CN114473635A - 用于刀具切削温度测量实验的绝缘装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于刀具检测技术领域，公开了用于刀具切削温度测量实验的绝缘装置及方法。所述绝缘装置包括容纳刀具并设有开口的绝缘框架；所述绝缘框架包括相互连接的两个竖部侧板、连接两个竖部侧板的底板以及与两个竖部侧板活动连接的活动盖板；所述底板上设置有多个锯齿结构；所述竖部侧板对刀具上未与刀刃相接的两个侧表面进行侧向绝缘定位，所述底板对刀具底部进行绝缘定位，所述活动盖板对刀具顶部进行绝缘定位。本绝缘装置及方法能有效避免接触式测温装置的探测头未绝缘而导致刀具切削温度实验数据不准确的问题，其结构精简、制作难度低、成本低、导热性能佳、绝缘可靠。本发明尤其适用于介观形貌涂层刀具加工难加工金属的切削温度测量实验。

Description

用于刀具切削温度测量实验的绝缘装置及方法

技术领域

本发明属于刀具检测技术领域，涉及一种用于刀具切削温度测量实验的绝缘装置及方法。

背景技术

刀具切削温度测量实验中常用的测温装置区分为接触式和非接触式两种。在介观形貌涂层刀具切削温度测量实验中，为了使实验数据尽可能的接近实际温度，采用的测温装置一般为接触式的测温仪。接触式测温装置包括膨胀式温度计、压力表式温度计、热电偶、热电阻，而膨胀式温度计和压力表式温度计由于易碎或者体积过大等客观原因无法用于实验当中，因此只能使用热电偶和热电阻两种测温仪进行实验温度的测量与实验数据的采集。

由于热电偶和热电阻都是与电气相关的测温元件，所以在使用过程中绝缘尤为重要。现有技术使用热电偶或热电阻进行温度测量时会使用硅脂对测温装置进行绝缘，由于硅脂为非牛顿流体，其具有一定的流体特性，并不能完全保证热电偶或热电阻的测温头完全绝缘。

在进行温度测量期间，由于热电偶及热电阻的探测头碰触到刀具，而刀具又通过刀柄与刀架相接触，导致实验温度曲线呈现不规则的跳动，使得测量数据不准确。介观形貌涂层刀具在加工难加工金属时，对刀具夹持的稳定性以及刀具导热性提出了更高的要求，这也增加了实现介观形貌涂层刀具加工难加工金属的切削温度测量实验测量绝缘性的难度

本文中，介观：介观是介于宏观与微观之间的一种体系。处于介观的物体在尺寸上已是宏观的，因而具有宏观体系的特点；但是由于其中电子运动的相干性，会出现一系列新的与量子力学相位相联系的干涉现象, 这又与微观体系相似，故称“介观”。

形貌涂层刀具：指在刀具的表面上带有凸点、凹槽或其他样式的非平面的表面特征，在形成特征后在刀具表面镀一层涂层以提升刀具的耐磨特性。

难加工金属：难加工金属材料的切削，某些高强度或高硬度金属材料的切削加工性很差，切削时或者刀具寿命缩短，或者卷屑、断屑困难，或者加工表面质量差，或者这几种现象兼而有之，故这类材料称为难加工金属材料。

切削温度：切削时，工件、切屑和刀具吸收切削热而使温度升高。温度的高低不仅取决于切削时产生热的多少，还与热的传导密切相关，因此吸热多且不易散热的部位温度高，一般所说的切削温度是指由刀具、切屑和工件所形成的切削区的平均温度。

发明内容

为解决现有技术中上述问题，本发明提供一种用于刀具切削温度测量实验的绝缘装置，本绝缘装置能有效避免接触式测温装置的探测头未绝缘而导致刀具切削温度实验数据不准确的问题，尤其适用于介观形貌涂层刀具在加工难加工金属切削温度测量实验。具体技术方案如下。

