專利名稱：平面磨削的磨削區溫度測量方法
技術領域：
本發明涉及一種磨削溫度測量方法，尤其是一種用于平面磨削時，磨削區溫度測
量方法。
背景技術：
在精密磨削過程中，磨削區溫度對被加工零件的表面質量和砂輪磨粒的切削性能有很大影響。當磨削區溫度較高時，會使零件表層金相組織發生變化，出現磨削燒傷。磨削區更高的瞬時溫度，在磨削和冷卻過程中，形成熱應力，使被磨零件表層產生較大的殘余應力，甚至使表面產生裂紋。為避免上述現象發生，目前平面磨削過程大多依靠操作工人的經驗來選取加工工藝參數進行磨削加工，難以達到最佳效果。因此，如何有效測量平面磨削時的磨削區溫度，對優化磨削工藝參數及對提高工件磨削質量和磨削效率有重要意義。本發明專利在基于熱電偶的原理上，發明一種有效的平面磨削區溫度測量裝置。 通過對新型磨削區溫度測量裝置進行標定、實驗采集數據的濾波處理及實驗測量結果比較分析，該實驗結果驗證了此方法可有效應用于優化平面磨削區溫度測量。依據此實驗測量溫度結果可對平面磨削加工工藝參數進行優化，避免了工件產生磨削燒傷及較大殘余應力等現象，提高了磨削加工效率和磨削工件表面質量。
發明內容
本發明是要提供一種平面磨削的磨削區溫度測量方法，用于優化平面磨削工藝參數有效避免工件產生磨削燒傷及較大殘余應力等現象，提高磨削加工效率和磨削工件表面質量。為實現上述目的，本發明的技術方案是；一種平面磨削的磨削區溫度測量方法，具體步驟是
1)制作熱電偶測溫傳感器
用導線I和導線II將不同材料的導體磨削工件和熱電偶材料康銅片兩端連接，并將磨
削工件和康銅片之間用云母片絕緣組正，形成測量用熱電偶測溫傳感器；
2)標定熱電偶測溫傳感器
制作的待標定熱電偶測溫傳感器和磨削工件放置在油箱的支架上，通過采用油溫閉環反饋控制傳感器的加熱控制面板控制加熱器對煤油進行加熱，標定中采用一個標準熱電偶測量油溫的實際溫度，同時采用水銀傳感器的測量溫度作為參考；在標定過程中，溫度變化控制范圍為0°c -150°C，每次要在油溫穩定后讀取待標定熱電偶測溫傳感器和標準熱電偶的溫度值；通過標定后，使標定的熱電偶測溫傳感器與標準熱電偶的測溫最大偏差 ^ 0. 5 0C ；
3)測量磨削區溫度
3在磨削加工過程中，首先將導線I和導線11接入帶有冷端補償功能的采集卡和計算機，
然后設置砂輪轉速為Vs和工作臺速度為Vw進行磨削實驗加工，磨削工件一經磨削，磨削工件與熱電偶材料康銅片在頂部互相搭接或焊在一起形成熱電偶節點，最后通過帶有冷端補償功能的屏蔽式采集卡及屏蔽電纜在計算機顯示和記錄測試的磨削區溫度值。在測量磨削區溫度時，采用切比雪夫II型數字濾波器對采集的數據進行低通濾波處理，去除冷卻液及電磁環境等高頻干擾信號對實驗測量結果的影響
設定數據采集卡的采樣頻率為=250kHz，啟動機床，設定砂輪轉速為Vs、工作臺速度
為而使砂輪與磨削工件無接觸時，通過數據采集卡和計算機所采集的信號視為干擾信號，通過其頻率成份分析，確定低通濾波器的截止頻率。本發明的有益效果是；
本發明采用熱電偶原理，由兩種不同成分的導體兩端接合成成回路，當兩接合點熱點偶溫度不同時，就會在回路內產生電動勢，通過相應儀表就可以顯示出熱電偶產生的電動勢所對應的溫度值。通過該發明專利，可較為準確地測量平面磨床磨削工件時的磨削區溫度，通過優化平面磨削加工工藝參數可有效避免工件產生磨削燒傷及較大殘余應力等現象，該發明專利對提高工件磨削表面質量和磨削效率有重要意義。
圖1是測量傳感器結構原理圖2是實驗用熱電偶傳感器標定原理圖； 圖3是平面磨削區溫度測試示意圖； 圖4是測試工件磨削區溫度一時間曲線。
具體實施例方式下面結合附圖與實施例對本發明作進一步的說明。如圖1所示，本發明所用的熱電偶測溫傳感器18由導線I 4和導線π 5將不同材
料的導體磨削工件1和熱電偶材料康銅片2兩端連接，并將磨削工件1和康銅片2之間用云母片3絕緣組成。在磨削工件1的側面有溝槽11 ；康銅片2和云母片3安在磨削工件溝槽11中，導
線I 4和導I 3分別連接導體材料磨削工件1和熱電偶材料康銅片2，磨削工件1和康銅
