CN113733366B - 一种用于石墨烯钻削加工时的温度测量装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于石墨烯钻削加工时的温度测量装置及方法，包括底座以及安装在底座上的工作台，所述工作台上设置有钻削组件以及温度测量组件，所述钻削组件包括加工主轴、主轴固定架、钻头、调节台以及安装在调节台上的夹持装置，所述温度测量组件包括环形安装架、热辐射接收仪、转换器、信号处理器，所述环形安装架固定安装在所述加工主轴上，所述环形安装架的底部沿周向间隔设置有若干个伸缩杆，采用多个热辐射接收仪在不同角度、不同距离同时测量出钻头或者工件的多个点的温度值，进而通过对多点的温度值进行处理后获得钻削区域内部的温度状况，从而精准的完成钻削区域内部的三维温度场的测量。
Description
技术领域
本发明涉及温度测量领域，特别是一种用于石墨烯钻削加工时的温度测量装置及方法。
背景技术
石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的单层二维蜂窝状晶格结构的新材料。石墨烯具有比较好的韧性和强度，石墨烯逐渐应用在各行业中。在石墨烯的加工生产中，往往需要对石墨烯进行钻孔，钻削石墨烯复合材料的过程中，由于钻头与工件和切屑接触，通过摩擦力的作用产生摩擦功，切屑产生的剪切功大都转化为切削热能，使得切削温度升高。切削温度不仅影响工件和钻头的性能、钻头的磨损以及使用寿命，造成钻削力的变化，使得钻削过程中产生震动，从而进一步影响工件表面粗糙度，当温度超过碳纤维的失效温度时，将会对材料可靠性产生很大影响。
此外，由于在加工石墨烯复合材料的过程中，不能使用冷却液进行冷却，而且材料的导热性比较差，所以需要密切关注切削热问题，以免温度过高对材料基体以及钻头造成损伤。但在钻削过程中，由于钻头是不停的旋转，对钻头进行准确的测温仍是一个很大的难点，目前主要对钻头的测温方法主要是热电偶测温法，但该方法的结构复杂、稳定性差。因此，研发出一种能够准确测量钻削温度并根据钻削温度变化动态实时调整钻削工艺参数的装置成为了重中之重。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供了一种用于石墨烯钻削加工时的温度测量装置及方法。
为达到上述目的本发明采用的技术方案为：一种用于石墨烯钻削加工时的温度测量装置，包括底座以及安装在底座上的工作台；
所述工作台上设置有钻削组件以及温度测量组件，所述钻削组件包括加工主轴、主轴固定架、钻头、调节台以及安装在调节台上的夹持装置，所述温度测量组件包括环形安装架、热辐射接收仪、转换器、信号处理器，所述环形安装架固定安装在所述加工主轴上；
所述环形安装架的底部沿周向间隔设置有若干个伸缩杆，若干个所述伸缩杆的底部配合连接有角度转动机构，所述角度转动机构上通过套环固定安装有热辐射接收仪，所述热辐射接收仪与所述转换器间通过导线连接，所述转换器与所述信号处理器通过导线连接，所述伸缩杆用于带动所述热辐射接收仪沿加工主轴的Z轴方向上下移动，所述角度转动机构用于带动所述热辐射接收仪沿加工主轴的X、Z轴方向转动；
所述温度测量组件对不同钻削区域的温度进行同步且实时的测量，再对测得的温度数据进行拟合处理，以得到钻削区域内部的温度范围与温度分布情况。
优选的，本发明的一个较佳实施例中，所述加工主轴的底部配合连接有钻头，所述加工主轴内开设有至少一条第一进水流道与至少一条第一回水流道，所述钻头内开设有至少一条第二进水流道与至少一条第二回水流道且所述第二进水流道与第二回水流道相通，所述第一进水流道与所述第二进水流道相通，所述第一回水流道与所述第二回水流道相通。