用于刀具切削温度测量实验的绝缘装置，所述绝缘装置包括容纳刀具并设有开口的绝缘框架；所述绝缘框架包括相互连接的两个竖部侧板、连接两个竖部侧板的底板以及与两个竖部侧板活动连接的活动盖板；所述底板上设置有多个锯齿结构；所述竖部侧板对刀具上未与刀刃相接的两个侧表面进行侧向绝缘定位，所述底板对刀具底部进行绝缘定位，所述活动盖板对刀具顶部进行绝缘定位。

本方案中，竖部侧板的侧向定位、底板的底部定位以及活动盖板的顶部定位实现刀具与刀柄的绝缘以及刀具在绝缘装置中的位置调节，同时锯齿结构在底板的设计能够避免在刀具切削时高速运作时而导致刀具出现位移的现象。本方案的绝缘装置结构精简、用材少、成本低、安装方便、适用于多尺寸刀具的同时，满足了介观形貌涂层刀具在加工难加工金属时对刀具夹持的稳定性以及刀具导热性的要求，刀具与刀柄之间绝缘性能佳，使得切削温度测量实验测量数据可靠性好、准确度高，

进一步地，为了避免热量在刀具内部的聚集从而影响实验结果，在所述底板上设有贯穿底板的散热孔，所述散热孔采用有机硅电子密封胶填充。本方案的绝缘装置具有良好的导热性能。

进一步地，所述锯齿结构彼此之间由所述散热孔间隔。本方案对锯齿结构和散热孔的相对位置分布设计，进一步提升了绝缘装置的导热性能。

进一步地，所述锯齿结构呈条状分布，多个锯齿结构平行设置。本方案对锯齿结构的形态、位置设计使得其对刀具底面的摩擦性能更加优良。

进一步地，所述绝缘装置的竖部侧板设置有燕尾槽；所述活动盖板的边缘设置有与燕尾槽匹配的凸起结构，并通过凸起结构在燕尾槽内沿竖部侧板上下滑动。本方案中，通过燕尾槽和凸起结构的配合作用，活动盖板可以自如地上下调节，以适应不同厚度的刀具，又可以避免上盖板的遗失。

进一步地，为了消除由于破损等原因带来的绝缘失效，所述绝缘装置通过3D打印一体成型。

进一步地，所述绝缘装置采用ABS材料。

本发明的另一目的在于提供一种用于刀具切削温度测量实验的绝缘方法，进行介观形貌涂层刀具进行切削温度实验时，在待实验刀具上与刀刃非接触的侧表面以及刀具的底面和顶面，与刀柄之间分别设置绝缘物；在刀具底面的所述绝缘物上设置锯齿结构以增大刀具与刀具底面绝缘物的摩擦力；采用活动调整刀具顶面绝缘物的方式适应不同尺寸刀具的实验。本方案改变了传统针对测温装置进行绝缘来避免测温实验数据不准，转而对刀具本身进行绝缘设置，在不影响刀具切削的同时，绝缘效果好、适用多种尺寸刀具。

进一步地，所述绝缘方法采用上述用于刀具切削温度测量实验的绝缘装置。

进一步地，所述绝缘方法具体步骤包括：

S1.采用一体成型方式3D打印出绝缘装置的绝缘框架；

S2.在绝缘框架的底板散热孔处设置有机硅电子密封胶；

S3.将刀具的刀具从绝缘框架的开口插入，并调整活动盖板，使其紧贴刀具顶面；

S4.在刀具上安装热电偶或热电阻测温仪；

S5.将绝缘框架的两个竖部侧板与刀柄相抵，并将活动盖板夹持到刀柄上以进行刀具的固定。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明不同于传统从测温装置进行绝缘，而是从刀具角度进行绝缘，通过切断刀具与刀柄的接触来避免因测温装置未绝缘而导致的温度测量实验数据不准的问题。

(2)本发明的绝缘装置结构精简，其绝缘框架仅四块，制作难度低、成本低。

(3)本发明的绝缘装置导热性能好，同时能避免因刀具切削速度过快、切削力过大导致的刀具位移问题，使用此绝缘装置进行刀具切削温度测量实验，其实验数据可靠、精准。本发明尤其适用于介观形貌涂层刀具加工难加工金属的切削温度测量实验。

