CN112454494A - 一种木塑复合材料瞬时切削温度测量系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种木塑复合材料瞬时切削温度测量系统，包括木塑板、铜片、多根铜丝、刀具、传感器、数据采集模块、计算机，所述木塑板设有上下两块，所述铜片设置在两块木塑板之间，多根铜丝设置在木塑板内，多根铜丝靠近所述铜片，所述刀具沿着木塑板的边沿进行切削，所述铜片和多根铜丝均通过导线与传感器连接，所述传感器与数据采集模块连接，所述数据采集模块与计算机连接。本发明将半人工热电偶法应用于木塑复合材料瞬时切削温度的测量中，由铜片、铜丝、刀具构成热电偶回路，提高测温的准确度和实时性。并且把铜片设计成波浪形，有效的固定住了上下两块木塑板，避免切削加工过程中木塑板发生相对位移，提高了测量的准确性。

Description

一种木塑复合材料瞬时切削温度测量系统
技术领域
本发明涉及木塑复合材料切削温度测量技术领域，具体为一种木塑复合材料瞬时切削温度测量系统。
背景技术
木塑复合材料是国内外近些年里来快速兴起的一种新型复合材料。与传统木质材料比较，木塑复合材料具有更好的加工性能、强度性能以及可调整性能且可100％回收再生产，是一种环境友好型材料，因此WPC在木材行业的各个领域中的应用越来越广泛。
在对木塑复合材料进行切削加工时会产生大量的切削热，当温度过高时，木塑复合材料会发生软化，导致加工质量变差。因此对木塑复合材料切削过程中的瞬时切削温度进行测量具有重要意义。
目前在木质材料切削加工领域测量切削温度的方法主要是红外测温法。红外测温法主要通过物体热辐射现象来进行测温，属于辐射式测温的一类。红外传感器的响应速度快，体积较小且灵敏度较高，但是测量结果的误差较大，且不适用于瞬时温度测量。
目前还不存在能实现本发明所有特征的木塑复合材料切削温度的测量方法，此方法将半人工热电偶法应用于木塑复合材料这种绝缘体切削温度的测量中，这使得本发明有别于先有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种木塑复合材料瞬时切削温度测量系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种木塑复合材料瞬时切削温度测量系统，包括木塑板、铜片、多根铜丝、刀具、传感器、数据采集模块、计算机，所述木塑板设有上下两块，所述铜片设置在两块木塑板之间，多根铜丝间隔排列设置在木塑板内，多根铜丝靠近所述铜片，铜片和多根铜丝延伸到木塑板的边沿；所述刀具沿着木塑板的边沿进行切削，所述铜片和多根铜丝均通过导线与传感器连接，所述传感器与数据采集模块连接，所述数据采集模块与计算机连接；采用夹丝半人工热电偶法测量切削温度，由铜片、铜丝、刀具构成热电偶回路；能够提高测温的准确度和实时性，当刀具同时切到铜片和铜丝时将构成一个回路并产生热电势，传感器获取电信号。
优选地，所述铜片沿着刀具切削方向的纵截面为波浪形；能够有效固定住上下两块木塑板，避免切削加工过程中木塑板发生相对位移。
优选地，在靠近呈波浪形铜片的波峰或/和波谷处设有铜丝，且相邻两根铜丝之间的间距相等。
优选地，所述铜片沿着刀具切削方向的纵截面为锯齿形。
优选地，所述铜片沿着刀具切削方向的纵截面为方波状。
优选地，铜片的上下两侧均设有第一绝缘层，铜丝的四周设有第二绝缘层。
优选地，所述铜片是采用康铜箔片。
优选地，所述数据采集模块是采用数据采集卡。
优选地，传感器将接收到的电信号转换后传入数据采集模块，数据采集模块将信号传入计算机，计算机对信号进行处理，并且在Labview虚拟仪器界面显示切削温度的数据以及所需图形；实现对动态切削过程的瞬态温度的实时采集，实现对木塑复合材料切削加工瞬时切削温度的测量。
与现有技术相比，本发明地有益效果是：
应用夹丝半人工热电偶法测量切削温度时采用单根导线连接，综合了自然热电偶和人工热电偶法的优点，避免了对刀具材料的温度标定。通过对切削温度信号的采集，通过数据采集卡将信号传入计算机处理并在Labview虚拟仪器界面显示切削温度的数据以及所需图形，能够实现动态切削过程中的瞬态温度的测量。本专利将半人工热电偶法应用于木塑复合材料瞬时切削温度的测量中。
具体地，本发明将半人工热电偶法应用于木塑复合材料瞬时切削温度的测量中，由铜片、铜丝、刀具构成热电偶回路，提高测温的准确度和实时性。并且把铜片设计成波浪形、锯齿形、方波状，能够有效地固定住了上下两块木塑板，避免切削加工过程中木塑板发生相对位移，提高了测量的准确性。
附图说明
图1为本专利中切削温度测量结构的整体结构示意图；
