CN115090912B - 一种切削温度监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种切削温度监测系统，包括刀柄，刀柄上通过安装机构可拆卸连接有测温刀；安装机构包括可拆卸连接在刀柄安装端的支撑组件和固定组件，测温刀具设置在支撑组件与固定组件之间，且与固定组件可拆卸连接，测温刀具与支撑组件之间、测温刀具与固定组件之间分别设置有刀具垫片，刀具垫片的上下两侧分别做绝缘处理。本发明在测温刀具上下布置刀具垫片，通过测温刀具上开孔能有效实现对测温刀具上多点实时温度监测。

Description

一种切削温度监测系统

技术领域

本发明涉及智能刀具领域，特别是涉及一种切削温度监测系统。

背景技术

切削区域温度是金属切削加工中最重要的研究领域之一，是影响刀具寿命与加工零件质量的重要参数。现代加工领域中，随着高速、精密及超精密加工技术快速发展，加工时切削热主要集中在刀具刀尖处且温度变化快，温度来不及传导而造成局部切削区域温度骤升，切削温度的升高不仅对加工质量的影响凸显也会导致刀具磨损加剧，降低刀具寿命，致使被加工件质量难以保证。采用切削温度在线测量技术可以实时测量刀具温度变化，对提升刀具寿命、提高加工质量都具有重要意义，同时为优化控制切削状态提供了重要的状态参数。

目前对已有利用嵌入式感温模块的切削刀具，通过嵌入到刀具内部或者安装在刀具表面，以测量刀具内部或者表面一个或者数个点的温度值。利用热传感器的阻温特性，将切削过程中产生的切削热转化为热电势，参照阻温特性曲线将热电势对应转化为实际切削温度值。为获得更靠近切削区域的温度，嵌入安装感温模块的位置需尽可能靠近刀尖的切削区域。

温度监测系统可接收记录热传感器受温度变化产生的热电动势，并利用热传感器标定的阻温特性计算转化对应温度值。进而对不同时刻温度的读取、记录、存储，通过可视化技术，对过程中实时温度的数值存储显示和曲线动态绘制。由于切削加工过程中刀具位置存在刀具-夹具干涉、空间狭小等复杂几何约束环境下，实际测温时为避免因导线振动短接短路、黏附导电胶接触等原因致热电动势测量失效，目前每次仅能利用刀具上单一传感器与测试源表连接，难以实现切削过程中对刀具温度的高效多点实时测量和记录。

发明内容

本发明的目的是提供一种切削温度监测系统，以解决现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种切削温度监测系统，包括刀柄，所述刀柄上通过安装机构可拆卸连接有测温刀；

所述安装机构包括可拆卸连接在所述刀柄安装端的支撑组件和固定组件，所述测温刀具设置在所述支撑组件与所述固定组件之间，且与所述固定组件可拆卸连接，所述测温刀具与支撑组件之间、所述测温刀具与所述固定组件之间分别设置有刀具垫片，所述刀具垫片的上下两侧分别做绝缘处理。

优选的，所述支撑组件包括开设在所述刀柄安装端的刀具安装槽，所述刀具安装槽内设置有垫块，所述垫块通过沉头螺钉可拆卸连接在所述安装槽内，任一所述刀具垫片设置在所述垫块与所述测温刀具之间。

优选的，所述固定组件包括压片，所述压片一端的底部固定连接有凸台，所述测温刀具中心开设有装夹孔，所述凸台与所述装夹孔相适配，所述凸台贯穿位于所述压片与所述测温刀具之间的所述刀具垫片与所述装夹孔相限位配合，所述刀柄顶面开设有螺纹槽，所述压片中部开设有通孔，所述通孔内插接有紧固螺钉，所述紧固螺钉底端与所述螺纹槽螺纹连接，所述压片与所述刀柄之间设置有弹簧，所述弹簧套设在所述紧固螺钉，且所述弹簧的两端分别与所述压片、所述刀柄抵接，所述压片上设置有定位件。

优选的，所述刀柄顶面远离所述刀具安装槽的一侧设置有导向面，所述导向面与所述刀柄顶面之间设置有夹角，所述压片底面远离所述凸台的一端设置为斜面，所述斜面与所述导向面对应设置，所述定位件包括固定连接在所述斜面上的定位销，所述导向面上开设有定位槽，所述定位销与所述定位槽相适配。

优选的，所述导向面与所述刀柄顶面之间的夹角为120°-150°。

一种切削温度监测系统，包括多通道电源，所述测温刀具上开设有若干安装孔，若干所述安装孔内分别固定连接有感温模块，所述感温模块的两端通过信号导线与所述多通道电源的两极连接，所述多通道电源通过所述信号导线电性连接有计算机系统，所述计算机系统用于收集并统计所述感温模块的感应数据。