优选的，本发明的一个较佳实施例中，所述工作台上还设置有钻削位移机构，所述钻削位移机构包括丝杆座，所述丝杆座上固定安装有第一电机，所述第一电机的输出端配合连接有第一螺纹丝杆，所述第一螺纹丝杆上配合连接有第一滑块，所述第一滑块还固定连接有主轴固定架，所述加工主轴固定安装在所述主轴固定架上，所述钻削位移机构的第一螺纹丝杆上间隔设置有第一传感器，所述第一传感器用于测定所述钻头的位置信息。
优选的，本发明的一个较佳实施例中，所述调节台上设置有工件位移机构，所述工件位移机构用于带动所述调节台沿加工主轴的X、Y方向移动，所述夹持装置固定安装在所述调节台的顶部，所述夹持装置用于夹紧工件。
优选的，本发明的一个较佳实施例中，所述主轴固定架上设置有第二传感器与第三传感器，所述第二传感器用于检测加工时钻头参数信息，所述第三传感器用于检测工件参数信息。
本发明另一方面提供一种用于石墨烯钻削加工时的温度测量方法，包括如下步骤：
通过若干个热辐射接收仪采集钻头或工件不同区域发射出的热辐射光，得到热辐射光信号对应的电信号；
对所述电信号进行放大、转化处理，分别得到钻头或工件不同区域的温度数据；
将得出的温度数据进行拟合分析，得到钻削区域整体的温度值；
根据所述钻削区域整体的温度值，对钻头进行冷却处理，使得钻削区域内温度保持在一定范围内；
根据所述钻削区域整体的温度值，调整钻头的工艺参数。
优选的，本发明的一个较佳实施例中，所述通过若干个热辐射接收仪采集钻头或工件不同区域发射出的热辐射光，得到热辐射光信号对应的电信号，还包括通过平衡电桥进行消除干扰的步骤，平衡电桥由第一热敏电阻、第二热敏电阻、第一固定电阻、第一可变电阻和直流电压源组成，其中第一热敏电阻与第二热敏电阻串联，再与串联的第一可变电阻、第一固定电阻并联，然后与直流电压源直接相连，平衡电桥的输出电压即是红外光信号对应的电信号。
优选的，本发明的一个较佳实施例中，所述根据所述钻削区域整体的温度值，对钻头进行冷却处理，还包括：
制备冷水，使冷水沿第一进水流道流入到钻头内，冷水在钻头内流动并吸收钻头上的热能，从而使钻头温度降低；
将吸收热能后的水沿第一回水流道抽出；
根据钻削区域的实时温度数据，实时调整冷水进入钻头内的流速与流量，使得钻削区域保持在一定的温度范围内。
优选的，本发明的一个较佳实施例中，所述钻削区域整体的温度值，调整钻头的工艺参数，还包括：
实时获取钻削区域整体的温度值；
将钻削区域整体的温度值与第一预设温度值以及第二预设温度值进行比较，所述第二预设温度值大于所述第一预设温度值；
若钻削区域整体的温度值小于第一预设温度值，则钻头按照第一钻削参数进行钻削；
若钻削区域整体的温度值大于或等于第一预设温度值且小于或等于第二预设温度值，则钻头按照第二钻削参数进行钻削；
若钻削区域整体的温度值大于第二预设温度值，则钻头按照第三钻削参数进行钻削。
优选的，本发明的一个较佳实施例中，所述第一钻削参数是转速为匀加速转动且进给速度为第一进给速度的钻削方式；所述第二钻削参数是转速为匀速转动且进给速度为第二进给速度的钻削方式；所述第三钻削参数是转速为匀加速转动且进给速度为第三进给速度的钻削方式；所述第一进给速度大于所述第二进给速度，所述第二进给速度大于所述第三进给速度。
本发明公开的一种用于石墨烯钻削加工时的温度测量装置及方法，采用多个热辐射接收仪在不同角度、不同距离同时测量出钻头或者工件的多个点的温度值，进而通过对多点的温度值进行处理后获得钻削区域内部的温度状况，从而精准的完成钻削区域内部的三维温度场的测量；利用水循环系统，实现冷水与热水的循环双向利用，能够高效、有针对性的对钻头进行降温，并且能够根据实时的钻削温度，控制冷水进入钻头内的流量与流速，使得钻头温度保持在合适范围内；通过温度测量组件实时的测量出钻削温度后，控制器自动的根据实际情况改变钻头的钻削参数，能够在钻削过程中使钻削温度保持在合适范围内，能够以最大的加工效率进行加工，并且减少缺陷的产生，保证了石墨烯的质量，提高了钻头的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。
