薄膜热电偶切削温度自感知刀具及其无线测试系统研究

发布时间：2017-11-18 11:30

  本文关键词：薄膜热电偶切削温度自感知刀具及其无线测试系统研究

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【摘要】：在切削加工过程中,切削热是直接影响工件加工质量和刀具工作寿命的重要参数。因此,在当代加工、制造业中,对切削温度的测量提出了更高的需求。目前传统的切削温度测量方法无法测量刀尖处的真实温度,并且存在响应时间长,传感器布线困难等缺点。本文针对以上问题,将薄膜热电偶直接嵌入切削刀具的刀尖处,采用ZigBee无线通讯技术传输切削温度信号,研制了薄膜热电偶切削温度自感知刀具及其无线测试系统,实现了在切削加工过程中瞬态切削温度的无线测量。具体研究内容如下:本文对薄膜热电偶切削温度自感知刀具的结构进行了设计。采用直流脉冲磁控溅射加射频偏压技术制备了Al2O3绝缘薄膜和NiCr/NiSi薄膜,解决了直流脉冲磁控溅射制备Al2O3绝缘薄膜总是存在针孔的问题,所制备Al2O3绝缘薄膜具有膜层表面光滑、成膜均匀、绝缘性好等优点,其膜基结合力可达12N,满足薄膜切削温度传感器的制备要求。制备的NiCr/NiSi薄膜具有致密均匀,连续性好等特点。采用模拟温度传感器设计的热电偶冷端补偿系统实现了补偿多种热电偶的目的,其补偿误差小于0.02℃。采用本文设计的热电偶自动标定系统标定切削温度自感知刀具中的薄膜热电偶,得出其塞贝克系数与普通热电偶接近,满足二级精度热电偶误差(±0.75%t)要求。塞贝克系数最高可达42.2mV/℃,在整个温度测试范围内,非线性拟合误差小于0.5%。利用ZigBee技术设计了切削刀具温度无线测试系统,完成了薄膜热电偶切削温度自感知刀具的组装。并对本文设计的薄膜热电偶切削温度自感知刀具及其无线测试系统进行了性能试验和现场切削实验。结果显示,系统可以监测0.1s内刀具瞬态切削温度的变化,满足切削温度监测要求。
【学位授予单位】：大连交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG502;TH811

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本文编号：1199654