优选的，所述刀具垫片上开设有穿线孔，所述穿线孔与所述安装孔一一对应设置，所述信号导线通过所述穿线孔穿出。

本发明公开了以下技术效果：本发明使用时，将感温模块固定在测温刀具的安装孔内，将支撑组件固定在刀柄上，通过固定组件将测温刀具固定在支撑组件上，实现装置安装，之后通过信号导线将感温模块的两端分别与多通道电源连接，通过测温组件对测温刀具上多点实时温度监测，并将监测结果传输至计算机系统，通过计算机系统对测得的温度进行记录并统计，最后形成温度变化曲线输出。

本装置在测温刀具上下布置刀具垫片，通过测温刀具上开孔能有效实现对测温刀具上多点实时温度监测；同时装置拆卸方便，便于更换局部损坏部件，当信号导线接触不良时，仅需更换刀具垫片，降低了生产和更换成本。

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的附图。

图1为本发明的刀柄爆炸装配图；

图2为本发明的主视图；

图3为本发明压片的结构示意图；

图4为本发明刀具垫片的结构示意图；

图5为本发明垫块的结构示意图；

图6为本发明刀柄的结构示意图。

其中，1、刀柄；2、测温刀具；3、安装孔；4、刀具垫片；5、刀具安装槽；6、沉头螺钉；7、压片；8、凸台；9、装夹孔；10、螺纹槽；11、紧固螺钉；12、弹簧；13、导向面；14、斜面；15、定位销；16、感温模块；17、多通道电源；18、计算机系统；19、穿线孔；20、导线槽；21、垫块。

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。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1-6，本发明提供一种切削温度监测系统，包括刀柄1，刀柄1上通过安装机构可拆卸连接有测温刀；

安装机构包括可拆卸连接在刀柄1安装端的支撑组件和固定组件，测温刀具2设置在支撑组件与固定组件之间，且与固定组件可拆卸连接，测温刀具2与支撑组件之间、测温刀具2与固定组件之间分别设置有刀具垫片4，刀具垫片4的上下两侧分别做绝缘处理。

使用时，将感温模块16固定在测温刀具2的安装孔3内，将支撑组件固定在刀柄1上，通过固定组件将测温刀具2固定在支撑组件上，实现装置安装，之后通过信号导线将感温模块16的两端分别与多通道电源17连接，通过测温组件对测温刀具2上多点实时温度监测，并将监测结果传输至计算机系统18，通过计算机系统18对测得的温度进行记录并统计，最后形成温度变化曲线输出。

感温模块16通过导电胶黏附在测温刀具2上的安装孔3内。

进一步优化方案，支撑组件包括开设在刀柄1安装端的刀具安装槽5，刀具安装槽5内设置有垫块21，垫块21通过沉头螺钉6可拆卸连接在安装槽内，任一刀具垫片4设置在垫块21与测温刀具2之间。

进一步优化方案，固定组件包括压片7，压片7一端的底部固定连接有凸台8，测温刀具2中心开设有装夹孔9，凸台8与装夹孔9相适配，凸台8贯穿位于压片7与测温刀具2之间的刀具垫片4与装夹孔9相限位配合，刀柄1顶面开设有螺纹槽10，压片7中部开设有通孔，通孔内插接有紧固螺钉11，紧固螺钉11底端与螺纹槽10螺纹连接，压片7与刀柄1之间设置有弹簧12，弹簧12套设在紧固螺钉11，且弹簧12的两端分别与压片7、刀柄1抵接，压片7上设置有定位件。

安装孔3的轴线与刀柄1安装面之间垂直，刀具垫片4上下两面通过橡胶圈或使用绝缘喷胶处理，形成绝缘面，避免信号导线与刀具垫片4之间接触形成回路。

刀具中心的装夹孔9孔径与沉头螺钉6顶端外径相同。

进一步优化方案，刀柄1顶面远离刀具安装槽5的一侧设置有导向面13，导向面13与刀柄1顶面之间设置有夹角，压片7底面远离凸台8的一端设置为斜面14，斜面14与导向面13对应设置，定位件包括固定连接在斜面14上的定位销15，导向面13上开设有定位槽，定位销15与定位槽相适配。

对测温刀具2固定时，首先通过沉头螺钉6将垫块21固定在刀柄1顶端的刀具安装槽5内，然后将刀具放置在垫块21顶端，将压片7放置在测温刀具2顶端，并使得压片7底端的凸台8插接至测温刀具2上的装夹孔9内，实现测温刀具2的固定装夹，同时压片7上的定位销15插接至刀柄1顶端导向面13上的定位槽内，对压片7进行定位，之后将紧固螺钉11旋入至螺纹槽10内，通过紧固螺钉11对压片7进行固定，完成测温刀具2的定位装夹。