图1为本发明整体的立体结构示意图；
图2为本发明另一视角的立体结构示意图；
图3为本发明钻削位移机构的结构示意图；
图4为本发明第二传感器与第三传感器安装位置示意图；
图5为本发明温度测量组件的结构示意图；
图6为本发明温度测量方法的流程图；
图7为本发明钻头冷却处理方法的流程图；
图8为本发明调整钻头工艺参数方法的流程图；
附图标记说明如下：101、底座；102、工作台；103、钻削组件；104、温度测量组件；105、加工主轴；106、钻头；107、调节台；108、夹持装置；109、环形安装架；201、热辐射接收仪；202、伸缩杆；203、角度转动机构；204、套环；205、钻削位移机构；206、丝杆座；207、第一电机；208、第一螺纹丝杆；209、第一滑块；301、主轴固定架；302、第二电机；303、皮带传动系统；304、X方向移动机构；305、Y方向移动机构；306、第二传感器；307、第三传感器。
具体实施方式
为了能够更加清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
实施例一：
本发明第一方面提供一种用于石墨烯钻削加工时的温度测量装置，包括底座101以及安装在底座101上的工作台102。
如图1、4、5所示，所述工作台102上设置有钻削组件103以及温度测量组件104，所述钻削组件103包括加工主轴105、主轴固定架301、钻头106、调节台107以及安装在调节台107上的夹持装置108，所述温度测量组件104包括环形安装架109、热辐射接收仪201、转换器、信号处理器，所述环形安装架109固定安装在所述加工主轴105上。
所述环形安装架109的底部沿周向间隔设置有若干个伸缩杆202，若干个所述伸缩杆202的底部配合连接有角度转动机构203，所述角度转动机构203上通过套环204固定安装有热辐射接收仪201，所述热辐射接收仪201与所述转换器间通过导线连接，所述转换器与所述信号处理器通过导线连接，所述伸缩杆202用于带动所述热辐射接收仪201沿加工主轴105的Z轴方向上下移动，所述角度转动机构203用于带动所述热辐射接收仪201沿加工主轴105的X、Z轴方向转动。
需要说明的是，首先，环形安装架109为环形构件，其内壁设置有卡接机构，环形安装架109通过卡接机构固定在加工主轴105上，并且环形安装架109的圆心与钻头106的轴线同心，以保证热辐射接收仪201与钻头106的同轴度。其次，在环形安装架109的底部沿周向间隔设置有六个伸缩杆202，伸缩杆202内设置有伸缩电机，通过伸缩电机可使得伸缩杆202沿加工主轴105的Z方向伸长或收缩。在伸缩杆202的末端固定连接有角度转动机构203，角度转动机构203上设置角度转动电机，通过角度转动电机，可使得套环204沿加工主轴105的X、Z方向进行转动，因此，只需要把六个热辐射接收仪201分别固定在套环204上，通过驱动伸缩杆202便能够带动热辐射接收仪201沿不同的轴向高度进行移动，对不同轴向高度钻头106发射出的热辐射光进行检测，便能够获得钻头106不同轴向高度的温度值；当需要测量工件钻削区域的温度值时，首先通过伸缩杆202把热辐射接收仪201移动至工件表面附件，然后通过角度转动机构203带动热辐射接收仪201转动，以对工件不同的区域发射出的热辐射光进行检测，便能够获得工件钻削区域的温度值。这样一来，六个热辐射接收仪201与钻头106或工件的距离能够保持一致，从而减小了位置误差所引起的测温误差，并且热辐射接收仪201能够在不同角度、不同距离同时测量出钻头106或者工件的多个点的温度值，进而通过对多点的温度值进行处理后获得钻削区域内部的温度状况，从而精准的完成钻削区域内部的三维温度场的测量。