(4)本发明的绝缘装置具有灵活调整功能，适用于不同尺寸的刀具。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例1用于刀具切削温度测量实验的绝缘装置未设密封胶的结构示意图。

图2为实施例1用于刀具切削温度测量实验的绝缘装置设置密封胶的结构示意图。

图3为实施例1用于刀具切削温度测量实验的绝缘装置活动盖板调节的结构示意图。

图4为实施例1用于刀具切削温度测量实验的绝缘装置的俯视图。

图5为实施例1刀具安装于绝缘装置的结构示意图。

图中，1、竖部侧板A；11、燕尾槽A；2、竖部侧板B；21、燕尾槽B；3、底板；31、锯齿结构；32、散热孔；33、密封胶；4、活动盖板；41、凸起结构A；42、凸起结构B；a、绝缘装置；b、刀具；b1、刀刃。

具体实施方式

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作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。

实施例1

如图1所示，本实施例绝缘提供一种用于刀具切削温度测量实验的绝缘装置，包括容纳刀具的设有开口的绝缘框架。绝缘框架包括竖部侧板A1、竖部侧板B2、底板3以及活动盖板4。

其中，竖部侧板A1、竖部侧板B2相互连接，底板3分别连接竖部侧板A1、竖部侧板B2，活动盖板4与竖部侧板A1、竖部侧板B2活动连接，底板3与活动盖板4相对设置。

底板3上设置有多个锯齿结构31，锯齿结构31呈条状分布，多个锯齿结构31彼此平行设置。底板3上设有贯穿底板3的散热孔32。锯齿结构31彼此之间由散热孔32间隔，锯齿结构31与散热孔32交替设置。

如图2所示，散热孔32采用密封胶33填充，本实施例采用的密封胶33为有机硅电子密封胶，在确保绝缘的同时，确保了良好的导热性能。

如图3所示，竖部侧板A1设置有燕尾槽A11，竖部侧板B2上设置有燕尾槽B21。

如图4所示，活动盖板4的边缘设置有与燕尾槽11、燕尾槽21匹配的凸起结构A41、凸起结构B41。活动盖板4通过凸起结构在燕尾槽内沿竖部侧板上下滑动。

为了轻量化以及避免与刀具的干涉，同时方便刀具的安装拆卸操作，本实施例中的两个竖部侧板的边缘为圆弧形，活动盖板4未与竖部侧板连接的边缘为波浪形，活动盖板4的未对刀具顶面进行完全覆盖。

本实施例以介观形貌涂层刀具为例。在进行介观形貌涂层刀具加工难加工金属切削温度测量实验时，在对绝缘性能要求的同时，在高速运转下以及对高硬度高强度的切削对象的环境下，对刀具散热、刀具夹持的稳定性也提出了更高的要求。

本实施例用于刀具切削温度测量实验的绝缘方法，进行介观形貌涂层刀具进行切削温度实验时，在待实验刀具上与刀刃非接触的侧表面以及刀具的底面和顶面，与刀柄之间分别设置绝缘物；在刀具底面的所述绝缘物上设置锯齿结构以增大刀具与刀具底面绝缘物的摩擦力；采用活动调整刀具顶面绝缘物的方式适应不同尺寸刀具的实验。