斜面14与压片7底面之间夹角为0°-10°。

进一步优化方案，导向面13与刀柄1顶面之间的夹角为120°-150°。

一种切削温度监测系统，包括多通道电源17，测温刀具2上开设有若干安装孔3，若干安装孔3内分别固定连接有感温模块16，感温模块16的两端通过信号导线与多通道电源17的两极连接，多通道电源17通过信号导线电性连接有计算机系统18，计算机系统18用于收集并统计感温模块16的感应数据。

进一步优化方案，刀具垫片4上开设有穿线孔19，穿线孔19与安装孔3一一对应设置，信号导线通过穿线孔19穿出。

垫块21的顶端开设有导线槽20，导线槽20有穿线孔19对应设置。

导线槽20和穿线孔19均便于信号导线穿出，刀具垫片4上的信号导线通过绝缘胶黏附在刀具垫片4远离测温刀具2的一侧。

具体实施过程：将感温模块16通过导电胶黏附在测温刀具2上的安装孔3内，然后通过沉头螺钉6将垫块21固定在刀柄1顶端的刀具安装槽5内，然后将刀具放置在垫块21顶端，将压片7放置在测温刀具2顶端，并使得压片7底端的凸台8插接至测温刀具2上的装夹孔9内，实现测温刀具2的固定装夹，同时压片7上的定位销15插接至刀柄1顶端导向面13上的定位槽内，对压片7进行定位，之后将紧固螺钉11旋入至螺纹槽10内，通过紧固螺钉11对压片7进行固定，完成测温刀具2的定位装夹，最后将感温模块16两端的信号导线通过绝缘胶黏附在刀具垫片4远离测温刀具2的一侧，同时位于垫块21顶面的信号导线通过导线槽20穿出，最后与多通道电源17的两极连通，多通道电源17通过信号导线与计算机系统18连接，通过感温模块16对测温刀具2上多点实时温度监测，并将监测结果传输至计算机系统18，通过计算机系统18对测得的温度进行记录并统计，最后形成温度变化曲线输出。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“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发明，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发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (3)

1.一种切削温度监测系统，其特征在于，包括刀柄(1)，所述刀柄(1)上通过安装机构可拆卸连接有测温刀；

所述安装机构包括可拆卸连接在所述刀柄(1)安装端的支撑组件和固定组件，测温刀具(2)设置在所述支撑组件与所述固定组件之间，且与所述固定组件可拆卸连接，所述测温刀具(2)与支撑组件之间、所述测温刀具(2)与所述固定组件之间分别设置有刀具垫片(4)，所述刀具垫片(4)的上下两侧分别做绝缘处理；

所述测温刀具(2)上开设有若干安装孔(3)，若干所述安装孔(3)内分别固定连接有感温模块(16)，所述感温模块(16)的两端通过信号导线与多通道电源(17)的两极连接，所述多通道电源(17)通过所述信号导线电性连接有计算机系统(18)，所述计算机系统(18)用于收集并统计所述感温模块(16)的感应数据；

所述刀具垫片(4)上开设有穿线孔(19)，所述穿线孔(19)与所述安装孔(3)一一对应设置，所述信号导线通过所述穿线孔(19)穿出；

所述支撑组件包括开设在所述刀柄(1)安装端的刀具安装槽(5)，所述刀具安装槽(5)内设置有垫块(21)，所述垫块(21)通过沉头螺钉(6)可拆卸连接在所述安装槽内，任一所述刀具垫片(4)设置在所述垫块(21)与所述测温刀具(2)之间；

所述固定组件包括压片(7)，所述压片(7)一端的底部固定连接有凸台(8)，所述测温刀具(2)中心开设有装夹孔(9)，所述凸台(8)与所述装夹孔(9)相适配，所述凸台(8)贯穿位于所述压片(7)与所述测温刀具(2)之间的所述刀具垫片(4)与所述装夹孔(9)限位配合，所述刀柄(1)顶面开设有螺纹槽(10)，所述压片(7)中部开设有通孔，所述通孔内插接有紧固螺钉(11)，所述紧固螺钉(11)底端与所述螺纹槽(10)螺纹连接，所述压片(7)与所述刀柄(1)之间设置有弹簧(12)，所述弹簧(12)套设在所述紧固螺钉(11)，且所述弹簧(12)的两端分别与所述压片(7)、所述刀柄(1)抵接，所述压片(7)上设置有定位件。

2.根据权利要求1所述的一种切削温度监测系统，其特征在于：所述刀柄(1)顶面远离所述刀具安装槽(5)的一侧设置有导向面(13)，所述导向面(13)与所述刀柄(1)顶面之间设置有夹角，所述压片(7)底面远离所述凸台(8)的一端设置为斜面(14)，所述斜面(14)与所述导向面(13)对应设置，所述定位件包括固定连接在所述斜面(14)上的定位销(15)，所述导向面(13)上开设有定位槽，所述定位销(15)与所述定位槽相适配。

3.根据权利要求2所述的一种切削温度监测系统，其特征在于：所述导向面(13)与所述刀柄(1)顶面之间的夹角为120°-150°。

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