所述温度测量组件104对不同钻削区域的温度进行同步且实时的测量，再对测得的温度数据进行拟合处理，以得到钻削区域内部的温度范围与温度分布情况。
需要说明的是，热辐射接收仪201接收钻头106或工件发射出的热辐射光后，通过转换器把热辐射信号转化为电信号，然后通过信号处理器电信号转化为数字信号，从而测得工件或钻头106多个区域的温度值，再把多个测量得到温度值进行拟合处理，从而得到钻削区域整体的温度值以及温度分布状况。
所述加工主轴105的底部配合连接有钻头106，所述加工主轴105内开设有至少一条第一进水流道与至少一条第一回水流道，所述钻头106内开设有至少一条第二进水流道与至少一条第二回水流道且所述第二进水流道与第二回水流道相通，所述第一进水流道与所述第二进水流道相通，所述第一回水流道与所述第二回水流道相通。
需要说明的是，在钻削石墨烯的过程中，由于钻头106与石墨烯和切屑接触，通过摩擦力的作用产生摩擦功，切屑产生的剪切功大都转化为切削热能，会使得切削温度急剧的升高，而切削温度会影响到钻头106的性能以及使用寿命，造成钻削力的变化，使得钻削过程中产生震动，进一步影响工件钻削后孔的质量。此外，若温度超过石墨烯的失效温度时，将会对材料可靠性产生很大影响。因此，本发明中，在钻头106的内部设置有至少一条第二进水流道与第二回水流道，通过温度测量组件104实时测量出钻削区域的温度值，当温度过高时，可以通过第一进水流道往钻头106内部引入冷水，然后再通过第一回水流道把吸收热能后的水引出来，从而完成降温的过程，使得钻削区域内的温度保持在一定范围内。此外，温度测量组件104测量出的温度值能够实时的反馈至装置的控制器上，控制器能够根据温度数值自动且实时的调整冷水流入钻头106内的流量与流速，从而更加精准、快速的完成降温过程。
如图1、2、3所示，所述工作台102上还设置有钻削位移机构205，所述钻削位移机构205包括丝杆座206，所述丝杆座206上固定安装有第一电机207，所述第一电机207的输出端配合连接有第一螺纹丝杆208，所述第一螺纹丝杆208上配合连接有第一滑块209，所述第一滑块209还固定连接有主轴固定架301，所述加工主轴105固定安装在所述主轴固定架301上。
需要说明的是，第一滑块209上贯穿开设有螺纹通孔，该螺纹通孔能够与第一螺纹丝杆208上相配合。通过驱动第一电机207，第一螺纹丝杆208随着第一电机207旋转，使得第一滑块209能够沿第一螺纹丝杆208上来回滑动，从而带动加工主轴105沿Z轴上下移动，以对石墨烯进行钻孔加工。此外，在主轴固定架301上还设置有第二电机302，第二电机302通过皮带传动系统303能够带动钻头106旋转，以对石墨烯完成钻孔过程。
如图1、2所示，所述调节台107上设置有工件位移机构，所述工件位移机构用于带动所述调节台107沿加工主轴105的X、Y方向移动，所述夹持装置108固定安装在所述调节台107的顶部，所述夹持装置108用于夹紧工件。
需要说明的是，在石墨烯板材上有时候需要加工多个孔，因此，通过工件位移机构能够把需要钻孔的区域移动至钻头106的正下方。工件位移机构包括X方向移动机构304与Y方向移动机构305，X方向移动机构304能够带动调节台107沿加工主轴105的X轴方向移动，Y方向移动机构305能够带动调节台107沿加工主轴105的Y轴方向移动。
如图3、4所示，所述钻削位移机构205的第一螺纹丝杆208上间隔设置有第一传感器，所述第一传感器用于测定所述钻头106的位置信息。所述主轴固定架301上设置有第二传感器306与第三传感器307，所述第二传感器306用于检测加工时钻头106参数信息，所述第三传感器307用于检测工件参数信息。