片2之間使用云母片3絕緣；通過專用膠水將分開的兩部分磨削工件1粘結在一起。磨削工件尺寸大小長度L=60mm、高度H=50mm和寬度B=60mm，康銅片尺寸大小厚度為20um、高度為50mm和寬度為0. 38mm，云母片尺寸大小厚度為5um、高度為50mm和寬度為0. 5mm。如圖2所示，在實驗之前，要對上述熱電偶測溫傳感器18進行標定。將上述圖1 中制作的待標定熱電偶測溫傳感器18和磨削工件1放置在油箱12的支架上，通過采用油溫閉環反饋控制傳感器15的加熱控制面板14控制加熱器17對煤油13進行加熱，標定中采用一個標準熱電偶19測量油溫的實際溫度，同時采用水銀傳感器16的測量溫度作為參考。在標定過程中，溫度變化控制范圍為0°C -150°C，每次要在油溫穩定后讀取熱電偶測溫傳感器18和標準熱電偶19的溫度值；通過此方法標定后，使該實驗用標定的熱電偶測溫傳感器18與標準熱電偶19的測溫最大偏差不超過0. 5°C。如圖3所示，在磨削加工之前，先將測量傳感器安放在機床工作臺6上并夾緊，然后將導線I 4和導線II 5接入帶有冷端補償(CJC)功能的采集卡7，再通過屏蔽電纜8與計算機(9)連接，經調試后保證整個測量裝置正常工作。數據濾波處理如圖4所示，由于實驗測量曲線從溫度開始響應到最大值Tmax的測量時間一般小于0. 02 (s)，為準確獲取準確的最大溫度值為Tmax，該測量裝置需設置較高采樣頻率進行數據采集。為了去除冷卻液及電磁環境等高頻干擾信號對實驗測量結果的影響，本發明專利使用切比雪夫II型數字濾波器對采集的數據進行低通濾波處理。設定數據采集卡7的采樣頻率為fs =250kHz，啟動機床，設定砂輪10轉速為Vs、工
作臺6速度為Vw，而使砂輪10與磨削工件1無接觸時，通過上述測量裝置的數據采集卡7和計算機9所采集的信號視為干擾信號，通過其頻率成份分析，確定低通濾波器的截止頻率。機床磨削加工實驗，設定砂輪10轉速為Vs、工作臺6速度為Vw以及每次磨削深度為 進行切削加工實驗，通過帶有帶有冷端補償(CJC)功能的屏蔽式采集卡7及屏蔽電纜 8可在計算機9顯示和記錄測試的磨削區溫度值。如圖4所示，實驗可測量出磨削區的溫度最大值Tmax及測點溫度隨時間變化曲線S，M為該磨削工件材料的磨削燒傷臨界溫度值，通過優化上述磨削加工實驗的工藝參數，可使其材料磨除率最大的同時使Tmax<M避免發生燒傷現象。
權利要求
1.一種平面磨削的磨削區溫度測量方法，其特征在于，具體步驟是1)制作熱電偶測溫傳感器(18)用導線I (4)和導線II (5)將不同材料的導體磨削工件(1)和熱電偶材料康銅片(2)兩端連接，并將磨削工件(1)和康銅片(2)之間用云母片(3)絕緣組正，形成測量用熱電偶測溫傳感器(18);標定熱電偶測溫傳感器(18)制作的待標定熱電偶測溫傳感器(18)和磨削工件(1)放置在油箱(12)的支架上，通過采用油溫閉環反饋控制傳感器(15)的加熱控制面板(14)控制加熱器(17)對煤油(13)進行加熱，標定中采用一個標準熱電偶(19)測量油溫的實際溫度，同時采用水銀傳感器(16) 的測量溫度作為參考；在標定過程中，溫度變化控制范圍為0°C -150°C，每次要在油溫穩定后讀取待標定熱電偶測溫傳感器(18)和標準熱電偶(19)的溫度值；通過標定后，使標定的熱電偶測溫傳感器(18)與標準熱電偶的測溫最大偏差< 0. 5°C ；3)測量磨削區溫度在磨削加工過程中，首先將導線I (4)和導線II (5)接入帶有冷端補償功能的采集卡(7) 和計算機(9)，然后設置砂輪(10)轉速為Vs和工作臺(6)速度為Vw進行磨削實驗加工，磨削工件(1)一經磨削，磨削工件(1)與熱電偶材料康銅片(2)在頂部互相搭接或焊在一起形成熱電偶節點，最后通過帶有冷端補償功能的屏蔽式采集卡(7)及屏蔽電纜(8)在計算機 (9)顯示和記錄測試的磨削區溫度值。
2.根據權利要求1所述的平面磨削的磨削區溫度測量方法，其特征在于在測量磨削區溫度時，采用切比雪夫II型數字濾波器對采集的數據進行低通濾波處理，去除冷卻液及電磁環境等高頻干擾信號對實驗測量結果的影響設定數據采集卡(7 )的采樣頻率為/5 =250kHz，啟動機床，設定砂輪(10 )轉速為Vs、工作臺(6)速度為Vw，而使砂輪(10)與磨削工件(1)無接觸時，通過數據采集卡(7)和計算機 (9)所采集的信號視為干擾信號，通過其頻率成份分析，確定低通濾波器的截止頻率。
全文摘要
本發明涉及一種平面磨削的磨削區溫度測量方法，包括1、制作熱電偶測溫傳感器，2、標定熱電偶測溫傳感器，3、測量磨削區溫度在磨削加工過程中，首先將導線I和導線II接入帶有冷端補償功能的采集卡和計算機，然后設置砂輪轉速為Vs和工作臺速度為Vw進行磨削實驗加工，磨削工件一經磨削，磨削工件與熱電偶材料康銅片在頂部互相搭接或焊在一起形成熱電偶節點，最后通過帶有冷端補償功能的屏蔽式采集卡及屏蔽電纜在計算機顯示和記錄測試的磨削區溫度值。通過本發明可較為準確地測量平面磨床磨削工件時的磨削區溫度，通過優化平面磨削加工工藝參數可有效避免工件產生磨削燒傷及較大殘余應力等現象，本發明對提高工件磨削表面質量和磨削效率有重要意義。
文檔編號B24B49/14GK102501173SQ20111036977
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月21日 優先權日2011年11月21日
發明者李郝林, 遲玉倫 申請人:上海理工大學