检测出的实际温度的变化度是否超过预先设定的条件作为临界温度进行检测。
8.如权利要求7所述的温度测量装置，其特征在于，所述温度测量部针对每个预定时间执行预定时间的实际温度测量。
9.如权利要求7所述的温度测量装置，其特征在于，所述温度测量部针对所述旋转部件的每一个动作在各动作时间中执行实际温度测量。
10.如权利要求7至9中任一项所述的温度测量装置，其特征在于，对于由所述温度测量部测量的实际温度，将各测量时间中的最高温度设定为实际温度值。
11.如权利要求7至10中任一项所述的温度测量装置，其特征在于，所述温度变化检测部计算出所测量的实际温度与之前测量的实际温度的变化率并将其作为所述变化度，
所述临界温度测量部对计算出的变化度是否超过预设的阈值进行检测。
12.如权利要求7至10中任一项所述的温度测量装置，其特征在于，所述温度变化检测部计算出所测量的实际温度与之前测量的实际温度之间的温度差并将其作为所述变化度，
所述临界温度测量部对计算出的变化度是否超过预设的阈值进行检测。
13.如权利要求8或9所述的温度测量装置，其特征在于，所述温度变化检测部计算出每一预定时间或每一动作时间的所述实际温度的积分值并将其作为所述变化度，
所述临界温度测量部对所计算出的变化度是否超过预设的阈值进行检测。
14.如权利要求7至13中任一项所述的温度测量装置，其特征在于，还包括：
理想温度设定部，设定所述旋转部件的旋转中的预定时间的理想温度；
检测部，对所述温度测量部测量的实际温度与当时所述理想温度设定部设定的理想温度之差是否超过预设的阈值进行检测。
15.如权利要求5或6所述的温度测量装置，其特征在于，当检测到所述临界温度时发出警告信号。
16.如权利要求5至15中任一项所述的温度测量装置，其特征在于，当检测到所述临界温度时进行控制以使得所述旋转部件的旋转减速或停止。
17.如权利要求1至16中任一项所述的温度测量装置，其特征在于，所述温度测量部包括：温度测量元件，设置在所述旋转部件上并对所述旋转部件的温度进行测量；以及发送部，从所述温度测量元件发送利用温度测量部生成的温度测量结果。
18.如权利要求1至17中任一项所述的温度测量装置，其特征在于，所述旋转部件是端铣刀、丝锥、钻或者摩擦搅拌焊接用的旋转工具，通过这些对固定的加工对象物进行加工。
19.一种温度测量装置，所述温度测量装置用于治具，所述治具在旋转装置中抵接以旋转轴为中心自由旋转的旋转部件并加工所述旋转部件，所述旋转装置夹持所述旋转部件并与所述旋转部件协作并同轴旋转，其特征在于，
所述温度测量装置包括：
理想温度设定部，设定所述治具的理想温度；
温度测量部，测量所述治具的实际温度；以及
检测部，对由所述温度测量部测量的实际温度和当时由所述理想温度设定部设定的理想温度之差是否超过预先设定的阈值进行检测。
20.一种温度测量装置，所述温度测量装置用于治具，所述治具在旋转装置中抵接以旋转轴为中心自由旋转的旋转部件并加工所述旋转部件，所述旋转装置夹持所述旋转部件并与所述旋转部件协作并同轴旋转，其特征在于，
所述温度测量装置包括：
温度测量部，测量所述治具的实际温度；
温度变化检测部，检测由所述温度测量部测量的实际温度的变化度；以及
临界检测部，将由所述温度变化检测部检测的实际温度的变化度是否超过预先设定的条件作为临界温度进行检测。
21.如权利要求19或20所述的温度测量装置，其特征在于，所述治具是车刀或刨刀。
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