需要说明的是，第一传感器可以是光电传感器。在第一螺纹丝杆208上间隔设置有第一传感器，各第一传感器间实现信号互连，通过第一传感器进行检测并反馈位置信息，控制器根据第一传感器反馈的位置数据，调用源程序中设定的钻头106位置信息，对二者进行比较分析；通过数据上分析钻头106的位置数据，从而获取精准定位。此外，第二传感器306是速度传感器，通过第二传感器306能够实时的检测出钻头106的钻速。
需要说明的是，第三传感器307为超声波传感器，用于对石墨烯进行缺陷检测。一方面，因在钻孔时钻头106会对石墨烯产生较大的轴向钻削力，轴向钻削力会对石墨烯产生较大的拉扯力，使得材料外层处发生的剥离，从而会引起材料的撕裂以及断裂等缺陷，在本发明中通过超声波传感器能够实时检测钻头106钻削时的轴向钻削力是否合理，若轴向钻削力过大，石墨烯会发射出某种特定的声波，超声波传感器能够接收该种特定的声波，并对该种声波进行分析，然后把信号反馈至控制器上，控制器接收信号后通过控制进给速度或钻头106转速来降低轴向钻削力，从而降低石墨烯在钻孔时出现撕裂或断裂的情况；若轴向钻削力合理，则石墨烯不会发射出这种特定的声波，石墨烯虽然会受到轴向钻削力的影响，但是轴向钻削力小于石墨烯极限拉扯力，石墨烯有恢复到原来形状的能力，说明轴向钻削力在合理范围。另一方面，当对工件完成钻孔后，超声波传感器还能够进行裂纹检测；若声波信号检测出工件有裂纹，将该工件标记为不合格产品，输送至报废区；若声波信号没有检测到裂纹，将该工件标记为合格产品，进行下一加工步骤。
实施例二：
本发明另一方面提供一种用于石墨烯钻削加工时的温度测量方法，如图6所示，包括如下步骤：
S102：通过若干个热辐射接收仪采集钻头或工件不同区域发射出的热辐射光，得到热辐射光信号对应的电信号；
S104：对所述电信号进行放大、转化处理，分别得到钻头或工件不同区域的温度数据；
S106：将得出的温度数据进行拟合分析，得到钻削区域整体的温度值；
S108：根据所述钻削区域整体的温度值，对钻头进行冷却处理，使得钻削区域内温度保持在一定范围内；
S110：根据所述钻削区域整体的温度值，调整钻头的工艺参数。
需要说明的是，热辐射接收仪201为六个，分别间隔的设置在环形安装架109上，以接收并检测钻头106或工件不同的区域、不同角度发射的热辐射光。其中将得出的温度数据进行拟合分析，得到钻削区域整体的温度值，还包括：将六个热辐射接收仪201测出的温度数据按照二次函数关系进行拟合分析，得到钻削时在空切区域钻头106表面温度随旋转角度变化的第一函数关系；根据所述第一函数关系，得到钻削区域内的温度变化范围；采用线性拟合分析法，得到钻削区域内钻头106的温度随旋转角度变化的第二函数关系，从而得到钻削区域整体的温度值。
需要说明的是，由于钻孔是一种半封闭加工方式，刀具切削刃形貌比较复杂，使得切削温度的观测带来极大的困难，在本发明中，只需要把六个热辐射接收仪201分别固定在套环204上，通过驱动伸缩杆202和角度转动机构203便能够带动热辐射接收仪201在不同角度、不同距离同时测量出钻头106或者工件的多个点的温度值，然后把各个热辐射接收仪201测出的温度数据进行拟合处理后获得钻削区域内部的温度状况，从而精准的完成钻削区域内部的三维温度场的测量。
所述通过若干个热辐射接收仪采集钻头或工件不同区域发射出的热辐射光，得到热辐射光信号对应的电信号，还包括通过平衡电桥进行消除干扰的步骤，平衡电桥由第一热敏电阻、第二热敏电阻、第一固定电阻、第一可变电阻和直流电压源组成，其中第一热敏电阻与第二热敏电阻串联，再与串联的第一可变电阻、第一固定电阻并联，然后与直流电压源直接相连，平衡电桥的输出电压即是红外光信号对应的电信号。需要说明的是，在实际测量温度的过程中，难免会存在环境温度的干扰，为了消除此影响通过平衡电桥进行消除干扰。
所述根据所述钻削区域整体的温度值，对钻头进行冷却处理，如图7所示，还包括：