图2为图1中A的放大示意图；
图3为本发明中刀具对木塑板进行切削时的横向剖面图；
图4为本发明中切削温度测量原理框架示意图。
图中：1-刀具；2-木塑板；3-铜片；4-第一绝缘层；5-铜丝；6-第二绝缘层。
具体实施例
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，本发明实施例中，一种木塑复合材料瞬时切削温度测量系统，包括木塑板2、铜片3、多根铜丝5、刀具1、传感器、数据采集模块、计算机，所述木塑板2设有上下两块，所述铜片3设置在两块木塑板2之间，多根铜丝5间隔排列设置在木塑板2内，铜片3和多根铜丝5都延伸到木塑板2的边沿，多根铜丝5靠近所述铜片3，所述刀具1沿着木塑板2的边沿进行切削，这样在切削过程中刀具1能够与铜片3、铜丝5进行紧密接触连接；所述铜片3和多根铜丝5均通过导线与传感器连接，所述传感器与数据采集模块连接，所述数据采集模块与计算机连接；采用夹丝半人工热电偶法测量切削温度，由铜片3、铜丝5、刀具1构成热电偶回路；能够提高测温的准确度和实时性，当刀具1同时切到铜片3和铜丝5时将构成一个回路并产生热电势，传感器获取信号。
所述铜片3沿着刀具切削方向的纵截面为波浪形；能够有效固定住上下两块木塑板2，避免切削加工过程中木塑板2发生相对位移。
在靠近呈波浪形状铜片3的波峰或/和波谷处设有铜丝5，且相邻两根铜丝5之间的间距相等。
所述铜片3沿着刀具切削方向的纵截面还能够采用锯齿形或者方波状。
铜片3的上下两侧均设有第一绝缘层4，铜丝5的四周设有第二绝缘层6。
所述铜片3是采用康铜箔片。
传感器将接收到的电信号转换后传入数据采集模块，数据采集模块将信号传入计算机，计算机对信号进行处理，并且在Labview虚拟仪器界面显示切削温度的数据以及所需图形；可实现对动态切削过程的瞬态温度的实时采集，实现对木塑复合材料切削加工瞬时切削温度的测量。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种木塑复合材料瞬时切削温度测量系统，其特征在于，包括木塑板(2)、铜片(3)、多根铜丝(5)、刀具(1)、传感器、数据采集模块、计算机，所述木塑板(2)设有上下两块，所述铜片(3)设置在两块木塑板(2)之间，多根铜丝(5)间隔排列设置在木塑板(2)内，多根铜丝(5)靠近所述铜片(3)，铜片(3)和多根铜丝(5)延伸到木塑板(2)边沿；所述铜片(3)和多根铜丝(5)均通过导线与传感器连接，所述刀具(1)用于沿着木塑板(2)的边沿进行切削，在切削过程中刀具1能够与铜片3、铜丝5进行紧密接触连接，当刀具1同时切到铜片3和铜丝5时将构成一个回路并产生热电势，传感器获取电信号；所述传感器与数据采集模块连接，所述数据采集模块与计算机连接；传感器将接收到的电信号转换后传入数据采集模块，数据采集模块将信号传入计算机，计算机对信号进行处理，并且在Labview虚拟仪器界面显示切削温度的数据以及所需图形。
2.根据权利要求1所述的一种木塑复合材料瞬时切削温度测量系统，其特征在于，所述铜片(3)沿着刀具切削方向的纵截面为波浪形。
3.根据权利要求2所述的一种木塑复合材料瞬时切削温度测量系统，其特征在于，在靠近呈波浪形铜片(3)的波峰或/和波谷处设有多根铜丝(5)，且相邻两根铜丝之间的间距相等。
4.根据权利要求1所述的一种木塑复合材料瞬时切削温度测量系统，其特征在于，所述铜片(3)沿着刀具切削方向的纵截面为锯齿形。
5.根据权利要求1所述的一种木塑复合材料瞬时切削温度测量系统，其特征在于，所述铜片(3)沿着刀具切削方向的纵截面为方波状。
6.根据权利要求1所述的一种木塑复合材料瞬时切削温度测量系统，其特征在于，铜片(3)的上下两侧均设有第一绝缘层(4)，多根铜丝(5)的四周设有第二绝缘层(6)。
7.根据权利要求1所述的一种木塑复合材料瞬时切削温度测量系统，其特征在于，所述铜片(3)是采用康铜箔片。
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TAKESHI YASHIRO: "Temperature measurement of cutting tool and machined surface layer in milling of CFRP", 《INTERNATIONAL JOURNAL OF MACHINE TOOLS & MANUFACTURE》 *

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