绝缘方法具体步骤包括：

S1.采用一体成型方式3D打印出绝缘装置a的绝缘框架。如图1所示，竖部侧板A1、竖部侧板B2、底板3、活动盖板4为一体成型。绝缘装置a采用ABS材料。

S2.在绝缘框架的底板3散热孔32处设置有机硅电子密封胶。如图2所示，在完成框架整体的一体成型后，再进行散热孔32的密封。

S3.将刀具b从绝缘框架的开口插入，并调整活动盖板4，使其紧贴刀具b顶面。如图5所示，刀具b的刀刃b1朝外，便于切削的进行。

S4.在刀具b上安装热电偶或热电阻测温仪。

S5.将绝缘框架的两个竖部侧板与刀柄相抵，并将活动盖板4夹持到刀柄上以进行刀具b的固定。如图3所示，通过调节活动盖板4以适应刀具不同尺寸的需求。

在刀柄夹持绝缘装置a时，夹持位置为底板3和活动盖板4，活动盖板4收到向下压力并将压力传递给刀具b，使得刀具b牢固地夹持在底板3和活动盖板4之间。由于两个竖部侧板与刀柄相抵，刀刃b1在切削受到的水平作用力使得刀具b紧贴两个竖部侧板。如此，在垂直方向和水平方向上，刀具b均能稳定地夹持于绝缘装置a当中，而不发生位移。

而刀具切削产生的热量可通过绝缘装置a的散热孔32进行有效传导。

本实施例的绝缘方法、绝缘装置适用于刀具切削温度测量实验，尤其能满足介观形貌涂层刀具加工难加工金属切削温度实验的需求。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护之内。

Claims (10)

1.用于刀具切削温度测量实验的绝缘装置，其特征在于，所述绝缘装置包括容纳刀具并设有开口的绝缘框架；所述绝缘框架包括相互连接的两个竖部侧板、连接两个竖部侧板的底板以及与两个竖部侧板活动连接的活动盖板；所述底板上设置有多个锯齿结构；所述竖部侧板对刀具上未与刀刃相接的两个侧表面进行侧向绝缘定位，所述底板对刀具底部进行绝缘定位，所述活动盖板对刀具顶部进行绝缘定位。

2.根据权利要求1所述用于刀具切削温度测量实验的绝缘装置，其特征在于，所述底板上设有贯穿底板的散热孔，所述散热孔采用有机硅电子密封胶填充。

3.根据权利要求2所述用于刀具切削温度测量实验的绝缘装置，其特征在于，所述锯齿结构与散热孔交替设置。

4.根据权利要求3所述用于刀具切削温度测量实验的绝缘装置，其特征在于，所述锯齿结构呈条状分布，多个锯齿结构平行设置。

5.根据权利要求2所述用于刀具切削温度测量实验的绝缘装置，其特征在于，所述绝缘装置的竖部侧板设置有燕尾槽；所述活动盖板的边缘设置有与燕尾槽匹配的凸起结构，并通过凸起结构在燕尾槽内沿竖部侧板上下滑动。

6.根据权利要求2至5任意一项所述用于刀具切削温度测量实验的绝缘装置，其特征在于，所述绝缘装置通过3D打印一体成型。

7.根据权利要求6所述用于刀具切削温度测量实验的绝缘装置，其特征在于，所述绝缘装置采用ABS材料。

8.一种用于刀具切削温度测量实验的绝缘方法，其特征在于，进行介观形貌涂层刀具切削温度实验时，在待实验刀具上与刀刃未相接的侧表面以及刀具的底面和顶面，与刀柄之间分别设置绝缘物；在刀具底面的所述绝缘物上设置锯齿结构以增大刀具与刀具底面绝缘物的摩擦力；采用活动调整刀具顶面绝缘物的方式适应不同尺寸刀具的实验。

9.根据权利要求8所述的用于刀具切削温度测量实验的绝缘方法，其特征在于，采用权利要求2至7任意一项所述用于刀具切削温度测量实验的绝缘装置。

10.根据权利要求9所述的用于刀具切削温度测量实验的绝缘方法，其特征在于，具体步骤包括：

S1.采用一体成型方式3D打印出绝缘装置的绝缘框架；

S2.在绝缘框架的底板散热孔处设置有机硅电子密封胶；

S3.将刀具从绝缘框架的开口插入，并使其刀刃面朝外；调整活动盖板，使其紧贴刀具顶面；

S4.在刀具上安装热电偶或热电阻测温仪；

S5.将绝缘框架的两个竖部侧板与刀柄相抵，并将活动盖板与底板夹持到刀柄上以进行刀具的固定。

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