S202：制备冷水，使冷水沿第一进水流道流入到钻头内，冷水在钻头内流动并吸收钻头上的热能，从而使钻头温度降低；
S204：将吸收热能后的水沿第一回水流道抽出；
S206：根据钻削区域的实时温度数据，实时调整冷水进入钻头106内的流速与流量，使得钻削区域保持在一定的温度范围内。
需要说明的是，钻削温度是钻孔过程中的一个重要物理量，其大小将对孔加工质量有直接影响。在钻削过程中，由于材料的特性以及多种外界因素的影响，钻削温度会不断的变化，而由于石墨烯在加工过程中，不能采用冷却液进行冷却，所以需要密切关注切削热的问题，把钻削温度控制在适合的范围内，以免温度过高对石墨烯基体造成损伤。此外，石墨烯还具有硬度高的特点，使得刀具磨损过快，从而导致加工缺陷，在钻削时，温度主要集中在钻头106切削刃附近很窄的区域，导致后刀面磨损严重，钻削加工处于一个半封闭的环境下进行，随着刀具磨损与石墨烯接触造成的切削热不易发散，会导致钻削温度急剧升高。因此，在本发明中，通过温度测量组件104实时的测量钻削区域整体的温度值，并把温度值反馈至控制器上，控制器根据实时的温度值，调节冷水流进钻头106内的流速与流量，从而使得钻削温度保持在合适的范围内，以保证孔的质量以及提高钻头106的使用寿命。
其具体工作过程是：通过工业冷水机组制备5℃-10℃的冷水，通过入水泵将冷水沿第一进水流道通入到第二进水流道中，冷水沿第二进水流道与第二回水流道上流通，并且在流通时吸收钻头106上的热能从而温度升高变成热水，使得钻头106的温度降低，然后通过出水泵把热水沿第一回水流道抽出至散热箱内，热水通过热单位进行热交换后温度降低成低温水，再低温水送入至工业冷水机组上，从新制备成冷水，从而完成循环的过程。在第一进水流道与第一回水流道上均设置有单向阀，通过控制单向阀的开启程度从而控制水的流速，通过控制入水泵的动力来控制水的流量。
所述钻削区域整体的温度值，调整钻头的工艺参数，如图8所示，还包括：
S302：实时获取钻削区域整体的温度值；
S304：将钻削区域整体的温度值与第一预设温度值以及第二预设温度值进行比较，所述第二预设温度值大于所述第一预设温度值；
S306：若钻削区域整体的温度值小于第一预设温度值，则钻头106按照第一钻削参数进行钻削；
S308：若钻削区域整体的温度值大于或等于第一预设温度值且小于或等于第二预设温度值，则钻头按照第二钻削参数进行钻削；
S310：若钻削区域整体的温度值大于第二预设温度值，则钻头按照第三钻削参数进行钻削。
所述第一钻削参数是转速为匀加速转动且进给速度为第一进给速度的钻削方式；所述第二钻削参数是转速为匀速转动且进给速度为第二进给速度的钻削方式；所述第三钻削参数是转速为匀加速转动且进给速度为第三进给速度的钻削方式；所述第一进给速度大于所述第二进给速度，所述第二进给速度大于所述第三进给速度。
需要说明的是，钻削温度是钻削过程中一个重要的物理量，钻削温度的大小对孔加工质量有直接的影响，当钻削温度超过石墨烯的失效温度时，将对石墨烯的可靠性造成很大的影响，并且钻削温度过高的话，还会对刀具的性能造成影响，降低其使用寿命。而在钻削的过程中，钻削温度与钻头106的进给速度以及转速具有很大的相关性。在转速不变时，若加大进给速度，钻头106每钻的进给量也会相应增大，使得在相同时间内，钻头106切削的面积增大，致使钻头106与工件之间的挤压力以及摩擦力增大，导致轴向钻削力增大，钻削温度也随着增大；在进给速度不变时，若加大转速，每转的切削厚度将减少，钻头106与工件之间的挤压力以及摩擦力也随之相应减小，导致钻削轴向力减少，钻削温度也随着减少。此外，钻削温度还是一个累计的过程，钻头106在石墨烯里的钻削的时间越长，钻削温度会越高。
综上所述，在本发明中，通过温度测量组件104实时测量钻削温度，根据钻削温度的不同，把钻头106分为三种钻削方式。第一种钻削方式为：钻削温度值小于第一预设温度值，此过程可以理解为钻头106刚接触工件表面起到钻入工件内后的一段时间，在该段时间内，由于钻头106刚开始对石墨烯进行钻削，钻削温度会比较低，因此，为了提高加工效率，控制器自动把钻头106的钻削参数设置为转速是匀加速转动，进给速度为第一进给速度的钻削方式进行钻削，使用较大的进给速度以及较大的转速来对石墨烯进行钻削，减少钻削时间；第二种钻削方式为：钻削温度值大于或等于第一预设温度值且小于或等于第二预设温度值，此过程可以理解为钻头106完全钻入到石墨烯内的某一段时间，在该段时间内，钻削轴向力没达到材料的临界分层力，钻削温度刚好在石墨烯合适的钻削温度范围内，属于一个较安全的加工区间，控制器自动把钻头106的钻削参数设置为转速是匀速转动且进给速度为第二进给速度的钻削方式进行钻削；第三种钻削方式为：钻削温度值大于第二预设温度值，此过程可以理解为钻头106接近出口平面直至出口的一段时间，在该段时间内，随着钻头106接近出口平面，承受钻削推力的未切削层厚度会逐渐减少，最底层材料开始沿钻孔边缘与层间粘结剂分离，当某个点的负荷超过层间结合强度时，就会发生分层，从而出现断裂、毛边、啃边等缺陷，并且在该过程中由于钻削轴向力急剧增大，钻削温度也随之增大，因此，为了减少缺陷的产生，以及降低钻削温度，控制器自动把钻头106的钻削参数设置为转速是匀加速转动且进给速度为第三进给速度的钻削方式进行钻削，在这一过程中，通过加大钻头106的转速且降低进速度，每转的切削厚度将减少，钻头106与工件之间的挤压力以及摩擦力也随之相应减小，最终导致钻削轴向力减少，使得钻削温度降低，并且石墨烯底层材料不容易发生分层，能够减少断裂、毛边、啃边等缺陷的产生。这样一来，通过温度测量组件104实时的测量出钻削温度后，控制器自动的根据实际情况改变钻头106的钻削参数，能够在钻削过程中使钻削温度保持在合适范围内，能够以最大的加工效率进行加工，并且减少缺陷的产生，保证了石墨烯的质量，提高了钻头106的使用寿命。需要注意的是，所述第一进给速度大于所述第二进给速度，所述第二进给速度大于所述第三进给速度。
以上依据本发明的理想实施例为启示，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种用于石墨烯钻削加工时的温度测量装置，包括底座以及安装在底座上的工作台，其特征在于：
所述工作台上设置有钻削组件以及温度测量组件，所述钻削组件包括加工主轴、主轴固定架、钻头、调节台以及安装在调节台上的夹持装置，所述温度测量组件包括环形安装架、热辐射接收仪、转换器、信号处理器，所述环形安装架固定安装在所述加工主轴上；
所述环形安装架的底部沿周向间隔设置有若干个伸缩杆，若干个所述伸缩杆的底部配合连接有角度转动机构，所述角度转动机构上通过套环固定安装有热辐射接收仪，所述热辐射接收仪与所述转换器间通过导线连接，所述转换器与所述信号处理器通过导线连接，所述伸缩杆用于带动所述热辐射接收仪沿加工主轴的Z轴方向上下移动，所述角度转动机构用于带动所述热辐射接收仪沿加工主轴的X、Z轴方向转动；
所述温度测量组件对不同钻削区域的温度进行同步且实时的测量，再对测得的温度数据进行拟合处理，以得到钻削区域内部的温度范围与温度分布情况。
2.根据权利要求1所述的一种用于石墨烯钻削加工时的温度测量装置，其特征在于：所述加工主轴的底部配合连接有钻头，所述加工主轴内开设有至少一条第一进水流道与至少一条第一回水流道，所述钻头内开设有至少一条第二进水流道与至少一条第二回水流道且所述第二进水流道与第二回水流道相通，所述第一进水流道与所述第二进水流道相通，所述第一回水流道与所述第二回水流道相通。
3.根据权利要求1所述的一种用于石墨烯钻削加工时的温度测量装置，其特征在于：所述工作台上还设置有钻削位移机构，所述钻削位移机构包括丝杆座，所述丝杆座上固定安装有第一电机，所述第一电机的输出端配合连接有第一螺纹丝杆，所述第一螺纹丝杆上配合连接有第一滑块，所述第一滑块还固定连接有主轴固定架，所述加工主轴固定安装在所述主轴固定架上，所述钻削位移机构的第一螺纹丝杆上间隔设置有第一传感器，所述第一传感器用于测定所述钻头的位置信息。
4.根据权利要求1所述的一种用于石墨烯钻削加工时的温度测量装置，其特征在于：所述调节台上设置有工件位移机构，所述工件位移机构用于带动所述调节台沿加工主轴的X、Y方向移动，所述夹持装置固定安装在所述调节台的顶部，所述夹持装置用于夹紧工件。
5.根据权利要求1所述的一种用于石墨烯钻削加工时的温度测量装置，其特征在于：所述主轴固定架上设置有第二传感器与第三传感器，所述第二传感器用于检测加工时钻头参数信息，所述第三传感器用于检测工件参数信息。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种用于石墨烯钻削加工时的温度测量装置的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
通过若干个热辐射接收仪采集钻头或工件不同区域发射出的热辐射光，得到热辐射光信号对应的电信号；
对所述电信号进行放大、转化处理，分别得到钻头或工件不同区域的温度数据；
将得出的温度数据进行拟合分析，得到钻削区域整体的温度值；
根据所述钻削区域整体的温度值，对钻头进行冷却处理，使得钻削区域内温度保持在一定范围内；
根据所述钻削区域整体的温度值，调整钻头的工艺参数。
7.根据权利要求6所述的一种用于石墨烯钻削加工时的温度测量装置的测量方法，其特征在于，通过若干个热辐射接收仪采集钻头或工件不同区域发射出的热辐射光，得到热辐射光信号对应的电信号，还包括通过平衡电桥进行消除干扰的步骤，平衡电桥由第一热敏电阻、第二热敏电阻、第一固定电阻、第一可变电阻和直流电压源组成，其中第一热敏电阻与第二热敏电阻串联，再与串联的第一可变电阻、第一固定电阻并联，然后与直流电压源直接相连，平衡电桥的输出电压即是红外光信号对应的电信号。
8.根据权利要求6所述的一种用于石墨烯钻削加工时的温度测量装置的测量方法，其特征在于，根据钻削区域整体的温度值，对钻头进行冷却处理，还包括：
制备冷水，使冷水沿第一进水流道流入到钻头内，冷水在钻头内流动并吸收钻头上的热能，从而使钻头温度降低；
将吸收热能后的水沿第一回水流道抽出；
根据钻削区域的实时温度数据，实时调整冷水进入钻头内的流速与流量，使得钻削区域保持在一定的温度范围内。
9.根据权利要求6所述的一种用于石墨烯钻削加工时的温度测量装置的测量方法，其特征在于，根据钻削区域整体的温度值，调整钻头的工艺参数，还包括：
实时获取钻削区域整体的温度值；
将钻削区域整体的温度值与第一预设温度值以及第二预设温度值进行比较，所述第二预设温度值大于所述第一预设温度值；
若钻削区域整体的温度值小于第一预设温度值，则钻头按照第一钻削参数进行钻削；
若钻削区域整体的温度值大于或等于第一预设温度值且小于或等于第二预设温度值，则钻头按照第二钻削参数进行钻削；
若钻削区域整体的温度值大于第二预设温度值，则钻头按照第三钻削参数进行钻削。
10.根据权利要求9所述的一种用于石墨烯钻削加工时的温度测量装置的测量方法，其特征在于：所述第一钻削参数是转速为匀加速转动且进给速度为第一进给速度的钻削方式；所述第二钻削参数是转速为匀速转动且进给速度为第二进给速度的钻削方式；所述第三钻削参数是转速为匀加速转动且进给速度为第三进给速度的钻削方式；所述第一进给速度大于所述第二进给速度，所述第二进给速度大于所述第三进给速度。
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